汝州車溝鋁土礦地質環境問題分析與治理探討

劉 丹 楊 琳 潘廣燦 代 珂

（1.河南省有色金屬地質礦產局第四地質大隊，河南 鄭州450016；2.河南省有色金屬地質礦產局第三地質大隊，河南 鄭州450016）

1 自然地理概況

1.1 氣象

礦區屬暖溫帶季風型氣候，四季分明。年平均降水量634.6mm，最大年降水量1235.5mm，最小年降水量為550 mm，主要集中于7-9月，年蒸發量1879.4mm，屬半干旱區。年平均氣溫14.6℃，極端最高氣溫44.6℃，極端最低氣溫-18.3℃。全年無霜期213天，日照2243小時。

1.2 水文

礦區屬淮河流域，汝河水系。地表多溝谷，礦區地表水體不發育，礦區中部僅有一季節性小溪縱貫南北，礦區北部的季節性河流只有在雨季和洪水期通過爐溝河流入北汝河。礦區中部零星出露的二疊系下統本溪組—太原組地層，露頭透水性較好，地表水沿基巖面向南西滲流。礦區西部的洪水直接向東流入爐溝河，不經過鋁土礦賦存區。

1.3 土壤與植被

礦區土壤類型主要是褐土，自然植被主要有油松、山楊、枹樹等。灌木有連翹、杭子梢、野薔薇、荊條、酸棗。草本植物有羊子草、黃背草、山棉花等。

1.4 地形地貌

礦區屬秦嶺山系外方山余脈，地勢總體南高北低。礦區最高標高726.2m，最低標高396m，最大相對高差330.2m，屬低山丘陵區。地形坡度一般大于20°。

2 礦山地質環境概況

礦區地層屬華北地層豫西分區，汝陽確山地層小區。出露地層主要為二疊系山西組的砂質泥巖、泥巖夾煤線，石炭系本溪組鋁土礦層、鋁土頁巖、粘土頁巖及山西式鐵礦，礦層下伏寒武系厚層狀白云質灰巖夾泥質灰巖。

礦區地層因受區域構造作用影響，局部地區地層有輕微的褶皺，產狀略有變化，對鋁土礦體的形態略有影響。

礦區礦床以巖溶裂隙充水為主的巖溶充水礦床，地表沒有大的水體，目前開采礦體位于當地侵蝕基準面以上，礦坑內雨季正常集水量365.2m3/d，水文地質條件中等。

礦體鋁土礦的直接頂板和底板分別為鋁質泥（頁）巖和含鐵泥（頁）巖，巖層傾向154°左右，傾角15°-66°。巖層結構較為疏松，硬度小，質軟易碎，易于剝離，巖石工程地質強度中等，巖層傾向與邊坡方向一致，易發生崩塌，因此對邊坡穩定性影響程度較大。礦體范圍內地質構造發育程度弱，對礦體的破壞程度小，構造對開采邊坡穩定影響小。

3 主要地質環境問題

汝州車溝鋁土礦開采已有十年，主要地質環境問題主要有崩塌地質災害、地形地貌景觀破壞、土地資源占用。

3.1 誘發崩塌地質災害問題

崩塌是指高陡斜坡上的巖土體在重力作用下失去穩定，突然脫離母體而崩落、滑落或跳躍、并相互撞擊，最后堆積于坡腳的地質現象。崩塌按崩塌體地層巖性可分為基巖崩塌和土體崩塌兩類。按誘發原因可分為自然崩塌和人類工程活動誘發崩塌兩類[1]。

汝州車溝鋁土礦屬于人類工程活動引發的崩塌。礦山露天開采形成了較深的采坑，礦層直接頂板和底板為鐵質泥（頁）巖和鋁質泥（頁）巖，結構疏松，力學強度較低。部分礦體較破碎，風化程度較高，地表順層裂隙較發育，礦體大面積開挖形成了較多的臨空面，在爆破、采礦震動及強降雨等條件下誘發崩塌。崩塌體主要為破碎的圍巖與土體混合物，主要危害對象為礦山采礦人員及設備，由于是露天開采，崩塌發生突然性強，危害性大。

3.2 地形地貌景觀破壞問題

露天開采對地形地貌景觀的破壞主要表現在地表植被的破壞和水土流失[2]。

汝州車溝鋁土礦采礦證范圍內共有礦體14個。在礦區尚未進行大規模開發利用之前，當地民采興盛，采坑星羅棋布，鋁土礦體被肢解破壞，Ⅲ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ、Ⅻ、ⅩⅢ號6個礦體基本非法盜掘完畢，其它礦體也不同程度地遭到破壞。至采礦結束，礦區遺留了大大小小十幾個采坑，采坑邊坡及坑底基巖裸露，溝壑縱橫，地表植被破壞嚴重。

4 礦山地質環境問題分析及恢復治理措施探討

4.1 礦山地質環境問題分析

汝州車溝鋁土礦開采已有十年，礦山地質環境破壞非常嚴重。隨著礦山的進一步開采，以上礦山地質環境問題會日趨嚴重，如何在礦山開發的同時，加強對地質環境的保護，是此類露天開采礦山面臨的巨大挑戰。

此類礦山的地質環境保護與治理有兩種途徑，第一是保護，保護的主要措施就是預防：①對于災害性地質環境問題的預防——按照規程進行施工，剝離的土層與圍巖分場地集中堆放，規范管理，對采坑邊坡嚴格按照開發利用方案設置邊坡角，避免形成不利的危巖體及不穩定邊坡。②地形地貌及土地資源破壞的保護措施——嚴格按開發的時序施工，合理施工，盡可能的少占、少壓、少挖，達到減少土地資源及地形地貌的破壞。

第二是地質環境恢復治理措施：此類礦山主要針對地形地貌及土地資源進行恢復與治理。對于礦山地形地貌及土地資源破壞及時進行回填，采取削高墊低的方式對破壞的地形地貌及土地資源進行恢復。這里的恢復是指對地形地貌的重塑，土地資源盡可能恢復、達到原有功能。此類礦山一般開挖深度較大，但是后期開采的廢石、土壤等可以對前期形成的采坑進行回填，在地表整形的基礎上，恢復礦山地質環境和土地功能。

4.2 地質環境治理措施

4.2.1 采坑治理措施

①露天開采的鋁土礦礦山，采坑較多，相對距離較近，在開采時優化開采順序，利用已經開采完畢的Ⅲ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ、Ⅻ、ⅩⅢ號等6個礦體的民采坑，作為其它礦體開采時的排土場，一邊開挖，一邊回填，真正做到“邊開采、邊治理”，盡可能的利用礦山廢渣回填采坑。

②后期開采結束后，針對不同區域布置不同的恢復治理工程，在采坑邊坡通過坡改梯田恢復成耕地。

4.2.2 排土場恢復治理措施

①攔擋工程為防止排土場崩塌、滑坡、泥石流的發生，設置擋土墻。

②截水排水溝工程在生產過程中，為防止排土場流域上游和坡面水流對廢石的沖蝕，建設截排水溝。

沿坡面堆放的排土場，從溝谷上游沿坡面傾倒，傾倒后應同時對傾倒頂面平整碾實，廢石堆坡面為自然坡腳。應在坡頂及堆場坡面外側修截水、排水溝，避免降水或其它來水滲入堆積體，引發堆體崩塌、滑坡等地質災害。

③植被重建回填平整后的采坑，優先恢復成旱地，不具備耕作價值的區域，可恢復成林地、草地。

5 結論

針對礦山地質環境問題，治理單位布置了擋土墻工程、植被重建工程、截排水溝工程等。通過以上工程的實施，基本解決了礦山開采過程中及開采后礦區地質環境問題，最大限度的緩解了礦山開采對環境的破壞，有效的防止了礦山地質災害及次生災害的發生，達到了保護環境、治理環境的同時實現社會經濟效益的目的。

［1］高偉杰，李作明，柳小洪等．環境地質調查與評價工作手冊［M］．北京：地質出版社，2009．

［2］門玉明，王勇智，郝建斌等．地質災害治理工程設計實用手冊［M］．北京：冶金工業出版社，2011．