黃石鐵山-還地橋地區老礦山地質環境問題分析與治理對策探討

■李松波

（武漢中南冶勘資源環境工程有限公司湖北武漢430035）

黃石鐵山-還地橋地區老礦山地質環境問題分析與治理對策探討

■李松波

（武漢中南冶勘資源環境工程有限公司湖北武漢430035）

通過對黃石鐵山-還地橋地區老礦山地面塌陷、滑坡、泥石流、崩塌等各類地質環境問題成因與特征進行分析，并對其治理對策進行探討，以便指導下一步治理工作。

地面塌陷 滑坡 泥石流 崩塌

1 前言

黃石鐵山—還地橋地區，因多家鐵礦、多家采石場、多家煤礦幾十年大規模開采，破壞了原有生態植被體系，昔日青山綠水為人造荒漠代替，同時，礦山開采引起地面塌陷、排土場邊坡不穩定（滑坡、泥石流），對周圍企事業單位、居民的財產及生命安全構成了嚴重威脅。

2 地質環境問題分析

鐵山區經歷近百年的礦產開采，各類礦山地質環境問題頻發，種類繁多，據調查，目前主要礦山環境問題有邊坡變形、滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、土地資源破壞等。

還地橋鎮南部地區，由于多家煤礦長期大規模開采，煤礦區及其周邊村莊地質環境問題嚴重，主要以地面塌陷為主，其次為土地資源破壞、地貌景觀破壞等。

2.1 鐵山鐵礦區地質環境問題嚴重區（A）

2.1.1 以地面塌陷、露采坑不穩定邊坡為主的分布區（A1）

該區位于鐵山治理區北側，主要發育的地質環境問題為巖溶地面塌陷、采空區地表變形及地面塌陷、露采坑邊坡不穩定等。

2.1.1.1 巖溶地面塌陷

該區先后發生70余處巖溶塌陷，塌陷坑在平面上呈圓形、橢圓形，少數為長條形，剖面呈漏斗狀、碟狀，直徑一般10～20m，最大長度約80m，深2～6m，最大約15m，坑周伴隨有弧形開裂，縫寬5～10cm。地面塌陷影響總面積達7×104m3。主要分布在尖林山～鐵門坎之間106國道北邊地形低洼的谷地間，主要原因是大冶鐵礦礦坑疏干排水及礦坑突水。

2.1.1.2 采空區地表變形及地面塌陷

鐵山礦區經歷露天開采、地下開采，隨著后期采空區的不斷延伸和擴大，地表逐漸形成巖移錯動帶，各采區發育特征為：

①尖林山東采空區塌陷：已開采完畢的為獅子山-48m分段，采空區東西長300m，南北寬30～100m。采空區上覆厚48m的履蓋層，獅子山礦段產生了多處塌陷，在平面上單個呈圓形、似圓形，單個塌坑直徑10～60m，深6～20m不等，塌坑周邊伴有開裂縫、階梯狀沉降等。塌陷影響面積約3.6×104m2，處于露天坑內。

②尖林山南采空區塌陷：1977年2號礦體頂板開始產生塌落，塌陷區呈近似圓形，直徑300m左右，面積約9.5×104m2，深度約40～90m，移動帶分布于塌陷區外圍，寬10m左右，移動帶內見多條弧形裂縫，裂寬10～50cm左右，裂縫往塌陷區外圍寬度逐漸變小。影響區面積約12×104m2。

③宏達采空區塌陷：-36m以上為露天開采，后普遍回填至80-120m標高，-36m以下轉為井下開采，現采至-74m水平。-62m以上頂板已塌落，采空區地表發育多條弧形裂縫，裂縫寬5～40cm不等，長30～100m左右，由露采坑往外圍形成沉降臺坎，沉降幅度10～150cm不等。影響區面積約3×104m2。

④桃花山采空區塌陷：為鐵山桃花鐵礦開采區，已開采至-120m水平，曾產生多處塌陷。2003年2月14日首次塌陷，導致三間辦公室陷入坑中，塌陷后進行了回填處理。2005年7月10日再次塌陷，塌坑呈圓形，長約70～80m，短軸方向一般寬30～50m，面積約3000m2，塌陷坑深50m左右，塌陷總方量約15×104m3，影響區面積約2×104m2左右。2006年2月，距桃花鐵礦一帶發生沉陷，沉陷區面積約10000m2，最深約5m，最淺約0.5m。陷區內裂縫發育，長2～10m，寬0.05～0.5m，呈弧形展布。該區塌陷區影響面積達0.21km2。

2.1.1.3 露采坑邊坡不穩定

因礦山歷史開采遺留下露采坑有3處，影響共面積約0.98 km2，為尖林山東露采坑、龍洞鐵礦露采坑、宏達露采坑。尖林山東露采坑位于該區東側，采坑底部標高+19m，已回填至+46，現采坑邊坡相對高差近80m，影響面積約0.18km2；龍洞鐵礦露采坑位于該區中部，采坑底部標高約+78m，已回填到+120m，現采坑邊坡相對高差約100m，影響面積0.46 km2；宏達露采坑位于該區西北側，采坑底部標高為-36m，已回填到+80～+120m，采坑邊坡相對差約50m。由該區露采坑邊坡過陡，巖石風化嚴重，加上該區采空區地表發育多處小塌洞，單個塌坑5～20m，深5～10m不等，相互重疊組合成片，塌坑周邊伴有開裂縫、階狀沉降等。

2.1.1.4 土地資源破壞

目前地面塌陷影響區總面積約0.21Km2，使地表形態支離破碎，坑洼不平，露采坑面積為0.98Km2，主要為荒坡地及山林，未占用農業耕地，其周邊廢石的堆放使植被已破壞殆盡。

2.1.2 以排土場邊坡滑坡、泥石流為主的分布區（A2）

據統計，鐵山礦區歷史遺留的排土場占地面積約2.55km2，體積約5.92×107m3，主要有5個排土場，為1（105號渣場）、2、3、4、5號排土場，分布于鐵山城區西部與南部，106國道兩側。大規模排土場廢渣堆放帶來嚴重的地質環境問題，主要體現在：

2.1.2.1 成為滑坡、泥石流重要物源，地質災害隱患突出

排土場主要是以往歷史和計劃經濟時期露天采掘棄渣，物質由礦砂、碎石、塊石組成，物質成分為花崗巖、含鐵質花崗巖、石英二長巖、大理巖或白云質大理巖，厚度40～60m。排土場廢渣雖整體較穩定，但在前沿邊坡因物質松散、坡度陡，坡面滑塌、泥石流不斷發生。每年汛期，都會產生不同程度滑坡并伴發泥石流災害，泥石流沿山坡順溝而下，堵塞城區排洪溝，洪水橫溢，嚴重威脅當地居民生命財產安全。

2.1.2.2 土地資源破壞

目前礦區內壓占山體植被，使山林已破壞殆盡，引發多次泥石流、滑坡災害等地質災害，使土地資源破壞、水土流失嚴重。

2.1.2.3 生態環境嚴重劣化，水土污染嚴重

大規模廢渣破壞原有生態植被體系，昔日清山綠水為人造荒漠代替。礦渣中鐵、硫、銅、鈷等重金屬元素在大氣降雨與地下水淋濾作用下，有害元素向周邊擴散，對水土環境造成污染，據上鄒一帶E50泉水長期監測，地下水中硫、總固體、總硬度、鐵、錳、銅、亞硝酸鹽等多項因子超標，水質量級別為Ⅳ類極差水質，上鄒水庫嚴重污染，水色乏藍。水土污染致使農田無法耕種，生長的農作物中含量有銅、錳元素超標，廢渣場周邊環境惡化對當地居民生產生活造成嚴重影響。

2.1.2.4 地貌景觀失調

大規模采礦排土場廢渣沿著鐵山城區環繞，強烈改變了原始地貌形態，造成區域感觀嚴重失調，嚴重限制了城區及鐵山國家級礦山地質公園發展。

2.2 鐵山—還地橋非金屬礦區高陡邊坡地質環境問題嚴重區（B）

2.2.1 鐵山以高陡邊坡崩塌、廢渣堆邊坡不穩定為主的分布區（B1）

該區內有8家采石場，主要分布于太平山、尖林山一帶。各采石場經過多年開采，形成了不同規模大小的巖質高邊坡。邊坡高度一般由20～90m，最高可達125m，坡度一般60～80°，多呈一級陡立邊坡。由于邊坡高陡、坡面活石與危巖較多，雨季常發生崩塌與墜石。

大量廢渣均堆積于坡腳一帶，在雨季或振動作用下，易產生滑坡地質災害，2005年該區產生2600m3廢渣滑坡，致使公路破壞。

2.2.2 還地橋以高陡邊坡崩塌、廢渣堆邊坡不穩定為主的分布區（B2）

該區采石場主要位于秀山、屏峰山一帶，由于多年開采，采石場形成了不同規模大小的巖質高邊坡。邊坡高度一般20～85m，最高可達115m，坡度一般60～80°，呈一級陡立邊坡。由于邊坡高陡、坡面活石與危巖較多，雨季常發生崩塌與墜石。

該區廢渣堆均處于鐵賀線公路南側一帶，廢渣堆最底標高均高于公路路面20～30m，由于后期修路、建房，人為切坡活動較嚴重，在雨季、振動及各類人類工程活動的影響下，易產生滑坡地質災害。

2.3 還地橋煤礦區地質環境問題嚴重區（C）

還地橋煤礦區地質環境問題主要以地面塌陷為主，其次是土地資源破壞、水土流失等地質環境問題。

2.3.1 巖溶塌陷

煤礦開采區巖溶塌陷主要分布于還地橋鎮趙德益～向家莊一帶，先后發生巖溶塌陷30余處，塌陷帶呈近南北走向，沿周家莊、陸家畈、上吳村農田分布，塌坑呈圓形、橢圓形，直徑5～15m，深4～8m，塌陷帶影響面積41×104m3。該處塌陷系揚興煤礦突水誘發。

2.3.2 采空區地表變形與塌陷

還地橋鎮煤礦開采區由東部秀山井田～西部桐梓溝井田，東西延長約25km。個體礦山星羅棋布，亂采亂挖、掠奪式開采多年，導致煤層淺部形成大量不規則采空區，采空區地表普遍沉降變形，影響面積約8.13km2。采空冒落塌陷主要分布于紅光村上角塘、松山村劉榨鋪、煤礦村林場、王家洞、秀山村下占灣一帶。

2.3.3 土地資源破壞

還地橋煤礦開采區對土地資源影響比較突出的有三個方面：其一，歷史上大量的廢棄煤窯與工礦地，僅以本次現場了解的60處廢棄小煤礦廢棄地統計；其二，采空區地表變形與塌陷破壞嚴重；其三，受礦坑疏排影響的失水土地，有一定分布。

3 治理對策探討

3.1 制訂地方法令規章制度

根據國家相關保護生態環境法律規章制度，制訂地方相關法令規章制度，關閉采石場和煤礦；關閉小型私營鐵礦，進行礦權整合，礦權歸并大冶鐵礦，統一有序進行開采。

3.2 鐵山鐵礦區地面塌陷、采空變形、露采坑不穩定邊坡治理對策

該區主要是多家鐵礦長期疏干排水及大規模開采引起的地面塌陷、采空變形及露采坑不穩定邊坡等地質環境問題，因該區廢棄礦渣多，故采用削坡清方+廢棄礦渣分層回填+表層粘土回填+綠化等綜合治理措施。

針對地面塌陷、采空變形區，采用廢棄礦渣分層夯實回填，當填到與周邊地形標高相差60cm高時，回填粘性土至與周邊地形標高大體一致，然后種植草皮與刺槐，刺槐每2m一棵，刺槐之間地坪種植草皮。

針對露采坑不穩定邊坡，先進行削坡清方處理，再對露采坑采用廢棄礦渣分層夯實回填，當填到與周邊地形標高相差50cm高時，回填粘性土至與周邊地形標高大體一致，然后種植草皮與刺槐，刺槐每2m一棵，刺槐之間地坪種植草皮。

3.3 鐵山—還地橋地區非金屬礦區高陡邊坡及廢渣堆邊坡治理對策

該區主要是多家采石場長期大規模開采形成的高陡邊坡地質環境問題與廢渣堆邊坡地質環境問題，主要采用削坡清方+截排水溝+重力式擋土墻+主動柔性防護網+坡面綠化等綜合治理措施。

針對采石場開挖形成的高陡邊坡先進行削坡，再在坡腳建排水溝和重力式擋土墻，在公路沿線地段擋土墻上方坡面掛主動柔性防護網，阻擋坡頂巖體風化碎屑，其余地段擋土墻上方坡面挖魚鱗坑種植爬山虎進行坡面綠化。

針對廢渣堆不穩定邊坡采取在坡腳建排水溝和重力式擋土墻，再在擋土墻上方坡面噴播高次團粒進行綠化護坡。

3.4 還地橋煤礦區地面塌陷治理對策

該區因多家煤礦長期大規模開采導致煤礦區及其周邊村莊發生大面積地面塌陷，先采用水泥粉煤灰漿進行充填注漿處理，在近地表60cm回填粘土，再種植刺槐與草皮進行綠化。

3.5 還地橋煤礦區棄渣堆場及廢棄煤礦土地整治對策

該區多家煤礦已關閉廢棄，棄渣堆場遍布，致使大片土地荒漠化，先將棄渣運至采空變形區回填，再回填粘性土進行土地整治，改良為耕地。

4 結論

黃石鐵山—還地橋地區，因多家鐵礦、多家采石場、多家煤礦幾十年大規模開采，廢棄礦渣無序堆放，致使該地區昔日青山綠水變化人造荒漠，同時引發滑坡、崩塌、地面塌陷、泥石流等地質環境問題頻繁發生。針對各類地質環境問題，因地制宜，采取合理的治理措施與生態環境保護措施，給當地百姓創建一個綠色生態環境，給百姓創建一個和諧安居環境，意義重大。

F407.1[文獻碼]B

1000-405X（2016）-5-410-2

李松波（1970～），男，1994年畢業于中南工業大學勘察工程專業，本科，2008年畢業于中國地質大學地質工程專業，工程碩士學位，高級工程師，研究方向為巖土工程。