青海省互助縣柏木峽礦山環境問題及防治對策

解 偉

(青海省核工業地質局，青海 西寧 810008)

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青海省互助縣柏木峽礦山環境問題及防治對策

解 偉

(青海省核工業地質局，青海 西寧 810008)

摘要：探討了位于青海省互助縣柏木峽地區的廢棄采石場由于計劃經濟時期的粗放開發導致的礦山地質環境問題，在分析了采石場的現狀及邊坡穩定性的基礎上，提出了防治思路及治理對策。

關鍵詞：柏木峽；采石場；礦山環境問題；對策

1引言

青海省是一個礦產資源大省，地處青藏高原東北部，人口稀少，自然條件惡劣，礦業開發在國民經濟和社會發展中占有非常重要的地位，由于在計劃經濟時代礦產資源開發粗放，利用低效，導致礦區環境惡化，礦山地質環境問題日益突出。

解放前青海省就有采鹽、砂金、煤炭等采掘業。但均為小規模土法生產，至1949年全省采掘礦產總量僅4×104t。新中國成立后，礦山逐步發展成為全省的支柱產業。礦產資源開發作為支撐經濟社會發展的重要產業，在青海省經濟發展歷程中做出了巨大的貢獻。

互助縣柏木峽廢棄采石場位于青海東部地區，黃河的一級支流湟水河流域內，計劃經濟年代起就以建材類資源為主的礦產資源開發，導致了青海東部地區大大小小的采砂場遍布湟水流域各大支流。不僅挖損、壓占了大量耕地資源、破壞了地貌景觀，而且造成了大面積的含水層結構破壞和水土流失，嚴重影響了青海東部地區的自然地貌景觀和水土涵養。

2礦區自然地理及地質環境條件

2．1自然地理

柏木峽采石場位于青海省互助縣東北部的柏木峽峽口處，行政上屬互助縣巴扎藏族鄉管轄，距互助縣城約24 km，距省會西寧市約57 km。其地理座標為北緯36°59′43″，東經102°51′27″。該采石場東側為互助縣威遠鎮至互助北山國家地質森林公園旅游公路，交通較為便利。

該區屬高原半干旱大陸性氣候，以寒長暑短、多風少雨、無霜期短為主要特征。據互助氣象站(威遠鎮)資料，多年平均氣溫3.5 ℃，最高極端氣溫24.7 ℃，最低極端氣溫-33.1 ℃，無霜期105～125 d，多年平均降水量486.8 mm，蒸發量1 174.9 mm，相對濕度66.0%，降水量在年內分配不均，主要集中在6、7、8、9四個月，占全年的72%，蒸發量集中在4、5、6、7、8五個月，占全年的63%。區內氣候具明顯的垂直分帶性規律，隨著地勢的升高，氣溫下降，北部山區海拔4 000 m以上，多年平均氣溫在0 ℃以下，平均降水量達600 mm；南部淺山區海拔2 500 m，多年平均氣溫在4 ℃左右，年降水量小于400 mm。以農業氣候區劃，屬寒冷牧業氣候帶，微潤氣候區，牧草生長天數可達108 d左右。

礦區地表水系主要為緊鄰采石場東側10～40 m處的柏木峽河，為常年流水，現場調查時水量較小，在雨季水量較大。該區域土壤類型為栗鈣土，土壤質地多為殘坡積碎石土，表層有機質含量2%～6%左右，礦區因采石破壞的土壤層主要以其亞類—暗栗鈣土為主，多見于陽坡地帶，層厚40～50 cm。

采石場開采面位于陽坡，光照時間相對較長，地表蒸發量相對較大，采石場后部山坡植被發育、覆蓋良好，主要為檸條、冰草、檉柳等，坡面植被覆蓋率大于70%。采石場坡面山坡因采石，局部山體基巖裸露，坡面多堆積殘坡積碎石土，植被覆蓋率為零，植被恢復需客土回填。

2．2地質環境條件

2.2.1地形地貌

礦區地處互助柏木峽峽口柏木峽河北岸中低山前緣地帶?？傮w地勢東南高西北低，依地貌形態和成因分侵蝕剝蝕中低山區及河谷平原區。

(1)侵蝕剝蝕中低山區。礦區處于柏木峽的峽谷-侵蝕剝蝕中低山斜坡地帶，海拔高程2 975～3 290 m，相對高差約315 m，地形坡度30～40°，山頂呈渾圓狀，植被覆蓋率小于10%，由奧陶系結晶灰巖構成主體，坡體上覆薄層坡積物，厚3～5 m，主要由碎石、塊石組成。

采石破壞主要表現在原始完整山體被采剝為掌狀，地形坡度人為改觀大，共形成4個開采掌子面，掌子面多呈圓弧狀，主要分布于山脊中下部，最低開采標高2 997 m，最高開采標高3 135 m，采深10～30 m，地面坡度呈下緩上陡狀，平均坡度50°，其上以基巖陡坡崖為主，坡度在65°～85°之間，采石場頂部因采石局部呈反坡狀；坡體上分布大量危巖、危石，坡腳崩坡積物堆積，坡度在35°～40°之間。

(2)河谷平原區。分布于礦區南部，柏木峽近呈東西向展布，河谷呈“U”字型，由河漫灘、一級階地組成，河漫灘寬30～50 m，高出河床0.2～0.4m，由砂礫卵石組成，Ⅰ級階地在該段分布不均，不連續、不對稱，階面寬10～30 m不等，具二元結構，并略向河床下游傾斜，縱坡度與河床坡度接近一致。

2.2.2地層巖性及巖土工程地質特性

根據現場調查，柏木峽采石場所在峽谷出露的主要地層由老至新分別為：奧陶系細晶灰巖、第四系全新統崩坡積碎石土及第四系全新統沖積卵礫石。

(1)細晶灰巖(O1)。淺灰或灰色，細晶質結構，中至厚層狀構造，巖石堅硬，性脆，主要礦物成分為方解石，裂隙不甚發育，巖石斷口巖質新鮮，呈強風化-微風化，主要出露于采石時形成的陡坎處。

2.2.3水文地質條件

(1)地表水。礦區地表水系主要為緊鄰采石場東側10～40 m處的柏木峽河，柏木峽河從礦區自北向南側通過，溝谷呈“U”型，溝寬110 m左右，標高2 962 m，溝谷走向北東至南西向，柏木峽河為沙塘川河一級支溝，由北向南至互助縣城附近匯入沙塘川河，發源于北部仙米達坂山主脊，呈南北方向展布溝道平均縱坡降15～30‰，流域面積119 km2，徑流長度45 km，多年平均流量1.4×108m3。由于上游山區降水補給豐沛，屬常年性河流。

(2)地下水。區內地下水主要分布于柏木峽峽河谷區及北側山體內，地下水主要為第四系松散巖類孔隙潛水及基巖裂隙水。①松散巖類孔隙潛水，分布于柏木峽河Ⅰ級階地，含水層由第四系全新統沖積砂卵石層為主，含水層厚度13～20 m。地下水位埋深11～16 m，滲透系數15.19 m/d，單井涌水量580～737 m3/d，地下水主要接受山區地表水和地下水的徑流補給，礦化度一般0.28～0.50 g/L，水化學類型屬HCO3—Ca· Mg型。②基巖裂隙水，分布于柏木峽北側中低山區，據區域水文地質資料，含水層巖性主要為奧陶系灰巖，由于該段現代流水強切割，山體支離破碎，溝谷深切，地形坡度大，不利于地下水的賦存，地下水短暫的徑流即溢出地表成泉，具區域水文地質資料，Ⅱ區南側距坡腳50 m處有泉水出露，單泉流量一般在0.1～1.0 L之間，水化學類型為HCO3—Ca為主。

2.2.4地質構造

區域上位于祁呂弧形西翼中部祁連多字型構造體系馬雅雪山褶帶，這一巨型構造體系展布在祁呂弧形帶西翼之中，由一系列斜列相間的褶帶和槽地構成，該構造帶的地層和巖性均呈東西向帶狀分布，馬雅雪山褶帶構成高聳的馬雅雪山頂峰和沿北西西向蜿蜒的群山，主要構造行跡呈北西西向，并以復式褶皺，壓扭性結構面為主，核部和兩翼分別由奧陶系地層組成，軸向290°，兩翼傾角60～70°，核部小褶皺頗為發育，該褶帶斷裂以壓扭性為主，規模較大的仙密大山壓扭性斷裂，呈北西西向延伸，斷裂面傾角60～70°，在柏木峽溝清楚地看到奧陶統逆于白堊系紅層之上。

該采石場礦石為灰-深灰色細晶灰巖，有益組分含量高，且穩定，為變質型石灰巖礦床。采石場四個開采掌子面暴露的灰巖節理裂隙一般發育，巖體較破碎。

2.2.5地震

據《中國地震動參數區劃圖》(GB18306-2001)，采石場所在區域50年超越概率10%的地震動峰加速度為0.10 g，相應地震基本烈度為Ⅶ度。

2.2.6不良地質條件

柏木峽采石場范圍內，除因開采石料在后部陡坎及中部坡面上分布危巖和小型崩塌外，未發現其它不良地質現象。

3采石場的開采現狀及開采邊坡的穩定性分析

3.1采石場的開采現狀

自20世紀80年代起，柏木峽采石場開始采挖，開挖山體，爆破取石，現已廢棄。經過多年采石，加上近期有在坡腳開挖取土活動，使得山體及開采區自然景觀遭到嚴重破壞，柏木峽采石場按開采位置分為4個區，自南向北分別為Ⅰ區、Ⅱ區、Ⅲ區、Ⅳ區。其中Ⅰ區南側和Ⅱ區上部部分區域屬于金圓水泥廠礦權范圍之內，但是該區域內的開采破壞現狀非金圓水泥廠的開采行為所致，屬20世紀80年代的偷采盜挖的遺留問題，本次一并納入治理范圍之內(圖1)。

3.1.1Ⅰ區

Ⅰ區位于項目區最南側，沿威北公路長135 m，起訖樁號K24+700～K24+835，開采區坡腳緊鄰威北公路。開采高程介于2 982～3 080 m之間，上下相對高差約100 m，坡面上窄下寬，平面形態大致呈“三角形”，坡度較陡，平均約40～50°，根據現場調查及物探資料揭示，Ⅰ區松散堆積層平均厚度約為0.5 m。需清理危巖平均厚度約為0.6 m。

Ⅰ區采石場上部陡崖巖石裸露、巖壁陡直，開采形成的掌子面參差不齊，分布有大量危巖體，崩塌落石不斷，斜坡上溜石、滾石現象嚴重，崩坡積的碎塊石堆積于斜坡下部施工便道及坡腳，便道寬8 ～10 m。坡腳為開挖取土形成的陡坎，后壁高約8 m，受開挖影響，陡坎不斷垮塌。

Ⅰ區開采區范圍內植被基本破壞，巖石裸露，危巖較發育，坡腳開挖凌亂，地質環境和自然景觀破壞嚴重(圖2)。

3.1.2Ⅱ區

Ⅱ區位于Ⅰ區北側，沿威北公路長120 m，起訖樁號K24+880～K25+000，開采區坡腳距威北公路約30～50 m。開采高程介于2 985～3 115 m之間，相對高差約130 m，坡面上窄下寬，平面形態呈“三角形”，坡度較陡，平均40～50°，根據現場調查及物探資料揭示，Ⅱ區松散堆積層平均厚度約0.5 m。需清理危巖平均厚度約為0.6 m。

Ⅱ區采石場上部陡崖巖石裸露、巖壁陡立，開采形成的掌子面參差不齊，巖體破碎，分布大量危巖體。斜坡上溜石、滾石現象嚴重，塊石滾落堆積于斜坡中下部施工便道平臺上。坡腳一級邊坡左側被施工棄渣覆蓋掩埋，植被遭到破壞。

Ⅱ區開采區范圍內植被破壞殆盡，巖石裸露，危巖發育，崩塌、滾石嚴重，坡腳施工棄渣隨意堆積，地質環境及自然景觀破壞嚴重(圖3)。

3.1.3Ⅲ區

Ⅲ區位于Ⅱ區北側，沿威北公路長130 m，起訖樁號K25+020～K25+150，開采區坡腳緊鄰威北公路。開采高程介于2 985～3 085 m之間，開采范圍相對高差約100 m。坡面上窄下寬，平面形態呈“三角形”，坡度較陡，平均35～45°，根據現場調查及物探資料揭示，Ⅲ區松散堆積層平均厚度約0.5 m。需清理危巖平均厚度約為0.6 m。

Ⅲ區采石場上部陡崖巖石裸露、巖壁陡直，開采形成的掌子面參差不齊，巖體較破碎，分布大量危巖體。斜坡上分布大量崩塌落石，孤石塊徑一般約50 cm～2 m，最大約3.5 m，多呈棱角狀。

Ⅲ區開采區范圍內植被破壞殆盡，巖石裸露，上部陡崖危巖發育，崩塌、滾石嚴重，地質環境及自然景觀破壞嚴重(圖4)。

3.1.4Ⅳ區

Ⅳ區位于開采區最北側，沿威北公路長395 m，起訖樁號K25+240～K25+635，開采區坡腳距公路15～40 m。開采破壞規模最大，開采高程介于2 995～3 200 m之間，開采范圍相對高差約205 m。開采掌子面從山脊處彎折成南、北兩個開采“三角面”，根據現場調查及物探資料揭示，Ⅳ區松散堆積層平均厚度約0.5 m。需清理危巖平均厚度約為1 m。Ⅳ區采石場上部陡崖近直立，陡崖最高約40 m，巖層近直立，走向與公路大致垂直，開采形成的掌子面參差不齊，巖體節理裂隙較發育，巖體較破碎，陡崖上危巖體發育。

Ⅳ區中部斜坡較陡，平均坡度約38°，斜坡上分布大量崩塌落石，孤石塊徑一般約0.2～1.5 m，最大約2 m，多呈棱角狀。斜坡下部坡腳處由于人工開挖取土，形成了3個取土坑，其中兩個坑相連，取土坑寬約66 m，沿坡面斜長約40 m，開挖厚度約5 m。另一個取土坑底邊寬約37 m，沿坡面斜長約45 m，開挖厚度約12 m。開挖取土后，后壁不斷掉塊、垮塌，向后發展，現場調查期間掉塊時有發生。

根據現場調查，Ⅳ區威北公路左側坡腳一帶目前堆積有大量施工棄渣，主要以塊石、碎石為主，塊石塊徑一般0.8～1.5 m，碎石粒徑2～5 cm。

Ⅳ區開采區范圍內植被破壞殆盡，巖石裸露，上部陡崖危巖發育，崩塌、滾石嚴重，坡腳施工棄渣隨意堆積，地質環境及自然景觀破壞嚴重(圖5、圖6)。

3.2開采邊坡的穩定性分析

開采邊坡的巖性為變質灰巖，巖體裂隙不甚發育，巖體完整性相對較好，根據采石場的開采特征及工程地質類比綜合判定，邊坡整體穩定，不會產生整體破壞。

邊坡開采之后，在后部陡崖及坡面上發育有危巖體及坡面危石，一旦滾落，勢必會威脅坡腳的威北公路及行人車輛安全，需及時清除。

4采石場的礦山環境問題

柏木峽采石場的石料開采，不僅改變了原有的地形條件與地貌特征，造成了山體破損、巖石裸露、植被破壞等現象，而且增加了崩塌等地質災害發生的風險。

4.1改變地形地貌、破壞自然景觀

采石活動改變了開采區的原有地形條件和地貌特征，采石后使地形坡度變大，形成巨大的開采裸露“三角面”，后壁高陡臨空，開采面上山體松動、破碎，巖石裸露；坡面被棄渣碎塊石、巖屑覆蓋，也破壞了原地表的植被生態系統。造成現場景觀與周邊自然地形地貌、植被覆蓋形成很大視覺反差，與周邊自然環境極不協調。經統計，采石場4個分區破壞的地形地貌景觀共計達145 850 m2，破壞程度嚴重，恢復治理的難度較大。

由于開采“三角面”面臨威北公路，而威北公路為通往互助北山國家地質森林公園的必經之路，給數以萬計的過往游客造成視覺上極大的不適感，影響公眾心理，降低互助乃至青海在國際、國內旅游者心目中的形象。在當地自然條件下，采石場區域內自然環境及植被系統短期內很難自然恢復。因此采取工程措施進行客土綠化恢復植被顯得極為必要。

4.2破壞地質環境、引發地質災害

采石場原有自然地理及地質環境是經漫長的地質作用改造的產物，人類工程活動應與之相協調。各種地質作用使原有坡體穩定性相對平衡，坡體結構一旦遭到破壞，產生地質災害的風險大為增加。

該采石場開挖山體，爆破取石，對山體的穩定性和自然平衡勢必造成極大擾動，地質環境造成破壞，開采后的巨大臨空面上產生崩塌、危巖等地質災害，隨時發生墜落式崩塌。由于危巖體位置高出坡腳100～205 m，崩塌后較大塊體將會產生跳躍式滾動，嚴重危及下方威北公路及車輛、行人的安全。因此，采用工程措施防治崩塌危巖顯得極為必要。

5防治思路及治理對策

該礦區的防治思路及治理對策主要考慮為采石場邊坡治理工程和綠化工程兩部分，由于專業性質的差異分別進行敘述。

5.1邊坡治理工程

5.1.1清除危巖

為防治崩塌危巖等地質災害，同時為中下部地質環境治理工程施工提供安全保障，對上部陡崖發育的危巖，采用人工配合小型機械撬落，使碎塊石滾落至坡腳一帶。

5.1.2清理危石、平整坡面及刷坡

上部陡壁清危完成后，對坡面上的崩坡積碎塊石、孤石、危石進行人工配合機械清理，清理時自上而下，坡腳設置警戒線，嚴禁人員在坡腳活動。坡面清理完成后，按設計邊坡斷面放線進行削方刷坡，自上而下施工，不得欠挖或亂挖，嚴禁掏洞開挖和爆破施工。遇有邊坡高度、平臺寬度、邊坡坡率變化時，應平緩過渡，保證坡面連續順暢。在各級邊坡與自然邊坡相接處，應平緩過渡，順暢連接。

5.1.3坡腳填筑邊坡

Ⅳ區坡腳區需要填埋取土坑和回填坡腳(格賓石籠)，擬利用坡腳帶堆積的碎塊石和棄渣。覆坑整平利用推土機、裝載機等設備將廢渣按削高填低的要求推平，并大小級配混合，以利于壓實，消除架空現象。平整后地面必須平順，無大坡度和溝坎，以利于上層腐植土的覆蓋和植樹、草灌綠化。

5.1.4格賓石籠

格賓網石籠網眼尺寸為80 mm×100 mm，使用線徑內徑和外徑分別為3.0 mm/4.0 mm，石籠尺寸1 m×1 m×2 m及1.55 m×1 m×2 m，垂直擺放。格賓供貨廠家需提供至少國家一級實驗室以上資質單位出具的網面抗拉強度檢測報告。

5.2綠化工程

5.2.1三維網客土草灌綠化

(1)邊坡處理。將邊坡上堆積的碎塊石等雜物清理干凈，將低洼處回填夯實平整，確保坡面平順。

(2)鋪設三維網。將三維植被網沿坡面由上至下鋪于坡面上，網與坡面之間保持平順結合。三維網幅寬1.5 m，搭接寬度為10 cm，周邊卷邊10～15 cm，預埋三維網鋪于坡頂時需延伸40～80 cm，埋于土中并壓實，每100 m2坡面需用三維網面積為113.17 m2。將三維網自下而上用ф8 mm的U型鋼釘固定，U型鋼釘長67 cm， U型鋼筋間距約1.0 m，中間用ф8 mm的U型鋼釘進行輔助固定。每100 m2需用鋼釘160個合計42.43 kg。三維植被網鋪設完畢，將客土均勻覆蓋于三維植被網上，將網包覆蓋住，直至不出現空包，確保三維植被網上客土厚度不小于40 cm。然后將肥料施灑于表層。肥料為氮∶磷∶鉀=15∶15∶15或氮∶磷∶鉀=10∶8∶7的復合肥及含N有機質，肥量約為30～50 g/m2。

(3)撒播草籽。覆土回填完畢，進行人工撒播草籽，即將草籽(按25 g/m2左右撒播)和促使其生長的肥料及水按一定比例混合攪拌后均勻撒播于坡面上。

(4)養護管理。撒播植草完成之后，必需定期進行養護，直到草坪成坪。

5.2.2坡腳栽種喬、灌木

在坡腳帶區域內，按行距2.0 m、株距2.0 m梅花狀栽種當地耐旱喬木，喬木選用青楊，喬木胸徑不小于3 cm。由于栽種區多為砂礫石空隙大，為確保所栽種樹木的成活率，所購樹苗應帶直徑不小于30 cm的根系土球。喬木之間栽植怪柳、檸條等灌木幼苗。栽種后，及時澆水養護，養護期為兩個月。

5.2.3養護管理要求

養護管理期的主要內容包括施肥、澆水、病蟲害防治等。

6結語

通過對礦區治理工程的實施，不但能抑制和緩解因礦業活動而產生的一系列生態環境問題及地質災害，減緩生態環境被破壞的速度，逐步達到人與自然的和諧，實現礦產資源的可持續開發。但是由于青海省對于高邊坡礦山的治理屬于起步階段，治理思路和防治對策存在一定的局限性，故對新技術、新方法的應用方面有待思考。

致謝：在此特別感謝項目協作單位青海九○六工程勘察設計院及青海省水文地質工程地質勘察院的大力支持。

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EnvironmentalProblems of Mine at BaimuGorge in Huzhu County of Qinghai Province and the Countermeasures

Xie Wei

(NuclearIndustryGeologicalBureauofQinghaiProvince，Xining810008，China)

Abstract:This article mainly expounds the abandoned quarry of Baimu gorge in Huzhu county of Qinghai province.Due to the extensive development during the planned economy period，the problems in mine geological environment are quite serious.Based on the present situation and the analysis of slope stability of the quarry，the article proposespreventive ideaand countermeasures.

Key words:Baimu gorge;quarry; mine; environment;prevention and cure; countermeasures

文章編號：1674-9944(2016)02-0122-05

中圖分類號：X37

文獻標識碼：A

作者簡介：解偉(1982—)，男，河北廊坊人，工程師，主要從事礦山地質環境治理及地質災害危險性評估等工作。

收稿日期：2015-11-26