礦山地質環境問題及恢復治理探討

叢穎+耿國建+郭龍龍

摘要：礦山地質環境治理模式是研究的熱點問題，在充分收集了礦山自然地理背景、區域地質環境條件等資料，并實地調查了礦山現狀條件下的地質環境問題，研究區存在的問題主要露天開采使土地生態破壞嚴重、邊坡滑坡災害、地下開采引起的地面塌陷對人居安全影響，含水層的一定破壞，從而得知該研究區的礦山環境保護意識較為薄弱。據礦山地質環境現狀分析，在充分考慮礦山地質環境問題對人居環境、工農業生產、區域經濟發展前提下，應用礦山地質環境保護與恢復分區治理的方法，清除露天采場邊坡危巖，對崩塌采取清理邊坡浮石治理措施，對不穩定邊坡削坡出臺，覆土綠化。通過礦山地質環境保護與恢復治理工作，可以大大降低地質災害的發生，可避免較大的經濟損失。

關鍵字：礦山地質環境；礦山恢復治理；地質災害

人口、資源、環境是當今世界面臨的三大主題。資源與環境是影響人類生存與社會發展的兩大因素（萬國江，1988）。礦山地質環境問題的復雜性和多樣性主要受區域地質環境條件、開發利用方式、開發利用礦種以及環境保護法規政策的影響和控制（徐友寧，2011）。2007 年10月，遷安市對700多個采坑、排土場、尾礦庫進行了調查，調查面積達14000多畝，在此基礎上編制了《遷安市礦山生態環境保護與恢復治理規劃》，確定了遷安市礦山生態環境恢復治理工作目標， 此規劃的制定為科學合理地謀劃遷安市的礦山生態環境恢復治理工作提供了科學的指導依據（田英輝，2010）。在進行地下礦產資源開采時，厚度開采交大，砂泥巖是上覆頂板的主要成分，因此較為頻繁的發生地面塌陷并形成一定的危害，導致塌陷區地表建筑物發生不同程度裂痕，耕地也會隨之毀壞，引發一定的社會矛盾（徐友寧，2006）。塌陷區鏈生煤層之上的含水層結構破壞、改變了地下水補給、徑流、排泄方向、導致含水層及地表水漏失等，影響礦區人畜飲水困難（徐友寧，2008）。在地下水位淺埋區、地下水位下降、地表水漏失還可導致植被枯萎或生態環境退化（徐友寧，2007）。

1礦區基本情況

大石河鐵礦采區位于河北省遷安市馬蘭莊鎮境內，該礦70年代初建礦，占地2684畝，擁有礦石儲量1.2億噸，這之中大部分占地以林地、山地為主、采礦改變了地質地貌（閆碩碩，2013）。礦區屬暖溫帶半濕潤季風型氣候，多年平均降雨量606.4mm。孟家溝礦區屬燕山山脈南麓低山丘陵區，海拔高度在100～550m之間，西側為長城系石英砂巖構成的陡峭山脊，東部為太古界片麻巖系山丘，主要由長城系石英巖和太古界片麻巖系構成。礦山現狀條件下的地質環境問題，主要調查內容包括礦山基本情況，地質災害發育情況及危害程度，地下水含水層影響和破壞情況等。大石河鐵礦自1959 年建礦以來， 處理礦石能力由最初的400萬噸增加到960萬噸。隨著選礦生產能力的增加和長期連續開采，礦石資源不足的問題日益顯露，采區的礦石開采能力和地質環境逐年下降（劉承軍，2000）。

2 礦山地質環境問題及其危害

崩塌地質災害主要存在于南部露天采場邊坡。據調查露天采場北部和東南部斷裂構造發育，邊坡上部風化帶節理較發育，但未發生過大規模崩塌地質災害，邊坡時有零星掉快現象，規模在1～2m3以內，在礦山爆破震動頻繁及雨季發生頻率較高，對礦山生產構成威脅。不穩定邊坡地質災害主要存在于排土場邊坡。堆積物為采場表土、廢渣，堆積較松散，西排土場北側坡腳存在人為開挖現象，在雨季引起廢石土下沉，形成了地裂縫，裂縫較淺、較細小，但數量多，易形成不穩定邊坡。

2.1 崩塌

根據現場勘查，目前該露天采場長約997m，寬約602m，采場頂部最高處標高354m，采場底部最低處標高120m，最大采高約234m。露天采場北部和東南部兩側巖石較為破碎，結構松散，為構造薄弱地帶，易導致巖體移動崩塌地質災害主要存在于南部露天采場邊坡。預測評估礦山采場北部及東部邊坡崩塌地質災害危險性大。在礦山開采過程中，邊坡受采礦震動和雨季降雨影響，風化帶巖石破碎，都會促使崩塌產生，預測評估礦山采場西部及南部邊坡崩塌地質災害危險性中等。

2.2 不穩定邊坡

根據現場勘查，西排土場最高堆積標高為436.8m，最低堆積標高201.7m，最大堆積高度235.1m，邊坡無臺階；排土場最大邊坡角38°，最小邊坡角28.6°，平均邊坡角33.15°，堆積物為采場表土、廢渣，堆積較松散，易形成不穩定邊坡，潛在不穩定邊坡體長355m，寬102m，高約50m，體積51.56萬m3，對下游新水村尾礦庫的安全造成了威脅。現狀評估西排土場北側邊坡不穩定邊坡地質災害危險性中等，其它地段未發現不穩定邊坡、地裂縫等邊坡不穩跡象，現狀評估西排土場其它區域不穩定邊坡地質災害危險性小。不穩定邊坡地質災害主要存在于排土場邊坡，預測評估西排土場不穩定邊坡地質災害危險性大，莊戶溝排土場不穩定邊坡地質災害危險性中等。

2.3 含水層破壞程

評估區位于山頂地帶，無常年地表水體，礦山采場遠離河流和水源地，該區最低侵蝕基準面在90m左右。礦山礦區巖層的含水性分為第四系松散巖類孔隙水、基巖風化裂隙水、構造裂隙水。現狀最低采礦標高在120m左右，高于最低侵蝕基準面30m。由于采礦區域地勢較高，片麻巖弱透水不含水，礦山開采雖破壞了原有第四系松散巖類孔隙水、基巖風化裂隙水及部分構造裂隙水的含水層結構及導水通道，但未造成區域地下水水位總體下降。大氣降水是礦區地下水主要補給來源，構造裂隙帶僅在雨季排泄孔隙潛水及承壓水。

經現場調查，現狀條件下南部露天采場破壞的含水層位最大影響范圍在采場境界線外160m左右，面積1.2684km2。雨季最大涌水量不超3000m3/d，其它季節露天采場涌水量較小，基本不用機械排水。由于附近村莊地勢較露天采場低，在雨季采場正常生產排水時對附近居民飲用水井水位未造成影響。礦山礦業活動對露天采場含水層有一定程度的破壞，破壞的含水層位最大影響范圍內無村莊和耕地。礦山地下水補給的主要類型為大氣降水，在雨季時露天采場有少量積水，其它季節露天采場基本不用機械排水，所以礦山對露天采場含水層破壞進行監測，不需要針對含水層破壞安排治理工程。

3治理對策和建議

礦山地質環境治理工作是我國經濟發展階段的產物，重開發輕保護已經形成了一種慣性，導致我國38處資源枯竭型城市均遺留了礦山地質的環境問題。礦山地質環境治理是一種不得已的后治理補課式的工程（徐友寧，2015）。通常情況下， 存在一定高差的山地丘陵區， 相對容易發生崩塌、滑坡、泥石流的地質災害， 而礦產資源開采的廢石棄渣堆積現象比較常見， 在缺乏有效攔渣護擋措施的情況下， 易在礦震、地面塌陷及暴雨作用下失穩滑塌、地下采空造成山體開裂等， 加劇了山地地質環境區崩塌、滑坡、泥石流以及水土流失（徐友寧，2011）。

3.1礦區治理分區原則及治理方案

礦山地質環境保護與恢復治理分區原則：根據礦山地質環境現狀分析，在充分考慮礦山地質環境問題對人居環境、工農業生產、區域經濟發展前提下，進行礦山地質環境保護與恢復治理分區。

依據礦山地質環境保護與恢復治理分區原則，將首鋼大石河鐵礦孟家溝采區礦山地質環境保護與恢復治理區域劃分為重點防治區（A）、和一般防治區（B）；根據各區內礦山地質環境類型的差異，重點防治區分為露天采場防治亞區（A1）、西排土場防治亞區（A2）及莊戶溝排土場防治亞區（A3）。

露天采場防治亞區（A1）的面積0.6901 km2主要礦山地質環境問題是 邊坡存在崩塌地質災害隱患，對地形地貌景觀和土地資源占用嚴重，采取的措施清除邊坡浮石，主要針對礦山采場邊坡及礦區范圍內山坡上的危巖進行清理，發現崩塌隱患時及時采取錨固、擴幫等措施治理，確保生產安全。

西排土場防治亞區（A2）的面積0.6768 km2，主要礦山地質環境問題存在不穩定邊坡地質災害隱患，對地形地貌景觀破壞和土地資源占用嚴重，采取的措施削坡出臺，覆土綠化，加強監測。西排土場在礦山生產半年后將達到礦山對其規劃的排放容積，治理期對西排土場進行削坡、修建排水系統、覆土綠化治理。在露天采場與排土場之間清理出安全平臺，平臺寬度不小于30m，安全平臺以上及排土場南北兩側邊坡以33.15°的坡度向上削坡，標高每增加30m開挖5m寬馬道，馬道平臺內傾3°～5°，排土場頂面及馬道平臺外側修建擋水埂，擋水埂規格不小于頂寬0.5m，底寬1.0m，高0.5m。礦山可以利用現有運輸道路作為臺階，利用車檔作為擋水埂。

莊戶溝排土場防治亞區（A3）的面積0.4372 km2，在南部采場露天開采結束后基本達到礦山對其規劃的排放容積，如果在北部露天采場開采時停止使用，則將對其進行削坡、修建排水系統、覆土綠化處理。沿道路兩側設置1.0m寬路肩，路肩栽植火炬樹，車擋栽植紫穗槐，并在道路內側修建排水渠。綠化所需要的土壤使用的礦山干選時的廢渣細料，加強后期管理，提高樹苗成活率。

3.2 節約資源，促進轉型

遷安市的鐵礦礦產資源分布的范圍較為廣泛，開采鐵礦資源的采業主數量較多，忽視了資源相對集中的為題。為了改善當地的生態環境和節約自然礦產資源， 應該做到的是更大程度、更大力度的整合鐵礦資源，并且加強促進對鋼鐵企業從粗放型逐一過度為集約型、由單一化逐一過度為多元化，最終做到鐵礦的深加工。除此之外的另一方面，大力進行資源整合和轉型可降低對鐵礦資源的開采速度，與當地的礦山恢復治理步伐相一致，更直觀的解決治理跟不上的問題（鄭連合，2010）。

3.3 控制審批，加強監督

新礦山企業的出現，當地政府應當做好開采方案的評審與審批工作事項，對于已經開始進行礦產生產與開采的企業加強督促，結果相應的法律法規對礦山企業的恢復治理方案進行補充并且將強實施（鄭連合，2010）。不能缺少評審與論證的認真態度，最大力度做到嚴格控制方案審批。保證當地礦山環境的整體恢復效果得到的優化。

結論：礦山地質環境所存在的問題是人類開采過程中造成，可以進行預測防制同步恢復進行。在企業開采期限內當地的管理部門通過依法加強監管礦山地質環境， 大力規范礦業的開采活動， 做到礦山企業在開發前可以針對性進行預防措施， 在開發的實際過程中可以做到開發與治理的同期進行， 相輔相成。加強法制建設，增強礦山地質環境保護意識。除此之外我們可以制定礦山的保護規劃，明確合理開發與環境保護的關系，盡量可以從源頭上控制新的礦山環境問題和生態破壞。礦山開采后及時恢復當地的環境并且結合擬定的恢復方案盡早的， 就可達到減少、減輕礦產資源開發活動對地質環境的影響與破壞。

參考文獻

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