甘肅永登石砬溝石英石礦山地質環境危害及恢復治理研究

魏振元

摘要：石砬溝石英石礦其地處連城國家級自然保護區的實驗區。礦山多年開發形成多處不穩定斜坡、崩塌（危巖體）地質災害，同時存在水土流失和潛在泥石流災害。本次治理技術措施為注重生態保護，杜絕二次破壞，因地制宜，切實可行；按地形地理可先山上后山下，先上游后下游，先山里后山外。按工程性質分步進行：坡面危巖清理一渣堆刷坡整平一攔渣壩一鉛絲石籠擋渣墻一植被恢復一改善生態環境，減少治理期間人類活動。

關鍵詞：石砬溝；石英石；環境危害；礦山污染；恢復治理；甘肅永登

1.前言

石砬溝石英石礦其地處連城國家級自然保護區的實驗區。經多年的開采，形成多處規模不等的渣堆和工業場地，采礦開挖面、堆渣場形成多處不穩定斜坡、崩塌（危巖體）地質災害，同時存在水土流失和潛在泥石流災害。受歷史原因及生態環境保護意識淡薄等因素的影響，對區內存在的生態環境問題未進行規范化處理。區內地質環境問題嚴重破壞了土地資源和地形地貌景觀，對生態環境也造成了極大的破壞。近年來，隨著國家對礦山生態環境問題的重視，對綠色礦山建設提出新的要求，特別是在吸取祁連山國家級自然保護區生態環境問題的教訓后，政府及企業對礦山生態環境的保護與治理恢復意識不斷提高。因此本文特對該礦山開展地質環境危害的評價及恢復治理的研究，以期為綠色礦山建設提供參考。

2.礦山概況

石砬溝石英石礦位于甘肅永登，礦區內出露巖石有石英巖、絹云石英片巖夾變質石英砂巖等。石英巖礦體厚大，層位穩定，礦石質量良好，品位穩定，Si02含量最高為99.94%。礦山位于連城國家級自然保護區實驗區內，用地性質為工礦用地，礦山開發前礦區多為林地、草地的自然景觀，生態植被較好，由于礦山開發使礦區生態遭到了一定程度的破壞。

礦山自建礦至今已有40多年的生產歷史，但一直處于未達產階段，作業區相對分散，對生態環境破壞較為嚴重，主要表現在地表植被剝離和占壓，水土流失方面。據統計礦山現有工礦占地40x104㎡，其中現狀在用場地破壞地表植被面積為34x10㎡，民采區及其廢石場破壞地表植被面積4x10㎡，破壞地表植被主要為灌叢、草叢，另有少量喬木林地，粗略估計礦山開采生物量損失約900t/a。

3.地質環境危害

受歷史原因及以往礦業活動中生態環境保護意識淡薄等因素的制約，區內礦業活動局部存在無序開采、濫采濫挖、亂堆亂放等現象，其不僅破壞了礦區地形地貌景觀，而且壓占、破壞了大量的林草地等土地資源，對連城國家級自然保護區的管理與維護帶來極大的不利。治理區均位于礦區山北陡坡和溝腦一帶，渣體結構松散，坡頂礦區道路一帶存在匯流條件，極易被地表匯流沖蝕攜帶，成為泥石流物源，威脅下游廠區及村鎮、供水設施的安全；1處排渣場建設于西寧溝上游溝道，外圍無截排水設施，地表匯流極易人滲軟化坡體，造成渣堆外緣邊坡失穩；2處崩塌（危巖體）均分布于采礦開挖面，其威脅礦區作業人員及設備安全。

治理區分布的2處崩塌（危巖體）所處位置坡體陡峻，巖體裸露，受爆破影響巖體破碎，結構面發育，且被裂隙切割，通過崩塌危巖穩定性定性評價，在現狀條件下處于欠穩定狀態，在暴雨和地震影響下，坡體表層被爆破松動的巖體沿不利結構面或組合面向下滑動滾落，形成崩塌地質災害的可能性較大，使斜坡頂部及坡腳土地資源遭到破壞，進一步加劇對地形地貌、水土流失的破壞影響。

治理區屬森林草原向荒漠草原過渡的疏林草原地帶，土壤較為貧瘠，有機質土壤層厚度一般10cm～30cm。自然地貌、林草地及第四系地層遭到破壞后，在自然應力和水的不斷沖蝕作用下，棄渣堆積層的細顆粒隨水流失，局部坡腳植被的進一步退化也將導致水土流失加劇。隨著時間的推移，將會出現水土流失加劇，植被不斷退化的惡性循環，引發地質災害可能性進一步加劇。區域內水土流失與林草地退化形成惡性循環，生態環境逐步惡化。一旦影響范圍及程度不斷擴大和加強，其將威脅到下游大通河小流域的水土環境，對連城自然保護區和諧穩定的生態系統造成不可逆轉的破壞。

4.礦山污染評價

勘查區水文地質條件簡單，主要地下水補給為附近的大通河，為了說明區內礦山對所在流域地表水污染狀況，在礦山可能造成地表水水質影響的大通河水取1組水樣根據實驗結果對水質進行評價。地表水質量各單項組和綜合分評價依照《中華人民共和國地下水質量標準（GB/T14848-93）給定的標準，并分別劃分出水的質量，通過評價，區域內水質為良好，未遭受污染，適合各種用途，評價結果見表1。

礦山露天開采生產工藝主要包括表層剝離、穿孔、爆破、礦石破碎篩分、合格品裝運、廢石處置，生產過程中產生的固體廢物為采礦過程中剝離的表土和破碎篩分廢石其主要成分為Si02，產生的廢石不屬于危險廢物，按照《固體廢物浸出毒性浸出方法》（GB5086-1997），對廢石進行一般工業固體廢物Ⅰ、Ⅱ類鑒別分析，一般工業固體廢物Ⅰ、Ⅱ類鑒別結果見表2。

現有工程產生的廢石屬于第1類一般工業固體廢物，因此礦山生產所形成的廢石渣堆對礦山周邊的土壤未造成污染。

5.恢復治理措施

（1）治理范圍。根據區內地質環境現狀、治理恢復目標，確定本次治理區包括排渣場、第一、四作業區和3處民采點，其均分布于礦區北坡一帶。對企業預留生產區段和礦區南坡不進行恢復治理勘查設計。

（2）治理方法。對分布有崩塌（危巖體）的開挖面，將其坡面上的危巖清理至坡腳或渣堆處，進行原地整平；對廢石場形成的高陡邊坡進行局部整理，清理不穩定區段渣體，并回填或外運處理。在渣堆整平工作完成后進行覆土種草，重點恢復排土場、廢石場、作業平臺及采坑壓占破壞區的植被；保留現有礦山道路，并在道路兩側植樹，美化環境；按照綠色礦山的要求，在治理區典型治理點設置醒目的標識；選擇適宜本地氣候和土壤特征且成活率較高的草種、樹種，要求治理后植被覆蓋率達到30%以上。種草種樹措施結束后在治理區樹立治理工程簡介標示牌。治理恢復工作完成后，精心管理，杜絕環境再次破壞。

（3）生態修復。治理區已挖損破壞的掌子面為新鮮基巖面，渣堆壓占區渣體為礦渣、廢石，其不具備正常土壤的基本結構和肥力，幾乎不存在具一定活力的植物繁殖體，其植物的自然定居和生態原生演化過程極其緩慢。自然狀態下，在渣堆區長出草本植物，最快也在10年之后，其生態演化過程也是土壤基質緩慢改良和耐性植物的逐漸形成過程。礦山廢棄地生態修復就是在復制其生態自然演化，并加快其自然演化過程。生態修復的措施包括土壤基質的改良和物種選擇兩個方面，而土壤基質的改良最直接的方式是通過拉運具備一定肥力的細粒土體進行覆土種草、種樹。

6.結論與建議

區內礦山采礦活動所產生的地質環境問題主要表現在：礦山地質災害、露天采場、渣堆及礦區道路等對地形地貌和土地資源的壓占、破壞。本次治理技術路線：注重生態保護，杜絕二次破壞，因地制宜，切實可行；按地形地理可先山上后山下，先上游后下游，先山里后山外。按工程性質分步進行：坡面危巖清理一渣堆刷坡整平一攔渣壩一鉛絲石籠擋渣墻一植被恢復一改善生態環境，減少治理期間人類活動。礦山處于自然保護區內，治理工程施工期間，應注意做好防護安全措施和生態環境保護措施。