歷史形成金礦區的治理措施與成效分析

楊志杰，王能偉，欒東進

（山東省地質礦產勘查開發局第六地質大隊，山東 威海 264200）

膠東地區金礦資源豐富，開采歷史悠久，歷史無序化開采遺留的廢舊礦井、塌陷坑、地裂變形區等遍地，水土流失十分嚴重；地下礦體的開采造成大面積采空區分布，形成塌陷及變形區；采礦產生的大量廢石滿山遍野，固體廢棄物及廢棄工業設施等破壞土地植被；大量礦坑水的排放對礦區生態環境造成極大的負面影響。近年來，各級政府和礦山企業高度重視，在地質環境綜合治理、礦山尾礦、廢石綜合利用、土地復墾及礦山地質災害防治等方面都取得了一定的成績。

1 治理措施及應用

1.1 采空區充填治理

治理區存在采空區，現階段未形成一定的塌陷規模時，在盡量不破壞地表土壤植被的情況下，進行必要的物探來查明采空區的分布特征，利用可靠的鉆探施工手段進行地表灌注充填法治理。

（1）充填孔施工。根據充填材料的特性和探測采空區的實際情況，在鉆探驗證孔驗證結果的基礎上布置專門灌注孔。

施工工藝流程為：場地平整→測量放線→鉆機就位→鉆探施工→下鋼管→施工終孔→保護孔口。

（2）回填采空區，充填孔完成后，采用尾砂膠結充填，按基巖帷幕灌漿標準進行純壓式壓力灌漿，使回灌漿液凝結體與巖體成一體。距離孔口底端還有1m左右時對鉆孔采用“機械壓漿封孔法”封孔處理。

（3）場區整平。充填施工完成后，為了恢復原來的生態環境，對施工中破壞的區域和存在地質災害隱患的區域進行整治復綠，恢復生態功能。

1.2 采空區開挖治理

治理區已存在塌陷或地表變形明顯的，為了保障當地居民生命和財產安全，應盡可能選擇開挖回填方式，徹底消除安全隱患。

施工工藝流程為：塌陷坑開挖→底面整平、碾壓→坑底注漿→澆筑混凝土墊層→錨桿施工→鋼筋混凝土隔水板施工→塌陷坑回填復綠。

（1）開挖整平。施工現場地表浮土及松散層用挖掘機直接開挖，半堅硬基巖級以下采用履帶式潛孔鉆車破碎，挖掘機開挖。坑底采用挖掘機進行整平、碾壓，采用滲入注漿法對坑底進行加固處理。

（2）加固施工。坑底澆筑混凝土墊層，分上下兩層按1m間距進行錨桿施工，完成后進行鋼筋綁扎、混凝土澆筑制作成鋼筋混凝土隔水板。

（3）回填復綠。待混凝土徹底凝固后，將坑內開挖的廢石、尾砂等回填整平，將剝離的表層土覆土后，可恢復部分耕地、林地。

1.3 廢棄礦井治理

廢棄礦井井口大多無安全防護措施和警示標志，周圍植被茂密，井口隱蔽，辨識度低，危害程度高，利用合理的防護措施可消除安全隱患。

1.3.1 豎井治理

首先對廢棄井的孔徑進行測量并編織鋼筋籠，并放至井底用大石填滿；然后采用C20的砼進行澆灌，利用廢石充填夯實，在回填至距井口1.5m處澆灌一層厚度約0.5m的混凝土蓋板，最后回填種植土，夯實至井口。

1.3.2 平硐治理

對能進入機械設備、人員的平硐進行回填，在從距離洞口一定距離的地方，一般取8m，往洞口的方向回填2m厚混凝土進行封堵。

1.4 破損山體治理

破損山體多是歷史上無序化開采原因形成，視覺污染和地質環境破壞顯著，治理方式以生物工程為主，砼、土石方工程為輔。

1.4.1 低緩邊坡治理

對坡度小于60°的邊坡，采取人工和機械相結合的措施使治理區和周邊地形地貌融為一體，并實施人工植被恢復工程，使其最大限度地融入自然景觀。

1.4.2 陡立邊坡治理

對陡立邊坡，首先選擇削坡、危巖體清理、錨噴防護等手段消除安全隱患，再根據實際地質環境現狀制定相應平臺、階梯、人工續坡、防護林等工程措施使之與周圍環境相協調。

1.5 露天采坑治理

露天采坑多是露天開采轉地下開采形成的，歷史不規范開采遺留了大量的采石陡崖、平臺、危巖體，地質地貌形態受到嚴重破壞，地貌景觀滿目瘡痍，自然生態環境惡化，多需要回填進行綜合整治。

（1）削坡排險。在保證不對原坡體造成二次破壞的情況下，對采坑坡頂危巖體、松散巖土體和浮石進行清理，對有突出地質環境問題、易發地質災害的地段進行削坡加固處理，必要時進行爆破作業。

（2）防滲加固。現行方法多利用現有礦山企業尾礦砂充填，為了真正達到治理效果，而不造成二次污染，需對廢棄采坑進行防滲加固處理。采坑底部防滲可先回填粘土0.5m，鋪設厚度不小于1.5 mm的高密度聚乙烯（HDPE）材料防水土工布進行隔水處理，再回填0.5m粘土進行壓實防護。采坑邊坡防滲采用邊回填邊做防滲的處理方式。邊坡防滲工程按照每5m一個臺階，自下而上分層進行。邊坡選擇由丙凝防水防腐材料配制的水泥砂漿進行噴漿，噴漿厚度50mm。

（3）尾礦回填。采坑豎向標高采用自下而上、分水平臺階的方式進行采坑臺地恢復整治，坡體逐層回填。采坑頂部剩余的廢棄渣石可以一起充填于采坑內。

（4）恢復土地利用。為了防止水土流失，保證土壤質量不退化，頂部回填0.5m～1.0m的當地客土，配合修建擋土墻、邊坡圍擋、修排水溝、表土養護等工程措施，并結合當地土地利用現狀合理安排土地利用性質，達到與自然景觀協調。

1.6 水土環境治理

水土環境破壞的區域一般分布于遺留的各尾礦庫、固體廢棄物堆場及露天采場周邊，以及洗選礦廢水污染到的地區。改進生產工藝，規范礦山綠色開采時亟需解決的問題。

1.6.1 廢水處理

礦山的廢水的處理措施：中和沉淀法、硫化沉淀浮選法、人工濕地法、微生物法、離子交換法、萃取法等。

廢水的綜合利用方式一般采用以下幾種：

（1）從井下突水點直接抽排地下水，避免水流沿途巖粉的混入，減輕地面水的壓力。

（2）選礦廠生產工藝采用無毒藥品代替有毒藥劑、選擇污染度小的選礦方法。

（3）循環用水，一水多用，采用循環供水系統，后處理用再次利用。

1.6.2 廢渣石處理

礦山廢渣的綜合利用：利用尾礦或廢石生產建筑材料、從尾礦或廢石中回收有用金屬和礦物、用尾礦或廢石回填采空區、生產礦物肥料或土壤改良劑、覆土造田等。

其中較為環保的利用措施：含鈣尾礦作土壤改良劑，蘸于酸性土壤中，可起到中和酸性，達到改良土壤的目的，有些尾礦含有改良土壤的成分，可用作微量元素肥料或土壤改良劑。

1.7 尾礦庫治理

歷史形成的尾礦庫往往存在潰壩危險，威脅下游居民及設施的安全，若得不到妥善處理，必然會對周圍環境造成嚴重污染。尾礦庫治理的總體目標為消除尾礦庫的地質災害隱患，對該區進行公園式建設綠化，建設并恢復尾礦庫及其附近的生態環境。

（1）削坡卸荷，消除不穩定的邊坡體。

（2）在尾礦庫的四周斜坡部位工程加固尾礦，穩定庫體。

（3）在改造及加固基礎上進行覆土，改善植物生長環境。

（4）以生態環境可持續改善為理念，依據環境、土質和氣候特點、植物生長特性等進行綠化。

（5）在治理的同時修筑灌溉、養護保證等設施。

2 效益分析

通過治理工程的實施可增加耕地、林地，提高土地使用效率，緩和企業和農民的矛盾，有利于促進社會的安定團結；有效預防地質災害的發生，減少人民生命和財產的損失，提高礦區人民的生活質量；綠化環境，大幅度提高礦區的植被覆蓋率，減少水土流失，礦區生態環境和地貌景觀可以得到逐步恢復，生態環境治理大幅度提高。

礦山地質環境治理工程的實施對消除治理區內的地質災害隱患的發展起到制約作用，保障治理區內人民生命財產安全，從根本上扭轉生態環境不斷惡化的趨勢，促進區內土地的綜合開發利用、經濟可持續發展，提高人民生活質量及健康狀況，促進社會穩定，產生顯著的環境效益、經濟效益和社會效益。