礦山地質環境問題及恢復治理措施淺談
——以河北某礦區為例

姚世廳，夏相驊，農東靈

（北京市地質礦產勘查開發總公司，北京 100050）

目前，在我國經濟發展中，礦產資源在我國發展中占重要地位，但礦產資源因人類的過度開采和不正確的開采方式對賴以生存的環境造成了破壞。河北省位于華北東部，毗鄰京津，是我國基礎建設礦石材料的主要開采地[1]。近年來，隨著礦石的無序開采，礦石工藝的簡單化、礦石開采的環境評估缺乏，對環境效應造成了惡劣的影響，與此同時，對地形地貌、地下水及地表水、植被等都造成了很嚴重的傷害。在一定程度上限制了社會經濟的發展，為了實現礦產資源的持續化發展，生態環境的保護，對露天采礦山的地質環境進行了分析，并提出了相應的治理方案，以實現對我國礦產、資源、人文環境、生態環境及經濟的同步健康發展[2]。

1 工程概述

某礦區地處太行山北段的中-低山丘陵區，河北省保定市西北部，太行山、恒山、燕山三山交匯處。最高海拔約1400m，平均海拔1000m左右，境內群山起伏，溝谷縱橫，整個地勢西北高，東南低，植被發育一般，缺水，無常年性流水。采礦區凌亂開采、有臺階削石、有直接開采采坑，巖石大多處于裸露狀態，經調查，現狀主要是開采遺留大量采面、碎石渣堆、傾倒渣坡以及開采裸露平臺等，治理區總面積總約3.5km2。

2 地質環境條件

2.1 氣象和水文

項目區屬暖溫帶半濕潤季風氣候區，大陸性季風氣候特點顯著，四季分明。冬季寒冷干燥，盛行西北風；夏季雨量集中，盛行東南風；春季干燥多風，秋季涼爽少雨。

治理區多年平均降水量551mm，多集中在7、8月份，占全年降雨量60%～70%。七月下旬至八月上旬為暴雨期，最大日降雨量99.3mm（1978年7月27日）。淶源全年除6-8月為東南風外，其他各月為西北風，年均風速6.8m/s，年均無霜期為160天左右，最長年份為178天，最短年份為136天。最大凍土深度為1.3m。

2.2 地形地貌

治理區地處太行山北段，縣內地形一般海拔標高800m～1400m。境內群山起伏，溝谷縱橫。整個地勢西北高，東南低。從東北到西南，分布有東團堡、淶源、走馬驛三個盆地，全縣半數以上的土地集中在盆地。縱觀全縣境內山嶺、溝谷、盆地相間，地形復雜，植被發育較好。

2.3 地層巖性

本次治理區位于河北保定南部低山區，屬山西臺背斜火成巖-變質巖區。山脈走向呈北東向，頂呈渾圓狀，堆度平，沖溝切割不深，多有“U”形谷，巖石風化嚴重，基巖裸露較少，植被覆蓋較差，部分地區山頂脊狀，溝谷切割較深，多有箱形谷，山體標高500m～800m。

該區海拔較低，絕大部分在400m～1100m。巖石以細-中粒閃長巖、石英閃長巖、石英正長巖；中-粗粒花崗巖、斑狀花崗巖、斑狀花崗閃長巖、花崗閃長斑巖為主。

2.4 地質構造

河北保定區域范圍內大的地質構造單元屬新華系太行山一級隆起帶的構造組成部分。縣內區域構造東部屬大海坨-王安鎮構造巖漿巖帶，西南部為阜平淶源復背斜的傾沒端，西北和北部為團圓向斜的構造部分。

治理區區域范圍內經過多次構造運動，但燕山運動形成的褶皺、斷裂等構造形成了本縣主要構造骨架。區內上太古界褶皺、斷裂主要為阜平期構造運動的產物，五臺期和呂梁期褶皺和斷裂在縣內不發育。阜平期褶皺和斷裂位于縣南部、西南部古老變質巖中，自東向西由近東西向轉為北西向。斷裂多為北40°～80°西向正斷層和平推斷層，與褶皺緊密伴生且方向一致。中生界燕山期地殼活動劇烈，老的構造重新活動又形成了巨大的北北東向大斷裂。

2.5 水文地質背景

治理區地下水除賦存在松散巖層中外，主要存在于基巖裂隙中。該區由元古界變質巖和燕山期花崗巖體構成。由于后期構造變動及風化作用的影響，形成了厚約30m的風化殼裂隙水區。地下水富集受地形地貌控制，特點是埋藏淺，埋深一般小于5m，富水性均勻，但富水程度弱。

3 主要礦山地質環境問題

據調查數據顯示，保定市礦產開發以露天開采非金屬礦及鐵礦為主，其最主要的礦山地質環境問題是破損山體及露天采坑，主要表現對原有地形地貌造成很大破壞并占用大量土地，留下較多采石陡崖、采石平臺、廢渣堆、殘存山體、不穩定邊坡等，形成大量的。采石陡崖和采石平臺[3-5]。尤其是在主要交通沿線可視范圍內的露天開采，造成的視覺污染和環境污染不僅嚴重影響保定市的對外形象，而且極大地阻礙了旅游業的發展[6-8]。

3.1 地形地貌景觀破壞

項目區周圍原為自然山體，一到春夏秋季呈現一片和諧生態景觀，然而由于礦山的開采，導致邊坡裸露、廢渣雜亂堆積，區內及周邊受擾動山體植被皆被破壞殆盡。廢棄井口、道路切坡巖面裸露，與周邊植被生長茂盛的山區綠色生態環境極不協調，尤其是榮烏高速、在建淶曲高速和S241省道兩側的礦山開采，導致了沿線不斷出現“青山掛白”的現象，即破壞了自然地貌景觀，影響生態環境，又損害了淶源縣的對外形象（圖1）。由于早期開采的不規范，造成現狀礦區現狀存有大量植被破壞、巖壁裸露的邊坡及直立采面，地貌景觀遭受嚴重破壞面積0.24km2。

圖1 地形地貌景觀破壞

3.2 土地資源占壓與損壞

礦山占用及破壞土地資源是一個全球性的地質環境問題，幾乎每一處礦山都不同程度的存在著各類固體廢棄物占用及破壞土地資源問題，因采礦引發的滑坡、泥石流及崩塌等礦山地質環境災害對土地資源也造成了嚴重的破壞，也對整個生態系統造成了嚴重的破壞[9]。項目區土地資源占壓主要表現在尾礦的排放、采石場開采的廢渣，形成的渣坡、渣堆及平臺等，圖2。土地資源占壓與損毀破壞面積0.28km2。

圖2 地形地貌景觀破壞

4 工程治理原則

（1）恢復治理與河北地質環境規劃相結合的原則。礦山開采破壞了原有的自然環境和植被，本次礦山地質環境治理項目的實施與治理區旅游和保護區規劃、土地利用規劃、城市建設規劃及十三五規劃相結合，盡可能為當地政府后期發展提供服務。

（2）整體規劃，分期治理，遠期治理效果與近期治理效果兼顧的原則

（3）礦山地質環境治理兼顧景觀的原則。本礦山環境治理方案本著因地制宜的原則，在距離公路及村莊較近的項目區，適當考慮后期景觀效果，以利于收獲較好的社會效益。

（4）技術可行、經濟合理的原則。本礦山環境治理方案本著技術可行、經濟合理的原則，以利于獲得較好的治理效果。

5 治理措施

本次治理區治理方案結合當地相關規劃，根據治理區所處位置，針對礦山現狀存在的地質環境問題，擬通過適宜的削坡和地形地貌整飾后，輔以必要的擋墻工程及截排水工程，保證削坡坡腳及回填邊坡的穩定性及整個治理區雨季的疏排水，而后布置綠化工程恢復治理區生態。

5.1 土石方工程

5.1.1 削坡工程

（1）按設計平臺高度與坡率，自高向低依次施工，開挖回填土石采取就近平衡原則；

（2）高挖低填，以機械挖填為主，人工輔助；

（3）不同土填筑時，按土類有規則的分層鋪填，透水性大的土層置于透水性較小的土層之下，不得混雜使用，邊坡不得用透水性較小的土封閉，以利水分排除，避免在填方內形成水囊。

5.1.2 場地平整工程

平臺整治對象主要為項目內的采礦平臺、渣堆及殘山，基于方便施工和充分恢復可利用土地資源的原則，對治理區內不同時期形成的采礦平臺進行最大程度的整合。

圖3 石籠擋墻（1m左，2m右）斷面設計圖（單位：cm）

治理區內在滿足設計要求的前提下盡量減少土石方的開挖，僅對治理區少量殘山及渣坡進行清除，主要工程為對原有的采礦平臺進行場地平整，并拆除治理區內原有的建（構）筑物。

5.2 擋墻工程

為保證地形整理后平臺邊緣坡腳的穩定，在達到治理目的的同時保證治理效果的美觀，同時為防止治理后的平臺產生不均勻沉降使擋墻損壞，在平臺與邊坡銜接處設置高1m石籠擋墻，在某些邊坡坡腳處設置高2m石籠擋墻。石籠網箱尺寸：長×寬×高=3m×1m×1m，墻背直立，墻寬1.0m，高為1.0m或2.0m，入土深度0.2m或0.5m，兩層石籠網箱階梯狀設置，上下層石籠網箱搭接位置錯開0.2m（圖3）。

5.3 綠化工程

治理區地形整治后，對設計平臺、邊坡及緩坡布置綠化工程，恢復綠色生態。本次綠化工程設計主要選用的的苗木種類為本土樹種以及周邊已有植物種類，適宜生長并且能保證較好的成活率。本次綠化工程設計主要選取喬木樹種為臭椿，灌木類選取荊條，坡腳攀緣類植物主要選用地錦。

5.4 排水工程

排水溝PSG1采用梯形斷面，底寬0.50m，開口寬0.92m，有效深度0.7m，壁厚及底厚0.4m；在排水溝基底設有0.1m厚C15混凝土墊層，墊層超出排水溝底兩側各0.1m，采用M10砂漿、MU30塊石砌筑，外露面用1：3水泥砂漿抹面20mm。

排水溝每隔10m設置一條變形縫，縫寬20mm，自溝頂做到基底，縫內塞填瀝青防滲棉麻材料。排水溝設計斷面見圖4。

6 結論及建議

（1）該治理區是在詳細的地質勘查的基礎上進行施工，確保裸露巖質邊坡穩定的基礎上來完成，復綠后達到區域生態環境相融合的效果，該工程在廢棄礦山的裸露巖面及邊坡的治理中，技術上可行，經濟上合理，達到人與自然環境和諧的功能化要求。

（2）通過廢棄礦山修復與治理，降低了廢棄礦山帶來的地質災害、土壤、水及空氣等環境污染，基本改善了當地居民的生活質量，保護了生態環境的持續發展。

圖4 排水溝設計斷面圖

（3）積極開展礦山地質環境恢復治理試點工作。選擇有代表性的破壞嚴重的廢棄礦山，作為礦山地質環境恢復治理試點區，針對礦產資源開發利用所造成的地質環境破壞問題，開展礦山地質環境影響評價及恢復治理和生態建設系統工程，以可持續發展的觀點，發展綠色礦業，建立綠色礦業示范區。