東昆侖五龍溝金礦區地質災害及生態修復技術探討*

王建國，李 瑋，張世珍

(青海大學 地質工程系， 青海 西寧 810016)

1 地質背景

青海省區域大地構造自北向南分為東昆中陸塊、東昆中新元古代-早古生代縫合帶、東昆侖南坡俯沖碰撞雜巖帶、鯨魚湖-阿尼瑪卿晚古生代-早中生代縫合帶、可可西里-松藩甘孜殘留洋等五個構造單元[1]。五龍溝金礦位于東昆侖構造帶中段北緣（見圖1），柴達木地塊與巴顏喀拉構造帶之間，行政區劃歸青海省都蘭縣管轄。五龍溝金礦區出露的主要地層是金水口巖群白沙河巖組，巖性由大理巖夾榴輝巖、斜長角閃巖、黑云斜長片麻巖、榴閃巖透鏡體等組成[2]。20世紀 90年代初，異常查證時發現了五龍溝金礦，現已成為東昆侖地區重要金礦產地之一[3]。區內韌性剪切變形強烈，已發現的金礦體嚴格受韌性剪切帶控制，產狀與韌性剪切帶基本符合，多呈條帶狀、脈狀、透鏡狀等，諸多學者認為五龍溝金礦類型屬于造山型。礦石礦物主要為中低溫礦物組合，金屬礦物有黃鐵礦、毒砂、黃銅礦、褐鐵礦、銅藍、方鉛礦、輝銻礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦以及自然金等；礦石結構主要以半自形結構、它形結構、交代結構等，礦石構造以浸染狀構造為主，以網脈狀構造和細脈狀構造為次。

2 主要地質災害

2.1 采空區

眾所周知，礦山采空區的形成一般會改變周圍巖石及其它介質的應力狀態，能夠引起地質體滑坡、地表沉陷、裂縫和邊坡崩塌等不同地質災害類型，還會造成地表水體污染、地下水資源枯竭、地表植被破壞、基礎設施損毀、部分農田荒蕪，以及其它各種生態環境污染等[4]。礦山采空區處理方法主要有崩落法、密閉法、加固法及充填法等。五龍溝金礦前期開采中采用空場采礦法，把礦塊被劃分為礦段和礦柱兩部分，回采后形成不規則的采空區，如HL101采場、HL103采場、HL210采場等；后期采用無底柱分段崩落回采法，回采過程中崩落圍巖充填采空區，如SZ201、SZ202采場等。由于采礦方法、采空區形狀、采空區大小以及采空區規模存在差異，所以在處理采空區時需要針對各采空區的特點采取相對應的處理方法[5]。根據采空區分布狀況以及明確其空間位置關系的基礎上，開展采空區穩定性定性評價和判斷，綜合相關因素，五龍溝礦區最終采用工藝簡單、成本偏低的崩落圍巖法和封閉法治理采空區修復技術[6]。崩落法一般分為強制崩落和自然崩落，其缺點是無法保護地表和防止地表塌陷；封閉法優點是工程費用較低，缺點是在前期收集礦山資料的難度和工作量較大。五龍溝礦區采空區造成地面錯動、塌陷后所采取的防治措施有布設錨桿、鋼筋網及噴漿等，并安排人員加強監測，做好值班記錄，劃定警戒線，圈定警戒區域，嚴禁人員進入采空區等[7]。

圖1 五龍溝金礦構造綱要位置圖（據許志琴等，2007）

2.2 地表崩塌

五龍溝礦區崩塌點在工作區較常見，根據調查已發現崩塌 16處，局部不均勻沉降明顯。崩塌現象主要發生在各溝谷陡坡處，發生崩塌處的巖性大多為花崗閃長巖、二長花崗巖等。部分崩塌點的特征主要表現為巖體破碎，坡腳形成倒石錐，坡頂由于卸荷作用，造成巖體裂縫普遍發育，形成了大量危巖體，分布形態各異，崩塌處存在順坡陡傾結構面，其不穩定特征比較明顯，崩塌體主要發生在黃龍溝首采段斜坡上，所以，在進行開采活動時應加強監測預警，必要時和黃龍溝上游潛在斜坡一并采取治理措施，并適時觀測治理效果。

2.3 滑 坡

通過野外現場調查和分析，認為五龍溝礦區目前存在潛在的不穩定地質體有2處，一處在紅旗溝，另一處在黃龍溝[7]。紅旗溝溝口滑坡時發現局部小規模的掉塊、崩塌，可以判斷該處滑坡穩定性較差，前期已采取了削坡、撬除松動危巖體、合理設置邊坡比等治理措施。而黃龍溝上游地質體松動現象可能是由人工不合理的切坡、爆破震動以及開挖坡腳所引發的，也采取了噴漿、砌墻加固等防治措施，效果較好。五龍溝礦區已發現滑坡體1處，即石灰溝滑坡，初步判斷該滑坡體屬于淺層滑動，該滑坡點自然斜坡高度約155 m，巖性基本為硅質板巖，產狀約33°∠76°，該滑動面表現為強弱風化分界面特征，推斷滑坡誘因主要是巖體風化、地形較陡，以及順層侵蝕等因素，為了礦山安全生產需要，已在人行路旁及威脅礦山生產地點，采取了欄擋、排導、跨越、水泥噴漿及加固等滑坡防治方法和手段。

2.4 泥石流

泥石流流動的時間較短，一般只有幾個小時，有的只有十幾分鐘。五龍溝礦區泥石流溝谷斷面多呈“V”型，分析認為泥石流成因主要是溝谷兩側斜坡巖體裸露，植被覆蓋較低，風化碎石多，沖刷相對劇烈，坡腳及溝谷底坡積物、洪積層厚度大（約5 m）等造成的；另外，在溝中下游紅旗溝采區溝底及左側斜坡堆積有大量的廢棄礦渣，判斷礦渣可能為泥石流形成提供了豐富的物源。泥石流主要發生在雨季，暴雨積聚的洪水攜帶坡面沖刷、溝岸側蝕、溝底刨蝕的松散層和人工堆積松散層沖出溝外，便形成了泥石流。五龍溝礦區泥石流具有流速較快，流量較大，物質容量大和破壞力強等特點，發生泥石流常常會沖毀交通設施甚至村鎮房屋等。所以，動態監測泥石流易發地，切實做好防范措施，建立應急機制，儲備保障救險物質，對于降低泥石流的生態破壞程度和減少經濟損失具有實際意義。

3 礦區生態修復

3.1 生態修復技術

大多數情況下，金屬礦山引起的環境生態破壞要比非金屬礦山嚴重。礦山長時間和大規模采、選、冶常會破壞、侵占以及污染礦區土地資源，所以，必須開展礦山生態修復治理。礦區生態修復一般包括生態系統自然修復與人工修復。生態修復不僅需要理論指導，還需要技術支持，如塌陷區修復技術、不穩定邊坡修復技術、尾礦修復技術、礦山重金屬污染修復技術、礦渣排土場修復技術、水體污染修復技術、微生物修復技術等，生態修復應遵循社會經濟原則、自然原則和美學舒適原則。由于區域自然條件惡劣，氣候干旱、常年降水稀少，一般不易形成雪災，但由于冬季漫長，氣候寒冷，部分生物易遭受霜凍和低溫危害。五龍溝礦位于山前戈壁帶，植被十分荒疏，植被覆蓋率很低，荒漠化相當嚴重。五龍溝礦區地表覆蓋土壤、巖石及金屬礦物等物質，生態十分脆弱，土壤條件惡劣，植被成活率很低，生態遭到破壞后缺乏恢復到初始自然狀態的能力。

礦區塌陷區采取的治理措施是用大型推土機進行回填整平，使礦區地面盡量平整，通過表土轉移和客土回填，采用坡面加固排危技術處理，穩定邊坡結構，這樣就可以減少或消除坡度和溝坎等不利因素，避免地質體及其生態環境受到損傷和破壞。五龍溝礦區采空區采取井下廢石就地充填綜合技術，就地消化井下廢石，盡量實現井下廢石不出坑，這樣可以基本解決井下廢石排放問題[8]。另外，結合礦區所處的生態環境系統和實際情況，選擇生長迅速、耐旱、耐貧瘠、抗風，抗凍、根系水土保持好的多年生草甸植物，綜合考慮經濟、美觀、生態等因素，合理布局坡地、臺面、陡坡地、零碎地塊等不同功能生態修復條件，對污染物進行吸附、遷移、淋溶、揮發、擴散和降解，減少污染物在環境中的含量和活性，采用石灰、碳酸氫鹽對污染的土地進行基質改良，實施礦區生態環境保護工作，五龍溝礦區主要生態修復技術類型及其特點見表1。

表1 五龍溝礦區主要生態修復技術類型

3.2 綠色礦山建設

綠色礦山建設是一項復雜的系統工程，目的是維護生態環境平衡的能力。綠色礦山建設工作程序繁瑣，效果評價周期長，同時也反映了一個地區礦山企業和當地政府開發利用資源的總體水平、可持續發展潛力和綜合執政能力。綠色礦山建設著眼于科學、合理、有序的開發利用礦山資源的全過程，對其所產生的生態環境污染、礦山地質災害、生態破壞失衡，最大限度的予以恢復治理、綜合利用或轉化創新。五龍溝礦區生活污源主要有辦公場地、食堂、宿舍等排出的生活污水；礦山生產污染主要是礦石堆積、碎石存放、廢氣、礦井排水及運輸揚塵等污染物。廢水主要來源于生活廢水、浴室、洗衣房、鍋爐房等排出的廢水，礦山井下排水主要污染物為無機懸浮物。礦井排水經過混凝、沉淀、消毒等工業措施處理后全部作為礦山消防、灑水水源，多余水量可作為礦場灑水系統水源。井下排水排出地面后通過井下水處理站處理，以出水水質滿足用水標準。

礦山開采后，地表常常會產生不均勻沉陷，但引起地表變化的范圍是有限的，主要集中在采空區邊界及各種保護礦段、礦柱附近，而且該礦區地表形態變化主要為坡度的變化和地表裂縫，所以只要及時填充裂縫，防治結合，不會影響土地原有功能的變化，就能保證礦山生產正常運行。對礦區生產場所和生活區進行定期噴水降塵，可以降低因刮風等原因揚起粉塵對周圍空氣、土壤的污染，露天礦堆采取了防塵網覆蓋、噴灑防塵等措施。同時，還必須建立和不斷完善規劃實施組織管理和責任考核體制，實行規劃目標責任考核制和過錯責任追究制，將規劃確定的目標任務特別是約束性指標納入管理目標體系，定期考核綠色礦山建設規劃實施情況和綠色礦山建設資金落實執行到位情況，把綠色礦山建設每年度目標和規劃執行情況作為領導干部考核的重要依據，以及各單位（部門）的績效考核內容。

3.3 生態修復技術展望

我國正在大力推進生態文明建設和環境保護工作，懲治結合，目前相關從業人員環保意識已得到了明顯的提升。所以，建議礦山企業應當有長遠的戰略意識，依法依規走可持續的環保發展道路才是新時代的新要求、新出路。不斷拓寬礦區生態的修復模式，革新傳統單一的綠色礦山建設模式，因地制宜，充分利用區域條件和優勢，與國際接軌，不斷完善環保法律體系和相關實施條例，學習先進理念和生態修復技術。相信未來礦山生態環境問題必然會有可喜的變化和成效。結合礦區自身實際、自然景觀、氣候狀況等，明確礦山生態修復治理的目標，選擇合適的生態修復技術。不斷發展生態修復理論，推廣應用效果較好的方法、技術及手段，細化專業研究分支，逐步培養生態修復專門技術人才。

4 結 論

（1）五龍溝金礦位于東昆侖構造帶中段北緣，柴達木地塊與巴顏喀拉構造帶之間。區內韌性剪切變形強烈，已發現的金礦體嚴格受韌性剪切帶控制，產狀與韌性剪切帶基本符合，多呈條帶狀、脈狀、以及透鏡狀。礦石礦物主要為中低溫礦物組合，金屬礦物有黃鐵礦、毒砂、黃銅礦、褐鐵礦、銅藍、方鉛礦、輝銻礦、閃鋅礦、磁黃鐵礦、自然金和白鐵礦等；礦石結構主要以半自形結構、它形結構、交代結構等，礦石構造以浸染狀構造為主，以細脈狀構造、網脈狀構造為次。

（2）五龍溝金礦前期開采中采用空場采礦法，礦塊被劃分為礦段和礦柱兩部分，回采后形成不規則的采空區，后期采用無底柱分段崩落回采法，回采過程中崩落圍巖充填采空區。在工作區崩塌點較常見，根據調查已發現崩塌 16處，不均勻沉降明顯。五龍溝礦區潛在不穩定滑坡有2處，一處在紅旗溝，另一處在黃龍溝。五龍溝礦區泥石流溝溝谷斷面多呈“V”型，泥石流成因主要是溝谷兩側斜坡巖體裸露，植被覆蓋較低，風化碎石多，沖刷相對劇烈，坡腳及溝谷底坡積物、洪積層厚度大。

（3）五龍溝礦區主要生態修復技術有 6類，各自特點差別較大，修復措施也相應不同。建議結合礦區自身實際、自然景觀、氣候狀況等，明確礦山生態修復治理的目標，選擇合適的生態修復技術，不斷發展生態修復理論，推廣應用效果較好的方法、技術及手段，細化專業研究分支，逐步培養生態修復專門技術人才，對礦區生態修復具有重要意義。