銀家溝礦山環境治理分析

劉家橙，劉家橘，王曉燕，趙 珂，張馨元

（1.河南省地質調查院，河南 鄭州 450007；2.地下清潔能源勘查開發產業技術創新戰略聯盟，河南 鄭州450007 3.河南省地質礦產勘查開發局 第二地質礦產調查院，河南 鄭州 450007）

目前，國家對礦山生態環境越發重視，注重生態環境效益，社會經濟和生態環境統一協調發展，通過空間規劃和管理手段，采取防范性措施，減少地質環境問題的發生[1]。

根據《國土資源部辦公廳關于做好礦山地質環境保護與土地復墾方案編報有關工作》的規定，對銀家溝礦山收集到的各種資料和實地調查結果進行分析，研究礦山存在的地質環境問題，對復墾區劃分復墾單元。主要研究礦山在開采、閉坑階段的地質環境保護與土地覆綠問題，最大限度地減輕礦業活動對地質環境的影響，實現礦山環境的有效保護，集約節約利用土地，科學、合理地做好生產建設項目土地復墾工作，達到防災、減災的目的。

1 礦山地質環境與土地復墾分析

1）礦山地質環境影響。銀家溝礦山位于靈寶縣朱陽鎮南，面積為69.05 km2，礦區主要由礦山道路、1#～8#采區，工業場地、廢石場等組成，開采礦種為硫鐵礦、硅石礦等礦，1#采區為露天開采，其余采區為地下開采、開采標高：+1 866～+400 m。經過長期的分析調查發現，地下開采會對礦上的地質環境造成影響，并且這種影響是持久性、連續性的，采礦區誘發的地面塌陷、地裂縫及崩塌是間接破壞土地[2]。銀家溝礦體和礦床圍巖巖層產狀變化大，斷裂構造發育或有活動斷裂，導水斷裂帶切割礦層圍巖、覆巖和主要含水層，導水性強[3-4]，硫鐵礦體巖體結構類型為整體塊狀及碎裂鑲嵌狀、接觸帶部位，局部裂隙較發育；在雨水琳溶作用下產生酸、堿污染物可能引起土壤污染，采礦活動對地質環境的影響較強烈。

2）礦區地質環境治理目標。根據河南省《關于改進土地復墾方案審查工作的通知》和《靈寶市地質災害防治規劃》（2015—2020 年），充分考慮礦山的地質環境條件的差異和潛在的地質災害隱患點的分布、危險程度，進行礦山地質環境保護與恢復治理。根據前期調查土地復墾適宜性評價的結果，考慮本礦山的自然條件，確定本次土地治理目標。通過采取適當的工程技術和植被重建措施，恢復生產建設過程中破壞的土地和植被，保護生態環境。礦山地質環境治理目標劃分見表1。

表1 礦山地質環境治理目標劃分

3）礦山土地損毀預測。礦山土地破壞時序與礦山建設、礦體開采順序密切相關。礦山道路建設和一些基建階段進行挖高填低，破壞了原有的地形地貌景觀。土石剝離、廢渣堆排開采階段對植被占壓破壞，可能引起坍塌等地質災害。礦渣琳溶閉坑階段可能造成邊坡失穩、水土環境污染問題。不同的開采工藝對土地的損毀形式不同，根據生產工藝流程和礦山平面布置，進行實地勘查礦區土地損毀方式主要為挖損、壓占和塌陷。

4）土地損毀程度。土地損毀程度分析主要由場地壓占和地下開采造成的地表沉陷變形及露天采場挖損所引起。開采終了時底部周界為凹陷露天礦，容易積水，采場邊坡角70°，選擇的評價因子為挖掘深度、挖掘面積、挖掘邊坡度、積水狀況[5]。工業場地對土地壓占貫穿建設期和生產運行期，壓占時間遠超過多年，損毀地類為有林地和其他草地。礦山道路對原有地貌進行了改變，已對土地壓占多年，還將繼續壓占。廢石場1#～8#數量，選擇的參評因子為壓占面積、排土高度、邊坡坡度、破壞土層厚度、壓占時間及原土地利用類型。廢石場對地表土壤結構破壞嚴重，治理難度較大，壓占時間大于1 年，壓占類型為有林地和其他草地；綜上所述判斷土地損毀程度為重度。廢石堆存浸出液中各項有毒有害元素濃度均低于GB 5085.3—2007 危險廢物鑒別標準-浸出毒性鑒別的標準，對土地污染較小。依據地表各損毀區域的損毀類型、原有地類、損毀面積、損毀程度，綜合分析其損毀程度。礦山土地損毀程度情況表見表2。

表2 礦山土地損毀程度情況表

5）工程技術方案。礦山存在露天采場、工業場地、廢石場等地質環境治理問題，結合破壞的土地類型同時調查礦山周邊的社會經濟狀況，對壓占、挖損、地面塌陷等土地資源破壞區域，提出土地復墾治理方案分析，礦山環境治理與土地復墾技術路線如圖1。

圖1 礦山環境治理與土地復墾技術路線

2 礦山恢復治理方案

1）露天采場恢復治理工程。防止露天采場邊坡的危巖從裂縫變形到發生崩塌，在這個期間對危巖的變形進行觀測，并提出中短期發生崩塌可能性的預測。對觀測到的危巖體及時進行人工釬撬或炮炸清除措施，生產期，對露天開采造成的邊坡危巖進行及時清除，消除崩塌隱患。①為了防止露天采場平臺覆土后的水土流失，在平臺外側修建擋土墻，然后再覆土綠化。擋土墻采用漿砌石，利用本礦山的塊石。施工前須將臺階上碎石浮土清理干凈，砌筑時要分層錯縫砌筑，基頂不得做成垂直通縫；②防止坡面匯水沖刷覆土，在露天采場內側邊坡坡腳處修建0.5 m 高度截水溝，將坡面匯水引出治理區，建議截水溝采用梯形漿砌石結構，塊石等級強度為Mu20，采用M10 砂漿砌筑，墻面斜率為1∶0.3，高度0.5 m，底部寬0.3 m，每10 m 設置1 道伸縮縫，縫寬20 mm，伸縮縫處填塞瀝青油氈止水，避免水土流失。

2）工業場地恢復治理工程。進行工業場地平整工程，使場地盡可能避免出現高低不平的地段。在土地平整范圍內實現土方量的填挖平衡，參照同類土、巖體的穩定性邊坡度值確定，治理后同一標高的平臺坡度一般不超過5°，對平整后的土壤進行必要的碾壓，使其達到天然土壤的干密度[6]。由于壓占等建筑因素導致土壤礫石含量過高，在進行土地平整時對表面礫石含量高的土壤進行礫石清理，以滿足林草的生長需要。

3）廢石場治理工程。研究廢石場下游布設漿砌石擋渣墻工程，擋渣墻采用梯形斷面，M7.5 漿砌石結構，面坡比1∶0.2，背坡比1∶0.4。其中1#采區廢石場設計擋渣墻高4.8 m，墻頂寬0.8 m，墻底傾斜坡率0.05∶1，直接座于新鮮基巖上，基礎進入新鮮基巖不小于0.3 m；其余采區廢石場設計擋渣墻高1.6 m，墻頂寬0.4 m，墻底傾斜坡率0.05∶1，直接座于新鮮基巖上，基礎進入新鮮基巖不小于0.3 m。擋渣墻分段砌筑，每段長10 m，兩端之間設沉降縫，縫寬2～3 cm，縫間填塞瀝青油氈。在擋渣墻高2 m 處設直徑φ100PVC 排水管，水平間距2 m，排水管進口包裹2 層400 g 土工反濾布，墻前伸出墻面20 cm，并保持傾向墻面3%的比降[7-8]，保證廢石堆放安全及滿足要求的排水設施。

4）塌陷區裂縫治理工程。礦山地表分布大范圍第四系黃土，由于2#～8#采區開采造成地面塌陷裂縫的進行封填，裂縫封填可就近取土進行地裂縫的填埋、整平。人工作業處理在垂直于裂縫走向的自然地勢上坡方向，取地表腐殖土厚30 cm 向后堆放，就近取土填縫，逐步后退，預先堆放的腐殖土，均勻回填。防止人畜誤入塌陷區發生危險，在塌陷區入口醒目位置各設警示牌。

3 礦山土地復墾方案

1）土壤重構工程。對于進行表土剝離、覆土結合礦區土壤現狀，土源不足情況下盡量不采取外購土源方式，可采取生土熟化或培育肥措施。在露天開采時，針對不同的開采時段，應對露天采場地表熟土進行剝離，剝離厚度為0.60 m。將剝離的表土臨時堆放在廢石場的表土堆存區，表層與深層單獨存放。在土堆上播散草籽，周邊設排水溝，防止土壤被雨水沖刷，待土地復墾時利用。待開采結束后，對露天采場采終平臺首進行表土覆蓋，表土來源是來自基建期剝離的表土，根據礦山林地的種植標準和實際經驗設計，露天采場采終平臺覆土厚度0.60 m，可滿足喬、灌木的生長需要。

2）植被重建工程。利用植物及根際圈微生物體系的吸收、揮發和轉化、講解等作用機理，來清除土壤中的污染物質。根據礦山道路、露天采場、廢石場土地復墾方向為有林地，喬木可選側柏，株距1 m×1 m，草類可選香根草、三葉草適生性極強播撒。露天采場邊坡下方種植爬山虎，種植密度1 株/1 m，及撒播根系發達草類品種。廢石場邊坡采用穴栽的方式進行覆土，覆土間距為2 m×2 m，樹坑規格0.6 m×0.6 m×0.6 m。復墾有道路，行道樹樹種可選用側柏，株距和行距均為2 m。造林前穴狀整地，預先備好坑，暴露一段時間，坑內填適量土體；坑穴規格為徑寬0.6 m，坑深為0.6 m，株行距為2 m×2 m，植樹穴切忌挖成鍋底形或無規則形，使根系無法自然舒展，坑植時帶土球種植，滿足植物的生長需要。工業場地有旱地，場地平整后對復墾區進行表土覆蓋，可選擇三葉草加狗牙根抗旱能力好，覆蓋度高的植物配種模式。

3）地質環境監測。礦山地質災害監測崩塌體的規模、形態，巖土體結構面的產狀，裂縫的閉合程度，及大氣降水與裂縫發展的關系。監測地面塌陷地表下沉量、水平移動量；監測地裂縫地寬度、深度、走向與長度、兩側相對位移等方面的變化等[9]。采用巡視、儀器測量等方法；地質環境監測點每月監測1 次，廢石場雨季要加密監測，監測人員應及時整理監測資料，并與預測結果進行對比分析。對土地復墾率進行監測，核定損毀土地整治率、植被恢復系數、土地復墾率等主要指標，為土地復墾竣工驗收及后期土地利用管理提供依據，具體通過測量生產項目各階段占地面積、土地損毀類型及其分布，林草保存情況劃定項目土地復墾責任范圍，調查土地復墾分析中的各項防治措施的實施數量和質量，土地復墾措施管理、地表有無明顯塌陷等。掌握土地損毀及復墾安排動態變化情況，確定復墾工程措施數量及效果。

4 結語

針對銀家溝礦山存在地質環境和地質災害的問題，提出地質環境恢復、土地復墾和地質環境監測的治理工程；礦山及時保護與治理，可以減少礦山開采工程帶來的新增水土流失，改善土地利用結構、發揮生態系統的功能、部分土地得以有效利用，初步實現礦山區域環境修復和生產經濟可持續發展。