露天廢棄礦坑地質環境綜合治理研究現狀

張文輝

（云南磷化集團海口磷業有限公司，云南昆明 650114）

0 引言

隨著我國經濟水平不斷提高，礦產資源的開采規模不斷擴大，露天開采所占的比重不斷提高。首先，但露天礦山開采工作結束后，就會留下諸多地質問題以及環境問題，由于礦山開采的過程中需挖損大量的土林地，導致地表發生錯位或是塌陷，形成礦坑或地裂縫，坑內或裂縫內土壤的理化性質受到嚴重破壞，不能在用于種植或養殖工作。其次，露天礦山會形成坡度較大的坡面，受到爆破活動以及風化作用的影響，存在坍塌、滑坡等安全隱患。最后，露天礦山在開采過程中會產生大量的廢棄物以及礦渣，若不進行科學的存放，極易引起泥石流等地質災害。為解決上述情況，需不斷對開采技術進行創新和優化，加大信息技術的應用程度，進一步推動礦產開采行業的可持續發展。現作者結合自身工作礦區及工作經歷，對露天廢棄礦坑地質環境綜合治理研究現狀進行一個闡述。

1 礦區地質情況概述

1.1 地層結構

礦區位于香條沖背斜北翼。礦區內主要地層出露線與香條沖背斜軸線一致，呈東西向展布。地層發育齊全，從元古界至新生界地層均有出露；地層出露有第四系、下第三系、二疊系、石炭系、泥盆系中上統、寒武系下統、震旦系上統、昆陽群。除昆陽群為一套淺變質巖、上二疊統峨嵋山玄武巖為火山噴發巖外，其余均為沉積巖層。

各時代地層分布特征是：礦區南部和西部以前震旦系昆陽群地層為主，中部及東部以古生代地層為主，北部和北東部以中生代地層為主，新生代地層多呈零星分布。

1.2 區域構造

礦區內區域構造主要發育近走向南北和近走向東西的兩組主要構造系統。近走向南北的構造帶在昆明以北向南經滇池，并旁及大青山、觀音山入玉溪境內，長達70 余公里，由延伸很長的斷層和一些緊密褶皺構成。

地層有元古界到中生界紅層，同時控制了上第三系含煤盆地和第四系谷地和湖泊的分布。近走向東西的構造帶，在安寧以南的縣街到晉寧之間，寬達20 余公里，該帶大致分布呈東西走向的三個褶皺，其中最主要的是開闊的香條沖背斜，控制著礦層的分布，為礦區的主體構造。

2 露天廢棄礦山綜合整治的目標

2.1 全面摸排基本情況

為進一步改善露天廢棄礦坑地質環境綜合治理情況，需將違規違法開采的露天礦山作為重點排查對象，對礦山開采后的生態環境保護落實情況進行監督和檢查。對合法持有相關證明的開采單位的技術以及方法進行考量，確保其在開采過程中，不存在過度破壞生態環境、過度采伐等問題[1]。除此之外，還需對礦渣的存放情況進行檢查，并幫助開采單位根據實際情況，制定相應的整改措施，幫助開采單位明確治理任務以及治理標準，進一步推動礦山開采行業的發展。

2.2 全面開展綜合整治

組織相關部門，集合多方力量對礦山開采后環境情況進行綜合檢查，對于嚴重違規建設的礦山，依法進行封閉，對于不能保證環境健康的開采單位，責令其限期整改，待相關部門檢驗合格后才能繼續投入使用。若開采單位拒絕停產整改，工作人員應依法進行強制關閉，避免環境遭到更嚴重的破壞。除此之外，相關部門還需對露天礦山開采中的運輸、裝卸等工作環節進行監督，謹防水土流失，冒煙和自燃的情況[2]。

2.3 全面加強生態修復

對于已經完成開采工作的露天礦山，其管理人員需明確在礦山關閉后應履行的主體責任和義務，按照“誰開采、誰治理”以及“邊開采、邊治理”的方式展開相關工作。

3 露天廢棄礦山邊坡穩定性分析方法研究

露天廢棄礦坑環境地質問題中最主要問題就是礦坑邊坡的穩定性問題。由于露天廢棄礦山邊坡存在的裂縫較多，柔軟結構面較多，導致邊坡的坡度始終得不到降低，加之礦山開采時，礦渣等資源的不規則存放，導致邊坡的結構穩定性降低，甚至發生坍塌。現對礦山穩定性以及影響因素進行分析，并根據實際問題，制定相應的保護措施，對露天廢棄礦坑地質環境綜合問題的治理有重要意義[3]。

3.1 赤平投影法

這是一種把物體三維空間的幾何要素反應在平面上，并進行研究的方式，其計算方式極為簡便，并能做到綜合、形象的定量圖解，被廣泛應用在地質科學中，常用于分析礦坑邊坡的穩定性。赤平投影不涉及線的長短、面的大小以及其間的距離問題，但在配合正投影圖解的情況下，就可以相互補充，進而解決邊角距離的內在計量問題。

圖1 赤平投影法確定礦山邊坡穩定性

3.2 極限平衡法

極限平衡法是歷史最悠久的確定半坡穩定性的方式，其利用靜力平衡等原理，對露天礦坑半坡的受到不同影響下的受力狀態。根據剪切力與抗剪力之間的比值，進而得出安全系數。現階段常見的極限平衡法包括畢恩肖普法、普通條分法以及瑞典條分法[4]。

圖2 極限平衡法測量礦山邊坡穩定性原理

3.3 數值分析法

數值分析法其中包括邊界元法、限元法、快速拉格朗日分析法以及離散單元法等。數值該方法通利用計算機對露天礦坑邊坡進行模擬，能夠計算出邊坡巖土體的應力關系。適用于可各種大型、復雜露天礦坑邊坡。隨著計算機信息技術的發展，數值分析方法在測量礦山邊坡穩定性中的應用程度越來越廣泛[5]。利用該方式進行邊坡穩定性分析時，可以使用GEO-Studio 軟件對該礦邊坡情況進行模擬，利用信息技術能夠進一步保證計算結果的精確性，以便于后續工作的開展和進行。

圖3 數值分析法測量邊坡穩定性計算模式

3.4 綜合分析法

單一的分析方法存在局限性，因此了提高測量結果的精確性，可以將多種方式進行組合，這種方式能夠在最大程度上保證測量數據的精確性和安全性。例如可以先使用赤平投影法尋找可能存在破壞威脅或是已經被破壞的位置，然后利用極限平衡法對數據進行計算和分析。對露天廢棄礦坑邊坡的穩定性作出精確分析，通過多種方式的相互對比分析，進一步提高了結果的精確性，為露天礦坑地質環境綜合治理工作注入動力。

4 結論

綜上所述，為打贏藍天保衛戰，進一步改善礦山生態環境，需社會多方面的共同努力，不僅需要對露天礦山的開采工作進行嚴格監督，還需利用多種新型技術，對礦山半坡產生的綜合問題進行治理，進一步提高露天廢棄礦坑地質環境綜合治理工作的水平。