銅綠山銅鐵礦地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理實(shí)踐

李紅利

（大冶有色金屬有限責(zé)任公司礦業(yè)分公司）

銅綠山銅鐵礦一直重視礦山地質(zhì)環(huán)境的恢復(fù)治理工作，堅(jiān)持“在保護(hù)中開發(fā)，在開發(fā)中保護(hù)”的原則，合理有序地開發(fā)礦產(chǎn)資源，最大限度地降低地質(zhì)環(huán)境破壞，保護(hù)、治理礦山地質(zhì)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共處、礦山環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展［1-12］。

1 礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境

銅綠山銅鐵礦是一個(gè)坑采露采并舉、采選兼?zhèn)涞拇笮偷V山，已有50余年的開采歷史，已建成完整的采礦、選礦、運(yùn)輸、供電、供水、尾礦等設(shè)施。礦區(qū)位于大冶湖盆地南部邊緣的丘陵殘丘區(qū)，屬低山、丘陵和湖盆區(qū)地貌單元。現(xiàn)礦區(qū)內(nèi)地形、地貌因礦山開采有了較大的改變，礦山淺部礦體露采后形成了南北2 個(gè)露采坑，于2015 年停產(chǎn)，位于礦區(qū)的西面；尾礦庫位于生產(chǎn)區(qū)選礦廠東北0.7 km 處；1#排土場位于露采坑西北角，2#排土場位于露采坑的北端，緊鄰1#排土場；礦山居民區(qū)、辦公區(qū)與排土場、生產(chǎn)區(qū)、尾礦庫等保持一定的安全距離。

1.1 水文地質(zhì)條件

銅綠山銅鐵礦體位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以下，礦床賦存于巖漿巖與大理巖接觸構(gòu)造帶中，礦體多數(shù)位于巖溶比較發(fā)育、富水性中等的大理巖巖溶裂隙含水層中，局部礦體位于相對隔水的巖漿巖中。洪水期大冶湖水與礦床地下水的水力聯(lián)系弱，南部大理巖巖溶裂隙水及青山河地表水為礦坑充水的主要來源，礦床水文地質(zhì)條件為中等—復(fù)雜的巖溶裂隙充水礦床。

1.2 工程地質(zhì)條件

覆蓋于基巖之上的殘坡積黏土層結(jié)構(gòu)松散，穩(wěn)固性差；淺部巖體風(fēng)化強(qiáng)烈，巖石易破碎，穩(wěn)固性差；露采坑邊坡的巖（土）體風(fēng)化強(qiáng)烈，穩(wěn)固性較差，容易發(fā)生巖（土）體崩塌和蠕動(dòng)；井下接觸帶的巖漿巖蝕變較強(qiáng)，穩(wěn)固性差，井巷易發(fā)生冒頂、底鼓、片幫；遠(yuǎn)離構(gòu)造接觸帶的巖漿巖較完整堅(jiān)硬，穩(wěn)固性較好，井巷發(fā)生冒頂、片幫可能性較小；銅鐵礦體及矽卡巖中小部分巖石穩(wěn)固性較差，井巷發(fā)生冒頂、片幫的可能性較大；大理巖巖石堅(jiān)硬，穩(wěn)固性好，井巷發(fā)生冒頂、片幫可能性較小。礦床工程地質(zhì)條件為中等—復(fù)雜類型。

1.3 環(huán)境地質(zhì)條件

礦區(qū)位于構(gòu)造剝蝕丘陵—湖積盆地地貌單元，大理巖巖溶比較發(fā)育，礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害主要是露采坑片幫滑坡和地面巖溶塌陷，礦山開采造成輕度水土流失。礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量類型為不良類型。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀

銅綠山銅鐵礦對出現(xiàn)的地質(zhì)環(huán)境問題進(jìn)行了及時(shí)處置：一是對露采南坑西幫大理巖透水層采取了帷幕注漿，隔水效果顯著；二是對青山河塌陷區(qū)進(jìn)行了河道清理、架設(shè)人工渡槽、修筑人工河床、加高堤壩并注漿止水等工程，堵水效果顯著；三是對露采北坑?xùn)|幫加固支護(hù)工程，目前為基本穩(wěn)定狀態(tài)；四是對1#、2#排土場坡面削方整形，坡腳修筑擋土墻、攔渣壩、排水溝、頂面及坡面綠化等工程，目前排土場較穩(wěn)定，植被生長正常；五是對礦山采礦活動(dòng)形成的采空區(qū)及時(shí)注漿充填，對查明的井下民采空區(qū)膠結(jié)充填，消除采空區(qū)隱患，目前尚未產(chǎn)生冒頂塌陷現(xiàn)象；六是對尾礦庫閉庫，實(shí)施了庫區(qū)溶洞注漿治理、庫區(qū)平整、排洪設(shè)施整治、庫區(qū)簡易復(fù)墾、監(jiān)測設(shè)施修復(fù)等項(xiàng)目，通過實(shí)施閉庫工程，各種隱患得到了治理；七是實(shí)施露天轉(zhuǎn)地下開采防水治理工程，確保地下采場的安全，消除了井下防汛隱患，尾砂得到了合理利用，保護(hù)了周邊環(huán)境。

礦山經(jīng)多年的地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理工作，取得了較好的成果，現(xiàn)結(jié)合實(shí)際情況，對礦山地質(zhì)環(huán)境影響進(jìn)行分析評估。

2.1 露采坑邊坡穩(wěn)定性

露采坑坑頂高程30～50 m，坑底最低高程-173 m，采坑邊坡坡度一般在46°～56.5°，局部達(dá)70°，邊坡高120～215 m。影響采坑邊坡穩(wěn)定性因素為邊坡自身穩(wěn)定性、采空區(qū)影響、長期的外力震動(dòng)、坡頂堆載、地下水的地質(zhì)作用。采用傳遞系數(shù)法、Bishop圓弧條分法計(jì)算邊坡穩(wěn)定性，數(shù)值模擬分析法進(jìn)行校核，認(rèn)為在自然工況下，邊坡處于不穩(wěn)定的發(fā)展階段，目前處于基本穩(wěn)定狀態(tài)；在暴雨工況下，邊坡處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，計(jì)算結(jié)果同邊坡微觀現(xiàn)狀基本一致。根據(jù)分析結(jié)果，露采坑邊坡在暴雨工況下需要加強(qiáng)監(jiān)測。

2.2 排土場穩(wěn)定性

排土場為人工堆積碎塊石土，結(jié)構(gòu)松散，面積約0.52 km2，礦渣分兩級堆積，最大厚度30～40 m，坡角40°～60°。排土場經(jīng)坡面削方整形、坡腳修筑擋土墻、攔渣壩、排水溝、頂面及坡面綠化等工程，目前較穩(wěn)定，植被生長正常，危害性較小。應(yīng)定期進(jìn)行監(jiān)測，以防發(fā)生意外。

2.3 地表塌陷

礦山采用充填法開采，目前主要開采-425～-725 m標(biāo)高礦體，發(fā)生塌陷的可能性較小。后續(xù)生產(chǎn)中將繼續(xù)及時(shí)充填，并對地表變形進(jìn)行監(jiān)測。

礦區(qū)南西主要為大理巖分布區(qū)，地表的青山河流經(jīng)此處，其下伏的大理巖巖溶在地表水或地下水的交互溶蝕下發(fā)生地表塌陷的可能性較小。后續(xù)生產(chǎn)中將對地表變形進(jìn)行監(jiān)測。

2.4 尾礦庫穩(wěn)定性

2018 年銅綠山礦尾礦庫閉庫治理工程啟動(dòng)，實(shí)施了庫區(qū)溶洞注漿治理、庫區(qū)平整、排洪設(shè)施整治、庫區(qū)簡易復(fù)墾、監(jiān)測設(shè)施修復(fù)等項(xiàng)目，2019 年尾礦庫閉庫工程安全設(shè)施通過了竣工驗(yàn)收。目前，尾礦庫實(shí)施閉庫工程后存在的各種隱患得到了治理，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性較小。礦山今后應(yīng)做好庫區(qū)管理、巡查、監(jiān)測工作。

2.5 地下含水層

礦山在生產(chǎn)過程中對廢水進(jìn)行了沉淀凈化處理，外排廢水達(dá)標(biāo)排放；礦井正常涌水量為4 896 m3/d，礦區(qū)及周圍地表水體漏失不嚴(yán)重，未影響到礦區(qū)及周邊生產(chǎn)生活供水。目前對區(qū)內(nèi)淺層地下水監(jiān)測表明，7 項(xiàng)檢測項(xiàng)目指標(biāo)均達(dá)到地下水Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，區(qū)內(nèi)地下水水質(zhì)較好，目前沒有受到污染。

2.6 地形地貌景觀

礦山對露采坑進(jìn)行了治理，減輕了對周圍環(huán)境的影響，對已經(jīng)失去功能的排土場和尾礦庫進(jìn)行了復(fù)墾，恢復(fù)了部分土地功能，效果良好。通過持續(xù)的環(huán)境整治和對已復(fù)墾區(qū)域的管護(hù)，對地質(zhì)環(huán)境的影響將逐步減輕。后續(xù)采礦工作主要集中在井下，且采用充填法采礦，對地表的影響較小。

3 礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理原則和目標(biāo)

3.1 地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理的原則

（1）堅(jiān)持礦山治理與城市規(guī)劃相適應(yīng)的原則。以黃石城市發(fā)展目標(biāo)為基礎(chǔ)，統(tǒng)籌安排礦產(chǎn)開發(fā)工作，加大礦山治理和生態(tài)恢復(fù)工作的力度，既保證礦產(chǎn)資源的長期穩(wěn)定供給，又為人民提供良好的生活和工作環(huán)境。

（2）堅(jiān)持環(huán)境保護(hù)優(yōu)先的原則。加強(qiáng)礦山生態(tài)環(huán)境保護(hù)、治理，堅(jiān)持“在保護(hù)中開發(fā)，在開發(fā)中保護(hù)”“誰開發(fā)，誰保護(hù)，誰破壞，誰恢復(fù)，誰投資，誰受益”的原則，積極保護(hù)自然景觀和生態(tài)環(huán)境，堅(jiān)決禁止對環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重破壞的礦業(yè)活動(dòng)。

（3）堅(jiān)持科技興礦的原則。采用新工藝、新設(shè)備、新技術(shù)、新材料提高礦產(chǎn)資源開發(fā)利用水平，充分、合理地利用礦產(chǎn)資源，減少資源浪費(fèi)，降低或杜絕礦業(yè)開發(fā)引起的環(huán)境污染和生態(tài)破壞。

（4）堅(jiān)持以人為本的原則。將人放在第一位，當(dāng)?shù)V產(chǎn)開發(fā)影響人民正常生產(chǎn)、生活時(shí)，礦業(yè)開發(fā)要為人讓路。

3.2 地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理的目標(biāo)

對礦山建設(shè)及開采活動(dòng)導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境破壞進(jìn)行恢復(fù)治理，盡可能使其恢復(fù)到原始狀態(tài)或可供重新利用的狀態(tài)；對露采坑邊坡、地面塌陷區(qū)等潛在的地質(zhì)災(zāi)害區(qū)域進(jìn)行地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測預(yù)報(bào)，監(jiān)測排土場、尾礦庫復(fù)墾效果；不斷推進(jìn)綠色礦山建設(shè)，促進(jìn)礦業(yè)開發(fā)與環(huán)境保護(hù)、人類生存環(huán)境、社會經(jīng)濟(jì)的持續(xù)和諧發(fā)展。

4 礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理工程

（1）露采坑治理工程。繼續(xù)實(shí)施銅綠山銅鐵礦露天轉(zhuǎn)地下開采防水治理工程，采用全尾砂膠結(jié)充填南、北露采坑，在坑底形成隔離層，隔斷露采坑與井下的水力通道，降低高陡邊坡滑坡高度，恢復(fù)土地功能及植被重建，確保井下開采和古銅礦遺址的安全，有效改善和保護(hù)地質(zhì)環(huán)境。

（2）排土場及尾礦庫復(fù)墾后管護(hù)。定期對排土場及尾礦庫進(jìn)行監(jiān)測，如有異常情況及時(shí)進(jìn)行處理；對復(fù)墾情況進(jìn)行跟蹤，有未成活的植物及時(shí)補(bǔ)種。

（3）含水層破壞防治。做好地表植被修復(fù)，涵養(yǎng)水源，及時(shí)對采空區(qū)進(jìn)行充填，減小圍巖移動(dòng)變形對含水層結(jié)構(gòu)的破壞，做好生產(chǎn)廢水的綜合利用，實(shí)施廠區(qū)雨污分流治理工程。

（4）遭到破壞的地形地貌景觀的防治。礦山閉坑后，對露采坑進(jìn)行復(fù)墾，對生產(chǎn)生活區(qū)進(jìn)行植樹綠化。

（5）礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工程。根據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀和地質(zhì)環(huán)境保護(hù)目標(biāo)，建立露采坑、排土場邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測及預(yù)警預(yù)報(bào)體系；定期對礦區(qū)及周邊進(jìn)行水土環(huán)境污染調(diào)查，建立數(shù)據(jù)庫和信息平臺，為有效預(yù)防水土污染提供可靠數(shù)據(jù)；利用遙感等先進(jìn)技術(shù)，完善礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)，定期對礦山的地形地貌景觀破壞情況進(jìn)行監(jiān)測。

5 治理效果

（1）社會效益。改善礦區(qū)居民的生存條件、生活環(huán)境，提高生活質(zhì)量，改善礦地關(guān)系，改善本區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展環(huán)境；礦山地質(zhì)環(huán)境的恢復(fù)將有力地促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鐣?jīng)濟(jì)的發(fā)展及和諧社會的構(gòu)建，社會效益明顯。

（2）環(huán)境效益。礦山閉坑后，礦區(qū)占用和破壞的土地、林地將得以治理和恢復(fù)。礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境的恢復(fù)既能有效地利用土地資源，也能改善當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，充分體現(xiàn)了“預(yù)防為主，防治結(jié)合”“在保護(hù)中開發(fā)，在開發(fā)中保護(hù)”和“依靠科技進(jìn)步，發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)，建設(shè)綠色礦業(yè)”等礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)的基本原則，其環(huán)境效益顯著。

（3）經(jīng)濟(jì)效益。礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理工程可以為當(dāng)?shù)靥峁┚蜆I(yè)機(jī)會，減少礦山因地質(zhì)環(huán)境問題造成的損失，提高礦山的經(jīng)濟(jì)效益。

6 結(jié)論

礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理應(yīng)與礦山建設(shè)及開采相結(jié)合，轉(zhuǎn)變礦山企業(yè)重開發(fā)、輕保護(hù)，重效益、輕環(huán)境的舊觀念，貫徹新發(fā)展思路，落實(shí)新發(fā)展理念，建設(shè)生態(tài)型礦山。通過實(shí)施礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理工程，綜合治理礦山地質(zhì)環(huán)境、地面塌陷、地裂縫等一系列地質(zhì)災(zāi)害，避免造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失，最大限度地減少礦山運(yùn)行產(chǎn)生的不利環(huán)境影響，促進(jìn)礦山與自然的和諧發(fā)展。