礦山地質環境問題分析及治理方案研究
——以嵩縣石盤溝金礦為例

王琦

（河南省地質礦產勘查開發局第一地質礦產調查院（自然資源部貴金屬分析與勘查技術重點實驗室、河南省自然資源廳生態與勘查地球化學應用工程技術研究中心）洛陽 471000）

1 礦山基本概況

1.1 自然地理概況

石盤溝金礦區位于河南省嵩縣縣城北西約15km 處，從礦區到嵩縣縣城通簡易公路，洛欒公路通過嵩縣縣城，自洛陽有隴海、焦枝鐵路通往全國各地，交通便利。礦區氣候類型屬暖溫帶半濕潤大陸性季風氣候，雨熱同期，四季分明，年平均降雨量688.95mm。礦區屬黃河流域、伊河水系，高都川河自西北到東南流過礦區的西南部，該河流為區內最低侵蝕基準面（最低標高541.6m），雨季礦區內地表水可順利排泄，不會造成礦區積水現象；礦區東南側的陶村水庫長年蓄水，距礦區約1.5km。礦區整體地貌屬低山夾溝谷，地勢北西高、南東低，山巒起伏，溝壑縱橫，相對高差400m左右，最高點在孟溝末端東側，海拔950.2m[1]。

1.2 地質概況

區域地層以太古界太華群和中元古界長城系熊耳群為主，次為古近系、第四系；其中，太華群為一套古老變質巖系，大面積分布于礦區，其中下部為爆破角礫巖體及含金破碎帶的主要圍巖；熊耳群為太華群結晶基底之上的蓋層，為一套厚達5771m 的古火山巖系，分布在區域之東部、東南部；古近系地層主要為碎屑巖及泥灰巖等（見圖1）。

圖1 礦山地質及開采工程分布圖

礦區位于王莊-陶村背斜的軸部偏北，未見明顯的次一級褶皺構造發育。區內斷裂構造較為發育，主要為北東向和北西向兩組，其次有北北東向及北北西向共扼斷裂，其它方向較為少見，斷裂一般具長期活動、力學性質多次轉化的特點。

1.3 礦山基本情況

石盤溝金礦為正在生產的礦山，開采標高為870～620m，礦區面積19.6046km2；采礦規模為3 萬t/a，為一小型金礦。開采方式為地下開采，開拓方式為平硐+斜井聯合開拓，采礦方法采用淺孔留礦法和水平分層干式充填采礦法。礦區周邊無名勝古跡、自然保護區、地質公園、地質遺跡及旅游景點。礦山開采主要工程見圖1。

2 礦山主要地質環境問題分析

根據國內大部分礦山開采情況分析[2-4]，礦山的開采帶來的地質環境問題主要有因開采引起的崩塌、滑坡、地下水破壞、地形地貌破壞以及水土污染等。

2.1 礦山地質災害現狀分析與預測

礦區屬低山區，經野外調查，現狀條件下未發現崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降等地質災害，走訪當地居民，開采區內未發生過泥石流等地質災害?，F狀條件下，地質災害不發育，地質災害的危害小。

根據礦山開采方案，該礦山地下開拓工程建設主要是豎丼開挖、箕斗裝載系統、水泵房、水倉、變電所及各類硐室、中段運輸巷道等工程。礦山的地下開拓工程所進行的開挖擾動、爆破、機械振動、抽排水等可能會誘發采空塌陷、地裂縫等地質災害；因此，在開采過程中應根據井巷工程地質條件采取相應的支護、防護措施，如采取帷幕灌漿、襯砌支護等措施，以保證礦山和人員的生命財產安全。由于該礦區圍巖較完整、強度較高，施工過程中誘發地質災害的可能性較小，施工過程中機械作業，嚴格按照施工要求施工，一般不會威脅到人的生命安全。

此外，該礦區設置有尾礦庫，上游匯水面積0.49km2，庫內廢渣堆積松散，如遇強降雨，在自身重力和暴雨沖蝕等影響下有引發泥石流的可能性，危害對象主要為廢石場及下游范圍內的人員、村莊、設施及地表植被等，人員與財產遭受泥石流的危害程度大，應采取相應的防護措施，以防泥石流地質災害的發生。

2.2 礦山含水層破壞現狀分析與預測

經現場調查，礦山周邊大的地表水體為高都川河、高都川水庫，由于河流及水庫水位均低于礦區開采標高，地表水體不會對礦床開采造成影響。

區內地下水類型主要為基巖裂隙水和第四系孔隙水。第四系孔隙水主要分布于第四系松散覆蓋層中，受降水和河水補給，雨季和旱季水位動態變化明顯，對礦床充水一般沒有影響?；鶐r裂隙水為礦區的主要地下水，礦體圍巖風化強烈，斷層發育，風化裂隙和斷層破碎帶構成了本區地下水的含水帶；基巖裂隙水主要補給來源為大氣降水，以側向徑流和泉的形式排泄；含水帶的富水性一般不強，除部分坑道有潮濕、滴水、滲水現象外，絕大多數坑道處于無水干燥狀態。礦區各條礦體均在當地侵蝕基準面以上，不受地表水體的影響；而目前的探采坑大都在地下水位以上，深部巖體裂隙不發育，富水性弱，故采礦活動對礦體含水層影響較輕。綜上所述，采礦活動對區內主要含水層影響較輕。

2.3 礦山地形地貌景觀破壞情況分析

根據礦山地質環境現狀調查結果，現狀條件下，主要為廢渣堆、工業場地（高水位池、值班室和空壓機及配電室）、礦部、選礦廠、尾礦庫初期壩和礦區道路對礦山地形地貌景觀造成影響和破壞。目前，礦山已完成部分工業場地建設，總面積1.52hm2，礦部占地面積1.00hm2，礦山的建設破壞了原有植被，改變了原有的地形地貌景觀，對地形地貌景觀破壞嚴重。依據《開發利用方案》，隨著礦山的開采，礦山工業場地、尾礦庫和礦山道路的占地面積將逐漸增加，對礦山地形地貌景觀的破壞將會繼續加劇。

2.4 礦山水土環境污染情況分析

隨著采礦的進行，裸露在自然環境中的土壤中的重金屬會在降水的條件下，通過地表徑流和滲濾作用污染周邊區域地表水和地下水，通過食物鏈的作用會對人類的健康造成潛在性的威脅。隨著礦山產量的增加，礦石破碎后搬運到地表的量加大，選礦產生的廢水增多，重金屬的量會發生遷移和改變。預測評估認為，采礦活動對評估區水土環境污染影響程度較輕。

2.5 礦山地質環境問題與影響分區

根據對礦山地質災害、含水層、地形地貌景觀、水土環境污染4 個方面對礦山地質環境影響預測評估結果，對礦區地質環境進行預測評估分區。將評估區劃分為4 個礦山地質環境影響嚴重區，4 個礦山地質環境影響較嚴重區和1 個礦山地質環境影響較輕區。具體分區情況見表1及圖2。

表1 礦山地質環境影響預測評估綜合分區表

圖2 礦山地質環境問題與影響分區示意圖

3 地質環境治理方案研究

3.1 地質環境問題治理建議

該礦山地質災害治理的主要工程措施主要有拆除建筑物、封堵和回填礦井等。礦山開采結束后，對各工業場地內的建筑物、設施進行拆除，建筑物以混凝土和磚砌結構為主，拆除后可回填至井硐。礦山開采將產生4個廢棄礦井和7個廢棄平硐，這些礦井口對地形地貌景觀的影響較嚴重，在礦山開采結束后，需要對礦山產生過程中使用的礦井和平硐進行回填，避免因他人非法使用造成人員傷亡或資源流失。

廢棄礦井全部進行回填，采用廢石作為回填材料，井口采用漿砌石封堵，封堵厚度為3m，表層覆0.5m厚的耕植土，礦井封堵。同時，廢棄平硐全部進行回填，采用廢石作為回填材料，硐口采用漿砌石封堵，封堵厚度為3m。

3.2 土地功能恢復治理建議

礦山開采過程中，工業場地、礦部、運礦道路、尾礦庫等對土地的損毀和壓占較為嚴重，礦山開采結束后應對其進行復墾、復綠，盡可能恢復原有土地性質。其復墾程序包括建筑物拆除、垃圾清運、場地平整、覆土和植被恢復；復墾前，首先進行建筑物拆除、垃圾清運和場地平整工作，然后進行覆土，覆土厚30cm。對于尾礦庫的廢渣堆用機械進行平整，邊坡覆土同時需人工平土，為防止平臺內部出現大量積水，地表水徑流對廢渣邊坡的沖刷，導致渣坡失穩而引起的水土流失，土地平整過程中采取一定的內傾角度。

3.3 礦山地質環境監測

根據以往經驗，礦山地質環境問題不僅出現在開采的過程中，在礦山閉坑后較長的一段時間內礦山均有地質環境問題的出現；因此，需采用有效的礦山地質環境監測手段對其進行長期實時監測，通過實時監測，可以動態了解監測點情況，做到及時預防，避免地質災害和環境問題的發生，實時掌握各區域礦山地質環境的變化，做好早監測早預防的效果。該礦山主要的監測內容有：①在開采活動區實施地表變形監測、②廢渣堆實施地形地貌景觀監測、③地下水監測（見圖3）。

圖3 礦山地質環境治理工程部署圖

4 結論與建議

（1）根據現場調查和分析預測，該礦山主要地質環境問題是地質災害及地形地貌破壞等，礦山開采對含水層的破壞不大。

（2）根據礦區的主要地質環境問題，建議礦區采取的治理措施主要有閉坑后礦井和平硐的封堵、土地復墾以及地質環境監測等。

（3）礦山地質環境問題和土地損毀程度較嚴重，損失較大，應引起重視。可改進開采方法，優化生產工藝，盡可能降低礦山開采對礦區環境的破壞，從根本上減輕對地形地貌景觀的破壞。

（4）采礦過程中，對潛在的地質災害及土地損毀，應及時進行治理。