祁連重晶石礦區地質環境問題及防治對策＊

張國信，王運興，賈雪梅，唐家凱，周自強

(甘肅省科學院地質自然災害防治研究所，甘肅 蘭州 730000)

1 概述

礦產資源是自然資源的重要組成部分，是國民經濟、社會發展和人民生活的重要物質基礎，礦產資源開發活動與地質環境相互影響制約，產生的礦山地質環境問題對社會公眾利益造成了嚴重危害[1]。祁連山區是河西內陸河流石羊河、黑河、疏勒河的發源地和徑流形成區，是河西綠洲非常重要的水源地，對中下游生態系統、水資源利用具有極其重要影響，被列為國家級自然保護區[2]。二十世紀七八十年代，私人違法違規開發礦產資源對生態環境造成了極大的破壞。2017 年7 月，中辦、國辦就甘肅祁連山國家級自然保護區生態環境問題發出了嚴厲通報，要求徹底予以整改[3]。

甘肅省天祝縣祁連重晶石礦區位于祁連山國家級自然保護區，長期以來由于對礦山生態環境的忽視，在礦產資源的開發過程中，引發了一系列礦山地質環境問題，對保護區的生態環境造成了嚴重的破壞。在前人研究成果的基礎上[4]，本文通過該礦區地質環境問題調查，根據其類型及規模提出合理的生態修復措施及建議，為祁連山保護區環境恢復治理決策提供依據。

2 礦區概況及開發利用現狀

甘肅省天祝縣祁連重晶石礦位于祁連鄉天山村南約700m 的斜壕山，早在1986 年由地方村民開采，具有規模小、間斷性、不正規特點。1988 年祁連鄉政府設立礦山鄉鎮企業正式開采，以露天方式開采，規模1.2～1.5 萬t/年。經過二十余年的開采，主礦帶上的大部分礦體已基本采完，共計采出礦石量約15.45 萬t。2006 年經過 礦山資源儲量核實，2008年、2009 年未進行實質性開采。2011 年8 月核實礦產資源儲量為9.75 萬t，2014 年9 月進行了開發利用方案的重新編制，申請了采礦權的延續，現凍結式關閉，擬依法關閉。

由于前期無統一規劃，采取邊探邊采、邊建設，特別是未進行深部地質工程探礦，對下部礦體的了解只能來自開采過程，加之片面以采礦作為根本，忽略了對礦山生態環境恢復治理，使得礦區地質環境遭到較大破壞，不僅如此，礦區開發還造成對區內原始巖石結構的破壞，露天剝離開采掌子面造成大片山體裸露，棄土棄渣、采礦廢石大部分無序堆放，壓埋植被，直接破壞了礦山環境[5]。

3 主要礦山地質環境問題

祁連重晶石礦為露天開采，主要有重晶石粉廠、重晶石礦、礦渣、工業場地、礦山工業道路。其中重晶石粉廠位于祁連山國家級自然保護區外圍區，重晶石礦和工業道路位于保護區實驗區[6]。根據野外調查，該礦區存在的主要地質環境問題有地質災害和土地損毀、地貌景觀破壞。

3.1 地質災害

據調查，區內發育和分布的地質災害主要為不穩定斜坡，共11 處，其中3 處為渣堆邊坡，2 處為礦區建設形成的邊坡，其余8 處為人工開挖邊坡。人工開挖邊坡體積范圍為110～9834m3，渣堆邊坡體積遠大于開挖邊坡，范圍為691920～1575160m3。

開挖邊坡以X1 為例(如圖1 所示)，坡寬33m，坡高約10m，坡度45°，局部近于直立，斜坡為采礦時開挖形成，坡體主要以千枚巖為主，較為破碎，表層風化較為嚴重，坡腳臨空。

圖1 祁連重晶石礦不穩定斜坡類型

渣堆邊坡以X2 為例(如圖1 所示)，坡寬83m，坡高約285m，坡度65°，斜坡為采礦時堆渣形成，坡體主要以礦渣為主，坡體疏松，坡腳臨空，坡頂見寬約0.5cm，長約4m 的裂縫。坡體整體穩定性較差，在地震或強外力作用下，有形成滑坡等災害的可能。

X2、X6 和X9 渣堆邊坡坡頂見裂縫，坡面松散，坡腳臨空，坡高大，坡度45°～65°，發生滑塌的可能性大；X1、X3、X4、X5、X7、X8 人工開挖邊坡坡面有滑塌掉塊現象，坡腳臨空，坡高大，坡度45°～55°，發生崩塌的可能性大；X10、X11 邊坡坡面較松散，局部有溜土現象，坡腳臨空，坡度60°～80°，發生失穩的可能性大(見表1)。

表1 不穩定斜坡特征匯總表

3.2 土地損毀、地表景觀破壞

據調查統計，區內礦業活動開發破壞土地面積7.32 hm2，破壞類型主要有露天開采面、渣堆、道路、人工建筑等。重晶石礦開采挖損1.45hm2，渣堆面積4.56hm2，道路面積0.68hm2，建筑物面積0.63hm2。按土地利用類型劃分，破壞的土地均為其他草地；按土地破壞方式，露天開采面、渣堆對地表景觀造成的破壞最大，礦山固體廢棄物的堆放占了大量的土地，破壞了原有的地貌景觀，并對生態系統造成了嚴重的破壞。

4 修復措施及建議

該礦區在歷史開采過程中不規范開采，亂采亂挖，造成地質環境景觀破壞、土地資源壓占、挖損破壞，甚至存在由于大量堆渣存在滑坡、泥石流隱患等地質災害，嚴重破壞了生態環境，針對礦區內主要的地質環境問題，提出以下防治對策：

4.1 不穩定斜坡

邊坡整理：①對人工開挖邊坡表層的棄渣和不穩定斜坡本身的松散物質進行整理，清理松散巖土體、孤石、探頭石等，坡面整理坡比依據原始地形；②對于規模較大的渣堆邊坡，依地勢對其進行分級整理，降低邊坡比或堆積高度。將邊坡整理成多級平臺，分級坡比不小于1:1.5，設計坡高10m，頂部整治坡比不小于1:10。開挖應自上而下進行，從渣堆頂面前緣開始開挖，一次開挖深度不大于4.0m，邊挖邊堆邊平整；若渣堆穩定性差，有溜土滑塌跡象時，禁止從渣堆頂部中間部位開始開挖，應從渣堆坡頂兩側逐漸向中間開挖。

在前緣設置攔渣墻、在堆渣整治外圍設置漿砌石排水渠工程，將降雨形成的地表匯流引導排泄于坡外，減少沖刷坡面對坡體穩定性的影響，保證治理后斜坡體的安全。

4.2 土地、景觀破壞

平整覆土：對于挖損凹陷進行平整覆土。對于規模較大的渣堆采用渣堆邊坡的處理方法；對于重晶石粉場內規模較小的渣堆清理運移至重晶石礦處理。拆除工業場區及生活住宅區所有的廢棄房屋，并對所有場地進行平整及覆土。

綠化圍欄：表層覆土后，選擇適宜的植被進行綠化，種植與當地土壤相適生的以披堿草為主，并混播冰草、芨芨草。礦區治理后，在外圍設置鋼絲網圍欄，防止牲畜踩踏，破壞表土及植被。

5 結論

祁連重晶石礦區位于祁連山國家級自然保護區，主要地質環境問題有地質災害及土地損毀、地貌景觀破壞[7]。地質災害主要為不穩定斜坡，共11處，分為渣堆邊坡和人工開挖邊坡[8]。礦山開采過程中的挖損、固體廢棄物堆積對地表景觀造成較大破壞，土地資源損毀嚴重，共破壞土地面積7.32hm2，破壞類型主要有露天開采面、渣堆、道路、人工建筑等，其中重晶石礦開采挖損1.45hm2，渣堆面積4.56 hm2，道路面積0.68hm2，建筑物面積0.63hm2。

針對存在的地質環境問題，提出相應的修復措施有：不穩定斜坡根據其類型及規模采取不同方式進行整理，并設置攔渣墻、排水渠；土地破壞問題采用整平、夯實措施處理；地表景觀修復采取表層覆土綠化措施處理。修復工作應貫徹綠色礦山理念，杜絕造成二次破壞。通過工程手段，在改善地質環境問題的同時消除地質災害隱患，并做好礦山地質環境監測預警工作，有效增加治理區內的林地、耕地面積，恢復礦山生態環境，治理工程與周邊環境協調一致，充分挖掘廢棄工礦用地的潛力，探索保護耕地、保障發展，促進“資源節約、環境友好型社會”的建設。