肅南縣紅石窩礦區地質環境問題及防治對策

唐家凱，賈雪梅，張國信，王運興，周自強，李 霞

(甘肅省科學院地質自然災害防治研究所，甘肅蘭州730000)

礦產資源的開采在給人類提供財富的同時，也給礦區帶來生態破壞、地質災害、環境污染等一系列的地質環境問題，尤其對土地的破壞極為嚴重[1-2]。土地破壞不僅造成區域環境惡化，而且帶來嚴重的經濟、社會問題，對人類的生存環境造成極大影響[3-5]。因此必須對礦業開發造成的土地破壞進行研究，制定合理的恢復、防治方案。

肅南縣地處河西走廊中部、祁連山北麓，總面積2.38×104km2。縣境內礦產資源豐富，主要有金、銀、銅、鐵、錳、鉻、鎢、煤等，次為花崗巖、石灰巖、石膏等非金屬礦產。紅石窩礦區地處祁連山國家級自然保護區中部北側。20世紀70～80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。本文通過調查礦區地質環境問題類型、分布和規模，提出防治對策。

1 礦區概況

紅石窩礦區劃分為4個片區，均位于祁連山國家級保護區試驗區，包括3處煤礦和1處砂石料場，煤礦均為20世紀私人進行開采，現已關閉停用，責任主體滅失。建筑用砂石料場為夾木溝建筑用砂石料場，已依法關閉。礦山開采過程中的挖損、固體廢棄物堆積對地表景觀造成極大的破壞，土地資源損毀嚴重。

2 礦山地質環境問題

2.1 地質環境問題類型

紅石窩礦區煤礦資源的開采方式主要包括露天開采和井工開采，產量分別占總體產量的4%和96%。主要的占地方式包括采煤沉陷地、露天挖損地、矸石占壓地、露天排土占地和未被采礦作業利用的其他類型土地。

該礦區主要的地質環境問題為土地破壞，主要的土地破壞方式為采硐挖損、廢棄礦渣壓占和采煤塌陷。共發現采硐37處，渣堆49處，地面塌陷5處，破壞面積97343m2；主要分布在紅旗、宏安、紅旗北坡煤礦，平均采硐體積24.56～33.67m3；平均渣堆體積620.91～78421.42m3(表1、圖1)。

表1 紅石窩礦區土地破壞類型

圖1 紅石窩礦區土地破壞類型(紅旗北坡1#煤礦)

紅旗北坡1#煤礦為例，采硐集中分布在東、南部，多接近道路邊緣，渣堆主要分布在東部及北部，采硐與渣堆鄰近，距離不超過100m。

2.2 采硐及渣堆規模

紅石窩礦區37個采硐(圖2)的體積范圍為2～120m3，平均體積25.09m3，體積在0～20m3的有22個，占總數的59.46%，20～40m3和大于60m3的分別有5個，各占總數的13.51%，40～60m3的有4個，占總數的10.81%。42個渣堆(圖3)的體積范圍為3.85～43695.3m3，平均體積2646.11m3，0～200m3有16個，占渣堆總數的61.9%，2000m3以上共9個，占渣堆總數的21.43%。

圖2 采硐規模

圖3 渣堆規模

3 防治對策

紅石窩礦區自從20世紀80年代亂采亂挖開始，原來粗放型的開采方式，不僅造成礦產資源的嚴重浪費，而且也使得區內的土地資源、自然景觀造成極大破壞，采硐挖損、廢渣堆積是造成礦區土地損毀的主要原因。應從根本上消除隱患，覆土覆綠，最大限度地恢復植被、自然生態景觀，恢復原林草地的土地使用功能，為重筑祁連山國家級自然保護區生態屏障做出貢獻。

針對紅石窩礦區內各區域的土地損毀問題，經綜合研究論證，可采用采洞封堵、塌陷坑回填、廢棄渣堆整理、攔渣墻、排水渠、綠化、圍欄等治理措施：

(1)根據規模。對于規模較小的采硐及塌陷坑，采取封堵回填措施，可利用廢棄礦渣進行就近填埋、夯實，然后進行覆土處理。

對廢棄渣堆分級處理：①對規模較小的渣堆進行整平，利用廢渣回填鄰近采硐及塌陷坑；②規模大于200m3的渣堆，在盡量減小工程量的基礎上，對其進行整理平均推平深度約0.5～1.5m，表層覆土處理，局部渣堆處缺少覆土，將原始渣堆挖出，堆積在一側，剝離原始地表土，填埋廢渣，應輔以人力夯或小型夯實機具夯實后進行覆土。

(2)根據地形。采硐及塌陷坑：①對于豎直采硐及塌陷坑，直接進行封堵回填，下部采用大顆粒的礦渣，上部采用細顆粒的礦渣，然后表層覆土；②對于水平采硐，若鄰近建筑物、道路，可利用廢棄礦渣進行填埋；若采硐附近空曠，可進行垮落填埋。

渣堆:①平地堆積渣堆根據其規模進行分級處理；②斜坡堆積渣堆：對邊坡表層棄渣進行清理，整平放緩角度，表層覆土。此外，在廢棄渣堆整理前緣設置攔渣墻，用以穩固渣堆，消除地質災害隱患。對于堆積在溝道的渣堆進行整理后，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，影響坡體穩定性，確保治理后斜坡體安全。

表層覆土后，因地適宜地選擇綠化目標物種，使其與立地生境寄生共存，植被種類的選擇上要具有耐干旱貧瘠、易栽種成活、速生性能好、固氮保土性能強等，特別是立科固氮植物可以作為選擇的重點物種，可以改善礦區土壤結構與養分狀況，有利于植物的快速生長和改善惡劣的生境條件。此外，在外圍設置鋼絲網圍欄，防止牲畜踩踏，破壞表土及植被。

對修復后土地進行檢測，采取監測員地表巡視方法，不定期對礦區地質環境保護與恢復治理區進行巡視。

4 結論

紅石窩礦區位于祁連山國家級自然保護區，礦山開采造成了土地嚴重損毀，全區共發現采硐37處，渣堆42處，地面塌陷5處，共破壞面積97343m2；主要分布在紅旗、宏安、紅旗北坡煤礦。采硐規模以0～20m3為主，占總數的59.46%，渣堆規模以0～200m3為主，占總數的61.9%。

針對礦區內各區域的土地損毀問題，建議采用采洞封堵、塌陷坑回填、廢棄渣堆整理、攔渣墻、排水渠、綠化、圍欄等治理措施，根據不同規模及地形進行分級處理。應對礦區形成強有力的管理機制，堅決取締亂采亂挖、亂堆亂放行為，嚴格規劃、規范人類工程活動，把地質災害的防治與生態環境保護統一起來，促進生態環境向良性發展。