南陽塔子山礦區地質環境問題及治理對策

楊奇超

(中化地質鄭州巖土工程有限公司，鄭州450011)

1 引言

礦產資源是人類生存與發展的物質基礎，而環境則是人類生存與發展的必要條件，礦產開采引發的礦產地質環境問題已經成為影響礦山生產和人居生態環境的重要因素[1]。長期以來“重開發、輕保護”的不合理礦產資源開采利用方式產生了大量廢棄礦山[2]，產生的一系列的礦山地質環境問題[3]包括生態破壞、地質災害和環境污染3大類型，具有類型多樣、成因復雜、數量眾多、分布廣泛、危害嚴重等特點[4]，直接或間接地威脅著人民的生命和財產安全。

黨的十八大將生態文明建設提高到更加重要的地位，為實現礦產資源開發與地質環境保護協調發展，避免和減少礦山地質環境破壞和污染，做好礦山地質環境保護與恢復治理工作，國家相關部門和地方政府出臺了一系列法規[5]，開展了全國礦山地質環境摸底調查工作[6]。秉持山水林田湖草是生命共同體的理念，提出了我國廢棄礦山生態修復技術思路和對策措施，強調了開展礦山生態修復應充分考慮生態系統的完整性、結構和功能，因地制宜、分區修復、分類施策的觀點[7，8]。

2 研究區地質環境

南陽市塔子山礦區位于二廣高速五朵山至北繞城高速段21 km處，南距繞城高速約100 m。

2.1 區域地質構造

區域地質構造上研究區屬于華北古板塊與秦嶺古板塊縫合線（商南—鎮平深大斷裂構造帶）北側的北秦嶺疊瓦逆沖推覆構造帶內；在造山帶內構造演化階段，由于繼承性的陸內俯沖，沿斷裂帶產生逆沖、推覆、走滑等為主的斷裂活動，區內山體即為逆沖、走滑階段構造侵位的巖塊，后經伸展抬升，形成山體。

2.2 地形地貌

塔子山是南陽盆地西北部平原上突出的一座孤山，山的四周為廣袤的農田，塔子山及附近地區在開采花崗巖礦以前，曾是青山綠水的美麗地貌景觀。

塔子山山體呈梭形，軸向25°，山體長約1 km，寬200～300 m，山體最高294 m，相對高差約98～103 m，山體坡度25°～50°。經過多年的無序開采，目前，塔子山西南部分布7個大小不一的采坑，坡高壁陡，山體破壞不堪，原始地形地貌遭到嚴重破壞。分布于塔子山的周圍區域，為白河沖積平原，地面標高170～200 m，地勢呈中間高四周低，地形坡度3°～4°，表層為棕紅色、褐紅色黏土及粉土。

2.3 地層巖性

根據巖土結構特征、巖石名稱及其性狀、堅硬程度并考慮其風化程度等，調查區工程地質分區主要為第四系黏土、亞黏土層和塊狀中等風化較硬斜長花崗巖組2類。

1）黏土、亞黏土層

主要分布于山體坡腳處及周邊平坦區域，形成晚，固結程度較差，其力學強度中等。呈可塑-硬塑狀態，地基承載力特征值160～250 kPa。

2）塊狀中等風化較硬斜長花崗巖組

分布在塔子山山體區域，由中遠古界斜長花崗巖組成，粒狀結構，節理裂隙較發育，巖體抗風化能力較強，力學強度較高。單軸抗壓強度約160 MPa，屬堅硬巖。

2.4 水文地質條件

按含水介質性質，工作區地下水類型可分為基巖裂隙水和第四系松散巖類孔隙水2類。

基巖裂隙水主要為塊狀巖類裂隙水，分布于塔子山山體區域，巖性為斜長花崗巖，泉流量小于0.1 L/s，水化學類型主要為HCO3-Ca·Mg型水。由于塔子山山體高差較大，而山體面積較小，降雨補給量小，礦區開采至今未見地下水。

第四松散巖類孔隙水主要分布于塔子山周邊區域，為潛水，單井涌水量1 000～3 000 t/d，為富水區，水位埋深6～10 m，地下水化學類型主要為HCO3-Ca·Mg型水。

工作區地下水補給、排泄條件簡單。地下水補給以大氣降水為主，其水量受大氣降水控制，隨季節變化明顯。地下水排泄以側向徑流為主，其次為人工開采等。地下水動態類型為降水-徑流、開采型。

3 礦山地質環境問題

3.1 采坑區分布特征

塔子山礦區采石場采掘工作面環繞礦山半圈，呈東、西、南3個方向分布。礦山經多年露天無序開采，已形成了大小不等的7個采坑（見圖1），坑長17～36 m，高9.6～26.3 m，坡度近為直立（見表1），頂部巖石松散，裂隙發育，局部甚至危巖倒掛。坑底部有大量廢石堆積，私采亂挖現象嚴重。采坑底部邊坡有大量廢石壓占，局部坡度較陡，有產生崩塌、滑坡災害的隱患。

表1 采坑區基本特征

圖1 采坑分布

7個采坑區的巖性均為中元古界斜長花崗巖，采坑區底部表面被第四系碎石土層及廢石渣所覆蓋，總體高程為200.0～190.5 m。采坑占地面積最小的是CK2，為1 615m2，占地面積最大的是CK1，為4 543 m2；采坑區總體地勢變化稍大，邊坡高度最高為23.43 m，總體坡度較大，地勢較陡，區內高低不平，多處廢石渣堆放，雨季不利于雨水外排。區內現存幾處廢棄采礦建筑物，隨時有倒塌可能，目前采坑內地貌景觀嚴重破壞，一片荒蕪。

3.2 廢石堆邊坡分布特征

塔子山花崗巖礦的隨意開采造成了采坑地形地貌景觀的破壞，由于廢石渣的無序堆放，形成了兩段較長的高陡松散邊坡。由于邊坡較陡，廢石荷載較大，在外界不良因素的作用下，局部已經發生了滑塌現象，其他地方存在崩塌、滑坡地質災害的隱患。兩段廢石堆邊坡的詳細情況如下：

A段邊坡位于CK3西南側，長度約68 m，頂部高程為204.0～205.5 m，底部高程為193.0～195.2 m，坡高約10～11 m；邊坡由廢石廢渣堆形成，表面廢石較多，最大粒徑達到2 m，下部土質松散，坡度約23°～40°，局部有巖石滾落、滑塌現象。

B段邊坡位于CK4、CK5、CK6所對的采坑外部，長度約201 m，頂部高程為204.5～209.5 m，底部高程為196.5～198.0 m，坡高約8.0～11.5 m；邊坡表面布滿了廢石廢渣，粒徑一般為0.8～2.0 m，邊坡主要由廢渣堆積而成，碎石土土質松散，坡度約20°～25°，雨季碎石有被沖下的現象，崩塌、滑坡隱患嚴重。

4 礦山地質環境問題治理對策

4.1 危巖清除

根據研究區的工程地質條件、生態環境條件和礦山開采造成的地質環境問題，為了確保整治后采坑邊坡的穩定，需對邊坡進行危巖清除。對于處于基本穩定或穩定狀態的邊坡，只需對坡頂及坡面上的懸掛巖塊、松動巖石進行清除，對于處于欠穩定狀態的邊坡，除對坡頂及坡面上的懸掛巖塊、松動巖石進行清除外，其他危險部分必須做徹底的削坡清除。

4.2 采坑整理工程

將采坑整理區按照所處位置及地勢分為若干個片區，各片區根據其測量出的剖面圖進行挖方或是填方平整，使其從內到外具有一定的坡度，便于雨水外排，但是又要控制不能太陡，避免水土流失。采坑碾壓平整后，有機械挖方形樹坑，樹坑尺寸為1 m×1 m×1 m，植樹樹坑完全置換為種植土。

4.3 渣堆邊坡修整工程

邊坡修整主要包括CK3西南側廢渣堆邊坡（A段邊坡）和CK4、CK5、CK6所對的采坑外部廢渣堆邊坡（B段邊坡），這兩段邊坡坡面上布滿了廢石，邊坡土質松軟，目前已出現巖石滾落、邊坡滑塌等災害，威脅當地過往行人的安全，設計采用削坡的方式來減小邊坡坡度，坡腳處設置擋土墻壓坡腳，坡面上覆土并鋪砌生物磚植草綠化；另外，坡面修整完畢后，在A、B段坡面上各修一條臺階步道，方便綠化管理及行人上下。

4.4 綠化工程及休閑設施

在采坑整平區、采坑邊坡坡腳擋土墻內側進行植樹綠化，在修整完畢的A、B段邊坡鋪砌生物磚，撒草籽種草綠化；實現“春有花，夏有蔭，秋有果，冬有青”的治理效果，在采坑和擋土墻內側選擇多種樹種混合栽種。

為了美化治理區生態環境，陶冶游人的情操，在采坑整理區內修建幾座涼亭，供行人休息玩耍。

5 結論

1）南陽市塔子山礦區以露天開采為主，礦區開采對周圍的交通設施、土地、植被、地形地貌等影響較大，引發一系列的地質環境問題，較為突出的為地質災害隱患點、地形地貌景觀破壞兩方面。

2）采坑區采用清除危巖、采坑整理、渣堆邊坡修整、綠化等綜合治理措施。通過恢復治理，可基本避免塔子山7個采坑高陡邊坡的危巖崩塌、滑坡，使礦山周圍的生態環境得到恢復，達到改善礦區生態環境、居住環境和投資環境，促進南陽市經濟的可持續發展的目的。