山東半島礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題及成因研究

宋明忠

（山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)局第六地質(zhì)大隊(duì)，山東 威海 264209）

山東半島是我國(guó)著名的黃金儲(chǔ)備基地和生產(chǎn)基地，同時(shí)也是銅、鉛、鋅、鐵多金屬礦以及花崗石、粘土、石墨礦等非金屬礦的重要產(chǎn)地。多年來(lái)持續(xù)開(kāi)采以及民眾的非法開(kāi)采等活動(dòng)，導(dǎo)致山東半島因采礦活動(dòng)而誘發(fā)的礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題極為突出[1]。鑒于此，本文在對(duì)山東半島礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題調(diào)查統(tǒng)計(jì)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了常見(jiàn)的礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，并對(duì)地面塌陷及地裂縫和崩塌、滑坡與泥石流的形成原因進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析，為進(jìn)一步制定治理措施提供參考。

1 礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題

1.1 破損山體及露天采坑

根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示：由于多年來(lái)金礦、石墨礦、花崗巖礦山開(kāi)采，導(dǎo)致山東半島現(xiàn)有各類關(guān)閉及廢棄礦山開(kāi)采形成的破損山體1115處，露天采坑721處，總面積約6164.11公頃。破損山體及露天采坑造成的危害主要為山體破損導(dǎo)致的視覺(jué)污染、破壞山體及植被。破損山體及露天采坑的主要危害為破壞土地、破壞植被、影響地形地貌景觀等（圖1）。

圖1 礦山破損山體

1.2 工業(yè)廣場(chǎng)

山東半島已關(guān)閉及廢棄礦山存在工業(yè)廣場(chǎng)地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題110處，總面積約574.97公頃，造成此類礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題的礦山開(kāi)采的礦種主要為建筑石料、石墨、金、鐵、磚瓦用粘土（頁(yè)巖）等開(kāi)采引起。這些因采礦活動(dòng)而形成的廢棄工業(yè)廣場(chǎng)，大部分處于閑置狀態(tài)，占用了大量的土地資源，未能得到合理利用，造成了土地閑置、資源浪費(fèi)等（圖2）。

圖2 關(guān)閉礦山工業(yè)廣場(chǎng)示意圖

1.3 采空區(qū)及廢棄礦井

山東半島已關(guān)閉及廢棄礦山存在采空區(qū)99處，分布面積513.64hm2，采空區(qū)內(nèi)大部分已充水，終采時(shí)間均大于3年，最長(zhǎng)30年。造成此類礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題的礦山開(kāi)采的礦種主要為金礦、鐵礦、鉛鋅礦、重晶石、螢石、滑石等開(kāi)采引起。此外，山東半島現(xiàn)存廢棄礦井眾多，約643個(gè)，集中分布于采空區(qū)周圍。山東半島遺留廢棄礦井主要位于各開(kāi)采區(qū)內(nèi)礦體附近，沿礦脈走向呈條帶狀分布，絕大部分為民采形成[2]。其中，廢棄豎井井深一般20m～120m，井徑5m2～10m2；廢棄平硐一般垂直于礦體發(fā)育方向，個(gè)別廢棄豎井深部存在開(kāi)采巷道，相鄰廢棄豎井間的開(kāi)采巷道少量相通，巷道規(guī)模小（圖3）。

圖3 礦山廢棄平硐

1.4 采空塌陷及地裂縫

由于山東半島大規(guī)模開(kāi)采金礦、鐵礦、煤礦、重晶石礦、滑石礦等，導(dǎo)致已關(guān)閉及廢棄礦山存在采空塌陷及地裂縫地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題29處，但規(guī)模均為小型。采空塌陷及地裂縫是一種危害極大的礦山地質(zhì)災(zāi)害，它不僅直接影響當(dāng)?shù)厝藗兊纳睢⑸a(chǎn)環(huán)境，制約國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的正常發(fā)展，而且使地表植被、土壤及地層結(jié)構(gòu)遭到破壞，嚴(yán)重惡化了當(dāng)?shù)氐淖匀簧鷳B(tài)環(huán)境。采空塌陷具有較強(qiáng)的危害性，對(duì)地表建筑、人民生命財(cái)產(chǎn)安全構(gòu)成嚴(yán)重威脅，同時(shí)破壞生態(tài)環(huán)境，影響社會(huì)穩(wěn)定。隨著煤、鐵礦采空范圍的擴(kuò)大，采空塌陷及地裂縫仍會(huì)發(fā)生。

1.5 崩塌、滑坡、泥 （渣）石流

根據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)可知：山東半島已發(fā)生的崩塌、滑坡、泥（渣）石流地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題92處，直接經(jīng)濟(jì)損失207萬(wàn)元，規(guī)模全部為小型，造成此類礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題的礦山開(kāi)采的礦種主要為露天開(kāi)采的非金屬礦山采掘活動(dòng)導(dǎo)致的。

2 成因分析

2.1 地面塌陷與地裂縫

根據(jù)調(diào)查，山東半島產(chǎn)生地面塌陷及地裂縫等礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題主要為地下開(kāi)采礦山形成地下采空區(qū)導(dǎo)致，主要發(fā)生在煙臺(tái)礦產(chǎn)開(kāi)采區(qū)，大多數(shù)為開(kāi)采金礦、鐵礦、煤礦、滑石礦等礦產(chǎn)資源而產(chǎn)生的地面塌陷。地面塌陷及地裂縫造成耕地報(bào)廢或減產(chǎn)，損壞地面建筑，惡化礦山地質(zhì)環(huán)境，嚴(yán)重影響礦區(qū)群眾的生活及生產(chǎn)環(huán)境。其中，區(qū)內(nèi)地面塌陷均與采礦活動(dòng)有關(guān)，大多數(shù)為開(kāi)采金礦、煤礦等礦產(chǎn)資源而產(chǎn)生的地面塌陷，受礦區(qū)開(kāi)采方式的影響，其塌陷方式可將其歸為累進(jìn)突發(fā)型冒落式塌陷，采空塌陷誘發(fā)因素為采空區(qū)頂板冒落；山東半島已發(fā)現(xiàn)的地裂縫均為非構(gòu)造地裂縫，屬拉張性質(zhì)，屬于采空塌陷的伴生災(zāi)害，在塌陷坑體周圍常伴有傾向塌陷坑的平行、環(huán)狀裂縫或沿陷坑長(zhǎng)軸方向的延伸裂縫，同時(shí)獨(dú)體地裂縫一般是塌陷的前兆，由于附近存在大量不明空區(qū)，在重力作用下巖體發(fā)生整體位移開(kāi)裂，開(kāi)裂形態(tài)一般為折線型。

2.2 崩塌、滑坡、泥石流

根據(jù)調(diào)查，山東半島產(chǎn)生崩塌、滑坡、泥石流等礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題多為露天開(kāi)采的非金屬礦山采掘活動(dòng)導(dǎo)致的，多發(fā)生于魯中南及魯東變質(zhì)巖、侵入巖、寒武系石灰?guī)r組成的中低山丘陵區(qū)，具有突發(fā)性強(qiáng)特點(diǎn)。露天開(kāi)采形成的高陡邊坡通常存在諸多不穩(wěn)定因素，在強(qiáng)降雨、凍融或較強(qiáng)震動(dòng)條件下易造成邊坡巖體產(chǎn)生崩塌、滑坡、泥（渣）石流等重力地質(zhì)災(zāi)害。不同類型的地質(zhì)災(zāi)害成因如下：

（1）崩塌形成原因。由于原來(lái)礦山開(kāi)采及民采時(shí)，多數(shù)沒(méi)有規(guī)劃設(shè)計(jì)指導(dǎo)或未按規(guī)劃設(shè)計(jì)采礦，形成大量高陡邊坡，這些邊坡巖體多以塊狀構(gòu)造為主，近地表地段或不同巖性接觸的坡段，巖石裂隙發(fā)育，破壞了巖體的完整性，坡體穩(wěn)定性差，易形成拉裂形式的崩塌；邊坡經(jīng)過(guò)卸荷回彈，在重力和降水入滲、沖刷及爆破震動(dòng)等因素影響下，在邊坡巖體松馳帶內(nèi)容易產(chǎn)生鼓脹形式的崩塌[3]；在具有層理構(gòu)造的采場(chǎng)，隨著開(kāi)采深度增加，自然應(yīng)力均衡場(chǎng)不斷遭到破壞，沿層理或其它軟弱結(jié)構(gòu)面易發(fā)生滑移形式的崩塌。尤其是在汛期或受震動(dòng)影響時(shí)，極易形成崩塌礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題。

（2）滑坡形成原因。山東半島出現(xiàn)的滑坡地質(zhì)災(zāi)害形成主要是由于軟弱結(jié)構(gòu)面的存在而形成的，以外窯滑坡為例，工程開(kāi)挖形成的邊坡坡度為70°，而順向的軟弱結(jié)構(gòu)面傾角為51°，該軟弱結(jié)構(gòu)面存在為該滑坡地質(zhì)災(zāi)害形成的主要誘發(fā)因素；而蓬家夼滑坡為牽引式巖質(zhì)工程滑坡，滑坡體東西向韌性剪切帶和脆性構(gòu)造均很發(fā)育，且所處區(qū)域暴雨量較大，在水動(dòng)力和爆破震動(dòng)下發(fā)生滑坡；俚島滑坡為多年、漸變式、以蠕滑變形為主的滑坡，誘發(fā)因素主要包括降水、地震、人工開(kāi)挖等，其中暴雨、長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)降雨是產(chǎn)生滑坡的最主要自然因素。

（3）泥石流形成原因。山東半島礦山活動(dòng)強(qiáng)度高的山區(qū)，尾礦、毛石等固廢堆積的規(guī)模和匯水面積均較大，其中穩(wěn)定性差的堆積體是泥石流的主要物質(zhì)來(lái)源，主要災(zāi)害類型為泥石流(區(qū)內(nèi)稱為渣石流)，大型尾礦庫(kù)一旦發(fā)生潰壩，則產(chǎn)生的渣石流造成財(cái)產(chǎn)生命損失巨大。據(jù)調(diào)查，工作區(qū)礦渣占地?cái)?shù)百公頃，尾礦總占地面積可達(dá)上千公頃。礦渣、尾礦現(xiàn)分布于招遠(yuǎn)、萊州、蓬萊，牟平和威海等地，固廢堆積以金礦最為嚴(yán)重，僅招遠(yuǎn)市大大小小的尾礦庫(kù)就有230多處，其中60%堆積于低山丘陵區(qū)溝谷匯水處，泥(渣)石流災(zāi)害隱患突出。

3 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，山東半島礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題突出，其主要誘發(fā)原因?yàn)榻鸬V、鐵礦、花崗石礦等的大規(guī)模開(kāi)采，同時(shí)由于居民的非法開(kāi)采等導(dǎo)致大量的采坑、破損山體等遺留，而未能進(jìn)行綜合的治理恢復(fù)。因此，在今后的采礦活動(dòng)中應(yīng)加強(qiáng)礦山生態(tài)恢復(fù)治理方面的研究。