山東飾面石材礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀及治理建議

畢泗棟，歐陽友和，顏玲亞

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心山東總隊，山東 濟(jì)南 250010)

山東飾面石材礦產(chǎn)資源豐富，主要從20世紀(jì)70年代中后期開始開發(fā)利用，飾面石材礦產(chǎn)的開發(fā)為山東省社會經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展提供了資源保障，同時也引發(fā)了較多的礦山地質(zhì)環(huán)境問題。本文收集了山東飾面石材礦山開發(fā)利用歷史及現(xiàn)狀資料，調(diào)查了礦山恢復(fù)治理情況，提出了仍存在的部分地質(zhì)環(huán)境問題，包括地形地貌的改變、廢石堆放、危險邊坡、環(huán)境影響等地質(zhì)環(huán)境問題，并針對以上問題提出了恢復(fù)治理建議。

1 飾面石材礦山現(xiàn)狀

山東飾面石材礦山最多時達(dá)到478個，由于資源枯竭及相關(guān)政策等原因部分礦山已關(guān)停。2015～2019年，受政策等影響山東省持有有效采礦許可證的飾面石材礦山逐年減少，由270個減少至61個。歷史遺留礦山多達(dá)400多處，大部分“三區(qū)兩線”可視范圍內(nèi)的歷史遺留礦山得到了治理[1]。2015～2018年山東省飾面石材礦山實際產(chǎn)能逐年降低，由1 609.31萬m3降 到925.68萬m3，2019年由于日照五蓮縣多家礦山恢復(fù)生產(chǎn)，總產(chǎn)能出現(xiàn)回升(表1)。

表1 2015～2019年山東飾面石材礦山數(shù)量及礦石產(chǎn)量

山東飾面石材礦山的主要開采工藝流程[2]如下：①采準(zhǔn)剝離：先期對破碎礦體、裂隙、色斑、色線發(fā)育的礦體進(jìn)行剝離，剝離工作采用控制爆破，挖掘機(jī)裝車，汽車運輸，最終形成水平平面；②架設(shè)圓盤鋸石機(jī)：在平臺上架設(shè)圓盤鋸導(dǎo)軌，接通水、電路，架設(shè)圓盤鋸石機(jī)；③鋸切：根據(jù)節(jié)理裂隙分布情況，在垂直方向采用圓盤鋸石機(jī)切割礦體；④分離：用鑿巖機(jī)進(jìn)行水平開鑿，采用繩鋸機(jī)將其底部進(jìn)行分離；⑤分解荒料：采用液壓鉆車按荒料設(shè)計規(guī)格進(jìn)行鑿巖排孔，用劈裂車進(jìn)行荒料分解；⑥裝運荒料：采用叉裝車將工作面的荒料鏟裝至運輸車外運；⑦清理場地：用挖掘機(jī)(或裝載機(jī))將工作面上不成荒料碎石裝入運輸車外運。

工藝流程中，采準(zhǔn)剝離會改變礦山地形地貌、并產(chǎn)生大量剝離物；鋸切、分離及清理場地會產(chǎn)生巖粉造成環(huán)境問題；分解荒料會產(chǎn)生廢石問題；清理的碎石外運堆積后會造成土地占壓問題。

2 存在的地質(zhì)環(huán)境問題

2.1 地形地貌的破壞

山東飾面石材礦山一般采用山坡露天開采方式，少量為露天凹陷開采方式，礦山開采改變了山體原有的地形地貌形態(tài)(圖1)。大量的礦石被采走形成采坑，改變了原有的地形地貌，破壞了自然景觀[3-4]。隨著開采規(guī)模的增大及開采時間的增加，破壞程度會逐步加大。另外工業(yè)場地及外運道路也會對地形地貌產(chǎn)生一定影響。礦石的開采對地形地貌景觀的影響是很大的而且是長期的，大部分礦山都出現(xiàn)一定程度的水土流失和植被破壞的情況。部分歷史遺留礦山和關(guān)停礦山未能及時進(jìn)行恢復(fù)治理是目前主要的問題。

圖1 地形地貌的破壞現(xiàn)狀

2.2 廢石的堆放

飾面石材開采會產(chǎn)生大量剝離物和廢棄礦石(圖2)。剝離物主要包括殘坡積物、風(fēng)化巖，廢棄礦石主要為加工荒料時產(chǎn)生的廢石。未綜合利用的廢石堆放造成土地資源的浪費，同時受雨水的沖刷，堆積物中的小顆粒物被沖到土地中，對土地造成污染。剝離物中細(xì)小顆粒進(jìn)入空氣，會造成粉塵污染[5]。

圖2 廢石的堆積

山東飾面石材礦山的平均荒料率約30%，2019年飾面石材的實際產(chǎn)能約1 422萬m3，產(chǎn)生的廢石約4 740萬m3。目前山東飾面石材礦山在資源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)和資源綜合利用等方面取得一定成效，廢石的綜合利用率約70%，仍有部分廢石未得到綜合利用。

2.3 邊坡安全隱患

飾面石材礦山邊坡巖石大多為堅硬巖且?guī)r石較完整，邊坡整體穩(wěn)定性較好。如果按照開采規(guī)范及設(shè)計要求開采，發(fā)生邊坡崩塌的可能性較小。但部分歷史遺留礦山未按照開發(fā)利用方案或開采設(shè)計要求留設(shè)邊坡角[6]，臺階坡面角近直立，終了邊坡角嚴(yán)重超規(guī)范要求，形成較嚴(yán)重的安全隱患。開挖過后的表層殘坡積物及危巖體在雨季或受重力影響下容易發(fā)生墜石、崩塌等災(zāi)害[7]。

2.4 環(huán)境問題

2.4.1 水環(huán)境問題

飾面石材礦山的含水層以基巖裂隙水為主，礦區(qū)內(nèi)含水層富水性極弱，地表水不甚發(fā)育，地下水補給條件差，第四系覆蓋層及基巖風(fēng)化層薄，礦體的開采均在地下水位之上，礦山開采對礦區(qū)及周圍地下水資源影響一般較小[7]。通過對山東9個飾面石材礦山周邊23個地表水體調(diào)查、取樣分析，飾面石材礦山對地表水的污染主要是石材加工企業(yè)的污水排放前不處理，使河流遭受石粉污染而混濁。

2.4.2 大氣環(huán)境問題

飾面石材礦在鋸切、鑿巖、裝礦、運礦、卸礦(廢石)等生產(chǎn)環(huán)節(jié)都要產(chǎn)生揚塵。圓盤鋸石機(jī)在切割時，會產(chǎn)生大量巖粉，如不采取防塵措施，會對周圍環(huán)境造成污染。礦山道路由于生產(chǎn)車輛來往頻繁，特別是干旱季節(jié)容易引起路面揚塵[8]。對9個飾面石材礦山采坑附近及運輸?shù)缆返鹊卦O(shè)置100處空氣質(zhì)量監(jiān)測(表2)，飾面石材礦山開采對SO2、NO2、CO濃度幾乎無影響，只對粉塵濃度產(chǎn)生明顯影響。

表2 調(diào)查礦山空氣質(zhì)量指數(shù)一覽表

3 恢復(fù)治理建議

3.1 地形地貌的恢復(fù)治理

對于“三區(qū)兩線”可視范圍內(nèi)的歷史遺留礦山采取以下措施恢復(fù)地形地貌：①由于飾面石材邊坡較平整不適宜采取直接覆土綠化，可采用植生袋，將裝營養(yǎng)土的植生袋按施工工藝壘砌在臺階上、澆水管養(yǎng)便可長出綠化植被[9]；②由于坡面不宜覆土，一般在平臺的內(nèi)側(cè)靠近邊坡處種植當(dāng)?shù)剡m宜生長的爬山虎等蔓藤植物，使其沿坡面向上生長，使坡面形成一定密度的植被，對礦山裸露山體進(jìn)行有效遮擋，改善視覺效果；③采坑底部盡量利用周圍廢石回填，回填后平整場地覆土種植松柏等植物[10-11]；④工業(yè)場地及外運道路可以通過砌體拆除、翻耕、覆土、平整等治理措施，可治理為符合當(dāng)?shù)厍闆r的地類[12]。

對于人跡罕至、不處于重要交通干線直觀可視范圍內(nèi)、關(guān)閉時間較長、礦山地質(zhì)環(huán)境問題較輕、影響不嚴(yán)重的破損山體和露天采坑，主要通過自然恢復(fù)并配合簡易工程綠化措施，達(dá)到與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)[13-14]。

生產(chǎn)礦山應(yīng)貫徹“邊開采、邊治理、邊修復(fù)”的原則，及時治理恢復(fù)礦山地質(zhì)環(huán)境，復(fù)墾礦山壓占和損毀土地。

3.2 廢石的綜合利用

殘坡積層中含有較多的腐殖層及粘土礦物，可用于土地復(fù)墾、回填采坑。風(fēng)化巖石可用作筑路、回填采坑和加工機(jī)制砂。如果加工機(jī)制砂必須依據(jù)GB/T4684-2011《建設(shè)用砂》中砂的一般工業(yè)要求，評價硫酸鹽及硫化物、含泥量、堅固性等指標(biāo)是否達(dá)到要求。無法加工板材的廢石邊角廢料主要用于加工成建筑用石料、景觀石、肖像石等產(chǎn)品[13]。飾面用花崗巖廢石還可用于生產(chǎn)再生花崗巖板材，將花崗巖邊角廢料粉碎后添加不飽和聚酯樹脂，倒模拋光制成板材，此方法工藝簡單、無污染、成本低，可變廢為寶。

對體量巨大、短期內(nèi)無法綜合利用的，應(yīng)在消除滑塌、渣石流等安全隱患的基礎(chǔ)上，因地制宜采取生態(tài)修復(fù)、土地復(fù)墾、景觀再造等措施加以治理。生產(chǎn)礦山企業(yè)應(yīng)爭取做到“大材大用，小材小用”，做到開采及生產(chǎn)加工環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的廢棄物的綜合利用，實現(xiàn)污染物的減量化、資源化、無害化，減少對土地的壓占。

3.3 邊坡問題治理

針對邊坡上的危巖體，可采取人工或機(jī)械方式進(jìn)行排險，使山體更穩(wěn)固，減少崩塌等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生，同時修復(fù)邊坡使其與周圍自然景觀協(xié)調(diào)[14]。生產(chǎn)礦山應(yīng)遵循“采剝并舉，剝離先行”的原則，實行自上而下分水平臺階式開采，做到安全、規(guī)范生產(chǎn)。生產(chǎn)、終了臺階的高度、平臺寬度及坡面角等主要參數(shù)應(yīng)符合礦產(chǎn)資源開發(fā)利用方案[15-16]。

3.4 環(huán)境問題治理

為了有效地防止礦區(qū)周邊地下水遭受污染，新建和生產(chǎn)礦山必須設(shè)置污水沉淀池，污水不允許直接排放到地表，以免污染地表水體，沉淀處理后的水可用于綠化、降塵灑水[15]。

巖粉問題主要通過在鋸切、分離、碎石外運等環(huán)節(jié)增加降塵、防塵的措施[9，16]。其中圓盤鋸石機(jī)在切割時，采用濕式降塵，既可以冷卻鋸片也可以起到降塵的作用；金剛石繩鋸機(jī)切割時，將水管插入切割縫內(nèi)行注水消塵，既起到對金剛石串珠繩的冷卻作用又起到帶走巖屑的作用；對吊裝設(shè)備司機(jī)室的防塵，可采用司機(jī)室的密閉、凈化和空調(diào)措施，能起到良好的防塵效果。在工作平臺架設(shè)霧炮等噴淋設(shè)備，減少作業(yè)面的揚塵。加強(qiáng)礦區(qū)周邊的植樹造林措施，可以防止礦區(qū)的粉塵擴(kuò)散，消除對周邊居民點的影響。

4 結(jié)語

飾面石材礦山地質(zhì)環(huán)境問題的解決需要保護(hù)和治理雙管齊下，既要按照“在保護(hù)中開發(fā)，在開發(fā)中保護(hù)”的原則，從源頭上做好礦產(chǎn)資源在開發(fā)過程中的地質(zhì)環(huán)境保護(hù)工作，減少礦山地質(zhì)環(huán)境問題“增量”；也要按照“因地制宜”的原則[15]，選擇使用自然恢復(fù)、工程治理、土地整治等適宜的治理方式，以較小的成本實現(xiàn)治理工程經(jīng)濟(jì)效益、社會效益和環(huán)境效益的最大化，從而構(gòu)建良好的礦山生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)，真正踐行綠色礦山建設(shè)目標(biāo)[16]。