豫北鶴壁市譽達灰?guī)r礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估與恢復治理

肖家樂，徐家杰，薛 鯤

(河南省煤炭地質(zhì)勘察研究總院，河南 鄭州 450000)

礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查與評估是最大限度地減輕礦業(yè)活動對土地資源和地質(zhì)環(huán)境的影響重要手段之一[1-3]，服務于礦山土地復墾和地質(zhì)環(huán)境的有效保護治理，落實礦山企業(yè)對礦山土地復墾與地質(zhì)環(huán)境保護治理義務，可為政府主管部門對礦山土地及地質(zhì)環(huán)境的有效監(jiān)督管理提供依據(jù)。豫北鶴壁市譽達建筑石料灰?guī)r礦山為露天開采，礦區(qū)面積0.056 km2，年產(chǎn)50×104t(18.73×104m3)，大型礦山，礦山設計服務年限5.2 年。目前礦山開采石灰?guī)r對環(huán)境有哪些影響以及如何治理方面的研究尚淺[4-7]。本次研究根據(jù)收集資料和現(xiàn)狀調(diào)查結(jié)果確定評估范圍和評估級別，進行礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估，進而提出對礦山地質(zhì)環(huán)境恢復治理的方案，服務于國建設家綠色礦山的要求。

1 礦山概況

1.1 礦區(qū)自然地理條件

礦區(qū)位于淇濱區(qū)上峪鄉(xiāng)柏尖山村東北約1.0 km。屬大陸性氣候，四季分明。礦區(qū)周邊礦體均大部分裸露地表，只有少量黃棕土壤覆蓋地表，土層厚度較薄，一般為10～20 cm，植被覆蓋較差。礦區(qū)處于低山丘陵區(qū)，總趨勢為東高西低，最高點標高為+380.20 m，最低為+223.23 m，相對高差156.97 m，區(qū)內(nèi)地形起伏較大，溝谷縱橫，地形條件復雜。

1.2 地質(zhì)條件

1.2.1 地層與構(gòu)造

礦區(qū)內(nèi)無斷層，礦區(qū)外圍北部共見有3條正斷層，F(xiàn)1、F2為東西走向，F(xiàn)3為南北走向，3條斷層規(guī)模較小，對礦區(qū)內(nèi)礦體的破壞不大。根據(jù)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》(GB 18306—2015)，鶴壁市及其附近地區(qū)的地震動峰值加速度g值為0.20，對應的地震基本設防烈度值為Ⅷ度。

1.2.2 水文地質(zhì)條件

礦區(qū)位于最低侵蝕基準面以上，采場無匯水面積，與區(qū)域含水層、或地表水聯(lián)系不密切。礦區(qū)生產(chǎn)用水井深度260 m，井徑350 mm，水位標高+245 m，涌水量480 m3/d。礦區(qū)無地表水體，充水因素是大氣降水。礦區(qū)南部為一溝谷，自然排水條件良好，礦區(qū)水文地質(zhì)條件屬簡單類型。

1.2.3 工程地質(zhì)條件

礦體賦存在中奧陶統(tǒng)下馬家溝組第三段，礦體巖性為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r及角礫狀灰?guī)r，礦體裸露地表。根據(jù)《河南省鶴壁市邪礦礦區(qū)水泥用灰?guī)r勘探報告》中巖樣試驗表明，灰?guī)r抗壓強度大于130 MPa，屬堅硬性巖石。礦層產(chǎn)狀比較平緩，一般2°左右，層間無軟弱夾層，不會產(chǎn)生滑動。礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造不發(fā)育。礦層比較完整、穩(wěn)固，風化程度較弱，無風化，礦體裂隙不發(fā)育，當臺階坡面角大于75°時，可能出現(xiàn)局部坍塌。綜合分析認為，礦區(qū)工程地質(zhì)條件屬簡單類型。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估

2.1 礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估范圍

根據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查，本次評估，將礦山開采區(qū)、礦山道路及工業(yè)場地作為評估區(qū)，面積5.529 9 hm2。礦山開采區(qū)以開采范圍為界線，劃分為+265～+285 m(開采范圍內(nèi)+265～+285 m標高平臺外邊界)、采場+285～+305 m(+285 m標高平臺外邊界至采場+305 m平臺外邊界)、采場+305 m以上區(qū)(采場+305 m平臺外邊界至該標高以上的開采區(qū)邊界)3個評估區(qū)，工業(yè)場地以占地邊界為界，礦山道路以運礦道路為界(圖1)。

圖1 評估范圍分區(qū)Fig.1 Assessment range partition diagram

2.2 礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀評估

2.2.1 礦山地質(zhì)災害危險性現(xiàn)狀

礦區(qū)內(nèi)沒有地質(zhì)構(gòu)造和破碎帶，礦區(qū)內(nèi)礦層呈單斜產(chǎn)出，礦層傾向115°～242°，傾角2°～16°，基本呈水平狀態(tài)，礦層比較完整、穩(wěn)固。該礦為新建礦山，經(jīng)現(xiàn)狀調(diào)查，目前礦區(qū)尚未進行大規(guī)模開采，僅有工業(yè)場地前期平整場地產(chǎn)生一些陡坡，存在崩塌(危巖)[10-12]。采場+265～+285 m、采場+285～+305 m、采場+305 m以上區(qū)、礦山道路現(xiàn)狀調(diào)查沒有發(fā)現(xiàn)崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫地面沉降等地質(zhì)災害，也未遭受到上述地質(zhì)災害影響。但是伴隨著礦山開采，引發(fā)崩塌(危巖)、滑坡的可能性大，發(fā)育程度中等，危險性等級大，遭受崩塌的可能性大，發(fā)育程度中等，危險性等級大。按照DZ/T 0223—2011礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度分級表，評估區(qū)礦山道路可能遭受地質(zhì)災害的危險性小，為礦山地質(zhì)災害影響較輕區(qū)。工業(yè)場地、采場+265～+285 m、采場+285～+305 m和采場+305 m以上區(qū)均為礦山地質(zhì)災害影響嚴重區(qū)。

2.2.2 含水層的影響和破壞現(xiàn)狀

該礦為新建礦山，礦層直接出露地表，可采礦石位于侵蝕基準面以上，礦區(qū)附近地表無水體；礦石本身不含有害元素，采場雨水污染輕；該礦為山坡露天礦，有利于雨季洪水排泄，礦區(qū)內(nèi)不會積水。因此，采礦對區(qū)域水文地質(zhì)條件影響輕。礦山開采水環(huán)境影響主要是對地表水質(zhì)污染。由于礦區(qū)露采場積水主要為巖溶水和大氣降水，無有毒物產(chǎn)生，對水環(huán)境的污染較輕。礦山開采后評估區(qū)為含水層破壞影響較輕區(qū)。

2.2.3 地形地貌景觀和破壞現(xiàn)狀

目前礦區(qū)尚未進行大規(guī)模開采，僅有工業(yè)場地前期平整場地開挖，對原生的地形地貌景觀影響和破壞程度大。伴隨著石料灰?guī)r的開采，采場原生的地形地貌景觀會遭受較大程度的破壞，采場+265～+285 m、采場+285～+305 m、采場+305 m以上區(qū)和工業(yè)場地為地形地貌景觀造成破壞嚴重破壞區(qū)。礦山道路由于占地面積小，改變地形地貌較輕，為較輕區(qū)。按照DZ/T 0223—2011礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度分級表，工業(yè)場地、采場+265～+285 m、采場+285～+305 m、采場+305 m以上區(qū)對地形地貌景觀影響嚴重，礦山道路對地形地貌景觀影響較輕。

2.2.4 土地資源破壞現(xiàn)狀

該礦為新建礦山，工業(yè)場地前期平整場地開挖土地，對土地資源造成挖損破壞，破壞類型為裸地，面積為0.048 5 m2。礦區(qū)進行大規(guī)模開采，破壞荒山或未開發(fā)利用土地面積較小，采場+265～+285 m、采場+285～+305 m、采場+305 m以上區(qū)、礦山道路造成土地資源破壞較輕。按照DZ/T 0223—2011礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度分級表，評估區(qū)內(nèi)土地資源破壞程度全部為較輕[13-16]。

2.2.5 礦山地質(zhì)環(huán)境影響綜合分區(qū)

該礦為新建礦山，僅有工業(yè)場地前期平整場地開挖土地。礦山地質(zhì)災害危險評估影響較輕，含水層破壞較輕，工業(yè)場地破壞地形地貌景觀嚴重，其他評估分區(qū)對地形地貌及土地損毀較輕。綜合分區(qū)認為，工業(yè)場地現(xiàn)狀評估為嚴重，其他分區(qū)現(xiàn)狀評估均為較輕區(qū)(表1)。

表1 礦山地質(zhì)環(huán)境影響、環(huán)境保護與治理恢復綜合分區(qū)Tab.1 Comprehensive zoning of mine geological environment impact environmental protection and treatment and restoration

3 礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復治理

堅持“以人為本”、“統(tǒng)籌規(guī)劃，突出重點，具有可操作性”、“區(qū)內(nèi)相似，區(qū)際相異”，依據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境影響，按照就重的原則，對評估區(qū)進行礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度綜合分區(qū)。以礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度綜合分區(qū)嚴重、較嚴重、較輕的級別，分別對應劃分為礦山地質(zhì)環(huán)境重點防治區(qū)、次重點防治區(qū)、一般防治區(qū)(表1)。

3.1 采場+265～+285 m重點防治區(qū)

根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查，通過預測，礦石開采后形成大面積露天采場，破壞了原有地形地貌和土地資源，總面積為44 031 m2。在礦區(qū)北部和南部形成少量邊坡，尤其是北部存在崩塌、滑坡危險，坡面角70°，坡長7.5 m，坡面積共計1 220.46 m2。主要礦山地質(zhì)環(huán)境恢復治理措施為清除邊坡危巖體，設置擋土墻、廢渣回填。

3.2 采場+285～+305 m重點防治區(qū)

該區(qū)域總面積為4 976 m2。露采場開采結(jié)束后在北部形成臺階坡面有裂隙可能塌落或有浮石和傘檐，當?shù)V山開采時，有可能會引發(fā)露采場邊坡崩塌、滑坡，危及采場作業(yè)人員的生命安全；形成的邊坡坡面角70°，坡長21.29 m，坡面積共計7 359 m2。主要礦山地質(zhì)環(huán)境恢復治理措施為清除邊坡危巖體，設置擋土墻，覆渣恢復地形地貌。

3.3 采場+305 m以上重點防治區(qū)

該區(qū)域總面積為2 281 m2。這是露采場結(jié)束后形成的最高的一個臺階，形成的邊坡坡面角70°，坡長21.29 m，坡面積共計3 455 m2。主要礦山地質(zhì)環(huán)境恢復治理措施為清除邊坡危巖體，設置擋土墻，覆渣恢復地形地貌。

3.4 工業(yè)場地重點防治區(qū)

礦區(qū)工業(yè)場地遠離爆破影響邊界以外，在建設倉庫、辦公、宿舍區(qū)時進行土地平整和開挖，改變了原有地形地貌，壓占了土地資源，對地形地貌和土地資源有一定的破壞，該區(qū)域總計485 m2。主要防治措施應為拆除構(gòu)筑物，清除垃圾，覆渣恢復地形地貌。

3.5 礦山道路一般防治區(qū)

區(qū)域面積為3 456 m2，原為山間小道通過改建，擴建形成，地質(zhì)災害危險性小，對地形地貌損毀較輕，為一般防治區(qū)，主要措施為在土地復墾工程中整修道路。

4 礦山地質(zhì)環(huán)境治理恢復工程

根據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)場實地調(diào)查和礦產(chǎn)資源開發(fā)利用方案預測可能產(chǎn)生的礦山地質(zhì)環(huán)境問題。該礦采用露天分層開采，公路開拓—汽車運輸方案。預計開采終了可形成面積約5.128 8 h m2的露采場，北部未來采深最深可達60 m，對土地資源的占用破壞影響較重。采礦形成巨大深坑，且邊坡較陡，易導致人員、牛羊跌落深坑中，存在較重的安全隱患。閉坑后圍繞采場邊緣修筑防護鋼絲柵欄圍擋，防止人員及牲畜的靠近，定期檢查、防護。

閉坑后圍繞采場+265～+285 m、采場+285～+305 m、采場+305 m以上區(qū)邊緣修筑防護鋼絲柵欄圍擋，每3 m一套，一根立柱，高1.8 m。預計防護網(wǎng)立柱預埋30 cm，需要362根立柱，開挖土石方量9.747 m3，混凝土澆筑墊層9.747 m3，安裝防護網(wǎng)長1 080 m，360套。

開采結(jié)束最終邊坡由臺階組成，設計最終臺階坡面角70°，臺階高度20 m，最終臺階3個，即標高+265、+285、+305 m，安全平臺寬7 m，最終邊坡角58.8°；預計開采終了可形成面積約為5.128 8 hm2的露采場，北部未來采深最深可達60 m，對地形地貌破壞影響較重。首先需要回填廢渣厚度730 mm，為了防止恢復區(qū)覆蓋的表層土水土流失，在臺階外沿修干砌塊石擋土墻，擋土墻高1.25 m，寬0.20 m；為了防止覆土后的坑內(nèi)積水，沿平臺內(nèi)側(cè)坡腳處修建平臺排水溝，排水溝采用漿砌石矩形結(jié)構(gòu)，砂漿抹面，溝寬400 mm，溝深1 200 mm，斷面面積0.49 m2，砂漿抹面厚20 mm。邊坡護理如圖2所示。

圖2 邊坡護理示意Fig.2 Schematic diagram of side slope care

5 結(jié)論

(1)豫北鶴壁市譽達建筑石料灰?guī)r礦山資源豐富，地質(zhì)條件簡單。礦體賦存在中奧陶統(tǒng)下馬家溝組第三段灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r及角礫狀灰?guī)r，礦體裸露地表。工業(yè)場地和3個采場均為礦山地質(zhì)災害和地形地貌景觀影響嚴重區(qū)，礦山道路為礦山地質(zhì)災害和地形地貌景觀影響較輕區(qū)；礦山開采對評估區(qū)含水層破壞和土地資源破壞影響程度較輕。

(2)以礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度綜合分區(qū)嚴重、較嚴重、較輕的級別，分別對應劃分為礦山地質(zhì)環(huán)境重點防治區(qū)、次重點防治區(qū)、一般防治區(qū)。采場重點防治區(qū)主要礦山地質(zhì)環(huán)境恢復治理措施為清除邊坡危巖體，設置擋土墻，覆渣恢復地形地貌；工業(yè)場地重點防治區(qū)主要防治措施應為拆除構(gòu)筑物，清除垃圾，覆渣恢復地形地貌；礦山道路一般防治區(qū)主要措施為在土地復墾工程中整修道路。