遂平縣花莊鄉小丁山砂巖礦治理修復技術

王連平

（河南省地質礦產勘查開發局第五地質勘查院，河南 鄭州 450001）

1 工程概況

遂平縣花莊鄉小丁山砂巖礦位于遂平縣花莊鄉，其行政區劃隸屬遂平縣花莊鄉管轄，緊鄰遂平縣城至嵖岈山旅游公路，礦區面積0.0841km2，礦區位于遂平縣花莊鄉小丁山，遂平縣260°方向、直線距離約18km，其行政區劃隸屬遂平縣花莊鄉管轄。礦區向北100m為遂平縣城—嵖岈山景區的旅游公路（遂嵖路X007），從礦區沿遂平縣城—嵖岈山景區的旅游公路向東11km 與G107 國道和京廣鐵路遂平站相連,交通十分便利。

遂平縣花莊鄉小丁山自20 世紀60 年代即有開采現象，是周邊村莊的取石點，用于村民建房、修路等，民采歷史悠久，山體原始地貌破壞嚴重，山體及周邊現有若干個大小不一的老民采坑，以往民采礦石經加工為各規格石子，銷售當地建筑行業使用。

本區主要礦體為砂巖，礦體平面呈不規則狀，南北長約為450m，東西寬約為250m，面積0.0841km2，山體開采標高+108～+70m。

2 礦山地質概況

2.1 地層巖性

礦區內地層出露簡單，主要為出露的地層為洛峪群三教堂組（Pt3s），次為新生界第四系。現對地層由老至新分述如下：

洛峪群三教堂組（Pt3s）：顏色為灰—灰白色，為塊狀石英砂巖。本層可分為上中下三層，上部為灰白色中細砂巖狀石英砂巖，節理發育并附有氧化鐵薄膜局部呈紫紅色，厚0～5.49m；中部為灰色細粒塊狀石英砂巖，致密堅硬，含少量綠泥石，具油脂光澤，厚22.16～28.05m；下部為淺灰色石英巖，致密堅硬，具油脂光澤，含較多量的綠泥石，并嵌生于層面間呈條紋狀，厚度3.86～7.49m。

第四系（Q）：主要分布于礦區內地形四周低洼處，多為耕地。巖性上部為棕紅色粉質粘土；下部為棕黃至灰黃色粉土夾雜著大小不等的砂礫石，礫石成分復雜，磨圓度一般，地層總厚度0.2～2.5m不等。

2.2 地質構造

礦區地質構造簡單，地層呈單斜形態，走向21°～32°，平均25°；

傾向 111°～122°，平均 115°；傾角 17°～23°，平均20°。區內未發現其它褶曲及斷層，巖石中節理、裂隙較發育。近原始地表處裂隙充填有泥質對礦石質量有一定影響。

2.3 區域地殼穩定性

根據《中國地震動參數區劃圖》（GB18306-2015）附錄A《中國地震動峰值加速度區劃圖》，調查區地震動峰值加速度值0.05g區，反應特征周期0.35s，對應抗震設防烈度為Ⅵ度。

3 區域水文地質條件

3.1 地下水類型及富水性

根據賦存地下水的介質和介質空隙的成因，將礦區地下水劃分為兩個類型：即松散巖類孔隙水、變質巖類裂隙水。

（1）松散巖類孔隙水。第四系松散巖類孔隙水含水層賦水介質為第四系砂礫石層或粉質粘土，分布在礦區地形四周低洼處，孔隙含水層巖性為含礫粉質粘土。棕紅—棕黃色、灰黃色，粒度以粘粒為主，底部常有薄層泥砂質礫石層，礫石成分復雜，磨圓度一般。含水層埋藏淺，水位埋深小于2m，涌水量一般小于3m3/d，水位受降水影響變化大，水化學類型HCO3·Ca型水及HCO3-Ca·Mg型水，礦化度0.34～0.43g/L。

（2）變質巖類裂隙水。變質巖類裂隙水含水巖組由洛峪群三教堂組灰白色、灰色中細砂巖狀、塊狀石英砂巖組成。含綠泥石，嵌生于層面間呈條紋狀。構造裂隙、風化裂隙發育，賦存裂隙潛水，枯水季節地下水徑流模數0.33L/(s·km2)。水化學類型HCO3-Ca·Mg型水，礦化度0.39g/L。礦體的底板為設計露天采場底，巖性同礦體。礦體上部除地表裂隙發育接受大氣補給水，其深部裂隙不發育，含水性極弱，從而成為裂隙狀含水帶的隔水層。

3.2 隔水層

區內風化帶以下新鮮的致密堅硬巖石，由于裂隙不發育且開啟性差、連貫性差，因而透水性、賦水性均較差，故屬隔水巖層。

3.3 地下水的補給、徑流與排泄

（1）松散巖類孔隙水的補給、徑流與排泄。松散巖類孔隙水補給來源主要有大氣降水入滲補給，地下水灌溉回滲補給、河流側滲補給和地下水徑流補給。

大氣降水入滲補給是松散巖類地下水的主要補給源。補給量的大小受地貌、包氣帶巖性、降水量、降水強度、水位埋深及植被發育情況等因素影響。

松散巖類孔隙水的徑流在本區由于含水層（或含水介質）導水能力較差，地下水徑流也較緩慢。

淺松散巖類孔隙水的排泄主要有蒸發、人工開采、河流排泄、徑流排泄和越流排泄。全區豐水年份蒸發量9739.7×104m3/a，干旱年份達11816.2×104m3/a，成為淺層地下水排泄的主要途徑。

（2）變質巖類裂隙水的補給、徑流與排泄。基裂隙水接受大氣降水的入滲補給，沿裂隙及孔隙向下游徑流，并以徑流或泉點出露方式排泄。

3.4 礦床充水因素分析

礦區地處嵖岈山山前丘陵與豫東平原之間的過渡地帶，范圍內的小丁山為嵖岈山前的風化殘山丘。開采標高+108～+70m。礦區內現最低點海拔82m，82m可視為治理區附近最低侵蝕基準面。礦區內無大的地表水體存在，附近地表水不構成對礦床的主要充水因素，露天采坑充水來源主要為大氣降水，基巖裂隙水的側向補給是次要因素。

綜上所述礦區水文地質條件屬于簡單類型。

4 工程地質條件

依據礦區內地層及巖土體工程力學性質，劃分以下幾類工程地質巖組：粘性土體層分布于礦區內山坡低洼地帶，巖性為第四系粘質土、雜填土、殘坡積物。土體較薄，覆蓋于基巖上。厚層塊狀石英砂礦巖體較為完整，致密堅硬，力學強度高，抗風化能力強，物理力學性能較好。

5 礦山地質環境問題

5.1 地形地貌景觀破壞

遂平縣花莊鄉小丁山建筑石料用砂巖礦開采方法主要有爆破和人工、機械挖掘。礦區經過多年的無序采掘，山體整體性已經遭到破壞，山體基巖裸露，植被稀少。開采坡面破碎，邊坡高陡，高度10～15m，坡角75°～85°，形成大量的危巖體、廢棄采坑、廢石堆、不穩定邊坡等地質災害，導致礦區原生地形地貌破壞程度嚴重。

5.2 破壞和占用土地

由于群眾私挖亂采造成小丁山建筑石料用砂巖礦區采坑高低不平，山崖陡立，采石坑南坡坡角80°左右，高差10～25m左右，沿坑底有運輸道路，中間有斷續殘山。采坑東部地形高差3～15m不等，坑內有運輸路和多個積水坑，嚴重影響當地地形地貌景觀，影響嵖岈山風景區周邊景觀協調性和當地人民的經濟利益。礦山經過多年的開采后，留下廢棄采坑，采坑總面積約有32615m2，采坑平均深度約10m，破壞和占用土地面積約55600m2，破壞土地類型為林地。

5.3 廢石渣堆

據現場勘查，采礦區進口場地礦石堆放散亂，塵埃較多，在運輸卡車來回運輸過程中，灰塵彌散在空中，造成該區生活環境極差。場地較雜亂，碎石巖性多為砂巖，磨圓度差、分選性差。周邊植被破壞嚴重，有灌木、雜草毀壞嚴重，原地形地貌破壞程度較大。

治理區內人類露天采石活動形成大量的陡崖危巖及山體開裂，造成巖體破碎，在風化作用下崩解開裂，在震動和雨水的沖刷下發生崩塌，治理區內共發現崩塌點4處，均為巖質崩塌，后緣裂隙發育。礦業活動除形成崩塌（危巖體）地質災害外，礦區及其周圍巖石裸露、礦山剝離殘渣、礦石露天堆放還造成地貌、景觀嚴重破壞。治理區內共發現3 個礦渣堆，占地面積共3860m2，方量共為6207m3（圖1）。

5.4 危巖體

由于無規劃、無計劃、無監督、無秩序的采礦活動，把原來的山體破壞的支離破碎，懸崖陡坎隨處可見，殘存的山體開裂變形，崩塌、滑動等地質災害時有發生，治理區中部為偷采亂挖造成的采坑內高低不平，由于長年荒廢，低洼處已變成了水塘，并且形成不規則陡坎、殘山孤峰多處，其坡角普遍大于70°，在降水和風化作用下，極易垮塌，對周邊牧畜和行人都有較大的威脅（圖2）。

偷挖亂采土石破壞大量的植被，治理項目區地貌景觀和生態環境遭受嚴重影響，棄土、廢石凌亂，綠草樹木無法成活，破壞土地原有生態環境，且又鄰近遂平—嵖岈山公路，環境破壞和視覺污染嚴重，遇暴雨水土流失嚴重。礦山開采使得地表植被基本完全被破壞，山體坡度增大，在降水作用下，造成嚴重的水土流失。

總之，礦區經長期露天無序開采，已造成地形地貌破壞、占用和破壞土地等地質環境問題。

5.5 崩塌

礦山開采方式采用露天開挖，在開采過程中，由于開采深度大，開采場地狹窄，臺階階梯邊坡較陡，出現開采裂縫，裂縫寬3cm 左右，垂向不均勻分布，局部巖性較碎，產狀較陡，存在脫落或發生掉塊的可能，成為危巖，存在崩塌隱患，威脅山下設施及礦山人員安全。危巖多分布在階梯邊坡的頂部，巖石堅硬，大塊約50cm，小塊約10cm，局部成塊出現不同程度松動和崩塌，規模較小，崩塌方量較少。崩塌現狀如圖3、圖4所示。

6 礦山生態環境修復方案

6.1 規劃設計原則

（1）以人為本、防災減災的原則。治理區礦產開采資源造成生態環境惡化等環境問題，直接或間接對礦區居民的生命財產安全構成威脅，因此本次礦山環境治理首先要保證礦區附近居民免遭地質災害的危險，達到防災減災的目的。

（2）與當地嵖岈山旅游風景區規劃相結合的原則。由于礦區緊鄰遂平縣城至嵖岈山旅游公路，西距嵖岈山風景區10km，是通往嵖岈山風景區的必經之地，因此修復設計應該與旅游風景區規劃相結合。

（3）統一規劃，統籌安排原則。在礦山地質環境治理工程設計和實施過程中，結合國家政策、河南省及駐馬店市、遂平縣等相關部門規劃，統籌安排治理工程；

（4）工程措施與生物措施相結合的原則。由于工程措施投資較大，而生物措施投資較小，并具有能改善小氣候的特點，使其廣泛應用于礦山環境治理中。礦山環境治理只有將工程措施與生物措施緊密結合，才能達到礦山環境治理的最終目標。本次治理根據資金情況，擬采取場地平整、覆土等工程。

6.2 修復規劃及工程部署

礦山地質環境的破壞是在礦山開采過程中逐漸造成的，是長期累積的結果。各個礦山由于礦石類型賦存條件、開采方式、地質環境容量的不同，對礦山地質環境的破壞程度不同，因而治理方法、治理措施、治理思路應結合礦山實際情況確定。根據治理區存在的地質環境問題、危害程度及調查結果，設計采用場地平整、覆土工程對礦山環境進行礦山生態恢復修復治理，使礦山部分地段的地質環境得到初步的恢復，達到改善礦區部分地段地質環境的目的，以帶動整個礦區的礦山地質環境恢復治理工程的實施。

在全面收集礦區資料的基礎上，踏勘、調查礦區地質環境狀況，分析礦區邊坡的穩定性，編制修復治理規劃設計。

本項目設計技術路線為：本治理工程按照削高填低，對區內的殘山采用爆破的方法進行開挖，利用開挖后的巖土體對治理區內的凹坑進行回填、整平，設計基底標高為+83m。治理后的礦區統一恢復為旱地。

6.3 治理工程設計

6.3.1 場地平整工程

對礦山范圍內的表土進行剝離，可有效地保護表土資源不流失，減少復墾時額外的資金投入，剝離土方量計算如下：

式中：M——剝離土方量，m3；

D——表土剝離厚度，m；

S——表土剝離面積，m2。

治理區內可利用表層土面積為23058m2，表層廢渣清運后，剝離土層厚度約30cm，方量約6918m3，供將來復墾使用。

剝離出的粘土可集中堆放在礦區周邊平緩地帶，堆放高度3m，占地面積3000m2，方量6918m3，堆土表面應進行覆蓋及植草。

治理區內存在多處崩塌點，崩塌方量1200m3，存在危巖體斜坡4 處，表面風化破碎層體積共32000m3，存在較大安全隱患。因此，首先清除邊坡表面風化、松動的巖石，采用人工撬移的清理方法進行清理，危巖體清理工程的工作量為33200m3。

危巖清理完成后對礦區范圍內設計標高83.0m 以上的山體進行爆破開挖。首先清理掉礦區平臺上的殘留邊坡，殘留邊坡高程為93.26～107.28m，再對下部山體采區爆破加機械的方式進行開挖，開挖碎石部分填至標高低于83.0m的采坑內，完成后保證基巖面平整，坡度小于5%。填方工作量為6555m3，挖方工作量為748705m3，場地平整完畢后剩余碎石775350m3.剩余碎石由政府規劃進行綜合利用，

6.3.2 覆土工程

場地平整完成后進行覆土工程，覆土面積為97831m2，覆土厚度為1.0m，根據“因地制宜”的原則，與周邊環境相協調，全部改造為耕地（旱地），共需97831m3。已剝離表土為 6718m3，故還需 91113m3粘土，需外運，土源為遂平縣107國道改擴建工程的開挖粘土。

根據《土地復墾質量控制標準》（TD/T 1036-2013），本次治理土地損毀類型為露天采場挖損土地，復墾類型區為黃淮海平原區，本次復墾耕地田面坡度為5°，有效土層厚度為1m，土壤容重1.30g/cm3，土壤質地為壤土，礫石含量控制在3%以內，pH 值為7.1，有機質含量3%。排水設施及田間路由覆土后當地鄉政府統一規劃。

6.3.3 標志碑工程

在治理區入口處設立標志碑1 個。標志碑由碑體與基座組成，碑體用加筋混凝土制作，碑體規格1.60m×0.3m×1.4m，基部采用二級M10漿砌石，臺階自上至下高0.6m、0.5m，寬0.25m，其中0.50m 埋入地下，上部0.6m 成杯形預留口與標志碑對接，標志碑內容包括礦山地質環境保護標志、工程名稱、工程簡介、項目實施單位、承擔單位、建碑日期等。

7 結束語

通過工程措施的實施，對礦山生產遺留的地質環境問題進行綜合治理，逐步改善礦山地質環境，使礦山生態環境得以恢復，并為治理工程施工與施工管理提供依據。在查明現狀條件下的礦山地質環境問題的基礎上，結合當地政府規劃需求，對礦山地質環境治理工程進行礦山地質環境修復規劃設計和工程預算，為治理工程實施提供技術依據。