廣東省封開縣某花崗巖礦礦山地質環境綜合評價與治理

摘要：本文綜合廣東省封開縣某花崗巖礦礦山地質環境條件，分析采礦終結的9段邊坡，預測終結1號排土場引發崩塌、滑坡、泥石流可能性較大；采場邊坡和2號、3號排土場引發崩塌、滑坡、泥石流可能性為中等；采礦活動對地形地貌景觀和土地資源影響嚴重。劃分4個重點防治區域（A-1、A-2、A-3、A-4）和一般防治區（C），提出幾點防治措施。

關鍵詞：花崗巖礦；礦山地質環境；分區治理；綠色礦山

引言

廣東省封開縣某花崗巖礦礦山生產建設規模1100萬m3/a，屬于大型礦山。區內居民住戶零星分布，無中型或大型基礎設施，也無重要水源地，礦區1km內無自然保護區或旅游景區。礦山壓占、毀損土地面積222.23hm2，土地類型有林地（169.31hm2）、其他林地（38.35hm2）、水田（2.49hm2）、果園（12.06hm2）、坑塘水面（0.02hm2），采礦活動損毀土地面積大于礦區面積。

1.礦區地質概況

1.1地層

廣東省封開縣某花崗巖礦區地處封開縣城東南（圖1）。華南板塊；礦區南部出露：寒武系八村群（？bc）下亞群（？bca）粉砂巖夾石英砂巖、板狀頁巖，底部為礫巖，厚1117m～1460m。西部及南部分布中亞群（？bcb）云母片巖、石英片巖，底部含細礫粗砂巖，厚694m～1425m。南東部分布奧陶系回龍群（O1hl）礫巖、石英砂巖、硅質巖，平均厚940m。

白堊系上統（K2）：分布于礦區南部，巖性為含凝灰巖及花崗巖礫石的砂頁巖、砂礫巖，平均厚117m。

第四系（Q）：殘坡積層、沖積、洪積層，由砂礫、砂質粘土、粘土等組成，厚1m～40m。

1.2構造

褶皺構造：為江南古陸華南板塊一部分，封開—德慶復式褶皺。

斷裂構造：北東向江山—漁澇—蓮都斷裂，呈北東向延長，走向長度>90km。局部切割燕山期花崗巖體，斷層深度和寬度較大，富存深層地下水。

1.3巖漿巖

印支期花崗閃長巖（γδ51）：分布于礦區北東部，由中粒斑狀或中粒花崗閃長巖或二長花崗巖組成。

燕山三期花崗巖（γ52（3））：分布于礦區的中部，為中細粒黑云母花崗巖，局部可相變為中粒（斑狀）角閃黑云母二長花崗巖，分布較普遍。是礦山擬開采層位，共生變質砂巖捕擄體。

2.礦山地質環境治理區

2.1范圍的確定

結合礦山特點和礦山開采對周邊影響，礦山地質環境問題區包括：露天采場、工業場地、破碎站、辦公生活區、排土場、礦山道路等可能壓占、毀損土地及引發礦山地質環境問題：礦山地質災害、含水層破壞、地形地貌景觀和水土環境污染等，作為礦業活動的影響范圍；由14個拐點圈定面積117.36hm2；評估范圍外擴至第一分水嶺，評估面積713.84hm2。如圖2所示。

2.2評價分級

研究區地質環境條件復雜程度綜合評價結果如表1所示，評價結果屬“復雜”程度[2]。

2.3礦山地質災害評價

2.3.1崩塌滑坡

礦區開采過程中易引發崩塌或滑坡的邊坡，主要有形成露天采場邊坡、排土場邊坡、工業場地、辦公生活區、破碎站、礦山道路等邊坡，參數見表2。

（1）露天采場邊坡穩定性分析

露天采場最終邊幫最大采高302m，設計安全平臺寬度5m，清掃平臺8m，最終境界最大邊坡角51°。采礦終了將形成9段開采邊坡，均為混合邊坡。

區內基巖巖石容重為26.5kN/m3，水的容重9.8kN/m3；基巖節理主要發育2組節理（表3）。根據表2數據計算，計算Fs結果顯示：邊坡的自然狀態安全系數為1.07，飽和狀態安全系數為0.73，9段邊坡高度為128m～302m。

節理裂隙對9段開采邊坡的穩定性影響，因邊坡均較高，邊坡存在發育不穩定節理裂隙結構面，有潛在發生崩塌、滑坡可能性；工業場地、辦公生活區、破碎站、礦山道路周邊邊坡高55m～70m，預測采礦終各類巖質邊坡的崩塌、滑坡可能性為中等危害。

（2）排土場

1號、2號、3號排土場最低堆置標高分別為40m、70m、44m，最高堆置標高均為130m，排土場總堆高分別為90m、60m、86m。臺階高度均10m，平臺寬度均6m，臺階破面角均35°，最終坡面角分別為27°、31°、26°。

根據1號排土場設計邊坡坡向，排土場土質邊坡主要為回填的剝離物，利用Bishop法、總應力模式計算1號邊坡穩定自然狀態安全系數0.68，飽和狀態安全系數0.46。同理，綜合確定1號、2號、3號排土場邊坡在自然條件下的穩定性為不穩定，預測極端降雨狀態下發生崩塌、滑坡地質災害可能性大。采用擋土壩及截排水溝等措施后，安全系數上升。

2.3.2泥石流

地形地貌條件：1號、2號、3號排土場設在露天采場南側谷地凹陷處，頂面標高+130m，1號與下游相對高差103m，坡降平均5.7°，溝寬30m～40m；2、3號與下游相對高差96m，總體坡降較緩平均10.0°，溝寬20m～30m。

水動力條件：研究區年平均降水量為1446mm。1號、2號、3號排土場匯水面積分別為27.00hm2、14.44hm2、57.52hm2；按最大日降水量216mm，地表徑流系數0.8，計算極端匯水量：1號58320m3/d，2號31190m3/d，3號124675m3/d。

物源條件：預估排土場開采終了期排土場棄土量約2127.30×10⁴m3；按5%轉化為泥石流固體物源，1號、2號、3號排土場形成泥石流固體量分別約35.75×10⁴m3、24.13×10⁴m3、46.49×10⁴m3。根據6∶4泥石流固液比，暴雨激發形成泥石流時間按10min，排土場引發泥石流的一次堆積土石體積分別約為：1號排土場993m3/s；2號排土場670.3m3/s；3號排土場1291.3m3/s。

綜上所述，排土場基本滿足泥石流發生的三大條件[6]，判定1、2、3號排土場泥石流的發育程度等級為弱發育。影響對象主要為下游高速路和村莊，誘發泥石流造成的潛在經濟、人員損失較大（<500w、30人），總體評估地質災害危險性中等。

2.4水環境評價

礦區內無居民點，只在礦區外圍零星分布幾個小村莊，礦石和廢石化學成分穩定，不含可溶性有毒物質，采礦活動產生的廢水又經過沉淀池處理后達標排放，且礦區不設選礦廠和尾礦庫，故不會產生選礦廢水，預測區內采礦活動對含水層的影響較輕[7]。

2.5地形地貌景觀評價

礦區進行露天開采將破壞土地面積達到222.23hm2，開采時破壞植被，形成的人工邊坡與周圍景觀形成反差，對原地形地貌景觀影響和破壞程度大。預測露天采場、工業場地和破碎站及辦公生活區、排土場、礦山道路及炸藥庫對土地資源影響程度嚴重；其他區域對土地資源影響程度較輕。

2.6壓占、毀損土地評價

露天采場對土地損毀為挖損及壓占，占用土地類型有林地（85.82hm2）、其他林地（31.54hm2），破壞程度為重度。

工業場地布置了機汽修車間、加油站、洗車臺、綜合材料庫、停車場等，辦公生活區設置了行政辦公樓、宿舍、醫務室、食堂等；土地損毀方式為挖損、壓占，損毀土地面積約24.4hm2，占用土地類型為水田（0.52hm2）、果園（4.69hm2）、有林地（19.19hm2），土地損毀程度為重度。

礦山基建時期開挖的表土要統一堆至排土場，廢石土部分回填工業場地，設計礦山開采剝離物總量中，上部2m殘坡積土（232.96×104m3）運往排土場存放，用于礦區終了平臺巖質邊坡復綠。生產期生產的泥餅及預留復墾土體積共1946.98×104m3，均需堆放至排土場內。土地損毀方式為壓占，擬損毀土地面積為68.36hm2，占用土地類型為水田（1.97hm2）、果園（4.74hm2）、有林地（56.25hm2）、其他林地（5.40hm2），對土地的損毀程度為重度。

起爆器材庫和炸藥混裝地面庫設在礦區西北面，布置在進礦道路東面的山凹中。土地損毀方式為挖損、壓占，擬損毀土地面積12.11hm2。占用土地類型為果園（2.63hm2）、有林地（8.05hm2）、其他林地（1.41hm2）、坑塘水面（0.02hm2），對土地的損毀程度為重度。

綜上，預估該礦擬損毀土地總面積222.23hm2，損毀程度如表5所示，對土地資源影響嚴重。

3.礦山地質環境分區保護與治理

3.1分區

分區依據為地質環境條件、礦山地質環境問題、現狀評估及預測評估。分區位置及范圍如圖2，結果如表6。

3.2分區防治與治理措施

3.2.1重點防治區（A）

有露天采場（A-1）、工業場地和破碎站及辦公生活區（A-2）、排土場（A-3）、礦山道路及炸藥庫（A-4）。

保護措施：防治重點為地形地貌和土地資源破壞，次為地質災害、含水層影響。對各邊坡建立監測點，進行周期性巡視、監察、預警工作，對現存滑坡削減荷載；布置樹枝狀排水系統，排除采場范圍內的地表水；在礦山及周邊設立警示標志和防護欄桿，防止無關人員進入礦山。

治理措施：分期邊開采邊治理，對露天采區進行復墾和植被恢復，礦山閉坑后全面綠化植樹恢復景觀，與周圍景觀相協調，三年后植樹成活率85%，郁閉度45%以上；開展清渣工作，整平廢渣場，復耕植被，無法耕種的土地要還林，可耕種的土地要進行生態修復；修筑擋渣墻，修整不穩定邊坡，加強巖體穩定性，坡面種植草木、灌木以防止雨水沖刷，從源頭考慮抑制泥石流的形成與發展。

3.2.2一般防治區

除A區以外的其他區域，面積491.61hm2，占評估區68.87%，為礦山地質環境影響一般區。治理措施主要以自然生態自身修復為主，包括構筑警示工程、開展地質環境監測、保護場地植被恢復等。

3.3分期治理措施

礦山為新建礦山，包括了基建期（2年）、開采期（14年）、治理期（1年），加上管護期（6年），《方案》適用年限23年。礦山地質環境保護與土地復墾階段實施計劃劃分為3個基本階段—近期、中期、遠期。

3.3.1礦山開采中的環境治理措施（近期、中期）

對崩塌、滑坡及泥石流的預防，采取以工程措施、監測措施為主。人工定期監測：分別沿露天采場、工業場地和破碎站及辦公生活區、排土場形成的臺階、邊坡坡頂設置監測點（固定樁）。采用人工定期監測宜，定期綜合檢查、使用無人機巡查等先進技術。監測頻率為每月監測2次，雨季適當加密。

為防止行人進入礦區及受影響的區域，發生事故，在排土場下游溝谷處按200m距離設置警示牌示警。通過修砌截、排水溝，減少進入邊坡體的水量并及時將地表水排除。

3.3.2礦山開采的土地復墾措施（近期、中期、遠期）

采礦活動中土地復墾計劃措施：堅持執行“統一規劃、源頭控制、防復結合”的原則。在采礦活動過程中，依據采取各種防護措施，如表層土剝離防護以減少水土流失，在施工結束后立即對損毀的土地進行整治，恢復原利用功能。這些預防管理措施，對于減少工程建設造成的土地損毀具有重要意義。

采礦活動中土地復墾預防措施對于基礎建設使用的沙石、水泥，應使用不透水的蛇皮布或其它雨布或鋼板隔墊，防止沙石、水泥散落進入土壤從而影響復墾；施工機械應維護良好、防止滲油，施工機械放置場地應采取隔墊措施防止滲油進入土壤從而污染土壤；場地施工時先確定施工場地的邊界，施工時嚴格控制施工范圍，保證在劃定的邊界范圍內，進而減少施工過程中的臨時占地，減少土地的擾動損毀。

控制占用損毀土地措施：充分利用已有土地資源，做到布局合理、緊湊，不浪費土地資源；盡量少用臨時堆放措施，礦山采購的物資材料，要根據進度安排合理進貨數量，合理安排堆放場地；同時，對采出礦石的分堆分存處理，要合理安排場地，能盡快處理的要及時處理；合理安排礦山道路的修筑，盡量減少臨時道路的修建，能不修臨時道路的要盡量避免修建。

4.結論

廣東封開某花崗巖礦擬破壞土地面積222.23hm2，綜合評價礦山地質環境條件復雜程度為復雜，露天采場邊坡穩定性分析表明9段邊坡發生滑坡、崩塌及泥石流的危險性為中等。露天開采對地形地貌景觀和土地資源的破壞影響大，需要通過終采后進行復墾和環境修復治理，對地下水影響較小。研究區713.84hm2的環境保護與治理可分為四個重點區。

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