內蒙古自治區礦山地質環境問題及治理對策建議

劉軒曉　趙紫超　張嘉圃

［關鍵詞］地質環境；環境治理；調查分析

2016年12月，內蒙古自治區國土資源廳發文《關于開展礦山地質環境詳細調查的通知》，明確各盟市組織開展本轄區礦山地質環境詳細調查。根據內蒙古自治區國土資源廳下發的《內蒙古自治區旗縣（區）礦山地質環境詳細調查技術要求》，按照“逐礦實地調查”的原則，對內蒙古在建礦山、生產礦山、廢棄礦山、政策性關閉礦山進行了全面的礦山地質環境調查，全面了解各類礦山地質環境問題的類型、分布、規模以及危害程度，并提出治理對策建議。

1 主要礦山地質環境問題

從2013年以來，受礦業結構調整和去產能、供給側結構性改革影響，全區礦產資源開發利用總體為下降態勢，礦山企業、采礦能力和產量在2013年達到峰值后逐步趨于回落。其中小型礦山企業數量呈遞減趨勢，而大中型礦山企業數量基本上逐年在增加。截至2017年10月，根據各盟市調查統計數據，全區有各類礦山6256個，有效采礦權4334個，關閉、廢棄礦山1922個。

內蒙古礦山地質環境總體情況：內蒙古是礦山整體開發強度大、數量很多、可利用程度比較高的區域，所以其環境問題很突出，也體現出分布廣泛、局部集中的特點。

礦山地質環境問題與當地礦產的開采方式以及生產工藝相關聯。露天開采的大型煤礦和非煤礦山，對當地的地形地貌、生態的影響和破壞都很嚴重。由于內蒙古地區獨特的地形地貌和干旱的氣候水文條件，其自然生態環境極為脆弱，因此，所有的礦業活動所衍生的礦山環境地質問題會顯現出許多的復雜性和多樣性，概括起來主要有四類。

1.1 引發礦山地質災害

地面塌陷地質災害在我區表現尤為突出，且主要分布在鄂爾多斯市、赤峰市、錫林郭勒盟、呼倫貝爾市等煤礦及非煤礦區，地面塌陷表現形式有地面沉陷、塌陷坑和伴生地裂縫。

1.2 占用損毀土地資源及地貌景觀

以露天開采礦山為主，嚴重區域主要分布在大中型露天礦山煤礦、金屬礦和建材類礦山開采區。從地域上看，主要分布在鄂爾多斯盆地煤礦區、海拉爾盆地煤礦區、二連盆地煤礦區、陰山盆地煤礦區、賀蘭山山麓盆地煤礦區、大興安嶺金屬成礦帶、陰山―狼山金屬成礦帶以及主要城鎮周邊。

1.3 破壞地下水系統

主要以礦坑水為主，礦坑水產出量較大的區域主要分布在自治區東部的赤峰市平莊―元寶山礦區、呼倫貝爾市寶日希勒、伊敏、大雁、扎賚諾爾煤礦區。由于長期大量的礦坑排水，以上地區的地下水均衡、水量、走向受到了嚴重影響，形成了大面積區域性的地下水水位降落“漏斗”。地下水位的較大幅度下降，對當地地下水資源和生態環境會造成嚴重破壞和影響，會直接影響當地的生產和生活。

1.4 礦山廢水廢渣污染水土環境

礦業開采活動中產生的廢水主要有：礦坑排水、選礦廢水及尾礦廢水等廢水。而生產中，一些企業直接將廢水沒有經過達標處理就隨意排放，因此就導致了該地區土壤或地表水體受到污染。礦山廢渣主要有：煤矸石、廢石（土）、尾礦等，松散堆積的廢渣不僅占用了大量的土地資源，而且極易引發崩塌、滑坡及礦山地區的水土流失，礦山廢渣含有的有害化學元素，會因降雨浸潤污染土壤、地表水和地下水，還會危害該區域的生長植被、農田等，使該區域發生大面積的水土環境污染。

2 保護與治理對策建議

2.1 土地損毀情況

目前，全區占用損毀土地面積較大的破壞單元為露天采坑、工業場地、廢石（土）堆場、尾礦庫。在建礦山、生產礦山由于露天采坑、工業場地、尾礦庫正在使用，暫時不能全面進行治理，其他破壞單元遵循“邊生產、邊治理”的原則進行礦山地質環境治理；閉坑、廢棄礦山的各個破壞單元全部要進行礦山地質環境治理工作。

由于內蒙古自治區東西跨度大，各盟市地理因素、氣候條件各不相同，進行礦山地質環境治理工作時要因地制宜、結合當地氣候條件及植被生長情況，宜草則草、宜林則林，植被可恢復性差的地區，恢復原始地形地貌即可。

在建礦山、生產礦山損毀土地有可恢復潛力；閉坑、關閉、廢棄礦山損毀土地有可恢復潛力。

2.2 礦山廢水要加強循環利用

礦山廢水主要包括礦坑排水和選礦廢水。廢水年產出量較大的盟市為呼倫貝爾市、赤峰市、鄂爾多斯市、錫林郭勒盟；年排放量較大的盟市為赤峰市、錫林郭勒盟、呼倫貝爾市。

內蒙古自治區屬于干旱缺水地區，礦山開采過程中產出的礦坑水多數用于礦山廠區及道路的除塵用水，部分經礦山水處理廠處理后用于工業場地的綠化及周邊廠區再利用全區多數礦山的選礦廢水可以做到全部循環利用，但仍然有大量的選礦廢水外排未利用，建議進一步減少選礦廢水的外排量，做好循環利用工作。

2.3 固體廢棄物

內蒙古自治區固體廢棄物中廢石（土）渣累計積存量占固體廢棄物的比例最大，其次為尾礦和粉煤灰。固體廢棄物中廢石（土）渣積存量和年產出量最高，這主要體現在能源礦山（煤礦）的排土場。

（1）利用廢石（土）、煤矸石等回填露天采坑及地面塌陷區。一些礦山企業為了減少其所占用的損毀土地，也為了治理礦山地質災害，就利用煤矸石和廢土（石）等回填露天采坑和塌陷區。

（2）利用廢石加工成可利用的建筑材料，廢石經破碎、分選后制成不同粒徑的石子，可用于筑路及建筑用材料；利用煤矸石制磚、制水泥、發電等。

（3）對尾礦進行深加工及再利用，可增加礦山企業的經濟效益。

（4）利用尾礦充填采空區，利用尾砂采用向上水平分層充填采礦法，對采場采空區進行充填，可有效控制地面塌陷的發生，減少地表尾砂占用損毀土地的面積。

采用這種治理比較成功的有：國家電投集團內蒙古能源有限公司與科研院所合作研究，制定了霍林河一號礦南露天礦以生物措施為主、工程措施為輔的修復模式，實施“覆土整形、供水系統、水土保持、土壤改良、植被重建以及澆灌系統”這六大修復治理工程，建立了自維持、免維護的近自然生態系統。

2.4 礦山崩塌、滑坡災害及隱患

2.4.1礦山崩塌地質災害

礦山崩塌地質災害多數易發生于露天開采礦山的開采面，由于采礦活動而導致的高陡邊坡形成懸空危巖體及山體開裂等，尤其是在運用崩落法采礦，分成巖質崩塌與土質崩塌兩類。具體治理對策建議如下。

（1）規范開采程序優化開采工藝。

（2）清除危巖體：對高陡邊坡上的浮石、松動的巖體應采取人工進行消除或在大浮石上用風槍擊碎巖石，逐步清除，必要時還可以考慮人工爆破清除。

（3）錨固：對于裂隙較發育的柱狀崩塌體，可采用錨桿、錨釘、錨索將危巖錨固定于穩定的巖體上，外錨頭可采用梁、肋、格構等形式以加強整體性。

（4）攔截：危巖體下有一定寬度的空地可供修筑攔石墻時，即可在危巖腳下修筑一級或多級攔石構筑物，攔石墻要設置厚度不小于1.5 m的緩沖層以及落實槽，攔石墻要有足夠的攔擋凈空高度[1]。

（5）排水：在崩塌落石區內設置暢通的截、排水系統。

（6）掛網：邊坡巖體破碎、坡面無茂密的樹林和灌木可以利用柔性防護鋼纜網進行主動或被動的方法阻攔危巖。主動的防護方式能直接對危巖進行捆綁約束，被動的防護方式則是可以高效率地緩解和損耗掉其掉落的危巖向下運動所產生的動能。

2.4.2礦山滑坡地質災害

（1）減重卸荷+堆載反壓

該模式適用于露天煤礦排土場邊坡發生滑坡。在滑坡的致滑段減重卸荷，阻滑段堆載反壓，從而達到使滑坡趨于穩定的目的。

（2）截排水+升級放坡+堆載反壓

該治理模式適用于露天煤礦采坑邊坡發生的滑坡問題。主要治理辦法有地表水排除法：排除地表水是處理地質災害的重要措施，其目的就是要阻止引離滑坡界限外的地表水進入滑坡區，同時也要排除其界限內的雨水，避免滲入滑坡體。具體辦法有：修建地表排水設施，按其分布的對應位置有兩種排水設施，分別為體內和體外。盡快引出防滲、匯集水為體內。阻攔和引離為原則為體外。

（3）抗滑擋土墻

抗滑擋土墻理模式適用于滑坡體前緣地層穩定的淺層滑坡。修建抗滑擋土墻，要勘察滑坡的性質、滑體結構、滑移面的層位和層數以及抗滑擋土墻基礎的地質綜合情況[2]，確定滑坡體推力大小，確?？够瑩跬翂Φ姆€定性和有效性。原則上抗滑擋土墻應設置在滑坡體前緣穩定的地層上，防止由于滑坡體前緣地基產生不允許的變形而引起抗滑擋土墻變形失效。對于深層滑坡體和正在移動的滑動體，可能因修筑擋土墻進行基礎開挖時，加劇滑坡體的滑動，對這類滑坡，不宜采用抗滑擋土墻[3]。

（4）抗滑樁/微型樁抗滑樁

治理模式適用于錨固地段地基強度較高的淺層滑坡。是重要的治理滑坡的方法，該抗滑樁治理滑坡基本原理是在滑坡過程中應設置一系列樁子在其合適的位置上，樁體穿過滑面打入下部，穩固滑床，再利用錨固段向滑坡體提供抗力，從而阻止坡體滑動。在其基礎上應要科學布局：①抗滑樁的樁位在斷面上應設在滑坡體較薄、錨固段地基強度較高的地段。②樁排的走向應與滑體的滑動方向垂直成直線或曲線形[4]。提高抗滑樁的穩定性和有效性。③樁間距的確定要根據滑坡推力和樁的截面的大小、樁體的長度、滑坡土地的強度和密度、錨固深度以及施工各方面條件等情況綜合分析，得出最科學的樁間距，確?？够瑯兜挠行院头€定性。

2.5 地面塌陷及伴生裂縫

2.5.1礦山地面沉陷的治理對策及建議

（1）沉陷區夯實回填+采空區充填+土地平整

沉陷區夯實回填主要治理手段包括采空區充填和沉陷區回填。該模式適用于塌陷較輕、對地表變形要求較高的煤礦沉陷盆地治理。采空區充填主要是利用矸石等廢料或注漿液對采空區進行充填，減少煤層頂板的冒落。充填物固結后與采空區頂板會共同承擔頂板壓力，確保底板及上覆巖層緩慢下沉，保護地面建筑和生態環境。

沉陷區進行回填時主要采用分層夯實回填方法，最后，進行土地平整，恢復土地功能，重新利用。

（2）局部塌陷坑、地裂縫回填+土地平整恢復

這種模式主要是指在恢復原先地形地貌，利用煤矸石、渣土等對沉陷區的坡度進行整平，由于沉陷盆地沉降量較小，已經達到穩沉狀態，對下部采空區并不做任何處理，恢復地形后，覆上耕植土，進行植被恢復。

2.5.2礦山地面塌陷坑的治理對策及建議

塌陷坑回填+設置反濾層+土地平整。此模式適用于塌陷坑已經趨于穩定，如果預測其和井下采空區可能會形成連通相對比較強的水力通道，就要在塌陷坑周圍布設反濾層，以保護塌陷坑的邊坡，并防止土壤和顆粒物在塌陷坑中沉積。下一步，需要回填地表的塌陷坑并進行土地整平，以恢復土地利用功能，為后續的植被復墾提供良好的條件。最后，按照植被復墾的要求進行復墾，以促進土壤的固定和生態環境的恢復。該模式實施起來較經濟，技術較簡易，因此在內蒙古地區多數礦山均有應用。

2.5.3礦山伴生裂縫治理對策及建議

地裂縫回填+反濾層設置+土地平整。主要適用于地下水位較高、地表水豐富的礦區地裂縫治理模式。

對地裂縫進行分層回填夯實，確保地裂縫得到充分填充，不存在殘余縫隙。與此同時，要采取措施排導地表水，避免地表水灌入地下采空區或開采區域。之后，在地表覆蓋適合種植的土壤復墾，恢復植被和土壤結構[5]。

2.5.4非煤礦山地面塌陷和伴生裂縫治理的對策與建議

針對非煤礦山開采導致地面塌陷，尤其是埋藏較深的緩傾礦體開采塌陷治理。由于礦體賦存受地質構造控制，而構造成礦作用往往導致圍巖性質較差，加之后期開采對圍巖的破壞和擾動，通常會引發地面塌陷（山區則形成山體開裂、塌陷下沉等），導致塌陷區含（隔）水層破壞。

針對此，應首先對地下采空區進行充填，防止塌陷進一步持續發展；同時對地面的局部塌陷坑、規模較大的地裂縫進行治理，還需要考慮含（隔）水層的修復，以利于后期土地復墾。

3 結論

全區礦山地質災害的主要類型是由采空區引發的地面塌陷與地裂縫的地質災害，直接經濟損失較大；廢棄礦山采空區地面塌陷面積造成的災害次之。主要形成于煤礦開采區，破壞土地類型以草地為主。從礦山開采方式看，露天開采方式對土地資源的破壞較為嚴重；從礦產類型方面分析得出，能源礦產開發對土地資源的破壞比較嚴重。

在全區范圍內，礦業開發對地下水系統的影響和破壞主要包括：1.對地下水含水層結構的破壞；2.疏干排水對地下水均衡的影響和破壞。這類破壞區域主要分布在礦業開發強度較高的鄂爾多斯市、呼倫貝爾市、通遼市、赤峰市和錫林郭勒盟，礦種以能源礦產和金屬礦產為主，尤其以煤礦破壞最為突出[6]。以華能伊敏煤電有限責任公司露天礦為例，其大力開展生態修復工作，利用“煤電一體化”生產優勢，逐漸形成了一套以土壤重構、土壤改良為基礎，以綠化植被多樣化、植被種植標準化、綠化坡面水保工程化、綠化研究先進化為提升，涵蓋生產、工程與科研相結合的生態重建模式。

在此次調查過程中，各盟市國土局對閉坑礦山、關閉礦山和廢棄礦山類型的界定把握得不是很準確，建議針對全區閉坑礦山、關閉礦山和廢棄礦山做進一步調查工作。