矿山地质环境问题及恢复治理探讨

    丛颖+耿国建+郭龙龙

    摘要：矿山地质环境治理模式是研究的热点问题，在充分收集了矿山自然地理背景、区域地质环境条件等资料，并实地调查了矿山现状条件下的地质环境问题，研究区存在的问题主要露天开采使土地生态破坏严重、边坡滑坡灾害、地下开采引起的地面塌陷对人居安全影响，含水层的一定破坏，从而得知该研究区的矿山环境保护意识较为薄弱。据矿山地质环境现状分析，在充分考虑矿山地质环境问题对人居环境、工农业生产、区域经济发展前提下，应用矿山地质环境保护与恢复分区治理的方法，清除露天采场边坡危岩，对崩塌采取清理边坡浮石治理措施，对不稳定边坡削坡出台，覆土绿化。通过矿山地质环境保护与恢复治理工作，可以大大降低地质灾害的发生，可避免较大的经济损失。

    关键字：矿山地质环境；矿山恢复治理；地质灾害

    人口、资源、环境是当今世界面临的三大主题。资源与环境是影响人类生存与社会发展的两大因素（万国江，1988）。矿山地质环境问题的复杂性和多样性主要受区域地质环境条件、开发利用方式、开发利用矿种以及环境保护法规政策的影响和控制（徐友宁，2011）。2007 年10月，迁安市对700多个采坑、排土场、尾矿库进行了调查，调查面积达14000多亩，在此基础上编制了《迁安市矿山生态环境保护与恢复治理规划》，确定了迁安市矿山生态环境恢复治理工作目标， 此规划的制定为科学合理地谋划迁安市的矿山生态环境恢复治理工作提供了科学的指导依据（田英辉，2010）。在进行地下矿产资源开采时，厚度开采交大，砂泥岩是上覆顶板的主要成分，因此较为频繁的发生地面塌陷并形成一定的危害，导致塌陷区地表建筑物发生不同程度裂痕，耕地也会随之毁坏，引发一定的社会矛盾（徐友宁，2006）。塌陷区链生煤层之上的含水层结构破坏、改变了地下水补给、径流、排泄方向、导致含水层及地表水漏失等，影响矿区人畜饮水困难（徐友宁，2008）。在地下水位浅埋区、地下水位下降、地表水漏失还可导致植被枯萎或生态环境退化（徐友宁，2007）。

    1矿区基本情况

    大石河铁矿采区位于河北省迁安市马兰庄镇境内，该矿70年代初建矿，占地2684亩，拥有矿石储量1.2亿吨，这之中大部分占地以林地、山地为主、采矿改变了地质地貌（闫硕硕，2013）。矿区属暖温带半湿润季风型气候，多年平均降雨量606.4mm。孟家沟矿区属燕山山脉南麓低山丘陵区，海拔高度在100～550m之间，西侧为长城系石英砂岩构成的陡峭山脊，东部为太古界片麻岩系山丘，主要由长城系石英岩和太古界片麻岩系构成。矿山现状条件下的地质环境问题，主要调查内容包括矿山基本情况，地质灾害发育情况及危害程度，地下水含水层影响和破坏情况等。大石河铁矿自1959 年建矿以来， 处理矿石能力由最初的400万吨增加到960万吨。随着选矿生产能力的增加和长期连续开采，矿石资源不足的问题日益显露，采区的矿石开采能力和地质环境逐年下降（刘承军，2000）。

    2 矿山地质环境问题及其危害

    崩塌地质灾害主要存在于南部露天采场边坡。据调查露天采场北部和东南部断裂构造发育，边坡上部风化带节理较发育，但未发生过大规模崩塌地质灾害，边坡时有零星掉快现象，规模在1～2m3以内，在矿山爆破震动频繁及雨季发生频率较高，对矿山生产构成威胁。不稳定边坡地质灾害主要存在于排土场边坡。堆积物为采场表土、废渣，堆积较松散，西排土场北侧坡脚存在人为开挖现象，在雨季引起废石土下沉，形成了地裂缝，裂缝较浅、较细小，但数量多，易形成不稳定边坡。

    2.1 崩塌

    根据现场勘查，目前该露天采场长约997m，宽约602m，采场顶部最高处标高354m，采场底部最低处标高120m，最大采高约234m。露天采场北部和东南部两侧岩石较为破碎，结构松散，为构造薄弱地带，易导致岩体移动崩塌地质灾害主要存在于南部露天采場边坡。预测评估矿山采场北部及东部边坡崩塌地质灾害危险性大。在矿山开采过程中，边坡受采矿震动和雨季降雨影响，风化带岩石破碎，都会促使崩塌产生，预测评估矿山采场西部及南部边坡崩塌地质灾害危险性中等。

    2.2 不稳定边坡

    根据现场勘查，西排土场最高堆积标高为436.8m，最低堆积标高201.7m，最大堆积高度235.1m，边坡无台阶；排土场最大边坡角38°，最小边坡角28.6°，平均边坡角33.15°，堆积物为采场表土、废渣，堆积较松散，易形成不稳定边坡，潜在不稳定边坡体长355m，宽102m，高约50m，体积51.56万m3，对下游新水村尾矿库的安全造成了威胁。现状评估西排土场北侧边坡不稳定边坡地质灾害危险性中等，其它地段未发现不稳定边坡、地裂缝等边坡不稳迹象，现状评估西排土场其它区域不稳定边坡地质灾害危险性小。不稳定边坡地质灾害主要存在于排土场边坡，预测评估西排土场不稳定边坡地质灾害危险性大，庄户沟排土场不稳定边坡地质灾害危险性中等。

    2.3 含水层破坏程

    评估区位于山顶地带，无常年地表水体，矿山采场远离河流和水源地，该区最低侵蚀基准面在90m左右。矿山矿区岩层的含水性分为第四系松散岩类孔隙水、基岩风化裂隙水、构造裂隙水。现状最低采矿标高在120m左右，高于最低侵蚀基准面30m。由于采矿区域地势较高，片麻岩弱透水不含水，矿山开采虽破坏了原有第四系松散岩类孔隙水、基岩风化裂隙水及部分构造裂隙水的含水层结构及导水通道，但未造成区域地下水水位总体下降。大气降水是矿区地下水主要补给来源，构造裂隙带仅在雨季排泄孔隙潜水及承压水。

    经现场调查，现状条件下南部露天采场破坏的含水层位最大影响范围在采场境界线外160m左右，面积1.2684km2。雨季最大涌水量不超3000m3/d，其它季节露天采场涌水量较小，基本不用机械排水。由于附近村庄地势较露天采场低，在雨季采场正常生产排水时对附近居民饮用水井水位未造成影响。矿山矿业活动对露天采场含水层有一定程度的破坏，破坏的含水层位最大影响范围内无村庄和耕地。矿山地下水补给的主要类型为大气降水，在雨季时露天采场有少量积水，其它季节露天采场基本不用机械排水，所以矿山对露天采场含水层破坏进行监测，不需要针对含水层破坏安排治理工程。

    3治理对策和建议

    矿山地质环境治理工作是我国经济发展阶段的产物，重开发轻保护已经形成了一种惯性，导致我国38处资源枯竭型城市均遗留了矿山地质的环境问题。矿山地质环境治理是一种不得已的后治理补课式的工程（徐友宁，2015）。通常情况下， 存在一定高差的山地丘陵区， 相对容易发生崩塌、滑坡、泥石流的地质灾害， 而矿产资源开采的废石弃渣堆积现象比较常见， 在缺乏有效拦渣护挡措施的情况下， 易在矿震、地面塌陷及暴雨作用下失稳滑塌、地下采空造成山体开裂等， 加剧了山地地质环境区崩塌、滑坡、泥石流以及水土流失（徐友宁，2011）。

    3.1矿区治理分区原则及治理方案

    矿山地质环境保护与恢复治理分区原则：根据矿山地质环境现状分析，在充分考虑矿山地质环境问题对人居环境、工农业生产、区域经济发展前提下，进行矿山地质环境保护与恢复治理分区。

    依据矿山地质环境保护与恢复治理分区原则，将首钢大石河铁矿孟家沟采区矿山地质环境保护与恢复治理区域划分为重点防治区（A）、和一般防治区（B）；根据各区内矿山地质环境类型的差异，重点防治区分为露天采场防治亚区（A1）、西排土场防治亚区（A2）及庄户沟排土场防治亚区（A3）。

    露天采场防治亚区（A1）的面积0.6901 km2主要矿山地质环境问题是 边坡存在崩塌地质灾害隐患，对地形地貌景观和土地资源占用严重，采取的措施清除边坡浮石，主要针对矿山采场边坡及矿区范围内山坡上的危岩进行清理，发现崩塌隐患时及时采取锚固、扩帮等措施治理，确保生产安全。

    西排土场防治亚区（A2）的面积0.6768 km2，主要矿山地质环境问题存在不稳定边坡地质灾害隐患，对地形地貌景观破坏和土地资源占用严重，采取的措施削坡出台，覆土绿化，加强监测。西排土场在矿山生产半年后将达到矿山对其规划的排放容积，治理期对西排土场进行削坡、修建排水系统、覆土绿化治理。在露天采场与排土场之间清理出安全平台，平台宽度不小于30m，安全平台以上及排土场南北两侧边坡以33.15°的坡度向上削坡，标高每增加30m开挖5m宽马道，马道平台内倾3°～5°，排土场顶面及马道平台外侧修建挡水埂，挡水埂规格不小于顶宽0.5m，底宽1.0m，高0.5m。矿山可以利用现有运输道路作为台阶，利用车档作为挡水埂。

    庄户沟排土场防治亚区（A3）的面积0.4372 km2，在南部采场露天开采结束后基本达到矿山对其规划的排放容积，如果在北部露天采场开采时停止使用，则将对其进行削坡、修建排水系统、覆土绿化处理。沿道路两侧设置1.0m宽路肩，路肩栽植火炬树，车挡栽植紫穗槐，并在道路内侧修建排水渠。绿化所需要的土壤使用的矿山干选时的废渣细料，加强后期管理，提高树苗成活率。

    3.2 节约资源，促进转型

    迁安市的铁矿矿产资源分布的范围较为广泛，开采铁矿资源的采业主数量较多，忽视了资源相对集中的为题。为了改善当地的生态环境和节约自然矿产资源， 应该做到的是更大程度、更大力度的整合铁矿资源，并且加强促进对钢铁企业从粗放型逐一过度为集约型、由单一化逐一过度为多元化，最终做到铁矿的深加工。除此之外的另一方面，大力进行资源整合和转型可降低对铁矿资源的开采速度，与当地的矿山恢复治理步伐相一致，更直观的解决治理跟不上的问题（郑连合，2010）。

    3.3 控制审批，加强监督

    新矿山企业的出现，当地政府应当做好开采方案的评审与审批工作事项，对于已经开始进行矿产生产与开采的企业加强督促，结果相应的法律法规对矿山企业的恢复治理方案进行补充并且将强实施（郑连合，2010）。不能缺少评审与论证的认真态度，最大力度做到严格控制方案审批。保证当地矿山环境的整体恢复效果得到的优化。

    结论：矿山地质环境所存在的问题是人类开采过程中造成，可以进行预测防制同步恢复进行。在企业开采期限内当地的管理部门通过依法加强监管矿山地质环境， 大力规范矿业的开采活动， 做到矿山企业在开发前可以针对性进行预防措施， 在开发的实际过程中可以做到开发与治理的同期进行， 相辅相成。加强法制建设，增强矿山地质环境保护意识。除此之外我们可以制定矿山的保护规划，明确合理开发与环境保护的关系，尽量可以从源头上控制新的矿山环境问题和生态破坏。矿山开采后及时恢复当地的环境并且结合拟定的恢复方案尽早的， 就可达到减少、减轻矿产资源开发活动对地质环境的影响与破坏。

    参考文献

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