鄭-少-洛高速公路沿線(xiàn)礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀與治理對(duì)策探討

呂志濤,聶昊天,吳建軍

(1.河南省地質(zhì)調(diào)查院,河南 鄭州 450000;2.河南省地礦局第一地質(zhì)工程院,河南駐馬店 463000;3.河南省有色地質(zhì)三隊(duì),河南 洛陽(yáng) 471000)

1 自然地理概況

1.1 鄭 -少 -洛高速公路概況

鄭州 -少林寺 -洛陽(yáng)高速公路(以下簡(jiǎn)稱(chēng)鄭 -少 -洛高速)是經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn)的國(guó)家 “九五”重點(diǎn)交通基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)項(xiàng)目。鄭-少-洛高速將開(kāi)封、登封、洛陽(yáng)三大名勝景區(qū)連接起來(lái),是構(gòu)成河南省黃金旅游高速通道,也是煤炭、建材等大量物資外運(yùn)的交通要道,為洛陽(yáng)、鄭州的旅游業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展起著重要的作用,被譽(yù)為洛陽(yáng)和鄭州旅游業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要交通樞紐。

1.2 鄭 -少 -洛高速公路沿線(xiàn)礦山概況

鄭 -少 -洛高速公路途經(jīng)新密市、登封市及伊川縣,沿線(xiàn)礦產(chǎn)以沉積礦產(chǎn)為主,內(nèi)生金屬礦產(chǎn)很少,且多為礦點(diǎn)、礦化點(diǎn)。沉積礦產(chǎn)中以煤、鋁土礦為主,另外有耐火粘土礦、石灰?guī)r礦、硅石、油(玉)石等。上述礦產(chǎn)主要集中在新密市境內(nèi),其中煤、鋁土礦、水泥灰?guī)r、硅石、硫鐵礦 5種礦產(chǎn)為新密市的優(yōu)勢(shì)礦產(chǎn)。現(xiàn)已開(kāi)發(fā)的礦產(chǎn)有 12種,開(kāi)發(fā)較為普遍的礦產(chǎn)有煤、鋁土礦、建筑材料(石灰?guī)r)礦產(chǎn),已成為區(qū)內(nèi)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的支柱產(chǎn)業(yè)。

高速公路跨越或與線(xiàn)路鄰近(1 500m內(nèi))的礦產(chǎn)地主要有鄭州市二七區(qū)劉胡垌鄉(xiāng)水磨村煤礦、新密市高廟煤礦、新密市牛馬坑鋁土礦、新密市姜溝鋁土礦、米村 -牛店煤礦、新密市寨脖 -登封市玉臺(tái)煤礦。礦山以石灰?guī)r、建筑用砂、石英砂礦、鋁土礦開(kāi)采為主,規(guī)模以小型為主,均為露天開(kāi)采,90%以上礦山已關(guān)閉。

1.3 氣象、水文

工作區(qū)地處暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候區(qū),冷暖氣團(tuán)頻繁交替,冬春干燥,夏秋多雨是其主要特征。該區(qū)年平均氣溫在14.2℃ ～15.3℃之間;多年平均降雨量在 599.5～707.0mm。

工作區(qū)以登封市君召鄉(xiāng)呂崗村為界,以東屬淮河流域穎河水系。其中穎河、石淙河、雙洎河和賈魯河流域河流年徑流量為 5.78億 m3。石淙河是穎河上游的干流之一,全長(zhǎng)37.7 km,為季節(jié)性河流,校核洪水頻率為 1/500,最大洪峰流量為 260m3/s。

1.4 地形地貌

治理區(qū)位于河南省中部嵩箕山地與黃淮海平原的過(guò)渡地帶,道路跨越中低山、低山丘陵、構(gòu)造盆地、黃土臺(tái)塬等地貌單元,地勢(shì)起伏大,丘壑交錯(cuò)。

1.5 地層

工作區(qū)屬華北地層區(qū)。地層出露較全,分別為太古界、下元古界嵩山群五指嶺組、中元古界五佛山群馬鞍山組、古生界寒武系、奧陶系馬家溝組、石炭系、二疊系、三疊系、新近系上統(tǒng)洛陽(yáng)組及第四系。

1.6 構(gòu)造

工作區(qū)位于嵩箕臺(tái)隆東部,構(gòu)造格架以發(fā)育軸向呈近東西向相間分布的背斜、向斜及走向近東西的斷裂構(gòu)造為特征。燕山期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)以南北向水平擠壓運(yùn)動(dòng)為主,喜山期以垂直升降運(yùn)動(dòng)為主,褶皺構(gòu)造為近東西向的開(kāi)闊、平緩的背向斜,斷裂多發(fā)生在褶皺的核部、兩翼及相鄰褶皺的銜接部位,造成構(gòu)造的多變復(fù)雜形態(tài)。

1.7 水文地質(zhì)條件

工作區(qū)地下水類(lèi)型分為松散巖類(lèi)孔隙含水、碎屑巖類(lèi)孔隙裂隙含水、碳酸鹽巖裂隙巖溶含水及基巖裂隙水含水四種類(lèi)型。富水性差異較大,松散層為貧水區(qū);碎屑巖類(lèi)孔隙裂隙含水、碳酸鹽巖裂隙巖溶含水和基巖裂隙水泉流量小于0.1 L/s;碳酸鹽巖裂隙巖溶含水泉流量為 1.39～12.83 L/s。地下水化學(xué)類(lèi)型主要為 HCO3-Ca型水。地下水由大氣降水及河水補(bǔ)給,水位受季節(jié)影響變化幅度較大。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境

2.1 礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀

鄭 -少 -洛高速公路途經(jīng)新密市、登封市及伊川縣,沿線(xiàn)礦山以石灰?guī)r、建筑用砂、石英砂開(kāi)采為主。沿線(xiàn)的小礦山的開(kāi)采是以破壞地質(zhì)環(huán)境為代價(jià)的。采石、采砂造成沿線(xiàn)的地質(zhì)景觀(guān)嚴(yán)重破壞,使原本視覺(jué)上較為協(xié)調(diào)的地質(zhì)景觀(guān)、秀美山川遭到了嚴(yán)重的破壞,這不僅與整潔的高速公路構(gòu)成了強(qiáng)烈的對(duì)比反差,而且威脅著高速公路的安全通行;采石、采砂多為露天開(kāi)采,在生產(chǎn)過(guò)程中缺乏科學(xué)規(guī)劃,廢渣亂放,濫采亂挖,造成水土流失加劇,生態(tài)環(huán)境日益惡化。以下對(duì)沿途縣市分三段進(jìn)行礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀敘述：

2.1.1 新密段石灰?guī)r礦山現(xiàn)狀

高速公路沿線(xiàn)新密段分布礦山以石灰?guī)r礦為主。礦山企業(yè)分布較為分散,點(diǎn)多面廣,規(guī)模以小型居多。采礦倚坡開(kāi)挖,剝采比不按露天開(kāi)采設(shè)計(jì)的臺(tái)階式開(kāi)采要求,造成山體基巖裸露,植被稀少。開(kāi)采坡面破碎,邊坡高陡,高度10～35m,坡角 70°～85°。 剝離的土石、礦渣順坡堆積,部分堆積高度在 20m以上,坡角大于 30°,強(qiáng)降雨條件下易引發(fā)崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。

2.1.2 登封段建筑用砂、石英砂礦山現(xiàn)狀

高速公路沿線(xiàn)登封段分布礦山以建筑用砂、石英砂礦為主。采砂場(chǎng)占地面積 0.01～0.40 km2不等,年開(kāi)采量 2～5萬(wàn) m3,沿高速公路兩側(cè)分布約 15處。礦山多倚坡開(kāi)挖,坡面破壞嚴(yán)重,基巖裸露,植被稀少,不穩(wěn)定邊坡坡體高度8～35 m,崩積物堆積于坡腳;礦渣無(wú)序堆放,原始地貌被人為改造得支離破碎,凸凹不平;采礦形成多個(gè)廢棄采坑分布于礦區(qū),深度 3～50m,坡角 30°～60°,采坑面積一般 80m×200m,最大的采石坑面積約為 100 m×500 m,坑內(nèi)積水,邊坡坡體松散,存在較大不安全隱患。

2.1.3 伊川段石灰?guī)r、石英砂礦山現(xiàn)狀

鄭 -少 -洛高速公路沿線(xiàn)伊川段分布礦山以石灰?guī)r、石英砂礦為主,分布礦山 2座,礦山規(guī)模為小型。石灰?guī)r礦開(kāi)采沿山脊進(jìn)行,開(kāi)采坡面近于直立,高度 10～35 m,存在崩塌隱患,植被破壞嚴(yán)重,基巖裸露,生態(tài)環(huán)境破壞較為嚴(yán)重,遠(yuǎn)觀(guān)呈犬牙狀展布;石英砂礦山開(kāi)采沿山腳向山體推進(jìn),呈環(huán)形展布,單個(gè)山體被挖掘近半,坡體陡直,開(kāi)采高度15～100m,邊坡坡度 60°～80°,存在較大崩塌、滑坡隱患。礦區(qū)植被破壞殆盡,山體光禿,生態(tài)環(huán)境破壞令人觸目驚心。

2.2 礦山主要地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題

由于鄭 -少-洛高速公路沿線(xiàn)礦山多以露天開(kāi)采為主,礦區(qū)開(kāi)采對(duì)周?chē)l(fā)一系列地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題。較為突出的有易引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害和地形地貌景觀(guān)破壞。

2.2.1 引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害

(1)采礦邊坡高陡,棄渣無(wú)序堆放,易引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害

鄭 -少 -洛高速公路沿線(xiàn)露天礦山多倚坡開(kāi)挖,露天作業(yè),采礦所留下的邊坡高度大,坡腳陡,后緣產(chǎn)生卸荷張裂縫,在爆破和車(chē)輛的震動(dòng)下易引發(fā)山體崩塌。尤其是開(kāi)采花崗巖風(fēng)化砂采場(chǎng),巖體結(jié)構(gòu)較松散,開(kāi)采高度大,存在嚴(yán)重崩塌隱患。礦山開(kāi)采多依坡順勢(shì)開(kāi)挖,部分礦山剝采比未按露天開(kāi)采設(shè)計(jì)的臺(tái)階式開(kāi)采要求,造成山體危巖聳立,臨空面一般 8～50m,最高可達(dá) 100 m。坡面基巖裸露,植被稀少,存在崩塌、滑坡隱患。排渣場(chǎng)礦渣無(wú)序堆放,高度 10～35 m,坡角 40°～85°,強(qiáng)降雨條件下易引發(fā)崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。采礦開(kāi)挖廢棄采坑在礦區(qū)星羅棋布,面積一般 80 m×200 m,深度 3～50 m,坡角 30°～ 60°,坑內(nèi)積水,邊坡坡體松散,存在較大不安全隱患。有些位于下部層位的礦體還存在掏采現(xiàn)象,上部巖體下滑,崩塌較為嚴(yán)重。部分礦山開(kāi)挖山腳,揭露坡體軟弱層面,使前緣臨空,導(dǎo)致斜坡失穩(wěn),易引發(fā)滑坡災(zāi)害。礦山棄渣無(wú)序堆放,部分堆積于溝口及邊坡上的廢石礦渣數(shù)量較多,加之歷史積留的松散物質(zhì),在暴雨條件下,極易形成泥石流,威脅下游群眾及交通設(shè)施安全。

(2)棄坑坡體失穩(wěn),易引發(fā)崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害

礦區(qū)內(nèi)分布多個(gè)廢棄采坑,占地面積 800～16 000 m2不等,深度 3～20m,最高超過(guò) 50m,邊坡 30°～60°。坡體邊坡破碎,裂隙發(fā)育,存在崩塌隱患。部分邊坡堆積大量松散堆積物,坑底積水深度 2～4m,易引發(fā)滑坡等災(zāi)害,嚴(yán)重威脅下游居民生命財(cái)產(chǎn)安全。

2.2.2 引發(fā)地形地貌景觀(guān)破壞

(1)破壞沿線(xiàn)景觀(guān)

露天采礦對(duì)自然地貌景觀(guān)破壞更為嚴(yán)重,礦山開(kāi)發(fā)對(duì)地貌景觀(guān)破壞性影響十分突出,由于部分礦山開(kāi)采不規(guī)范,技術(shù)落后,對(duì)山體的自然景觀(guān)破壞嚴(yán)重,造成在交通沿線(xiàn)、城區(qū)、旅游觀(guān)光線(xiàn)路兩側(cè),森林植被破壞,基巖裸露,山體坡面破碎、凌亂,暴雨條件下極易發(fā)生崩塌、滑坡災(zāi)害,影響高速公路安全暢行。沿線(xiàn)植被的破壞,嚴(yán)重影響著高速公路乃至鄭州、洛陽(yáng)兩地整體城市形象,在一定程度上又制約著沿線(xiàn)縣市旅游業(yè)的發(fā)展。

(2)土地資源浪費(fèi)

露天開(kāi)采的大中型企業(yè)廢石、尾礦排放量大。廢石、尾礦累計(jì)積存量約 215萬(wàn) m3。大量棄渣存放壓占土地,但其堆放量和占地面積巨大,使廢渣堆積區(qū)的大量土地閑置浪費(fèi)。

另外,采礦廢棄采坑使坡面產(chǎn)生不同程度的裂縫甚至滑坡或崩塌,使土地本身可利用性及其附著物受到破壞,使耕地變得起伏不平或支離破碎,無(wú)法耕種。

(3)破壞植被及生態(tài)環(huán)境

礦區(qū)開(kāi)采上覆巖層和表土的剝離,進(jìn)行大規(guī)模的開(kāi)挖,開(kāi)挖范圍內(nèi)原有的土地和生態(tài)環(huán)境將被徹底破壞,對(duì)周?chē)耐恋?、水文、植被和大氣造成不利的影?生態(tài)環(huán)境破壞較嚴(yán)重。開(kāi)礦棄渣沿山坡排放、堆積,分布于沖溝上部,毀壞植被;加之石灰?guī)r采石場(chǎng),一方面直接將荒料運(yùn)走,作為建筑材料或水泥生產(chǎn)原料;另一方面就地?zé)剖?并對(duì)生石灰進(jìn)行粉碎和過(guò)篩,這樣不但將開(kāi)挖區(qū)植被全部破壞,而且在風(fēng)的作用下將石灰粉吹到周邊一定范圍內(nèi)把植被燒死。礦山植被減少,增大了山體的風(fēng)化作用,為水土流失提供了有利條件,從而加劇了礦山的水土流失現(xiàn)象。

3 沿線(xiàn)地下,環(huán)境恢復(fù)治理的必要性

鄭 -少 -洛高速是河南省的重點(diǎn)交通基礎(chǔ)設(shè)施,是鄭州-少林寺 -洛陽(yáng)的黃金旅游高速通道。近年,隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,鄭 -少 -洛高速公路沿線(xiàn)礦山植被破壞嚴(yán)重,地貌景觀(guān)改變,地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題突出,與少林寺、龍門(mén)等世界級(jí)人文旅游景區(qū)極不協(xié)調(diào)。為此,對(duì)沿線(xiàn)的地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理是必要的。項(xiàng)目實(shí)施的必要性主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

3.1 礦山地質(zhì)環(huán)境的破壞,嚴(yán)重影響生產(chǎn)、生活活動(dòng)

排渣場(chǎng)、廢棄采坑分布于鄭 -少 -洛高速沿線(xiàn),不僅使壓占、毀壞大量土地,而且遇到暴雨極易造成邊坡失穩(wěn),產(chǎn)生崩塌、滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害,嚴(yán)重威脅當(dāng)?shù)鼐用竦纳?cái)產(chǎn)安全和高速公路等交通設(shè)施安全。

3.2 治理礦山環(huán)境是恢復(fù)鄭 -少 -洛高速沿線(xiàn)生態(tài)環(huán)境,保障重要交通設(shè)施安全運(yùn)營(yíng)的需要

項(xiàng)目實(shí)施后,將消除鄭 -少 -洛高速沿線(xiàn)排渣場(chǎng)、廢棄采坑引發(fā)崩塌、滑坡及泥石流地質(zhì)災(zāi)害隱患,生態(tài)環(huán)境得到恢復(fù),植被得到一定蓄養(yǎng),礦山地質(zhì)環(huán)境得到明顯改善。有力保障了鄭 -少 -洛高速公路的安全運(yùn)營(yíng),為礦區(qū)人民生產(chǎn)、生活創(chuàng)造良好的生存環(huán)境,有利于該地區(qū)社會(huì)的穩(wěn)定、和諧,促進(jìn)礦業(yè)、交通設(shè)施及農(nóng)業(yè)的協(xié)調(diào)發(fā)展。

3.3 治理礦山環(huán)境對(duì)鄭 -少 -洛高速沿線(xiàn)旅游城市發(fā)展具有重要的積極意義

鄭 -少 -洛高速沿線(xiàn)景點(diǎn)如登封少林寺、洛陽(yáng)龍門(mén)石窟均為世界知名旅游景點(diǎn)。沿線(xiàn)礦山開(kāi)采對(duì)自然地貌景觀(guān)、地貌景觀(guān)破壞性較大,尤其高速公路兩側(cè),部分地段基巖裸露,坡面破碎、凌亂,顯得尤為礙眼。不僅對(duì)高速公路的安全存在著隱患,而且對(duì)高速公路的整體形象和沿線(xiàn)鄭州、洛陽(yáng)的城市形象存在著較大影響,在一定程度上又影響著沿線(xiàn)縣市旅游業(yè)的發(fā)展。所以,礦山地質(zhì)環(huán)境治理的范圍和力度亟待加強(qiáng)。應(yīng)從沿線(xiàn)可見(jiàn)到的礦山環(huán)境整治做起,逐步向全區(qū)礦山普及整治,使整個(gè)生態(tài)環(huán)境不斷得到恢復(fù),對(duì)區(qū)內(nèi)旅游城市發(fā)展具有重要的積極意義。

3.4 對(duì)交通干線(xiàn)地質(zhì)環(huán)境治理具有示范作用

鄭 -少 -洛高速沿線(xiàn)的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題與省內(nèi)其它重要交通干線(xiàn)的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題基本接近,開(kāi)展本次地質(zhì)環(huán)境治理對(duì)省內(nèi)重要交通干線(xiàn)的地質(zhì)環(huán)境治理與保護(hù)具有指導(dǎo)作用。

4 實(shí)施治理對(duì)策探討

4.1 治理內(nèi)容

該項(xiàng)目依礦山分布位置自東向西分為新密市石灰?guī)r開(kāi)采礦區(qū)、登封市建筑用砂、石英砂開(kāi)采礦區(qū)、伊川縣石灰?guī)r、石英砂開(kāi)采礦區(qū)三個(gè)區(qū)。根據(jù)鄭-少 -洛高速公路沿線(xiàn)礦山礦石類(lèi)型、賦存條件、開(kāi)采方式、地質(zhì)環(huán)境容量等不同條件,結(jié)合礦山地質(zhì)環(huán)境破壞程度,制定切實(shí)可行的礦山治理措施。

4.2 總體思路

由于現(xiàn)有地質(zhì)資料難以滿(mǎn)足對(duì)礦區(qū)進(jìn)行全面地綜合整治的需要,測(cè)繪資料不能滿(mǎn)足工程措施施工的要求,因此在工程施工之前應(yīng)首先開(kāi)展 1∶10000礦區(qū)專(zhuān)項(xiàng)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查和 1∶500的地形測(cè)繪。待上述資料取得后,進(jìn)一步編制礦山綜合治理工程施工設(shè)計(jì),使各項(xiàng)工程施工依據(jù)準(zhǔn)確可靠,隨后進(jìn)行工程施工,達(dá)到徹底治理的目的。

4.3 治理規(guī)劃方案

依據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境治理技術(shù)要求,在查清鄭 -少 -洛高速沿線(xiàn)礦山地質(zhì)環(huán)境破壞和危害現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上,針對(duì)存在的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題和特點(diǎn),首先進(jìn)行治理工程前期測(cè)繪、勘察工作,然后進(jìn)行工程治理措施,確保治理工程質(zhì)量和礦山環(huán)境修復(fù)效果。采取工程措施與生物措施相結(jié)合的方案進(jìn)行治理,恢復(fù)其自然生態(tài)景觀(guān),以求達(dá)到“人在車(chē)中坐,車(chē)在畫(huà)中行”的目的。

依鄭 -少 -洛高速公路沿線(xiàn)礦山分布位置自東向西分依次為新密市石灰?guī)r開(kāi)采礦區(qū)、登封市建筑用砂、石英砂開(kāi)采礦區(qū)、伊川縣石灰?guī)r、石英砂開(kāi)采礦區(qū)三個(gè)區(qū)。為達(dá)到治理效果,對(duì)于地質(zhì)環(huán)境破壞較為嚴(yán)重的區(qū)域采取連片、分區(qū)治理的方法,前期實(shí)施相應(yīng)的工程措施,為下一步的復(fù)綠工程奠定基礎(chǔ),最終達(dá)到美化環(huán)境的作用。擬采用邊坡整理(挖填方)、護(hù)坡工程、覆土工程、礦渣堆平整工程、排水工程、礦山地質(zhì)公園建設(shè)及生物工程等綜合治理措施,使鄭 -少 -洛高速公路沿線(xiàn)礦山生態(tài)環(huán)境得以改善,以達(dá)到穩(wěn)固礦山,恢復(fù)生態(tài)環(huán)境。

5 結(jié)語(yǔ)

(1)通過(guò)開(kāi)展鄭 -少 -洛高速沿線(xiàn)礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理,實(shí)施礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)督管理提供基礎(chǔ)地質(zhì)依據(jù)。

(2)鄭 -少 -洛高速沿線(xiàn)礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理屬公益性、社會(huì)性項(xiàng)目,其價(jià)值具有間接性、潛在性和長(zhǎng)久性的特點(diǎn),主要表現(xiàn)在減災(zāi)、防災(zāi)方面。