石膏礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估

向 娟，馮?？?中南大學(xué)資源與安全工程學(xué)院，湖南 長沙 10083)

石膏礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估

Geologic environment impact assessment of gypsum mine

向 娟，馮?？?中南大學(xué)資源與安全工程學(xué)院，湖南 長沙 10083)

礦山開采活動(dòng)在給地方帶來經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，對地質(zhì)環(huán)境造成一定程度的破壞。本文結(jié)合湖南某石膏礦山實(shí)際情況,對礦山地質(zhì)環(huán)境影響的現(xiàn)狀進(jìn)行了評估，分析預(yù)測了礦山開采可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害,并提出了相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)方案，對我國非金屬礦山的開采具有指導(dǎo)意義。

礦山地質(zhì)環(huán)境；環(huán)境影響評估；地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測；環(huán)境保護(hù)措施

1 前言

礦業(yè)是人類生存、經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展的重要基礎(chǔ),特別是我國正處于工業(yè)化進(jìn)程的高速發(fā)展階段,對礦石的需求與日俱增。礦業(yè)的快速發(fā)展在為經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展提供重要物質(zhì)保障的同時(shí)，累積了大量的地質(zhì)環(huán)境問題，因采礦活動(dòng)造成礦區(qū)地面塌陷、地裂縫、崩塌、滑坡，含水層破壞、地下水疏干、地質(zhì)地貌景觀破壞等問題，已嚴(yán)重危害礦區(qū)人民正常的生產(chǎn)生活，制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展[1～8]。因此非常必要對礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境問題設(shè)置保護(hù)方案，減少礦產(chǎn)活動(dòng)造成的地質(zhì)環(huán)境破壞，保護(hù)人民生命和財(cái)產(chǎn)安全，促進(jìn)礦產(chǎn)資源的合理開發(fā)利用和經(jīng)濟(jì)社會(huì)、資源環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展[2～4]。

礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)，堅(jiān)持預(yù)防為主、防治結(jié)合，誰開發(fā)誰保護(hù)、誰破壞誰治理、誰投資誰受益的原則。本文結(jié)合湖南省某石膏礦現(xiàn)場實(shí)際情況,對礦山地質(zhì)環(huán)境影響現(xiàn)狀進(jìn)行了評估，包括礦業(yè)活動(dòng)對水資源、水環(huán)境、土地資源、土石環(huán)境、建筑物及工程設(shè)施、自然保護(hù)區(qū)、景觀以及人居環(huán)境等的影響,對礦山地質(zhì)災(zāi)害的現(xiàn)狀和可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行了評估,并提出了相應(yīng)的環(huán)境保護(hù)方案和可行性的建議。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境概況

該礦山位于湖南省臨澧縣九里鄉(xiāng)萬崗村，西南距枝柳鐵路新安站15km，北距枝柳鐵路金羅站23km，南至石長鐵路臨澧站30km，水運(yùn)距合口港4km，通過水運(yùn)可達(dá)華東南京、上海等大中港口，鄉(xiāng)級公路橫穿礦區(qū)，因此，交通十分方便。礦山始建于2002年，2003年投產(chǎn)，原設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為5萬t/a，現(xiàn)設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為10萬t/a。公司依法取得的礦區(qū)面積約為1.5km2,大致呈北東—南西走向，東西長約1 900m，南北寬約為700m。

該礦地處平原地區(qū)，地勢平坦，地貌作用以侵蝕堆積為主，部分人工搬運(yùn)作用，地表均為第四系松散沉積物所覆蓋。礦區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)型濕潤氣候，四季分明。

礦區(qū)及鄰近范圍內(nèi)主要地層有：下第三系始新統(tǒng)新溝嘴組及第四系全新統(tǒng)。礦區(qū)處于一傾角極緩的單斜構(gòu)造，主要構(gòu)造有礦區(qū)北部的F1、F2及南部的F3斷層，整體構(gòu)造屬中等復(fù)雜類型。評估區(qū)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)不強(qiáng)烈，主要表現(xiàn)為震蕩性的不均勻抬升運(yùn)動(dòng)，造成山體侵蝕與剝蝕，目前趨于較穩(wěn)定期。據(jù)GB18306-2001《中國地震參數(shù)區(qū)劃圖》，本區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.10g，地震動(dòng)反應(yīng)波譜特征周期值為0.35s，對應(yīng)地震基本烈度為Ⅶ度，為弱震區(qū)。

3 礦山地質(zhì)環(huán)境影響現(xiàn)狀評估[5～8]

3.1 評估標(biāo)準(zhǔn)方法與要求

本次礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估標(biāo)準(zhǔn)，依據(jù)《湖南省礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估技術(shù)要求》附錄E地質(zhì)災(zāi)害危害性分級表、附錄F礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度分級表進(jìn)行評估。評估方法采用層次法、工程類比法及綜合分析判別法對下述地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀問題進(jìn)行了闡述。

（1）闡述評估區(qū)地質(zhì)環(huán)境特征和現(xiàn)狀條件下的地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量狀況。

（2）礦山開發(fā)條件下的地質(zhì)環(huán)境抗干擾和危害。

（3）礦山地質(zhì)環(huán)境遭受的破壞和危害。

（4）礦山開發(fā)受到地質(zhì)環(huán)境的制約和影響。

（5）礦山生態(tài)恢復(fù)、環(huán)境治理現(xiàn)狀及地質(zhì)災(zāi)害防治工作狀況。

（6）綜合確定礦山地質(zhì)環(huán)境問題的影響等級和危害程度。

3.2 礦業(yè)活動(dòng)對水資源和水環(huán)境影響的現(xiàn)狀評估

（1）對地下水資源枯竭影響的評估。區(qū)內(nèi)第四系砂卵石層含水較豐富，開采礦層主要在不含水也不透水的泥巖中進(jìn)行。現(xiàn)狀條件下，礦坑涌水量較小，未影響到上部砂卵石層，地下含水層疏干影響較輕；礦井目前涌水量較?。?0t/h），礦山開采誘發(fā)地下水位超常降低的可能性??；區(qū)內(nèi)未見水塘干涸，飲水井位于第四系沖積層中，礦井開采未受影響。地下水資源枯竭影響較輕。

（2）對區(qū)域地下水均衡影響的評估。礦井充水主要來自淺部風(fēng)化帶水及斷層裂隙水，礦井排水量較小，對區(qū)域地下水均衡破壞影響較輕。

（3）對地表水環(huán)境影響的現(xiàn)狀評估。礦區(qū)地表水由溪溝、堰塘和人工溝渠等組成，地表水的補(bǔ)給方式為大氣降水和人工引水。堰塘和部分地勢低洼地段當(dāng)?shù)赜米黥~塘或儲(chǔ)水池；溪溝、排水渠則疏排漬水，旱季利用以上地表水進(jìn)行農(nóng)田灌溉。礦區(qū)及附近無工業(yè)廠礦排放廢渣廢液污染地表水，當(dāng)?shù)鼐用裆钆c農(nóng)業(yè)生產(chǎn)對地表水資源污染也較輕。根據(jù)《湖南省礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估技術(shù)要求》附錄F中，本區(qū)屬于“無污染或僅限于污染源處小范圍內(nèi)”。

（4）對地下水環(huán)境影響的現(xiàn)狀評估。開采石膏礦不產(chǎn)生廢石廢氣，石膏不含有毒有害元素。礦山礦坑水呈弱酸性，不含對環(huán)境有重大污染的陰、陽離子，不含有毒有害元素，無礦毒鹵水，可直接用于田地灌溉。地面水體有農(nóng)藥輕度污染，但較易治理。根據(jù)《湖南省礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估技術(shù)要求》附錄F中，本區(qū)屬“無污染或僅限于污染源處小范圍內(nèi)”。

綜上所述，礦業(yè)活動(dòng)對礦區(qū)水資源、水環(huán)境影響的評估屬較輕。

3.3 礦業(yè)活動(dòng)對土地資源及土石環(huán)境影響的評估

礦山地面建筑、矸石堆放場、公路占地共7 000m2，占礦山面積的1.77%，場地占用不大，未誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，采空區(qū)地表變形影響利用土地對土地資源影響較輕。區(qū)內(nèi)未見采空區(qū)上方的地表變形，采空區(qū)地表變形影響利用土地對土地資源影響較輕；礦業(yè)活動(dòng)未造成土地荒漠化和水土流失，因此，土地荒漠化及水土流失影響較輕。

區(qū)內(nèi)矸石已被利用來修路或充填采空區(qū)，故矸石對土石環(huán)境污染影響較輕；礦井廢水基本符合地表水IV類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)排放，對土石環(huán)境影響較輕；礦業(yè)活動(dòng)未造成土地荒漠化和水土流失，因此，土地荒漠化及水土流失影響較輕。綜上所述，礦業(yè)活動(dòng)對土地資源、土石環(huán)境影響現(xiàn)狀評估較輕。

3.4 礦山地質(zhì)災(zāi)害影響（危害）的現(xiàn)狀評估

（1）地質(zhì)災(zāi)害類型、分布、特征及成因。區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀條件下地質(zhì)災(zāi)害有礦井突水、冒頂災(zāi)害。據(jù)調(diào)查，礦井在以往開采中曾發(fā)生過突水，原因是礦山開采導(dǎo)通第四系砂卵石層，導(dǎo)致采掘井巷部分被水淹沒，但未造成人員傷亡情況；礦層頂板較為松軟，屬二級頂板，發(fā)生過數(shù)次頂板事故，但由于礦山及職工的安全意識較好，沒有人員傷亡。

（2）地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀危險(xiǎn)性。礦山曾因發(fā)生突水導(dǎo)致局部巷道廢棄，給礦山造成的經(jīng)濟(jì)損失中等，礦山突水危險(xiǎn)性中等；礦井頂板數(shù)次冒頂，破壞了局部巷道，造成了一定經(jīng)濟(jì)損失，但未造成人員傷亡，危險(xiǎn)性中等。

3.5 礦業(yè)活動(dòng)對建筑物及工程、設(shè)施和自然保護(hù)區(qū)影響的現(xiàn)狀評估

評估區(qū)范圍內(nèi)有村級公路1 442m、不存在鐵路、水庫（壩）、河道、廠礦、橋、涵、水庫、名勝古跡或自然保護(hù)區(qū)，僅在礦區(qū)中部有一條鄉(xiāng)村公路，礦區(qū)內(nèi)有2處居民集中區(qū)。在實(shí)際調(diào)查中，沒有發(fā)現(xiàn)礦業(yè)活動(dòng)對上述工程設(shè)施、建筑物造成影響，危害較小。現(xiàn)狀評估為礦業(yè)活動(dòng)對建筑物及工程、設(shè)施和自然保護(hù)區(qū)影響較輕。

3.6 礦業(yè)活動(dòng)對景觀和人居環(huán)境影響的現(xiàn)狀評估

該區(qū)內(nèi)無特別景觀，無交通要道、旅游公路、風(fēng)景名勝區(qū)、地質(zhì)公園。根據(jù)礦山開采方式及礦層的賦存與覆巖的水文、工程地質(zhì)等條件，礦山發(fā)生采空頂板坍塌、地面塌陷、礦坑突水突泥等災(zāi)害的可能性小。礦業(yè)活動(dòng)不會(huì)對地面造成較大沉降，對地面自然景觀影響不明顯，也不會(huì)對人們造成視覺污染。礦業(yè)活動(dòng)對景觀影響較輕。

（1）礦山內(nèi)居民飲水井位于第四系沖洪積層中，礦業(yè)活動(dòng)未影響飲水井干涸及水位下降，地表水無漏失，對農(nóng)業(yè)灌溉無影響。

（2）礦山占用土地多為荒地，對農(nóng)業(yè)未造成較大影響。

（3）礦山內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害少，礦山?jīng)]有因發(fā)生地表移動(dòng)造成居民及房屋開裂等的損失。對居民造成的危險(xiǎn)性小。

因此，礦山人居環(huán)境影響較輕。綜上所述，礦山地質(zhì)環(huán)境影響現(xiàn)狀評估整體較輕。

4 礦山地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測評估

（1）礦業(yè)活動(dòng)引發(fā)、加劇崩塌、滑坡、泥石流等的危險(xiǎn)性。礦山地處平原地貌，現(xiàn)狀條件下未發(fā)生崩塌、滑坡，礦井延深開采誘發(fā)崩塌、滑坡的可能性?。挥捎谑瞧皆瓍^(qū)，相對高差小于1m，現(xiàn)狀條件下未發(fā)生泥石流，礦井延伸開采誘發(fā)泥石流可能性小；礦層頂板為二級頂板，較難管理，隨著開采深度的增加，礦山頂板壓力增大，加劇冒頂?shù)目赡苄源?；礦業(yè)活動(dòng)引發(fā)、加劇巖溶地面塌陷的危險(xiǎn)性。

區(qū)內(nèi)不存在巖溶地層，不存在隱伏在地下的巖溶洞穴上方的土（巖）體在人為因素或自然因素影響下產(chǎn)生向下陷落并在地面形成坑洞或裂縫的可能性，隱患體狀態(tài)穩(wěn)定，故礦井延伸開采不可能誘發(fā)巖溶塌陷。

（2）礦業(yè)活動(dòng)誘發(fā)加劇礦井突水的可能性。礦井開采現(xiàn)狀中發(fā)生過一次由于導(dǎo)通第四系砂卵石層而產(chǎn)生的礦井突水，礦井深部開采雖然不觸及第四系砂卵石層，但由于斷層（F2）附近節(jié)理、裂隙較發(fā)育，有可能導(dǎo)通其上部的砂卵石層，且斷層本身含較豐富的裂隙水，因此，礦業(yè)活動(dòng)加劇礦井突水可能性中等。頂板標(biāo)高0～10m處，膏層埋深小于50m，礦業(yè)活動(dòng)加劇礦井突水的可能性大。

（3）礦業(yè)活動(dòng)誘發(fā)、加劇采空區(qū)地面塌陷及地裂縫的危險(xiǎn)性。石膏礦石屬易風(fēng)化、易溶蝕的礦石，泥沙質(zhì)類的紅層巖石也易風(fēng)化、崩解成粘土或松散狀。礦山采空區(qū)形成后，采巷縱橫交錯(cuò)分布，長期處于氧化環(huán)境，采巷中的礦石及圍巖容易風(fēng)化、溶蝕、崩解，在上覆地質(zhì)應(yīng)力的長期作用下，礦坑頂板遭破壞、坍塌后，會(huì)危及采空區(qū)地面的穩(wěn)定，甚至可能出現(xiàn)地面裂縫、沉降、塌陷等地質(zhì)災(zāi)害。

從地質(zhì)勘察資料可知，礦山范圍內(nèi)IV礦層平均厚度11m，其中IVa礦層平均厚度8m,根據(jù)礦山開發(fā)利用方案可知，僅采IVa礦層，護(hù)頂層預(yù)留5m，即采厚3m。底板標(biāo)高-3～-70m，地面標(biāo)高49m左右，礦層頂板標(biāo)高+0～-67m。采空區(qū)覆巖在垂向上滑落塌陷變形破壞影響覆巖厚度按冒落帶、裂縫帶高度經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算如下：

式中：M——采空區(qū)高度，M=3m。

計(jì)算得知：H冒=7.73～14.75m，取 15m；H裂=13.32～23.72m，取24m；H冒+H裂=39m。

從采空區(qū)覆巖厚度為49～116m來看，底板標(biāo)高+7m以上的采空區(qū)發(fā)生采空區(qū)地面塌陷的可能性較大；底板標(biāo)高+7m以下即使采空區(qū)發(fā)生塌陷，波及第四系地表的可能性小。但是實(shí)際底板標(biāo)高為-3～-70m，所以發(fā)生采空區(qū)地面塌陷的可能性很小。

5 礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)方案

礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)應(yīng)采取預(yù)防為主，治理為輔的方針。本礦山為地下采礦，礦業(yè)活動(dòng)主要是地面水土資源環(huán)境保護(hù)和井下防止采空區(qū)冒頂、塌陷等礦山型地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

工業(yè)場地要盡量少占耕地，嚴(yán)格控制土地使用面積，以滿足布置主井、堆放礦石和廠房建筑為宜。嚴(yán)防廢渣對礦山及周邊水環(huán)境帶來不利影響。

（1）水資源、水環(huán)境保護(hù)方案。加強(qiáng)礦坑水管理；防止地表水滲漏；優(yōu)化開采方法及加強(qiáng)頂板管理，防止頂板冒落帶及導(dǎo)水裂縫帶過高而使上覆各含水層地下水串通。

（2）土地資源、土石環(huán)境保護(hù)方案。規(guī)范礦山建設(shè)用地、節(jié)約用地，不用農(nóng)田，少用耕地、林地，多用荒地；優(yōu)化開拓布署及開采方法，防止或減少地表變形影響利用土地。

（3）地質(zhì)災(zāi)害防治方案。嚴(yán)禁無證開采，防止亂采濫挖，嚴(yán)禁越界開采；優(yōu)化礦井開拓布置及開采方法并采用如縮小采巷寬度、砌漿支護(hù)等措施，防止和減少采空區(qū)地面塌陷及其它地質(zhì)災(zāi)害；留足保護(hù)礦柱；井下嚴(yán)格按安全規(guī)程作業(yè)生產(chǎn)，加強(qiáng)通風(fēng)，加強(qiáng)探水，加強(qiáng)頂板支護(hù)管理等工作，加強(qiáng)保護(hù)礦柱的留設(shè)工作。

（4）人居環(huán)境保護(hù)方案。加強(qiáng)植樹造林，建設(shè)綠色礦山，嚴(yán)禁亂砍濫伐活動(dòng)；加強(qiáng)煤矸石堆管理，防止雨季發(fā)生垮塌；保護(hù)好農(nóng)田、耕地，不占用農(nóng)田，少占用耕地。

6 結(jié)語

（1）礦山地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度屬中等類型；礦山屬平原地貌，相對高差小于1m，地形條件簡單；地表水系較發(fā)育，對礦井充水一般影響較小，氣候濕潤多雨，日降水量及瞬時(shí)最大降水量大；地層簡單，地質(zhì)構(gòu)造中等；礦層厚度變化小、穩(wěn)定；礦山工程地質(zhì)條件中等，頂板較難管理。

（2）礦山開采區(qū)水資源影響現(xiàn)狀評估較輕，預(yù)測評估影響總體較輕，局部較重，水質(zhì)污染影響現(xiàn)狀、預(yù)測、綜合評估較輕；礦山開采區(qū)礦業(yè)活動(dòng)對土地資源、土石環(huán)境影響現(xiàn)狀評估較輕，礦山地質(zhì)環(huán)境影響現(xiàn)狀評估整體較輕。

（3）對礦業(yè)活動(dòng)可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行了預(yù)測評估，包括引發(fā)崩塌、滑坡、泥石流等危險(xiǎn)性、加劇礦井突水的可能性、誘發(fā)、加劇采空區(qū)地面塌陷及地裂縫的危險(xiǎn)性等。

（4）結(jié)合礦山實(shí)際，提出了具體可行的環(huán)境保護(hù)方案，對指導(dǎo)礦山的生產(chǎn)有著積極作用。

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X141

B

2010-05-10

2010-06-03

向 娟（1985-），女，湖南龍山人，在讀碩士，從事巖土工程邊坡穩(wěn)定性、錨固注漿等的研究工作。

Abstract:The geologic environment is destroyed at a certain degree when mining activity brings region economic benefits.Accord?ing to the practical situation of some gypsum mine in Hunan province,the present situation of mine geologic environment impact is evaluated,and the potential geologic disasters caused by mining are analyzed and predicted.The corresponding environmental pro?tection scheme is proposed,and which have guiding significance to domestic nonmetallic mine.

Key words:mine geologic environment;environmental impact statement;forecast of geologic disaster;environmental protection measure

1672-609X（2011）01-0040-04