桂林石灰?guī)r礦山地質(zhì)環(huán)境問題及其保護(hù)治理

牛鵬飛

（桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林541004）

桂林石灰?guī)r礦產(chǎn)資源十分豐富，開采石灰?guī)r主要產(chǎn)出于泥盆系中統(tǒng)東崗嶺組、上統(tǒng)桂林組和融縣組及石炭系下統(tǒng)巖關(guān)組等地層中，巖性主要為灰?guī)r、微晶灰?guī)r和泥晶灰?guī)r等［1］。桂林全區(qū)現(xiàn)有水泥用、飾面用、制灰用和建筑石料用石灰?guī)r礦山共計(jì)251座，年產(chǎn)礦石量約2.355×107t，具體情況如下：①水泥用灰?guī)r。大型礦山1座、小型礦山19座，年產(chǎn)礦石量5.08×106t，主要分布于桂林市區(qū)、靈川縣譚下鎮(zhèn)、興安縣嚴(yán)關(guān)鎮(zhèn)及臨桂縣二塘鎮(zhèn)等地。②飾面用灰?guī)r。小型礦山10座，年產(chǎn)礦石量8.1×105t，主要分布于靈川縣海洋鄉(xiāng)和陽朔縣白沙鎮(zhèn)。③制灰用灰?guī)r。小型礦山5座，年產(chǎn)礦石量3.8×105t，主要分布于興安縣。④建筑石料用灰?guī)r。小型礦山216座，年產(chǎn)礦石量1.728×107t。礦山規(guī)模以小型為主，礦山數(shù)量大，分布廣泛，主要位于主干道路沿線和城鄉(xiāng)結(jié)合部，集中分布于桂林市區(qū)、臨桂縣、靈川縣及興安縣等地區(qū)。

1 桂林石灰?guī)r礦山地質(zhì)環(huán)境問題

礦山地質(zhì)環(huán)境問題是指受采礦活動(dòng)的影響而產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境破壞的現(xiàn)象［2］。桂林石灰?guī)r礦山開采年代久遠(yuǎn)，人類工程活動(dòng)強(qiáng)烈，已廢棄和在開采石灰?guī)r礦山數(shù)量眾多。由于礦山企業(yè)意識(shí)淡薄，在利益驅(qū)動(dòng)下無視安全、亂采亂挖，不按礦山開采設(shè)計(jì)進(jìn)行；加之上級(jí)部門管理松懈，任由采礦者亂砍亂伐，任意隨地堆積廢棄物，造成桂林石灰?guī)r礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境問題極為突出，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。

1.1 造成礦山地質(zhì)災(zāi)害

1）崩塌、滑坡 桂林石灰?guī)r礦山主要為小型建筑石料用灰?guī)r礦山，由于絕大多數(shù)礦山未按開采設(shè)計(jì)方案進(jìn)行露天臺(tái)階式開采，而是進(jìn)行一面墻式開采，露天采礦場形成了高陡邊坡，采石壁一般高20～30 m，甚至大于50 m，坡度一般大于80°，甚至達(dá)到90°或者形成外凸的傘檐。由于石灰?guī)r體中節(jié)理、裂隙及巖溶發(fā)育，加之爆破震動(dòng)，常將巖體切割成獨(dú)立的塊體，形成臨空面而與母巖脫離，往往造成采礦場邊坡上危巖聳立，穩(wěn)定性差，且基本上無任何防護(hù)措施，極易發(fā)生崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害。

2）巖溶地面塌陷 桂林石灰?guī)r礦山主要開采泥盆系中、上統(tǒng)和石炭系下統(tǒng)的可溶性碳酸鹽巖，巖溶中等－強(qiáng)發(fā)育，有地下水活動(dòng)，上覆土層厚度較薄，具備巖溶地面塌陷發(fā)育的基本條件。在礦山抽排地下水或者開采爆破、運(yùn)輸?shù)人a(chǎn)生的震（振）動(dòng)、荷載等作用下都可能破壞地下巖溶管道、溶洞或土洞的支撐平衡，致使其頂板塌落，形成基巖或土層塌陷，從而產(chǎn)生巖溶地面塌陷。由于巖溶地面塌陷與地質(zhì)構(gòu)造關(guān)系密切，通常成群成帶分布，特別是巖溶地面塌陷具有突發(fā)性，有時(shí)會(huì)造成人身財(cái)產(chǎn)傷害［2］。

3）泥石流 礦山開采的廢石土渣一般沿坡、沿溝堆積，形成廢渣場，廢渣場無攔擋和排導(dǎo)水工程。由于桂林地區(qū)每年3～6月份的強(qiáng)降雨非常集中，容易引發(fā)泥石流地質(zhì)災(zāi)害。

1.2 地下含水層被破壞

露天采礦活動(dòng)會(huì)破壞地下含水層的補(bǔ)徑排系統(tǒng)，尤其是對(duì)礦區(qū)地下水補(bǔ)給區(qū)造成較大的破壞，影響地下水補(bǔ)給條件。部分礦山采礦過程中，還需大量抽排地下水，導(dǎo)致礦區(qū)地下含水層水位下降，水量減少。此外，石灰?guī)r礦山開采產(chǎn)生的污水、粉塵較多，在接受降雨沖刷后會(huì)沿石灰?guī)r節(jié)理、裂隙滲漏或沿地表徑流補(bǔ)給地下水，對(duì)礦區(qū)地下含水層水質(zhì)造成影響或破壞。

1.3 地形地貌景觀被破壞

礦山企業(yè)為了運(yùn)輸、銷售便利，往往就近選址，多位于道路沿線和城鄉(xiāng)結(jié)合部。石灰?guī)r大規(guī)模開采形成了千瘡百孔的山體缺口和裸露采石壁，另外采礦產(chǎn)生大量廢土石渣堆積，上述采礦活動(dòng)對(duì)原始地形地貌景觀和森林植被破壞嚴(yán)重。如湘桂鐵路、桂柳高速、桂林市機(jī)場高速等主干道路沿線隨處可見巖溶峰叢峰林山體殘缺，出現(xiàn)了“青山掛白”現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了桂林山水的景觀。

1.4 土地資源被破壞

石灰?guī)r礦山露天開采不但挖損破壞了林地、草地等土地資源，而且礦山廢石土渣堆積、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等造成了山體坡腳旱地、水田等土地資源的壓占或挖損破壞。上述采礦活動(dòng)對(duì)礦區(qū)植被和土壤結(jié)構(gòu)造成嚴(yán)重破壞，加劇了水土流失，使土地資源失去原有功效，恢復(fù)治理困難，給礦區(qū)周邊居民生產(chǎn)生活造成嚴(yán)重影響。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理對(duì)策

2.1 地質(zhì)災(zāi)害防治

地質(zhì)災(zāi)害的防治是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，必須堅(jiān)持以預(yù)防為主、避讓與治理相結(jié)合以及全面規(guī)劃、突出重點(diǎn)的原則，因勢利導(dǎo)，因害設(shè)防，以達(dá)到減災(zāi)的目的。通過對(duì)石灰?guī)r礦山地質(zhì)環(huán)境條件和地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育特征等研究，針對(duì)礦山開采過程中可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害提出以下防治對(duì)策。

1）崩塌、滑坡 崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害主要發(fā)生在采礦場及堆渣體等邊坡發(fā)育地段，尤其是采礦場邊坡極易引發(fā)巖質(zhì)崩塌地質(zhì)災(zāi)害。為保證邊坡安全，在礦山生產(chǎn)過程中，要嚴(yán)格按照開采方案設(shè)計(jì)施工，杜絕不合理、不規(guī)范的開采，工作面禁止形成傘檐和空洞，臺(tái)階工作臺(tái)應(yīng)保持平整，臨近最終邊坡的采掘作業(yè)，須按設(shè)計(jì)確定的寬度預(yù)留安保、運(yùn)輸平臺(tái)，保持階段的安全坡面角，不超挖坡底，以保證最終邊坡的穩(wěn)定性。此外，應(yīng)按設(shè)計(jì)邊坡值修坡，清除坡面松動(dòng)浮石，采取邊開采邊修坡清理浮石，清理廢石回填各平臺(tái)洼坑。為防止堆渣邊坡引發(fā)崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害，在礦山生產(chǎn)過程中的廢土石渣，應(yīng)及時(shí)輸送到廢渣場，不能隨意堆放，終坡面應(yīng)排土夯實(shí)，并做好截排水工作，加強(qiáng)坡頂、坡面的截水防滲措施，堆渣結(jié)束后要及時(shí)進(jìn)行修整和復(fù)墾綠化［3］。

2）巖溶地面塌陷 為了防治巖溶地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害，應(yīng)禁止在礦區(qū)及其附近進(jìn)行間歇性大強(qiáng)度（降深）抽取地下水。在局部土體覆蓋較厚區(qū)段若進(jìn)行基建工程須進(jìn)行插釬驗(yàn)槽，需查明隱伏土洞、溶洞是否存在，避免巖溶地面塌陷影響工程建設(shè)。加強(qiáng)巡察，發(fā)現(xiàn)有地面或建筑開裂等跡象及不良工程地質(zhì)等問題，應(yīng)及時(shí)采取工程措施進(jìn)行處理。

3）泥石流 為了避免泥石流地質(zhì)災(zāi)害，礦山開采產(chǎn)生的廢土石渣不應(yīng)堆積在溝谷中，對(duì)于已經(jīng)堆積形成的邊坡，應(yīng)做好坡頂、坡面的截水防滲工作和坡底的支擋加固工作。此外，應(yīng)做好坡頂坡面修建截排水溝和植樹種草綠化、坡底修建擋土墻、攔渣壩等工作。

地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測工作是預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害的重要措施，在礦山開采過程中要密切監(jiān)測礦山工程地質(zhì)條件的變化情況，每日施工前、施工中、施工后有專人巡視觀測，也可設(shè)立監(jiān)測點(diǎn)長期監(jiān)測開采和堆渣邊坡變形、位移和穩(wěn)定性等情況以及地面變形、地裂縫及建筑物裂縫等情況，若發(fā)現(xiàn)異常情況，應(yīng)及時(shí)通知現(xiàn)場人員撤離。

2.2 被損地下含水層的防治

應(yīng)針對(duì)地下含水層的水質(zhì)、水位、水量等方面的變化開展防治工作，主要措施如下：①對(duì)生活污水、機(jī)械油污等難于利用、排放可能造成污染的部分，應(yīng)集中收集，達(dá)標(biāo)排放，避免礦區(qū)及周圍水環(huán)境質(zhì)量受到影響；②礦山開采產(chǎn)生的工業(yè)、生活垃圾要進(jìn)行集中堆放，及時(shí)拉走處理，防止造成二次污染；③修筑排水溝、引流渠等且做好防滲漏處理等措施，以減少地下水污染。此外，應(yīng)該盡量減少或者禁止在礦區(qū)及其附近進(jìn)行間歇性大強(qiáng)度（降深）抽取地下水，以免地下含水層水位、水量發(fā)生較大變化。

2.3 被損地形地貌景觀的防治

石灰?guī)r采礦場屬硬質(zhì)巖場地，植被一旦破壞，生態(tài)環(huán)境恢復(fù)極其困難。因此，應(yīng)針對(duì)礦山實(shí)際情況實(shí)施土地整理工程、截排水工程和植被恢復(fù)工程等措施。為了減輕礦山開采對(duì)原始生態(tài)環(huán)境的破壞和便于閉坑植被恢復(fù)，礦山建設(shè)和生產(chǎn)過程中應(yīng)嚴(yán)格按照開采設(shè)計(jì)采用臺(tái)階式開采，規(guī)范預(yù)留臺(tái)階規(guī)格，不得超挖；對(duì)于已經(jīng)形成的一面墻式開采邊坡，應(yīng)按照設(shè)計(jì)放坡，削整成臺(tái)階狀，以便日后恢復(fù)植被。植被恢復(fù)應(yīng)按照多層次、多結(jié)構(gòu)“喬、灌、草”立體混交原則進(jìn)行恢復(fù)［4］，選擇當(dāng)?shù)厣L能力較強(qiáng)的植物，并為其創(chuàng)造合適的土壤、水分和營養(yǎng)等條件，使其盡快發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)的功能，使礦山生態(tài)結(jié)構(gòu)、生態(tài)環(huán)境和生態(tài)平衡得以恢復(fù)，并向良性方向發(fā)展。

2.4 被損土地資源的防治

為了盡量減少對(duì)土地資源的壓占和挖損破壞，在礦山建設(shè)及生產(chǎn)過程中應(yīng)嚴(yán)格按照開采設(shè)計(jì)要求施工：充分利用已有平臺(tái)進(jìn)行礦石堆放和設(shè)備存放；剝離的表土應(yīng)堆放至已采完的臺(tái)階上復(fù)墾；充分利用現(xiàn)在的廢渣場集中有序堆放廢土渣石，盡量減少對(duì)土地資源的利用。此外，對(duì)于較大的喬木或灌木應(yīng)異地移植栽培，適時(shí)補(bǔ)種合適的花草林木，以便縮短閉坑時(shí)植被重建周期，并針對(duì)礦山閉坑及時(shí)開展土地復(fù)墾工作，使土地資源盡可能恢復(fù)原有功效或與當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)相協(xié)調(diào)。

3 結(jié) 語

針對(duì)桂林石灰?guī)r開采造成的一系列地質(zhì)環(huán)境問題，提出了相應(yīng)保護(hù)與恢復(fù)治理措施，以便改善石灰?guī)r礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境，達(dá)到消除地質(zhì)災(zāi)害隱患的目的，最終形成礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展的礦業(yè)開發(fā)綠色模式。

［1］成官文，郭純清，何秋明，等 .桂林喀斯特區(qū)的科學(xué)價(jià)值和自然遺產(chǎn)價(jià)值［J］.桂林工學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，25（3）：284－288.

［2］馮佐海，李曉峰，張明華，等 .桂林市巖溶塌陷空間分布與地質(zhì)構(gòu)造的關(guān)系［J］.地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2001，12（2）：16－20.

［3］DZ／T0223－2011，礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理方案編制規(guī)范［S］.

［4］彭建，蔣一軍，吳健生，等 .我國礦山開采的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)及土地復(fù)墾典型技術(shù)［J］.地理科學(xué)進(jìn)展，2005，24（2）：38－48.