廣西灌陽方解石礦礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)估及治理恢復(fù)措施

謝永彬，毛煜露

(1.桂林理工大學(xué)地球科學(xué)學(xué)院，廣西 桂林 541004；2.廣西金秀茂源礦業(yè)開發(fā)有限公司，廣西 金秀 545709)

礦山地質(zhì)災(zāi)害是指由于人類采礦生產(chǎn)活動(dòng)而引發(fā)的一種破壞地質(zhì)環(huán)境，危及生命財(cái)產(chǎn)安全，并帶來重大經(jīng)濟(jì)損失的礦區(qū)災(zāi)害[1]，礦山的開采、挖掘是直接在巖土圈進(jìn)行的，伴隨著我國礦山開采強(qiáng)度的增大，其所形成的環(huán)境破壞也越來越嚴(yán)重[2]。礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理主要從地質(zhì)災(zāi)害影響，地下含水層破壞、地形地貌景觀及土地資源影響4個(gè)方面進(jìn)行現(xiàn)狀評(píng)估及預(yù)測(cè)[3]。因此，通過野外實(shí)地調(diào)研，針對(duì)礦山現(xiàn)存在破壞的地質(zhì)環(huán)境問題，對(duì)其進(jìn)行礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)估，提出切實(shí)的恢復(fù)治理措施，保證礦山活動(dòng)進(jìn)行及人身財(cái)產(chǎn)安全。

1 礦山基本概況

廣西灌陽某方解石采礦場(chǎng)位于灌陽縣城北直距約4km，行政隸屬灌陽縣灌陽鎮(zhèn)管轄，礦區(qū)東側(cè)3km有百灌陽二級(jí)公路通過，有簡易公路相連，交通較為便利。礦區(qū)總面積8.58hm2，開發(fā)利用方案設(shè)計(jì)開采標(biāo)高為+425m～+320m，采用地下開采的方式，礦山推斷的內(nèi)蘊(yùn)經(jīng)濟(jì)資源量(333)15.48萬t，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力1.5萬t/a，為小型礦山。該礦區(qū)礦體埋藏深度大，中厚礦體，礦體呈脈狀以NE向產(chǎn)出，礦體嚴(yán)格受斷層控制，傾向110°，傾角67°。

該區(qū)屬于亞熱帶季風(fēng)性氣候，氣候溫暖濕潤，年平均氣溫16～18℃，以7—8月份氣溫較高，月平均氣溫23～27℃，1—2月份氣溫較低，最低氣溫-6～7℃。雨量多集中于3—9月，占全年的70%，年降雨1800～2400mm，期間常有大雨或暴雨，平均濕度76%；冬季降水量少，較干燥，年平均蒸發(fā)量為1491.4mm，常遇風(fēng)速在20m/s以上，極端最大風(fēng)速34m/s。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境條件

2.1 地形地貌

礦區(qū)屬于巖溶峰叢洼地地貌區(qū)，地貌類型單一，海拔標(biāo)高+430m～+330m，相對(duì)高差約100m。區(qū)域上總體地勢(shì)為西高東低，坡度35°～50°，地形起伏變化中等。區(qū)內(nèi)山體主要為晚泥盆世錫礦山組下段灰?guī)r組成，山坡部分基巖裸露，其余區(qū)段覆蓋有較薄的第四系松散土層，山體生長有低矮荊棘、灌木雜草等植被，原始生態(tài)環(huán)境保存較好，植被覆蓋率約80%。

2.2 地層巖性

礦區(qū)內(nèi)分布地層由老到新主要有：晚泥盆世錫礦山組下段，巖性為深灰色微晶生物屑灰?guī)r，見生物碎屑，微晶結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，主要礦物成分為方解石，地層厚度大于200m；第四系，主要包括第四系溶余堆積紅粘土和腐殖土，其中溶余堆積紅粘土為紅褐—黃褐色粘土，稍濕—濕，成分主要為粘土物質(zhì)，含少量碎石，主要分布于礦區(qū)山坡表層及坡腳低洼處，厚約0.1～2m；腐殖土為富含有機(jī)質(zhì)的粘土夾植物根系組成，多呈松散狀態(tài)，厚約0.1～1m。

2.3 地質(zhì)構(gòu)造

區(qū)域上位于灌陽復(fù)式向斜的近核部，區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造主要發(fā)育有同安-沙江斷裂和灌陽斷層。其中，同安-沙江斷裂位于礦區(qū)南西部，距礦區(qū)約2.8km，區(qū)內(nèi)可見長約3.0km，總體走向NNE，傾角80°～82°，沿?cái)鄬拥貙尤笔В堑[巖、破碎帶發(fā)育；灌陽斷層從礦區(qū)東部通過，距礦區(qū)約3.4km，區(qū)內(nèi)可見長約8.0km，總體走向NNW，部分地段發(fā)生彎曲。礦區(qū)內(nèi)巖層節(jié)理裂隙較發(fā)育，以剪節(jié)理為主，節(jié)理走向以近EW向、SN向?yàn)橹?，?jié)理面多平直，節(jié)理延伸一般0.1～1m，一般無膠結(jié)充填。總體看，地質(zhì)構(gòu)造較簡單，地殼穩(wěn)定性較好。

2.4 水文地質(zhì)特征

礦區(qū)所處區(qū)域?yàn)楣嘟鱾?cè)上游支流巖溶水文地質(zhì)單元補(bǔ)給徑流區(qū)，主要接受大氣降水滲入補(bǔ)給，其次為溝溪水，地下水流量、水位與大氣降水密切相關(guān)，雨季接受降雨補(bǔ)給后向下滲透補(bǔ)給下伏基巖裂隙溶洞水；礦坑涌水主要沿?cái)嗔褞聺B，涌水量較小，采礦最低標(biāo)高位于當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面之上，采用平硐開拓，有一定坡度，礦坑充水能自然排泄；區(qū)域地下水總體由西向東徑流，最終以泉或地下水形式經(jīng)溪溝排泄于灌江附近支流最終匯入進(jìn)灌江。

3 礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀評(píng)估

礦區(qū)山體局部較陡峭，節(jié)理、裂隙發(fā)育，在平硐口兩側(cè)邊坡上有危巖發(fā)育，為采礦活動(dòng)形成，主要是開采形成切坡，使巖體內(nèi)的初始應(yīng)力得以釋放，卸荷帶的巖體由于圍壓的降低導(dǎo)致強(qiáng)度降低，加上采礦、暴雨及機(jī)械振動(dòng)作用逐漸發(fā)育成形。調(diào)查時(shí)尚未發(fā)現(xiàn)平硐發(fā)生冒頂、片幫等現(xiàn)象，平硐及礦山公路邊坡也未發(fā)生崩塌、滑坡?，F(xiàn)狀調(diào)查表明，礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害弱發(fā)育，各地質(zhì)災(zāi)害點(diǎn)的危害程度小，危險(xiǎn)性小；采礦活動(dòng)均處于當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面以上，對(duì)地下含水層影響程度較輕；因前期礦山配套設(shè)施建設(shè)及采礦活動(dòng)對(duì)原生地形地貌景觀和對(duì)土地資源的影響和破壞程度較嚴(yán)重?，F(xiàn)狀條件下采礦活動(dòng)占用、破壞土地資源情況見表1。

表1 礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀評(píng)估

4 礦山地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)評(píng)估

(1)采礦活動(dòng)可能引發(fā)崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)評(píng)估。在礦山建設(shè)過程中，已進(jìn)行了場(chǎng)地平整、爆破、開拓、掘進(jìn)，以及廢渣堆積等人類工程活動(dòng)。這些活動(dòng)已經(jīng)部分地改變了礦區(qū)的地形地貌，特別是巖土體的力學(xué)平衡狀態(tài)和邊坡穩(wěn)定性，隨著礦山建設(shè)的進(jìn)行，上述改變和破壞活動(dòng)還將進(jìn)一步發(fā)展。預(yù)測(cè)采礦活動(dòng)可能引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害主要有崩塌、滑坡、泥石流、巖溶地面塌陷、采空區(qū)地面塌陷和采空區(qū)地面沉陷。礦山在開采過程中，因修建平硐口、廢石場(chǎng)和礦山公路等形成多處不穩(wěn)定邊坡，在受降雨沖刷、浸潤作用下，雨水滲入會(huì)降低巖土體的抗剪強(qiáng)度，進(jìn)一步削弱邊坡的穩(wěn)定性，尤其是上覆土層厚度不大，結(jié)構(gòu)較松散，穩(wěn)定性較差，遇水強(qiáng)度易減弱，從而導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。預(yù)測(cè)平硐口、廢石場(chǎng)和礦山公路等建設(shè)引發(fā)崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害的可能性中等，危害程度中等，危險(xiǎn)性中等；礦區(qū)雨量充足，地形起伏較大，坡高谷深，上覆第四系殘坡積層較為松散，廢渣主要集中在平硐口斜坡或沖溝中，廢渣堆積體結(jié)構(gòu)松散、穩(wěn)定系數(shù)低、防沖刷能力弱，為泥石流的產(chǎn)生提供了物源，在遇到持續(xù)強(qiáng)降雨時(shí)，地下排泄區(qū)的地下水排量增大，孔隙水壓力加強(qiáng)，在地表水的沖刷及地下水的滲透作用下，使得堆放的廢渣堆積體飽和、流動(dòng)，引發(fā)泥石流地質(zhì)災(zāi)害。鑒于各廢渣堆積體規(guī)模較小，部分廢渣會(huì)被用于回填采空區(qū)，且區(qū)內(nèi)植被茂密，客觀降低了泥石流發(fā)生的概率。預(yù)測(cè)采礦活動(dòng)引發(fā)泥石流地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性中等，危害程度小，危險(xiǎn)性??；區(qū)內(nèi)下伏基巖為可溶性的碳酸鹽巖，巖溶發(fā)育，地下水活動(dòng)變化較大，上覆第四系土層厚度較薄，具備發(fā)育巖溶地面塌陷的基本條件。在礦山開采以及汽車運(yùn)輸?shù)人a(chǎn)生的振動(dòng)和荷載作用下，可能破壞地下巖溶管道和溶洞的支撐平衡，致使頂板塌落，形成塌陷。預(yù)測(cè)采礦活動(dòng)引發(fā)巖溶地面塌陷的可能性中等，危害程度中等，危險(xiǎn)性中等；礦山對(duì)礦體的開采，必將形成地下采空區(qū)，為不穩(wěn)定巖體提供了臨空面，巖體應(yīng)力重新分布，在重力作用下，礦體上方地表巖體、土體可能向下陷落引發(fā)采空區(qū)地面塌陷和頂部基巖及危巖可能會(huì)發(fā)生移動(dòng)和變形引起地表發(fā)生下錯(cuò)、移動(dòng)，最終引發(fā)采空區(qū)地面沉陷。通過對(duì)采空區(qū)的垮落帶高度及導(dǎo)水裂隙帶高度進(jìn)行估算，預(yù)測(cè)采礦活動(dòng)引發(fā)采空區(qū)地面塌陷的可能性小，危害程度小，危險(xiǎn)性小。通過對(duì)采空區(qū)的各變形要素分析，采空區(qū)采深越大，其對(duì)應(yīng)地表影響范圍越大。預(yù)測(cè)采礦活動(dòng)引發(fā)采空區(qū)地面沉陷的可能性中等，危害程度小，危險(xiǎn)性小。

(2)預(yù)測(cè)采礦活動(dòng)可能加劇的地質(zhì)災(zāi)害。經(jīng)野外調(diào)查，礦區(qū)內(nèi)危巖均處于不穩(wěn)定狀態(tài)，在降雨、重力、運(yùn)輸車輛及采礦爆破震(振)動(dòng)等作用下有可能使其規(guī)模進(jìn)一步擴(kuò)大，主要危害采場(chǎng)內(nèi)的工作人員、運(yùn)輸車輛及設(shè)備。鑒于其危巖體積較小，預(yù)測(cè)采礦活動(dòng)加劇危巖崩塌的可能性中等，危害程度小，危險(xiǎn)性小。

(3)預(yù)測(cè)礦山本身可能遭受的地質(zhì)災(zāi)害。預(yù)測(cè)礦區(qū)本身遭受崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害的區(qū)段主要在平硐口、廢石場(chǎng)、生活區(qū)、礦山公路及其附近，上述區(qū)段可能遭受崩塌、滑坡的可能性中等，危害程度中等，危險(xiǎn)性中等；礦區(qū)遭受泥石流的區(qū)段主要在各廢石場(chǎng)下游溝谷及附近，預(yù)測(cè)廢石場(chǎng)本身遭受泥石流地質(zhì)災(zāi)害的可能性中等，危害程度小，危險(xiǎn)性小；礦區(qū)遭受巖溶塌陷的區(qū)域主要集中在采場(chǎng)及附近，預(yù)測(cè)礦區(qū)遭受巖溶地面塌陷的可能性中等，危害程度小，危險(xiǎn)性?。活A(yù)測(cè)礦區(qū)本身可能遭受采空區(qū)地面塌陷和采空區(qū)地面沉陷主要在平硐延伸區(qū)域，預(yù)測(cè)礦區(qū)遭受采空區(qū)地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害的可能性小，危害程度小，危險(xiǎn)性小；預(yù)測(cè)礦區(qū)遭受采空區(qū)地面沉陷地質(zhì)災(zāi)害的可能性中等，危害程度小，危險(xiǎn)性小。

(4)預(yù)測(cè)采礦活動(dòng)對(duì)地下含水層、地形地貌景觀和土地資源的影響和破壞程度。礦山采礦活動(dòng)均處于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上，對(duì)地下水產(chǎn)生疏干影響較小，只對(duì)該區(qū)地下水補(bǔ)給造成影響或破壞，但影響程度較輕。礦山采礦活動(dòng)對(duì)原有地形地貌景觀和土地資源的破壞和影響程度較嚴(yán)重，主要包括平硐挖損、廢石場(chǎng)廢渣堆積，取土場(chǎng)的取土與堆土，生活區(qū)的修建等，具體預(yù)測(cè)結(jié)果見表2。

表2 礦山地質(zhì)環(huán)境預(yù)測(cè)評(píng)估

5 礦山地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)措施

采用地質(zhì)環(huán)境問題及影響程度分區(qū)法，根據(jù)礦山開采設(shè)計(jì)方案，礦山地質(zhì)災(zāi)害類型、分布特征及其危害性，綜合礦山地質(zhì)環(huán)境影響現(xiàn)狀與預(yù)測(cè)的評(píng)估結(jié)果，將評(píng)估區(qū)劃分為次重點(diǎn)防治區(qū)和一般防治區(qū)[4,5]。礦山地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)是通過對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境問題勘查和監(jiān)測(cè)，設(shè)計(jì)和實(shí)施有針對(duì)性的預(yù)防、以及工程技術(shù)和植被恢復(fù)技術(shù)相結(jié)合的防治措施，結(jié)合礦山開發(fā)利用方案及礦山實(shí)際情況，同時(shí)考慮當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)生產(chǎn)、地形地貌特征因素有效解決礦山地質(zhì)環(huán)境問題(表3)，使礦山地質(zhì)環(huán)境達(dá)到與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)，與土地利用規(guī)劃相吻合。

表3 礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理工程措施

6 結(jié)語

加強(qiáng)礦山地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)工作是我國建設(shè)礦業(yè)生態(tài)文明的重要措施。礦山生產(chǎn)應(yīng)全面貫徹“在開發(fā)中保護(hù)，在保護(hù)中開發(fā)”方針，堅(jiān)持“誰開發(fā)，誰保護(hù)；誰破壞，誰恢復(fù)”基本原則[6]，加強(qiáng)對(duì)礦山地質(zhì)災(zāi)害、生態(tài)環(huán)境的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，制定合理的礦山開采技術(shù)方案。以廣西某方解石礦山為例，簡要分析其現(xiàn)狀及其預(yù)測(cè)地質(zhì)災(zāi)害狀況，提出了該類礦山的恢復(fù)治理措施的基本思路和方法，有利于全面保護(hù)礦山地質(zhì)環(huán)境、消除和減輕地質(zhì)災(zāi)害安全隱患，促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊志剛.礦山地質(zhì)災(zāi)害的探討[J].西部探礦工程，2008，(3)：125-127.

[2] 周利華.礦山安全減災(zāi)系統(tǒng)科學(xué)[J].中國工程科學(xué)，2003，5(7)：90-92.

[3] 林碧華，馬曉軒，陶波.石灰石礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理探討[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù)，2012，23(2)：48-53.

[4] 韓淑朋，許少偉.礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理恢復(fù)——以某露天石灰?guī)r礦山為例[J].礦產(chǎn)勘查，2012，3(1)：111-116.

[5] 周游.廣西鳳凰山灰?guī)r礦礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)估及主要治理恢復(fù)措施[J].山東國土資源，2013，29(4)：37-40.

[6] 胡川.某礦山地質(zhì)災(zāi)害恢復(fù)治理方案分析[J].中國水運(yùn)，2013,13(4)：222-223.