汝州車溝鋁土礦地質(zhì)環(huán)境問題分析與治理探討

劉 丹 楊 琳 潘廣燦 代 珂

（1.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第四地質(zhì)大隊(duì)，河南 鄭州450016；2.河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第三地質(zhì)大隊(duì)，河南 鄭州450016）

1 自然地理概況

1.1 氣象

礦區(qū)屬暖溫帶季風(fēng)型氣候，四季分明。年平均降水量634.6mm，最大年降水量1235.5mm，最小年降水量為550 mm，主要集中于7-9月，年蒸發(fā)量1879.4mm，屬半干旱區(qū)。年平均氣溫14.6℃，極端最高氣溫44.6℃，極端最低氣溫-18.3℃。全年無霜期213天，日照2243小時(shí)。

1.2 水文

礦區(qū)屬淮河流域，汝河水系。地表多溝谷，礦區(qū)地表水體不發(fā)育，礦區(qū)中部僅有一季節(jié)性小溪縱貫?zāi)媳?，礦區(qū)北部的季節(jié)性河流只有在雨季和洪水期通過爐溝河流入北汝河。礦區(qū)中部零星出露的二疊系下統(tǒng)本溪組—太原組地層，露頭透水性較好，地表水沿基巖面向南西滲流。礦區(qū)西部的洪水直接向東流入爐溝河，不經(jīng)過鋁土礦賦存區(qū)。

1.3 土壤與植被

礦區(qū)土壤類型主要是褐土，自然植被主要有油松、山楊、枹樹等。灌木有連翹、杭子梢、野薔薇、荊條、酸棗。草本植物有羊子草、黃背草、山棉花等。

1.4 地形地貌

礦區(qū)屬秦嶺山系外方山余脈，地勢總體南高北低。礦區(qū)最高標(biāo)高726.2m，最低標(biāo)高396m，最大相對(duì)高差330.2m，屬低山丘陵區(qū)。地形坡度一般大于20°。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境概況

礦區(qū)地層屬華北地層豫西分區(qū)，汝陽確山地層小區(qū)。出露地層主要為二疊系山西組的砂質(zhì)泥巖、泥巖夾煤線，石炭系本溪組鋁土礦層、鋁土頁巖、粘土頁巖及山西式鐵礦，礦層下伏寒武系厚層狀白云質(zhì)灰?guī)r夾泥質(zhì)灰?guī)r。

礦區(qū)地層因受區(qū)域構(gòu)造作用影響，局部地區(qū)地層有輕微的褶皺，產(chǎn)狀略有變化，對(duì)鋁土礦體的形態(tài)略有影響。

礦區(qū)礦床以巖溶裂隙充水為主的巖溶充水礦床，地表沒有大的水體，目前開采礦體位于當(dāng)?shù)厍治g基準(zhǔn)面以上，礦坑內(nèi)雨季正常集水量365.2m3/d，水文地質(zhì)條件中等。

礦體鋁土礦的直接頂板和底板分別為鋁質(zhì)泥（頁）巖和含鐵泥（頁）巖，巖層傾向154°左右，傾角15°-66°。巖層結(jié)構(gòu)較為疏松，硬度小，質(zhì)軟易碎，易于剝離，巖石工程地質(zhì)強(qiáng)度中等，巖層傾向與邊坡方向一致，易發(fā)生崩塌，因此對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響程度較大。礦體范圍內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育程度弱，對(duì)礦體的破壞程度小，構(gòu)造對(duì)開采邊坡穩(wěn)定影響小。

3 主要地質(zhì)環(huán)境問題

汝州車溝鋁土礦開采已有十年，主要地質(zhì)環(huán)境問題主要有崩塌地質(zhì)災(zāi)害、地形地貌景觀破壞、土地資源占用。

3.1 誘發(fā)崩塌地質(zhì)災(zāi)害問題

崩塌是指高陡斜坡上的巖土體在重力作用下失去穩(wěn)定，突然脫離母體而崩落、滑落或跳躍、并相互撞擊，最后堆積于坡腳的地質(zhì)現(xiàn)象。崩塌按崩塌體地層巖性可分為基巖崩塌和土體崩塌兩類。按誘發(fā)原因可分為自然崩塌和人類工程活動(dòng)誘發(fā)崩塌兩類[1]。

汝州車溝鋁土礦屬于人類工程活動(dòng)引發(fā)的崩塌。礦山露天開采形成了較深的采坑，礦層直接頂板和底板為鐵質(zhì)泥（頁）巖和鋁質(zhì)泥（頁）巖，結(jié)構(gòu)疏松，力學(xué)強(qiáng)度較低。部分礦體較破碎，風(fēng)化程度較高，地表順層裂隙較發(fā)育，礦體大面積開挖形成了較多的臨空面，在爆破、采礦震動(dòng)及強(qiáng)降雨等條件下誘發(fā)崩塌。崩塌體主要為破碎的圍巖與土體混合物，主要危害對(duì)象為礦山采礦人員及設(shè)備，由于是露天開采，崩塌發(fā)生突然性強(qiáng)，危害性大。

3.2 地形地貌景觀破壞問題

露天開采對(duì)地形地貌景觀的破壞主要表現(xiàn)在地表植被的破壞和水土流失[2]。

汝州車溝鋁土礦采礦證范圍內(nèi)共有礦體14個(gè)。在礦區(qū)尚未進(jìn)行大規(guī)模開發(fā)利用之前，當(dāng)?shù)孛癫膳d盛，采坑星羅棋布，鋁土礦體被肢解破壞，Ⅲ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ、Ⅻ、ⅩⅢ號(hào)6個(gè)礦體基本非法盜掘完畢，其它礦體也不同程度地遭到破壞。至采礦結(jié)束，礦區(qū)遺留了大大小小十幾個(gè)采坑，采坑邊坡及坑底基巖裸露，溝壑縱橫，地表植被破壞嚴(yán)重。

4 礦山地質(zhì)環(huán)境問題分析及恢復(fù)治理措施探討

4.1 礦山地質(zhì)環(huán)境問題分析

汝州車溝鋁土礦開采已有十年，礦山地質(zhì)環(huán)境破壞非常嚴(yán)重。隨著礦山的進(jìn)一步開采，以上礦山地質(zhì)環(huán)境問題會(huì)日趨嚴(yán)重，如何在礦山開發(fā)的同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的保護(hù)，是此類露天開采礦山面臨的巨大挑戰(zhàn)。

此類礦山的地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與治理有兩種途徑，第一是保護(hù)，保護(hù)的主要措施就是預(yù)防：①對(duì)于災(zāi)害性地質(zhì)環(huán)境問題的預(yù)防——按照規(guī)程進(jìn)行施工，剝離的土層與圍巖分場地集中堆放，規(guī)范管理，對(duì)采坑邊坡嚴(yán)格按照開發(fā)利用方案設(shè)置邊坡角，避免形成不利的危巖體及不穩(wěn)定邊坡。②地形地貌及土地資源破壞的保護(hù)措施——嚴(yán)格按開發(fā)的時(shí)序施工，合理施工，盡可能的少占、少壓、少挖，達(dá)到減少土地資源及地形地貌的破壞。

第二是地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理措施：此類礦山主要針對(duì)地形地貌及土地資源進(jìn)行恢復(fù)與治理。對(duì)于礦山地形地貌及土地資源破壞及時(shí)進(jìn)行回填，采取削高墊低的方式對(duì)破壞的地形地貌及土地資源進(jìn)行恢復(fù)。這里的恢復(fù)是指對(duì)地形地貌的重塑，土地資源盡可能恢復(fù)、達(dá)到原有功能。此類礦山一般開挖深度較大，但是后期開采的廢石、土壤等可以對(duì)前期形成的采坑進(jìn)行回填，在地表整形的基礎(chǔ)上，恢復(fù)礦山地質(zhì)環(huán)境和土地功能。

4.2 地質(zhì)環(huán)境治理措施

4.2.1 采坑治理措施

①露天開采的鋁土礦礦山，采坑較多，相對(duì)距離較近，在開采時(shí)優(yōu)化開采順序，利用已經(jīng)開采完畢的Ⅲ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ、Ⅻ、ⅩⅢ號(hào)等6個(gè)礦體的民采坑，作為其它礦體開采時(shí)的排土場，一邊開挖，一邊回填，真正做到“邊開采、邊治理”，盡可能的利用礦山廢渣回填采坑。

②后期開采結(jié)束后，針對(duì)不同區(qū)域布置不同的恢復(fù)治理工程，在采坑邊坡通過坡改梯田恢復(fù)成耕地。

4.2.2 排土場恢復(fù)治理措施

①攔擋工程為防止排土場崩塌、滑坡、泥石流的發(fā)生，設(shè)置擋土墻。

②截水排水溝工程在生產(chǎn)過程中，為防止排土場流域上游和坡面水流對(duì)廢石的沖蝕，建設(shè)截排水溝。

沿坡面堆放的排土場，從溝谷上游沿坡面傾倒，傾倒后應(yīng)同時(shí)對(duì)傾倒頂面平整碾實(shí)，廢石堆坡面為自然坡腳。應(yīng)在坡頂及堆場坡面外側(cè)修截水、排水溝，避免降水或其它來水滲入堆積體，引發(fā)堆體崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。

③植被重建回填平整后的采坑，優(yōu)先恢復(fù)成旱地，不具備耕作價(jià)值的區(qū)域，可恢復(fù)成林地、草地。

5 結(jié)論

針對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境問題，治理單位布置了擋土墻工程、植被重建工程、截排水溝工程等。通過以上工程的實(shí)施，基本解決了礦山開采過程中及開采后礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境問題，最大限度的緩解了礦山開采對(duì)環(huán)境的破壞，有效的防止了礦山地質(zhì)災(zāi)害及次生災(zāi)害的發(fā)生，達(dá)到了保護(hù)環(huán)境、治理環(huán)境的同時(shí)實(shí)現(xiàn)社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的目的。

［1］高偉杰，李作明，柳小洪等．環(huán)境地質(zhì)調(diào)查與評(píng)價(jià)工作手冊(cè)［M］．北京：地質(zhì)出版社，2009．

［2］門玉明，王勇智，郝建斌等．地質(zhì)災(zāi)害治理工程設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)［M］．北京：冶金工業(yè)出版社，2011．