尖鋒山石灰?guī)r礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理

田正偉,燕永鋒,陳正學(xué)

(1.昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院，昆明　650093；2.中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心云南總隊(duì)，昆明　650106)

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尖鋒山石灰?guī)r礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理

田正偉1,燕永鋒1,陳正學(xué)2

(1.昆明理工大學(xué)國土資源工程學(xué)院，昆明650093；2.中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心云南總隊(duì)，昆明650106)

摘要：以云南省澄江縣尖鋒山石灰?guī)r礦為例，從地質(zhì)災(zāi)害、含水層、地形地貌景觀和土地資源4個(gè)方面對(duì)露天開采礦山可能發(fā)生的地質(zhì)環(huán)境問題進(jìn)行探討，提出預(yù)防及恢復(fù)措施，對(duì)同類礦山地質(zhì)環(huán)境的保護(hù)與恢復(fù)治理有部分借鑒意義[1]。

關(guān)鍵詞：露天礦山；地質(zhì)環(huán)境；預(yù)防；生態(tài)恢復(fù)

礦產(chǎn)資源是社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，但采礦活動(dòng)誘發(fā)了大量的地質(zhì)災(zāi)害，損毀了土地資源，破壞了地質(zhì)環(huán)境，影響了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)和可持續(xù)發(fā)展。因此，開展礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理研究有利于生態(tài)文明建設(shè)。本文以云南省澄江縣尖鋒山石灰?guī)r礦為例，對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理進(jìn)行探討。

1礦山概況及地質(zhì)環(huán)境背景

1.1礦山概況

澄江縣尖鋒山石灰?guī)r礦位于澄江縣城(鳳麓鎮(zhèn))31°方向,平距約16.5 km，礦區(qū)地理坐標(biāo)：東經(jīng)103°00′19″～103°00′24″、北緯24°47′45″～24°47′54″。礦區(qū)面積0.049 8 km2。

礦山已開采5 a，開采礦種為石灰?guī)r礦，開采方式為露天開采?，F(xiàn)形成采空區(qū)1個(gè)，長(zhǎng)約350 m，寬約173 m，面積約3.777 7 hm2，開采形成2 300 m、2 325 m和2 340 m三個(gè)平臺(tái)，開采臺(tái)階高15～20 m。開采邊坡角>60°，開采標(biāo)高2 369.20～2 300 m。

露天采坑內(nèi)僅采場(chǎng)頂部地表松散土體出現(xiàn)部分滑動(dòng)，未發(fā)生過崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。評(píng)估區(qū)現(xiàn)狀下地質(zhì)災(zāi)害主要為BW1、BW2不穩(wěn)定邊坡，礦山現(xiàn)狀見圖1、圖2。

圖1　評(píng)估區(qū)不穩(wěn)定邊坡BW1

圖2　評(píng)估區(qū)不穩(wěn)定邊坡BW2

礦山開采產(chǎn)生的廢石、棄土量較少，礦山在礦區(qū)南部設(shè)置有排土場(chǎng)，礦山開采過程中排出的廢石、棄土一部分用于工業(yè)場(chǎng)地整平，一部分堆放于排土場(chǎng)，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，礦山在南部設(shè)置有工業(yè)場(chǎng)地、排土場(chǎng)、破碎站及辦公生活區(qū)。礦山生產(chǎn)用水量不大，大部分用于對(duì)礦山公路、工業(yè)場(chǎng)地及排土場(chǎng)的灑水而不外排，廁所廢水經(jīng)化糞池凈化處理后外排，其他生活廢水，經(jīng)沉淀后外排。目前，礦山公路、水、電已接通礦區(qū)，礦山的基礎(chǔ)設(shè)施基本完善，外部條件良好。

1.2礦山地質(zhì)環(huán)境背景

(1) 自然地理：澂江縣境內(nèi)屬亞熱帶高原季風(fēng)氣候，年平均氣溫15.5℃，年平均降水量947 mm，自然排泄條件良好，自然降水對(duì)礦區(qū)開采影響小。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)植被以次生灌木林為主，少量耕地和草地，另外有大量裸地。評(píng)估區(qū)大部分基巖裸露于地表，僅少數(shù)為第四系殘坡積層石灰?guī)r風(fēng)化形成的褐黃、褐紅色紅粘土覆蓋，分布于山頂、近山頂緩坡和低洼地帶。

(2) 地形地貌：礦區(qū)屬裸露型巖溶中低山地貌類型，主要有巖溶孤鋒連成的山體。最高海拔標(biāo)高2 369.2 m，最低海拔標(biāo)高約2 289 m，相對(duì)高差80.2 m。地形切割中等，坡度10°～30°，局部大于35°，整個(gè)區(qū)域地形呈北部高、南部周低，礦區(qū)外圍北部的陽宗海水面為當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面，海拔標(biāo)高約1 770 m。

(3) 地層巖性與地質(zhì)構(gòu)造：評(píng)估區(qū)出露地層主要為第四系殘坡積層(Qel+dl)、二疊系上統(tǒng)峨眉山組玄武巖(P2β)及二疊系下統(tǒng)棲霞茅口組灰?guī)r、白云巖(P1q+m)。

(4) 評(píng)估區(qū)構(gòu)造：評(píng)估區(qū)內(nèi)地層總體呈單斜構(gòu)造，地層總體走向N52°～73°E，傾向SE，傾角21°～30°。斷層構(gòu)造不發(fā)育，僅在礦區(qū)南西部發(fā)育一推測(cè)斷層，走向NW，斷層性質(zhì)不清，破碎帶主要由灰?guī)r角礫、粘土巖等物質(zhì)充填。評(píng)估區(qū)周邊節(jié)理裂隙較發(fā)育，主要表現(xiàn)為溶隙、溶溝，裂隙面粗糙，為粘土所充填。評(píng)估區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜程度為中等類型。

2礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)估

2.1礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀評(píng)估

2.1.1地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀評(píng)估

礦山開采至今已達(dá)5 a之久，礦區(qū)現(xiàn)形成一采空區(qū)，采空區(qū)長(zhǎng)約350 m，寬約173 m，面積約37 777.04 m2(3.777 7 hm2)。礦山在開采過程中未發(fā)生過滑坡，雨季曾發(fā)生一些小規(guī)模的崩塌，崩塌原因?yàn)檫吰陆禽^陡，爆破震動(dòng)震松的巖石在強(qiáng)降雨條件下發(fā)生小規(guī)模崩塌，由于礦山的開采及時(shí)清理，現(xiàn)狀已看不出崩塌形態(tài)、跡象、位置；評(píng)估區(qū)現(xiàn)狀下地質(zhì)災(zāi)害主要為BW1、BW2不穩(wěn)定邊坡，但邊坡角較陡應(yīng)進(jìn)行削坡處理。

不穩(wěn)定邊坡(BW1)：位于礦區(qū)西部，平面形態(tài)呈半月牙形，近南北向展布，長(zhǎng)約376 m，邊坡高度2～62 m，邊坡坡向132°，坡面角約76°(見圖1及剖面圖3)。主要為礦山開采形成，坡體組成主要為二疊系下統(tǒng)棲霞茅口組(P1q+m)灰?guī)r、白云巖。由于邊坡坡向與巖層傾向一致，為順向坡，但坡體組成物質(zhì)為石灰?guī)r，力學(xué)性質(zhì)較好，開挖將引發(fā)邊坡失穩(wěn)?，F(xiàn)狀基本穩(wěn)定，但暴雨條件及爆破震動(dòng)下邊坡產(chǎn)生順層滑坡、崩塌及掉塊的可能性較大，對(duì)下方采礦人員、運(yùn)輸車輛及采礦設(shè)施危害較大。

不穩(wěn)定邊坡(BW2)：位于礦區(qū)北東部，平面形態(tài)呈半月牙形，近北南向展布，長(zhǎng)約382 m，邊坡高度2～53 m，邊坡坡向230°，坡面角約79°(見圖1、圖2及剖面圖4)。主要為礦山開采形成，坡體組成物質(zhì)主要為二疊系下統(tǒng)棲霞茅口組(P1q+m)灰?guī)r、白云巖。由于邊坡坡向與巖層傾向相反，為逆向坡，但坡體組成物質(zhì)為石灰?guī)r、白云巖，力學(xué)性質(zhì)較好，開挖將引發(fā)邊坡失穩(wěn)?，F(xiàn)狀基本穩(wěn)定，暴雨條件及爆破震動(dòng)下邊坡產(chǎn)生崩塌、掉塊的可能性較小，對(duì)下方采礦人員、運(yùn)輸車輛及采礦設(shè)施危害較小。

1.礦界范圍；2.不穩(wěn)定邊坡；3.原地表線；4.二疊系棲霞、茅口組(未分)；5.灰?guī)r圖3　BW1工程地質(zhì)剖面圖

1.礦界范圍；2.不穩(wěn)定邊坡；3.原地表線；4.第四系殘坡積層；5.二疊系棲霞、茅口組(未分)；6.含礫粘土；7.灰?guī)r圖4　BW2工程地質(zhì)剖面圖

2.1.2地下含水層的影響或破壞情況現(xiàn)狀評(píng)估

本礦山開采方式為露天開采，開采標(biāo)高為2 369.2～2 300 m之間，位于評(píng)估區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面之上；現(xiàn)狀礦區(qū)范圍內(nèi)采挖形成一個(gè)采空區(qū)，最大采深約69.2 m；據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，礦區(qū)及周圍主要含水層水位下降幅度?。坏乇硭w未漏失；未影響到礦區(qū)及周圍生產(chǎn)生活用水?，F(xiàn)狀下礦業(yè)活動(dòng)對(duì)評(píng)估區(qū)地下水含水層的影響和破壞程度較輕。

2.1.3地形地貌景觀現(xiàn)狀

礦山開采已形成一個(gè)采空區(qū)，最高點(diǎn)為2 369.2 m，最低點(diǎn)為2 300 m，采深約69.2 m，面積3.777 7 hm2，采空區(qū)在開采前為旱地、灌木林地、裸地及其他草地。露天采場(chǎng)面積小于10 hm2，深度大于50 m，項(xiàng)目區(qū)內(nèi)及周圍無名勝古跡、自然保護(hù)區(qū)和地質(zhì)災(zāi)害敏感點(diǎn)，對(duì)礦山地形地貌景觀破壞較嚴(yán)重。

2.1.4土地資源占?jí)号c破壞現(xiàn)狀

礦區(qū)目前進(jìn)行礦山開采活動(dòng)，占用及破壞土地資源總面積為6.848 9 hm2，礦山占用或破壞的土地資源主要分為兩部分，一部分為礦山輔助設(shè)施占用的土地資源，另一部分為露天采場(chǎng)破壞的土地資源。礦山輔助設(shè)施占用和破壞土地類型主要為旱地1.578 6 hm2、灌木林地1.350 0 hm2、農(nóng)村道路0.000 5 hm2，裸地0.142 1 hm2；露天采場(chǎng)破壞土地類型主要為旱地0.087 4 hm2、灌木林地0.651 1 hm2、其他草地0.022 2 hm2、農(nóng)村道路0.000 3 hm2，裸地3.016 7 hm2；礦山占用和破壞的旱地總面積1.666 0 hm2、灌木林地總面積2.001 1 hm2、其他草地總面積0.022 2 hm2、農(nóng)村道路0.000 8 hm2，裸地總面積3.158 8 hm2，對(duì)土地資源的破壞程度為較嚴(yán)重。

2.1.5其他地質(zhì)環(huán)境問題

辦公生活區(qū)、破碎站位于礦區(qū)南部，在爆破安全距離300 m內(nèi)，礦山開采爆破時(shí)，將威脅辦公生活區(qū)、破碎站人員及設(shè)備安全，礦山人數(shù)為15人，其危險(xiǎn)性、危害性中等。澄江縣尖鋒山四號(hào)采石場(chǎng)與澄江縣尖鋒山三號(hào)采石場(chǎng)、小團(tuán)山采礦權(quán)相距較近，距離不足300 m，礦山開采、爆破等都將會(huì)相互影響，將威脅相鄰礦山工作人員安全，其危險(xiǎn)性、危害性中等。

2.2礦山地質(zhì)環(huán)境預(yù)測(cè)評(píng)估

2.2.1地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)評(píng)估

據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，評(píng)估區(qū)現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害主要發(fā)育2個(gè)不穩(wěn)定邊坡BW1、BW2。BW1不穩(wěn)定邊坡位于礦區(qū)西部，邊坡高度2～62 m，邊坡坡向132°，坡面角約76°，平面形態(tài)呈半月牙形；BW2不穩(wěn)定邊坡位于礦區(qū)北東部，邊坡高度2～53 m，邊坡坡向230°，坡面角約79°，平面形態(tài)呈半月牙形。地層產(chǎn)狀156°∠21°～30°，發(fā)育兩組節(jié)理：①組節(jié)理裂隙走向N40°W，直立，頻率為3條/2m，寬20～30 cm;②組節(jié)理裂隙走向N30°～40°E，傾向SE，傾角80°～85°。BW1為順層切腳高陡邊坡，節(jié)理裂隙發(fā)育，預(yù)測(cè)開挖將引發(fā)邊坡失穩(wěn)，產(chǎn)生滑坡、崩塌、掉石的地質(zhì)災(zāi)害可能性大，其危險(xiǎn)性大，對(duì)下方采礦人員、運(yùn)輸車輛及采礦設(shè)施的危害中等。BW2不穩(wěn)定邊坡現(xiàn)狀基本穩(wěn)定，由于節(jié)理裂隙的切割，開挖將引發(fā)邊坡失穩(wěn)，暴雨條件下邊坡產(chǎn)生崩塌、掉石的地質(zhì)災(zāi)害可能性中等，其危險(xiǎn)性、危害性中等；對(duì)下方采礦人員、運(yùn)輸車輛及采礦設(shè)施的危害中等。

2.2.2含水層影響和破壞的預(yù)測(cè)評(píng)估

本礦山開采方式為露天開采，開采標(biāo)高為2 369.2～2 300 m之間，位于評(píng)估區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面之上；開采終了面積為4.98 hm2，最大采深69.2 m；據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，礦區(qū)及周圍主要含水層水位下降幅度小；地表水體未漏失；未影響到礦區(qū)及周圍生產(chǎn)生活用水?，F(xiàn)狀下礦業(yè)活動(dòng)對(duì)評(píng)估區(qū)地下水含水層的影響和破壞程度較輕。

2.2.3地形地貌景觀預(yù)測(cè)

礦業(yè)活動(dòng)開采結(jié)束后，最終形成露天采空區(qū)面積為4.98 hm2，采空區(qū)最低標(biāo)高2 300 m，最高標(biāo)高2 369.2 m，最大采深69.2 m，礦業(yè)活動(dòng)對(duì)地形地貌景觀的影響和破壞較嚴(yán)重。

2.2.4土地資源占?jí)号c破壞預(yù)測(cè)

礦業(yè)活動(dòng)開采結(jié)束后，占用及破壞土地資源總面積為8.367 6 hm2，礦山占用或破壞的土地資源主要分為兩部分，一部分為礦山輔助設(shè)施占用的土地資源，另一部分為露天采場(chǎng)破壞的土地資源。礦山輔助設(shè)施占用和破壞土地類型主要為旱地1.587 0 hm2、灌木林地1.426 8 hm2、其他草地0.029 4 hm2、農(nóng)村道路0.000 5 hm2、裸地0.391 7 hm2；露天采場(chǎng)破壞土地類型主要為旱地0.295 6 hm2、灌木林地0.651 8 hm2、其他草地0.022 2 hm2、農(nóng)村道路0.000 3 hm2、裸地3.962 3 hm2；礦山占用和破壞的旱地總面積1.882 6 hm2、灌木林地總面積2.078 6 hm2、其他草地總面積0.051 6 hm2、農(nóng)村道路0.000 8 hm2、裸地總面積4.354 0 hm2，對(duì)土地資源的破壞程度為較嚴(yán)重。

3礦山地質(zhì)環(huán)境防治措施

根據(jù)礦產(chǎn)資源開發(fā)利用方案，結(jié)合礦山地質(zhì)環(huán)境問題類型、分布特征及危害性、礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)估結(jié)果，按照“區(qū)內(nèi)相似，區(qū)際相異”，“就大不就小，整體不分割”的原則，現(xiàn)狀評(píng)估與預(yù)測(cè)評(píng)估結(jié)果不一致的采取就上原則，采用定量、半定量分析法對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理進(jìn)行分區(qū)。劃分露天采場(chǎng)、工業(yè)場(chǎng)地、排土場(chǎng)、辦公生活區(qū)等礦山輔助設(shè)施、礦山道路礦山地質(zhì)環(huán)境重點(diǎn)防治區(qū)；劃分開采外圍等用地范圍及影響區(qū)域?yàn)榈V山地質(zhì)環(huán)境一般防治區(qū)。礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理工程主要包括地質(zhì)災(zāi)害治理、含水層破壞防治工作、地形地貌景觀恢復(fù)治理、土地資源影響與破壞防治工程。

3.1地質(zhì)災(zāi)害治理

本礦山為露天開采礦山，地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育，后期主要是針對(duì)潛在不穩(wěn)定邊坡BW1、BW2進(jìn)行削坡、清理危巖。

3.2含水層破壞防治工作

礦山開采主要為石灰?guī)r礦，礦石有毒、有害元素甚微，對(duì)含水層破壞較小。礦山開采對(duì)地下含水層頂部結(jié)構(gòu)造成局部破壞，可能增大含水層的滲透性能和造成巖溶水的污染。礦山開采及生產(chǎn)加工產(chǎn)生的粉塵、廢氣，融入大氣降水滲透將對(duì)地下水造成一定的污染，生活污水主要為食堂污水、浴室廢水、職工日常生活廢水等，生活污水的糞便等污水經(jīng)糞池或旱廁收集后用作農(nóng)肥，其它較清潔生活污水應(yīng)經(jīng)收集后用于礦區(qū)灑水降塵、綠化等，生活污水將不外排。礦山其它生產(chǎn)廢水(含初期雨水)經(jīng)沉淀后，用于礦區(qū)灑水降塵或達(dá)標(biāo)排放。

3.3地形地貌景觀恢復(fù)治理

礦山開采過程中剝離的殘坡積層粘土應(yīng)集中堆放于排土場(chǎng)，可作為地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理工作的土壤來源。礦區(qū)適合農(nóng)業(yè)耕種和植物生長(zhǎng)。辦公生活區(qū)土壤類型為褐黃、褐紅色紅粘土，土體疏松，土層厚0.0～2.5 m，適宜農(nóng)耕種地，應(yīng)恢復(fù)為旱地。工業(yè)場(chǎng)地、排土場(chǎng)現(xiàn)已整平，地形平緩，面積較大，以褐黃、褐紅色紅粘土為主，適宜農(nóng)耕種地，應(yīng)恢復(fù)為旱地。露天采場(chǎng)底部地形平緩，適宜農(nóng)耕種地，應(yīng)恢復(fù)為旱地；露采平臺(tái)采用灌、草混種恢復(fù)為林地，露采斜坡坡度較陡，采用藤、草混種恢復(fù)為草地。

3.4礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)工程

采場(chǎng)邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)主要監(jiān)測(cè)穩(wěn)定性、變形、運(yùn)動(dòng)拉裂等情況，植被恢復(fù)措施監(jiān)測(cè)主要監(jiān)測(cè)林草植被成活率、保存率。其監(jiān)測(cè)方法主要采用實(shí)地調(diào)查法進(jìn)行監(jiān)測(cè)，邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)頻率一周一次，若邊坡爆破過于頻繁，雨季或變形速度加劇時(shí)應(yīng)加密觀測(cè)頻率；植被恢復(fù)措施監(jiān)測(cè)頻率建設(shè)期雨季每月一次，旱季每?jī)蓚€(gè)月監(jiān)測(cè)一次，監(jiān)測(cè)0.5 a；施工結(jié)束后雨季每一個(gè)月一次，旱季每三個(gè)月一次。

4結(jié)論

(1) 本文以露天開采石灰?guī)r礦為例，說明礦山開采引發(fā)邊坡崩塌地質(zhì)災(zāi)害的可能性，并介紹了地形地貌景觀和土地資源遭受破壞等主要地質(zhì)環(huán)境問題。

(2) 恢復(fù)治理分為礦山地質(zhì)環(huán)境重點(diǎn)防治區(qū)和礦山地質(zhì)環(huán)境一般防治區(qū)，礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理工程主要包括地質(zhì)災(zāi)害治理、含水層破壞防治工作、地形地貌景觀恢復(fù)治理、土地資源影響與破壞防治工程、礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)工程。

(3) 對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境問題進(jìn)行分析，提出應(yīng)對(duì)邊坡進(jìn)行削坡治理，對(duì)破壞的地形地貌景觀和土地資源進(jìn)行覆土，恢復(fù)土地功能，并對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行實(shí)地調(diào)查監(jiān)測(cè)等，這些防治措施對(duì)該類型礦山的地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理工作具有一定的指導(dǎo)意義[2]。

參考文獻(xiàn)

[1]劉超良,孫濤,魏增超,等.露天礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù),2013,24(2);34-36.

[2]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.

GEO-ENVIRONMENTAL PROTECTION AND RESTORATION OF JIAN FENG MOUNTAIN STONE PIT

TIAN Zheng-wei1,YAN Yong-feng1,CHEN Zheng-xue2

(1.School of land and Resource Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming650093China;2.Yunnan Branch,Chian National Geological Exploration Center of Building Material Industry 650106,China)

Abstract:With a limestone mine in No.4 stone pit of jianfeng mountain chengjiang country Yunnan province for example , possible geo-environmental issues in opencast mines are discussed in terms of geo-hazard , acuifer , topography , land resources .And corresponding prevention and restoration measures have some reference significance for the geo-environmental protection and recovery in similar mines.

Key words：opencast mine; geological environment; prevention; restoration

文章編號(hào)：1006-4362(2016)02-0100-05

收稿日期：2016-01-20改回日期：2016-02-25

中圖分類號(hào)：TD167

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

作者簡(jiǎn)介：田正偉(1991-)，男，碩士研究生，主要研究方向?yàn)橘Y源信息技術(shù)。E-mail：tianzhengwei59@163.com