礦山地質(zhì)環(huán)境問題及恢復(fù)治理探討

叢穎+耿國建+郭龍龍

摘要：礦山地質(zhì)環(huán)境治理模式是研究的熱點問題，在充分收集了礦山自然地理背景、區(qū)域地質(zhì)環(huán)境條件等資料，并實地調(diào)查了礦山現(xiàn)狀條件下的地質(zhì)環(huán)境問題，研究區(qū)存在的問題主要露天開采使土地生態(tài)破壞嚴(yán)重、邊坡滑坡災(zāi)害、地下開采引起的地面塌陷對人居安全影響，含水層的一定破壞，從而得知該研究區(qū)的礦山環(huán)境保護意識較為薄弱。據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀分析，在充分考慮礦山地質(zhì)環(huán)境問題對人居環(huán)境、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展前提下，應(yīng)用礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復(fù)分區(qū)治理的方法，清除露天采場邊坡危巖，對崩塌采取清理邊坡浮石治理措施，對不穩(wěn)定邊坡削坡出臺，覆土綠化。通過礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復(fù)治理工作，可以大大降低地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，可避免較大的經(jīng)濟損失。

關(guān)鍵字：礦山地質(zhì)環(huán)境；礦山恢復(fù)治理；地質(zhì)災(zāi)害

人口、資源、環(huán)境是當(dāng)今世界面臨的三大主題。資源與環(huán)境是影響人類生存與社會發(fā)展的兩大因素（萬國江，1988）。礦山地質(zhì)環(huán)境問題的復(fù)雜性和多樣性主要受區(qū)域地質(zhì)環(huán)境條件、開發(fā)利用方式、開發(fā)利用礦種以及環(huán)境保護法規(guī)政策的影響和控制（徐友寧，2011）。2007 年10月，遷安市對700多個采坑、排土場、尾礦庫進行了調(diào)查，調(diào)查面積達14000多畝，在此基礎(chǔ)上編制了《遷安市礦山生態(tài)環(huán)境保護與恢復(fù)治理規(guī)劃》，確定了遷安市礦山生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理工作目標(biāo)， 此規(guī)劃的制定為科學(xué)合理地謀劃遷安市的礦山生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理工作提供了科學(xué)的指導(dǎo)依據(jù)（田英輝，2010）。在進行地下礦產(chǎn)資源開采時，厚度開采交大，砂泥巖是上覆頂板的主要成分，因此較為頻繁的發(fā)生地面塌陷并形成一定的危害，導(dǎo)致塌陷區(qū)地表建筑物發(fā)生不同程度裂痕，耕地也會隨之毀壞，引發(fā)一定的社會矛盾（徐友寧，2006）。塌陷區(qū)鏈生煤層之上的含水層結(jié)構(gòu)破壞、改變了地下水補給、徑流、排泄方向、導(dǎo)致含水層及地表水漏失等，影響礦區(qū)人畜飲水困難（徐友寧，2008）。在地下水位淺埋區(qū)、地下水位下降、地表水漏失還可導(dǎo)致植被枯萎或生態(tài)環(huán)境退化（徐友寧，2007）。

1礦區(qū)基本情況

大石河鐵礦采區(qū)位于河北省遷安市馬蘭莊鎮(zhèn)境內(nèi)，該礦70年代初建礦，占地2684畝，擁有礦石儲量1.2億噸，這之中大部分占地以林地、山地為主、采礦改變了地質(zhì)地貌（閆碩碩，2013）。礦區(qū)屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)型氣候，多年平均降雨量606.4mm。孟家溝礦區(qū)屬燕山山脈南麓低山丘陵區(qū)，海拔高度在100～550m之間，西側(cè)為長城系石英砂巖構(gòu)成的陡峭山脊，東部為太古界片麻巖系山丘，主要由長城系石英巖和太古界片麻巖系構(gòu)成。礦山現(xiàn)狀條件下的地質(zhì)環(huán)境問題，主要調(diào)查內(nèi)容包括礦山基本情況，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育情況及危害程度，地下水含水層影響和破壞情況等。大石河鐵礦自1959 年建礦以來， 處理礦石能力由最初的400萬噸增加到960萬噸。隨著選礦生產(chǎn)能力的增加和長期連續(xù)開采，礦石資源不足的問題日益顯露，采區(qū)的礦石開采能力和地質(zhì)環(huán)境逐年下降（劉承軍，2000）。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境問題及其危害

崩塌地質(zhì)災(zāi)害主要存在于南部露天采場邊坡。據(jù)調(diào)查露天采場北部和東南部斷裂構(gòu)造發(fā)育，邊坡上部風(fēng)化帶節(jié)理較發(fā)育，但未發(fā)生過大規(guī)模崩塌地質(zhì)災(zāi)害，邊坡時有零星掉快現(xiàn)象，規(guī)模在1～2m3以內(nèi)，在礦山爆破震動頻繁及雨季發(fā)生頻率較高，對礦山生產(chǎn)構(gòu)成威脅。不穩(wěn)定邊坡地質(zhì)災(zāi)害主要存在于排土場邊坡。堆積物為采場表土、廢渣，堆積較松散，西排土場北側(cè)坡腳存在人為開挖現(xiàn)象，在雨季引起廢石土下沉，形成了地裂縫，裂縫較淺、較細小，但數(shù)量多，易形成不穩(wěn)定邊坡。

2.1 崩塌

根據(jù)現(xiàn)場勘查，目前該露天采場長約997m，寬約602m，采場頂部最高處標(biāo)高354m，采場底部最低處標(biāo)高120m，最大采高約234m。露天采場北部和東南部兩側(cè)巖石較為破碎，結(jié)構(gòu)松散，為構(gòu)造薄弱地帶，易導(dǎo)致巖體移動崩塌地質(zhì)災(zāi)害主要存在于南部露天采場邊坡。預(yù)測評估礦山采場北部及東部邊坡崩塌地質(zhì)災(zāi)害危險性大。在礦山開采過程中，邊坡受采礦震動和雨季降雨影響，風(fēng)化帶巖石破碎，都會促使崩塌產(chǎn)生，預(yù)測評估礦山采場西部及南部邊坡崩塌地質(zhì)災(zāi)害危險性中等。

2.2 不穩(wěn)定邊坡

根據(jù)現(xiàn)場勘查，西排土場最高堆積標(biāo)高為436.8m，最低堆積標(biāo)高201.7m，最大堆積高度235.1m，邊坡無臺階；排土場最大邊坡角38°，最小邊坡角28.6°，平均邊坡角33.15°，堆積物為采場表土、廢渣，堆積較松散，易形成不穩(wěn)定邊坡，潛在不穩(wěn)定邊坡體長355m，寬102m，高約50m，體積51.56萬m3，對下游新水村尾礦庫的安全造成了威脅?，F(xiàn)狀評估西排土場北側(cè)邊坡不穩(wěn)定邊坡地質(zhì)災(zāi)害危險性中等，其它地段未發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定邊坡、地裂縫等邊坡不穩(wěn)跡象，現(xiàn)狀評估西排土場其它區(qū)域不穩(wěn)定邊坡地質(zhì)災(zāi)害危險性小。不穩(wěn)定邊坡地質(zhì)災(zāi)害主要存在于排土場邊坡，預(yù)測評估西排土場不穩(wěn)定邊坡地質(zhì)災(zāi)害危險性大，莊戶溝排土場不穩(wěn)定邊坡地質(zhì)災(zāi)害危險性中等。

2.3 含水層破壞程

評估區(qū)位于山頂?shù)貛В瑹o常年地表水體，礦山采場遠離河流和水源地，該區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面在90m左右。礦山礦區(qū)巖層的含水性分為第四系松散巖類孔隙水、基巖風(fēng)化裂隙水、構(gòu)造裂隙水。現(xiàn)狀最低采礦標(biāo)高在120m左右，高于最低侵蝕基準(zhǔn)面30m。由于采礦區(qū)域地勢較高，片麻巖弱透水不含水，礦山開采雖破壞了原有第四系松散巖類孔隙水、基巖風(fēng)化裂隙水及部分構(gòu)造裂隙水的含水層結(jié)構(gòu)及導(dǎo)水通道，但未造成區(qū)域地下水水位總體下降。大氣降水是礦區(qū)地下水主要補給來源，構(gòu)造裂隙帶僅在雨季排泄孔隙潛水及承壓水。

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，現(xiàn)狀條件下南部露天采場破壞的含水層位最大影響范圍在采場境界線外160m左右，面積1.2684km2。雨季最大涌水量不超3000m3/d，其它季節(jié)露天采場涌水量較小，基本不用機械排水。由于附近村莊地勢較露天采場低，在雨季采場正常生產(chǎn)排水時對附近居民飲用水井水位未造成影響。礦山礦業(yè)活動對露天采場含水層有一定程度的破壞，破壞的含水層位最大影響范圍內(nèi)無村莊和耕地。礦山地下水補給的主要類型為大氣降水，在雨季時露天采場有少量積水，其它季節(jié)露天采場基本不用機械排水，所以礦山對露天采場含水層破壞進行監(jiān)測，不需要針對含水層破壞安排治理工程。

3治理對策和建議

礦山地質(zhì)環(huán)境治理工作是我國經(jīng)濟發(fā)展階段的產(chǎn)物，重開發(fā)輕保護已經(jīng)形成了一種慣性，導(dǎo)致我國38處資源枯竭型城市均遺留了礦山地質(zhì)的環(huán)境問題。礦山地質(zhì)環(huán)境治理是一種不得已的后治理補課式的工程（徐友寧，2015）。通常情況下， 存在一定高差的山地丘陵區(qū)， 相對容易發(fā)生崩塌、滑坡、泥石流的地質(zhì)災(zāi)害， 而礦產(chǎn)資源開采的廢石棄渣堆積現(xiàn)象比較常見， 在缺乏有效攔渣護擋措施的情況下， 易在礦震、地面塌陷及暴雨作用下失穩(wěn)滑塌、地下采空造成山體開裂等， 加劇了山地地質(zhì)環(huán)境區(qū)崩塌、滑坡、泥石流以及水土流失（徐友寧，2011）。

3.1礦區(qū)治理分區(qū)原則及治理方案

礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復(fù)治理分區(qū)原則：根據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀分析，在充分考慮礦山地質(zhì)環(huán)境問題對人居環(huán)境、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展前提下，進行礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復(fù)治理分區(qū)。

依據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復(fù)治理分區(qū)原則，將首鋼大石河鐵礦孟家溝采區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復(fù)治理區(qū)域劃分為重點防治區(qū)（A）、和一般防治區(qū)（B）；根據(jù)各區(qū)內(nèi)礦山地質(zhì)環(huán)境類型的差異，重點防治區(qū)分為露天采場防治亞區(qū)（A1）、西排土場防治亞區(qū)（A2）及莊戶溝排土場防治亞區(qū)（A3）。

露天采場防治亞區(qū)（A1）的面積0.6901 km2主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題是 邊坡存在崩塌地質(zhì)災(zāi)害隱患，對地形地貌景觀和土地資源占用嚴(yán)重，采取的措施清除邊坡浮石，主要針對礦山采場邊坡及礦區(qū)范圍內(nèi)山坡上的危巖進行清理，發(fā)現(xiàn)崩塌隱患時及時采取錨固、擴幫等措施治理，確保生產(chǎn)安全。

西排土場防治亞區(qū)（A2）的面積0.6768 km2，主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題存在不穩(wěn)定邊坡地質(zhì)災(zāi)害隱患，對地形地貌景觀破壞和土地資源占用嚴(yán)重，采取的措施削坡出臺，覆土綠化，加強監(jiān)測。西排土場在礦山生產(chǎn)半年后將達到礦山對其規(guī)劃的排放容積，治理期對西排土場進行削坡、修建排水系統(tǒng)、覆土綠化治理。在露天采場與排土場之間清理出安全平臺，平臺寬度不小于30m，安全平臺以上及排土場南北兩側(cè)邊坡以33.15°的坡度向上削坡，標(biāo)高每增加30m開挖5m寬馬道，馬道平臺內(nèi)傾3°～5°，排土場頂面及馬道平臺外側(cè)修建擋水埂，擋水埂規(guī)格不小于頂寬0.5m，底寬1.0m，高0.5m。礦山可以利用現(xiàn)有運輸?shù)缆纷鳛榕_階，利用車檔作為擋水埂。

莊戶溝排土場防治亞區(qū)（A3）的面積0.4372 km2，在南部采場露天開采結(jié)束后基本達到礦山對其規(guī)劃的排放容積，如果在北部露天采場開采時停止使用，則將對其進行削坡、修建排水系統(tǒng)、覆土綠化處理。沿道路兩側(cè)設(shè)置1.0m寬路肩，路肩栽植火炬樹，車擋栽植紫穗槐，并在道路內(nèi)側(cè)修建排水渠。綠化所需要的土壤使用的礦山干選時的廢渣細料，加強后期管理，提高樹苗成活率。

3.2 節(jié)約資源，促進轉(zhuǎn)型

遷安市的鐵礦礦產(chǎn)資源分布的范圍較為廣泛，開采鐵礦資源的采業(yè)主數(shù)量較多，忽視了資源相對集中的為題。為了改善當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境和節(jié)約自然礦產(chǎn)資源， 應(yīng)該做到的是更大程度、更大力度的整合鐵礦資源，并且加強促進對鋼鐵企業(yè)從粗放型逐一過度為集約型、由單一化逐一過度為多元化，最終做到鐵礦的深加工。除此之外的另一方面，大力進行資源整合和轉(zhuǎn)型可降低對鐵礦資源的開采速度，與當(dāng)?shù)氐牡V山恢復(fù)治理步伐相一致，更直觀的解決治理跟不上的問題（鄭連合，2010）。

3.3 控制審批，加強監(jiān)督

新礦山企業(yè)的出現(xiàn)，當(dāng)?shù)卣畱?yīng)當(dāng)做好開采方案的評審與審批工作事項，對于已經(jīng)開始進行礦產(chǎn)生產(chǎn)與開采的企業(yè)加強督促，結(jié)果相應(yīng)的法律法規(guī)對礦山企業(yè)的恢復(fù)治理方案進行補充并且將強實施（鄭連合，2010）。不能缺少評審與論證的認(rèn)真態(tài)度，最大力度做到嚴(yán)格控制方案審批。保證當(dāng)?shù)氐V山環(huán)境的整體恢復(fù)效果得到的優(yōu)化。

結(jié)論：礦山地質(zhì)環(huán)境所存在的問題是人類開采過程中造成，可以進行預(yù)測防制同步恢復(fù)進行。在企業(yè)開采期限內(nèi)當(dāng)?shù)氐墓芾聿块T通過依法加強監(jiān)管礦山地質(zhì)環(huán)境， 大力規(guī)范礦業(yè)的開采活動， 做到礦山企業(yè)在開發(fā)前可以針對性進行預(yù)防措施， 在開發(fā)的實際過程中可以做到開發(fā)與治理的同期進行， 相輔相成。加強法制建設(shè)，增強礦山地質(zhì)環(huán)境保護意識。除此之外我們可以制定礦山的保護規(guī)劃，明確合理開發(fā)與環(huán)境保護的關(guān)系，盡量可以從源頭上控制新的礦山環(huán)境問題和生態(tài)破壞。礦山開采后及時恢復(fù)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境并且結(jié)合擬定的恢復(fù)方案盡早的， 就可達到減少、減輕礦產(chǎn)資源開發(fā)活動對地質(zhì)環(huán)境的影響與破壞。

參考文獻

[1] 萬國江.論資源環(huán)境戰(zhàn)略研究[J].環(huán)境科學(xué)叢刊，1988，9（3）：17.

[2] 田英輝.礦山生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理保證金制度在遷安的實踐[J].中國環(huán)境管理干部學(xué)院學(xué)報，2010，20（2）：16.

[3] 鄭連合.遷安市礦山水土保持存在問題及治理措施[J].水土保持，2010，14：37.

[4] 徐友寧.寧夏石嘴山采煤塌陷區(qū)地質(zhì)環(huán)境治理模式研究[J].西北地質(zhì)，2015，48（4）：186.

[5] 徐友寧，何芳，袁漢春.中國西北地區(qū)礦山環(huán)境地質(zhì)問題調(diào)查與評價[M].北京地址出版社，2006，30.

[6] 徐友寧，徐東寅，張江華.礦產(chǎn)資源開發(fā)中礦山地質(zhì)環(huán)境相應(yīng)差異性研究——以陜西潼關(guān)、大柳塔及遼寧阜新新 礦區(qū)為例[J].地球科學(xué)與環(huán)境學(xué)報，2011，33（1）：89-94.

[7] 徐友寧，吳賢，陳華清.大柳塔煤礦地面塌陷區(qū)的生態(tài)地質(zhì)環(huán)境效應(yīng)分析[J].中國礦業(yè)，2008，17（3）：38-40.

[8] 徐友寧，陳社斌，陳華清.陜西大柳塔煤礦區(qū)土地沙漠化時空演變研究[J].水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2007，34（4）：97-102.

[9] 閆碩碩，鄭志高.礦山開采區(qū)域民生狀況調(diào)查研究-以河北省遷安市為例[J].才智，2013.

[10] 劉承軍，馬洪生.首鋼大石河鐵礦采用“內(nèi)循環(huán)方法”回收尾礦金屬[J].資源開發(fā)與市場，2000，16（2）：70.