三岔河石英巖礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理

李易，許可，駱懷鵬

(1.昆明理工大學(xué)國(guó)土資源工程學(xué)院，昆明 650093；2.云南省核工業(yè)二○九地質(zhì)大隊(duì)，昆明 650032

1 前言

礦山地質(zhì)環(huán)境是資源與環(huán)境的統(tǒng)一體，礦產(chǎn)資源的不合理開發(fā)必然破壞礦山地質(zhì)環(huán)境，而地質(zhì)環(huán)境的惡化反過(guò)來(lái)又影響礦山資源的開采[1]。與地下開采礦山相比，露天開采礦山對(duì)土地資源及地形地貌景觀造成的影響和破壞更為嚴(yán)重[2]。既合理地開發(fā)礦產(chǎn)資源，又不至于造成礦山嚴(yán)重的地質(zhì)環(huán)境惡化及重大地質(zhì)災(zāi)害事故發(fā)生，始終是資源環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的需要。本文以三岔河石英巖礦山為例，對(duì)露天礦山的地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理進(jìn)行探討。

2 礦山概況及地質(zhì)環(huán)境背景

2.1 礦山概況

三岔河石英巖礦行政區(qū)劃屬臨滄市臨翔區(qū)章馱鄉(xiāng)，礦區(qū)位于臨滄市區(qū)220°方向，平距約25 km處，運(yùn)距約40 km。礦區(qū)地理坐標(biāo)：東經(jīng)99°57′30″～99°58′31″，北緯23°51′59″～23°52′39″，面積1.14 km2，開采標(biāo)高2 250～1 850 m，礦山開采規(guī)模為3×104t/a，屬小型礦山，開采礦種為石英巖礦，開采方式為露天開采。礦山現(xiàn)已開采5 a，因前期剝土探礦及開采，現(xiàn)形成一個(gè)剝離面及兩個(gè)采坑(圖1)，剝離面面積0.069 hm2，采坑面積累計(jì)0.224 9 hm2。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，評(píng)估區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害主要為滑坡H1及不穩(wěn)定邊坡BW1。

1.第四系浮土及殘坡積層；2.上第三系中新統(tǒng)灰色泥巖、黏土巖及粉砂巖；3.不穩(wěn)定邊坡；4.滑坡；5.沖溝；6.地層界線；7.產(chǎn)狀；8.水系圖1 礦山開采現(xiàn)狀示意圖

礦山工業(yè)場(chǎng)地位于礦區(qū)中部沖溝1溝底端，排土場(chǎng)位于礦區(qū)中部的溝谷地帶，礦山中東部建有辦公生活區(qū)，沿礦區(qū)中部東西向水溝開拓有450 m簡(jiǎn)易礦山公路(參見圖1)。目前礦山采礦設(shè)備俱全，于采礦證范圍中北部新近系中新統(tǒng)泥巖、黏土巖及粉砂巖地層中進(jìn)行露天采掘。

2.2 礦山地質(zhì)環(huán)境背景

(1) 自然地理：臨滄市境內(nèi)屬中亞熱帶季風(fēng)氣候，年平均氣溫17.2℃，年平均降水983 mm。評(píng)估區(qū)位于怒江支流南汀河上游左岸斜坡地帶，地表水系較發(fā)育，礦區(qū)地表、地下水向北匯聚到南汀河支流鴨子塘河，最終流到南汀河得到排泄。區(qū)內(nèi)植被以闊葉林和灌木為主，森林覆蓋率約45%。

(2) 地形地貌：評(píng)估區(qū)屬中山構(gòu)造侵蝕地貌，總體地勢(shì)西高東低、北高南低，海拔標(biāo)高在1 865～2 300 m之間，山坡坡度在15°～45°之間。區(qū)內(nèi)溝谷較發(fā)育，沿南北兩側(cè)自西向東延伸，谷底寬3～45 m，沿溝谷為沖、洪積物，地表多出露第四系殘坡積物，最低侵蝕基準(zhǔn)面位于礦區(qū)東部鴨子塘河河谷，標(biāo)高1 865 m。

(4) 構(gòu)造：評(píng)估區(qū)地層為一單斜構(gòu)造，地層產(chǎn)狀20°∠60°。受外圍斷裂構(gòu)造的影響，礦區(qū)節(jié)理裂隙中等發(fā)育，且發(fā)育不均勻，據(jù)地表節(jié)理裂隙統(tǒng)計(jì)，區(qū)內(nèi)節(jié)理裂隙主要發(fā)育有兩組，產(chǎn)狀分別為j1：30°∠45°、j2：200°∠33°；這些節(jié)理裂隙均具有發(fā)育密度大、出現(xiàn)頻率高、裂面平直光滑、開啟性和延伸性一般，裂面半充填的特點(diǎn)。

3 礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)估

礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)估工作主要是通過(guò)對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查，確定評(píng)估的范圍，分析并預(yù)測(cè)區(qū)內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害及不良工程地質(zhì)現(xiàn)象、采礦活動(dòng)對(duì)含水層的影響或破壞情況及采礦活動(dòng)對(duì)地形地貌景觀、土地資源的影響和破壞程度。

3.1 評(píng)估范圍確定

根據(jù)礦山礦權(quán)范圍，并考慮礦山開采可能帶來(lái)的環(huán)境影響，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和探訪，結(jié)合衛(wèi)星影像(圖2)，劃定評(píng)估范圍為：東經(jīng)99°57′29.8″～99°58′35.2″；北緯 23°51′57.6″～23°52′39.8″，評(píng)估區(qū)面積為1.76 km2。評(píng)估區(qū)西部人類工程活動(dòng)稀少，對(duì)礦山的影響僅限于匯水后流入礦區(qū)，對(duì)礦山開采影響極小，故只劃至次級(jí)分水嶺及礦界外海拔相對(duì)較高且影響不大的50～100 m處；礦山采坑朝向北東，對(duì)地質(zhì)環(huán)境影響最大的區(qū)域?yàn)椴煽?、工程設(shè)施分布區(qū)，因而評(píng)估范圍往北、往南擴(kuò)50～100 m，往東盡量包絡(luò)礦界及礦山公路和下部鴨子塘河。

圖2 評(píng)估范圍示意圖

3.2 礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀評(píng)估

3.2.1 地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀評(píng)估

礦山開采至今已有5 a，現(xiàn)處于開采狀態(tài)，目前已建設(shè)場(chǎng)地包括礦山公路、辦公生活區(qū)及排土場(chǎng)等，因前期剝土探礦及開采，現(xiàn)形成一個(gè)剝離面及兩個(gè)采坑，現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害主要為滑坡H1及不穩(wěn)定邊坡BW1。

(1) 滑坡H1：位于礦區(qū)出口鄉(xiāng)村公路交接點(diǎn)南側(cè)，緊臨鄉(xiāng)村公路，圈椅狀，屬表層土體滑坡、新滑坡，滑動(dòng)面寬約50 m，滑坡高約40 m，滑塌物為泥砂夾碎石?；履_建有漿砌石擋墻(約50 m長(zhǎng)，1.5 m高)，并開挖有40 cm×40 cm排水溝，滑坡體上植被覆蓋率約10%。目前該滑坡基本穩(wěn)定，偶有松散砂土滑移至路面，對(duì)礦區(qū)生產(chǎn)生活影響較嚴(yán)重。

圖3 滑坡1照片(左)、剖面示意圖(右)

(2) 不穩(wěn)定邊坡BW1：位于礦山剝采區(qū)2(圖1、3)，坡向70°，坡度約40°，坡高15 m，寬約20 m，坡腳因剝土開挖形成采坑，采坑內(nèi)有少量積水，坡面上堆覆剝離松散砂石，堆積厚度0.3～1.5 m。因坡角大，上覆松散砂土易下滑，對(duì)下部礦山公路及過(guò)往人員、機(jī)械危害較大(圖1、4)。

圖4 不穩(wěn)定邊坡1照片(左)、剖面示意圖(右)

3.2.2 含水層現(xiàn)狀評(píng)估

礦山開采標(biāo)高2 250～1 850 mm，相對(duì)高差400 m，目前實(shí)際開采最低標(biāo)高1 940 m，開采區(qū)南北高中部低，沿中部溝渠自西向東高程遞減，最東部侵蝕基準(zhǔn)面1 865 m，實(shí)際開采標(biāo)高基本高于原始地表徑流面且位于最低侵蝕基準(zhǔn)面以上。目前，未造成含水層疏干或倒灌，剝采礦石滲濾液無(wú)毒害，對(duì)地下水水質(zhì)影響較輕，現(xiàn)狀采礦活動(dòng)對(duì)含水層的影響和破壞較小，不影響臨近區(qū)生產(chǎn)生活供水。評(píng)估區(qū)內(nèi)無(wú)泉點(diǎn)分布，臨近礦體有季節(jié)性溝渠流水，受此溝渠水影響，在現(xiàn)有采坑下部有少量匯水，匯水面積約12 m2，深0.1～0.4 m，對(duì)礦山開采影響小。

3.2.3 地形地貌景觀現(xiàn)狀評(píng)估

評(píng)估范圍內(nèi)無(wú)自然村落、水利水電設(shè)施分布，無(wú)國(guó)家級(jí)、省級(jí)、縣級(jí)自然保護(hù)區(qū)，不屬于地質(zhì)遺跡、風(fēng)景名勝古跡，現(xiàn)采坑處剝采深0～8 m，挖損面積1.04 hm2，采坑處為原始坡面削坡，現(xiàn)狀采礦活動(dòng)對(duì)原生地形地貌景觀破壞和影響較嚴(yán)重。

3.2.4 土地資源壓占與破壞現(xiàn)狀評(píng)估

礦山現(xiàn)為在采礦山，礦山已建工程及設(shè)施共占用與破壞土地資源3.31 hm2。其中，排土場(chǎng)占用破壞其它草地0.80 hm2；露天采場(chǎng)及剝土區(qū)占用破壞有林地0.28 hm2；礦山道路占用破壞有林地及其它草地共2.19 hm2；辦公生活區(qū)占用破壞有林地0.04 hm2；礦山現(xiàn)狀土地資源破壞較嚴(yán)重。

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

3.3.1 地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)評(píng)估

位于礦區(qū)出口鄉(xiāng)村公路交接點(diǎn)南側(cè)的滑坡H1，滑塌物為泥砂夾碎石，在礦山建設(shè)和營(yíng)運(yùn)過(guò)程中，如大量降水滲入，在自重壓力下土體可能失穩(wěn)而滑動(dòng)，其結(jié)果將造成公路堵塞，影響車輛通行，滑坡可能性中等，危險(xiǎn)性中等。位于山間溝谷處的不穩(wěn)定邊坡BW1坡角遭受溝水沖蝕，頂部承受機(jī)械運(yùn)作負(fù)壓，可能造成邊坡失穩(wěn)，從而發(fā)生崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，對(duì)下方施工機(jī)械及人員再次危害，其發(fā)生可能性大，危害程度及危險(xiǎn)性大。

礦山開采設(shè)計(jì)了南北兩個(gè)采場(chǎng)，采場(chǎng)開口北東向，在開采過(guò)程中，由于邊坡總體較高，邊坡地層工程力學(xué)性質(zhì)差，節(jié)理裂隙發(fā)育，總體穩(wěn)定性偏差，尤其在雨水季節(jié)，局部發(fā)生滑塌、崩塌可能性大，危害程度及危險(xiǎn)性大，災(zāi)害發(fā)生直接危及下方工作人員及設(shè)備安全。排土場(chǎng)設(shè)置在南北兩個(gè)采場(chǎng)之間的低洼處，原始地形坡度20°～35°，緊臨排土場(chǎng)修建有194 m排水溝，實(shí)際上受地形限制，溝渠水并不能繞過(guò)堆置棄土排出去，且排土場(chǎng)堆土后廢棄土石易滑落溝中造成堵塞，廢棄土石遭受溝渠水沖蝕，并兼有物源、地形坡度、水動(dòng)力三個(gè)方面的泥石流形成條件，其誘發(fā)滑坡、泥石流的可能性大，危害程度及危險(xiǎn)性大。

3.3.2 含水層影響與破壞的預(yù)測(cè)評(píng)估

礦山開采層位為新近系中新統(tǒng)泥巖、黏土巖及粉砂巖，開采對(duì)第四系地層亦有破壞，由于采場(chǎng)處于斜坡之上，形成采坑較深，臨近區(qū)地下水往采坑滲漏，地下水原始徑流路徑有一定變化，臨近地下水水位微有下降，而附近無(wú)重要取水水源、居民點(diǎn)、種植區(qū)等，地下水水位的變化造成的影響不大。礦山廢水主要來(lái)源于采場(chǎng)淋濾水、礦山生產(chǎn)和生活用水；淋濾水不含有害物質(zhì)，對(duì)地表水及地下水環(huán)境產(chǎn)生污染影響的可能性小。礦山生產(chǎn)用水量不大，主要用于礦山道路的灑水、機(jī)械散熱等，大部分不外排，故礦山廢水對(duì)水資源環(huán)境的影響較輕。總體上，礦業(yè)活動(dòng)對(duì)含水層的水位、水質(zhì)以及補(bǔ)、徑、排等影響較輕。

3.3.3 地形地貌景觀預(yù)測(cè)評(píng)估

評(píng)估區(qū)非自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景旅游區(qū)，礦山開采修建道路繁多，開采后露天采坑總面積17.15 hm2，采坑深10～167 m，預(yù)測(cè)礦業(yè)活動(dòng)對(duì)原地形地貌景觀破壞嚴(yán)重。

3.3.4 土地資源壓占與破壞預(yù)測(cè)評(píng)估

礦山開采結(jié)束后，占用與破壞土地資源24.28 hm2。其中，露天采場(chǎng)占用與破壞土地資源最為嚴(yán)重，露天采場(chǎng)占用破壞有林地及其它草地17.15 hm2；排土場(chǎng)占用破壞其它草地0.80 hm2；礦山道路占用破壞有林地及其它草地共6.29 hm2；辦公生活區(qū)占用破壞有林地0.04 hm2。礦山土地資源的占用與破壞程度分級(jí)為嚴(yán)重。

4 礦山地質(zhì)環(huán)境防治措施

根據(jù)評(píng)估區(qū)的地質(zhì)環(huán)境條件，并結(jié)合礦山地質(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”的原則及現(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)[3]。將露天采場(chǎng)、工業(yè)場(chǎng)地、排土場(chǎng)及辦公生活區(qū)等礦山輔助設(shè)施劃定為礦山地質(zhì)環(huán)境重點(diǎn)防治區(qū)，將開采外圍的用地范圍及影響區(qū)域劃定為礦山地質(zhì)環(huán)境一般防治區(qū)。

4.1 地質(zhì)災(zāi)害治理

位于礦區(qū)出口鄉(xiāng)村公路交接點(diǎn)南側(cè)的滑坡H1，現(xiàn)已有治理措施(下部建有漿砌石擋墻)，但鑒于滑坡體積較大，土質(zhì)松軟，宜采用削坡技術(shù)進(jìn)行治理；排土場(chǎng)上游排水溝實(shí)際不能將溝水有效排出，因此針對(duì)排土場(chǎng)可能誘發(fā)和遭受地質(zhì)災(zāi)害的評(píng)估，建議在排土場(chǎng)上游增設(shè)一條排水溝，溝長(zhǎng)638 m，將排土場(chǎng)上游水流改道直接引入鴨子塘河，從而減輕沖溝水對(duì)排土場(chǎng)的危害；地表水淋濾對(duì)邊坡穩(wěn)定的不良影響較大，每個(gè)臺(tái)階邊坡腳應(yīng)開挖一個(gè)簡(jiǎn)易的土質(zhì)排水溝。

4.2 含水層破壞防治

采礦活動(dòng)無(wú)有毒有害物質(zhì)滲濾，不影響臨近地區(qū)地下水水質(zhì)，對(duì)含水層影響主要表現(xiàn)在地下水的補(bǔ)、徑、排方面且影響較輕，故不設(shè)計(jì)具體的地下水治理措施，地下水含水層破壞和防治方面，建議礦山做好地面垃圾處理及機(jī)械用油等的防倒?jié)姖B漏。

4.3 地形地貌景觀恢復(fù)

礦山剝離廢棄土石體積巨大，采坑深，邊坡陡，采礦剝離的廢棄土石應(yīng)堆放在排土場(chǎng)，礦山開采結(jié)束后，可將排土場(chǎng)中的廢棄土石回運(yùn)至采場(chǎng)進(jìn)行植被恢復(fù)。其中采坑地形相對(duì)平坦，坑內(nèi)松軟土層較厚，四周邊坡有一定匯水作用，故采坑可作為旱地復(fù)墾；開采臺(tái)階斜坡上覆土困難，斜坡出露基巖為泥巖、粉砂巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，抗風(fēng)化能力弱，基巖風(fēng)化后對(duì)植被生長(zhǎng)有利，在臺(tái)階斜坡腳的安全平臺(tái)上覆土0.6 m，采用灌、草混種可恢復(fù)為林地；排土場(chǎng)內(nèi)堆積渣土松軟，采礦結(jié)束后，場(chǎng)地經(jīng)平整后可恢復(fù)為旱地；辦公生活區(qū)地形平坦，在礦山開采過(guò)程中及開采結(jié)束后，原地表土未有遷移，適當(dāng)松土后即可恢復(fù)為旱地。

4.4 礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)

根據(jù)礦山現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育情況和預(yù)測(cè)危險(xiǎn)性評(píng)估確定本礦山監(jiān)測(cè)重點(diǎn)為露天采場(chǎng)邊坡、排土場(chǎng)及植被恢復(fù)。其中露天采場(chǎng)邊坡監(jiān)測(cè)內(nèi)容為邊坡地面開裂、滑坡、崩塌及其它地質(zhì)災(zāi)害，監(jiān)測(cè)方法主要采用實(shí)地調(diào)查法，監(jiān)測(cè)頻率雨季每?jī)芍芤淮?，旱季每月度一次；?duì)排土場(chǎng)的監(jiān)測(cè)主要是周期性地面調(diào)查、巡視及對(duì)渣體穩(wěn)定性、攔擋措施安全性、排水措施完整性和通暢性進(jìn)行定期巡查，監(jiān)測(cè)頻率雨季每?jī)芍芤淮危导久吭露纫淮?；?duì)植被恢復(fù)的監(jiān)測(cè)主要監(jiān)測(cè)植被的成活率、保存率，監(jiān)測(cè)頻率雨季每月一次，旱季每?jī)稍乱淮巍?/p>

5 結(jié)語(yǔ)

本文以露天開采石英巖礦為例，說(shuō)明礦山開采引發(fā)邊坡崩塌地質(zhì)災(zāi)害的可能性，分析并預(yù)測(cè)了含水層、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(wèn)題；結(jié)合礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)估結(jié)果，將礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理分為礦山地質(zhì)環(huán)境重點(diǎn)防治區(qū)及礦山地質(zhì)環(huán)境一般防治區(qū)，并提出了具有針對(duì)性的地質(zhì)災(zāi)害治理、含水層破壞防治、地形地貌景觀恢復(fù)及礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)措施。

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