塔吉克斯坦某金礦環(huán)境地質(zhì)條件評價及防護措施淺析

閆 行

（廣東省地質(zhì)局第五地質(zhì)大隊，廣東 肇慶 526020）

1 礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)狀

1.1 區(qū)域穩(wěn)定性特征

礦區(qū)處于南天山褶皺系的西延部分澤拉夫尚—突厥斯坦活動帶中，該活動帶北與澤拉夫尚—阿爾泰相鄰，南側(cè)受吉斯薩爾深斷裂制約。地質(zhì)構造與中古生代拗陷有關，本區(qū)地震基本烈度屬Ⅷ度區(qū)，區(qū)域經(jīng)常發(fā)生5級以下地震，地震對礦山開采有一定影響[1]。

1.2 巖（礦）石放射性特征

據(jù)本次對礦區(qū)圍巖、礦石進行的放射性測試結果顯示，圍巖及礦體天然放射性核素鐳-226、釷-232、鉀-40放射性比活度值均可作為建筑主體材料，圍巖及礦體有明顯的放射性差異，但對人體及周邊環(huán)境條件影響不大（自然放射性特征見表1）。因此礦床開采不會產(chǎn)生放射性污染。

表1 礦石放射性分析結果表

1.3 水環(huán)境質(zhì)量評價

礦區(qū)水環(huán)境質(zhì)量評價主要依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB3838-2002）和《地下水環(huán)境質(zhì)量標準》（GB/T14848-2017）。地表水：水域功能和標準依據(jù)Ⅲ類標準，據(jù)礦區(qū)排泄區(qū)地表水水質(zhì)分析結果：水化學類型為HCO3·Cl—Ca·Na型，pH值8.30，總硬度0.14g/L，礦化度0.952g/L。砷超標1.52倍，其他項目滿足集中飲用水要求；

地下水：據(jù)礦區(qū)采集的泉水（風化砂巖裂隙水）水質(zhì)分析結果，水化學類型為HCO3·Cl—Mg·Ca型，pH值8.2，礦化度0.847g/L，總硬度0.168g/L，屬微硬水，砷含量0.013mg/L（Ⅲ類水）地下水質(zhì)量綜合評分7.28（極差）；鉆孔所采水樣，水化學類型為HCO3·Cl—Ca·Na型，pH值7.4，礦化度1.587g/L，總硬度0.248g/L，屬微硬水[2]，砷含量0.017mg/L（Ⅲ類水），地下水質(zhì)量綜合評分7.41（極差）?；鶐r坑道（風化砂巖裂隙水）水化學類型為SO4·HCO3—Mg·Ca型，pH值7.8，礦化度2.179g/L，總硬度0.716g/L，屬極硬水，砷含量0.380 mg/L（Ⅴ類水），地下水質(zhì)量綜合評分7.67（極差）；區(qū)內(nèi)地下水水溫一般為1.0℃～5.2℃，礦床內(nèi)未見地熱異常[3]。綜上所述，礦區(qū)地下水水質(zhì)總評屬差。

1.4 地質(zhì)災害現(xiàn)狀評價

礦區(qū)地處高山區(qū)，地形起伏大，切割劇烈，山體自然坡角陡峭，植被稀疏，局部區(qū)域存在終年積雪。因此，區(qū)內(nèi)地表出露的巖石物理風化現(xiàn)象強烈，導致山嶺一帶裸露的巖石破碎，發(fā)生危巖崩塌現(xiàn)象較普遍；另外崩落的碎石土沿山坡堆積，由于地形陡，崩積物在降雨或融雪的地表水作用局部存在滑坡和泥石流的現(xiàn)象[4]。

（1）崩塌主要分布于礦區(qū)南部和南東部的基巖裸露的陡峭山嶺區(qū)域一帶，由于出露巖石風化裂隙和構造裂隙發(fā)育強烈，巖石破碎，而且地形地勢陡峭，處于陡峭山坡上的破碎巖石較易沿外傾發(fā)育裂隙、節(jié)理面發(fā)生崩落現(xiàn)象，據(jù)觀察區(qū)內(nèi)的崩塌模式以傾倒式和拉裂式崩塌為主，崩落物多為中風化巖石，呈不規(guī)則的塊狀、碎塊狀，崩落物堆積于陡坡坡腳形成較大面積的碎石堆積區(qū)。

（2）滑坡主要分布于礦區(qū)北部的山坡存在較厚碎石土一帶坡面，由于上部的山嶺崩落的碎石土沿山坡堆積，堆積物一般較松散，處于較陡山坡上的松散坡積物在降雨或融雪的地表水作用下發(fā)生滑動失穩(wěn)而形成滑坡現(xiàn)象，據(jù)本次對礦區(qū)滑坡調(diào)查，平面上呈縱長式圈椅狀，構成滑坡體巖性均為坡積的碎石土（成分以砂巖碎塊、碎屑和少量粉質(zhì)粘土），滑坡體厚1.0m～3.0m不等，主要為沿基巖面滑動，滑坡類型屬淺層的堆積層滑坡，以牽引式滑移為主，現(xiàn)狀穩(wěn)定性差。

（3）泥石流主要分布于礦區(qū)北西部的谷口一帶，由于區(qū)內(nèi)風化強烈，沿山坡分布有大量松散的坡積物，植被稀疏，山坡坡度陡，而且溝床坡降大，松散的坡積物在強降雨或融雪的地表水作用下沿溝谷或陡峭坡面發(fā)生泥石流現(xiàn)象，據(jù)本次礦區(qū)調(diào)查顯示，坡面泥石流的規(guī)模一般較小，沿坡面呈零星分布，主要為坡積物崩滑后形成，較明顯的泥石流主要表現(xiàn)為礦區(qū)北西溝口，順溝展布，沿溝谷延伸長約800m，形成區(qū)寬約20m～30m，坡降約為650‰；于稍平緩（坡降約為240‰）的谷口形成了堆積區(qū)，平面上呈長舌狀，組成物以砂巖碎塊、碎屑和少量粉質(zhì)粘土，由于運移距離較近，碎石塊的磨圓度和分選性差，該泥石流現(xiàn)狀穩(wěn)定性差[5]。

2 礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)預測評價

根據(jù)礦區(qū)現(xiàn)狀地質(zhì)環(huán)境條件，結合未來礦山建設類型、規(guī)模、礦石組分及礦體頂?shù)装鍑鷰r穩(wěn)定性，預測未來礦山在建設和開采過程中，可能潛在有露天采場邊坡崩塌、滑坡，剝離廢石土引發(fā)泥石流；另外如進行地下開采可能潛在發(fā)生坑道坍塌、冒頂及片幫和礦區(qū)地表水環(huán)境污染等地質(zhì)環(huán)境問題。

2.1 露天開采環(huán)境地質(zhì)問題

礦區(qū)地處高山區(qū)，區(qū)內(nèi)地形較陡峭，未來礦床需剝離開采深度大，形成的采場開挖邊坡高，上部松散、破碎的軟弱巖組邊坡穩(wěn)定性差，在降水、降雪形成的地表水的影響下易引發(fā)崩塌、滑坡等邊坡失穩(wěn)問題，尤其是礦床的南部和南東部現(xiàn)狀地形為陡峭山嶺，礦床露天采坑對礦區(qū)南、東部山體的穩(wěn)定性影響較大；中下部的半堅硬和堅硬巖組構成的巖質(zhì)邊坡，邊坡穩(wěn)定性一般相對較好，但局部由于褶皺、斷裂構造發(fā)育地段的構造角礫巖、碎裂巖和強綠泥石化巖石等破碎、軟弱巖組，邊坡穩(wěn)定性較差，可能會發(fā)生崩塌、滑坡等邊坡失穩(wěn)問題，礦山開采必須確定合理的臺階高度、平臺寬度、工作臺階坡面角及礦山最終邊坡角。

局部存在順曾結構面需進行邊坡加固工程，如錨索加固、鋪設礦山邊坡防護網(wǎng)；另外礦區(qū)處于高山區(qū)，礦山開采過程中將產(chǎn)生大量廢石（土），由于地形較陡峭，溪溝和河床坡降較大，如果廢石（土）排放不當，在強降水或融雪的地表水的影響下，易造成水土流失，引發(fā)泥石流。

2.2 地下開采環(huán)境地質(zhì)問題

礦山未來如果轉(zhuǎn)為地下坑道開拓，礦體主要產(chǎn)出于層狀砂巖和構造破碎帶中，頂?shù)装鍑鷰r以灰?guī)r或砂巖為主，由于區(qū)內(nèi)構造破碎帶較發(fā)育，巖石節(jié)理、裂隙和構造裂隙均發(fā)育，另外綠泥石化蝕變較強，因此構造裂隙發(fā)育地段的巖石普遍較破碎，均屬軟弱完整性差巖類，在地下水的作用下，較易軟化，穩(wěn)定性差，在采礦過程中潛在冒頂及片幫。必須采用合理的采礦工藝及支護等防范措施。

2.3 水環(huán)境污染

根據(jù)地表、地下水水樣化學分析結果，礦區(qū)地下水砷含量較高。礦石、圍巖及夾石由于含有毒砂、黃鐵礦、黃銅礦等金屬硫化物，受降雨淋濾及自然氧化作用，較易析出重金屬對其下游的地表水體造成污染。地表水下游存在村莊，礦山開采必須重視礦坑水及尾礦庫廢水處理及排放問題。

綜合礦區(qū)水環(huán)境特征，建議使用吸附沉淀法除砷、錳等重金屬元素，采用活性氧化鋁作吸附劑，利用其高比表面積和不溶性的特性，通過物理吸附作用、化學吸附作用或離子交換作用等機制將水中的砷污染物固定在自身的表面上，從而達到除砷的目的。該方法適合于處理量大、濃度較低的水處理體系。同時，砷可以通過與鐵鹽吸附共沉來去除，且除砷效果較好。水中初始鐵含量和水中鐵砷比對砷去除率有一定的影響。

在除鐵工藝的起始處加入一些鐵鹽混凝劑，可有效優(yōu)化除砷工藝。建議結合生物法對礦區(qū)排放水體進行優(yōu)化，水體中的砷主要是無機砷（砷酸鹽和亞砷酸鹽），生物能夠蓄積砷，而且也能對其進行氧化和甲基化。由于甲基化的砷如甲基砷、二甲基砷、三甲基砷的毒性比無機砷低得多[6]。

3 結論

（1）礦區(qū)處于地震基本烈度Ⅷ度區(qū)，區(qū)域地殼穩(wěn)定性為較不穩(wěn)定，地表水、地下水水質(zhì)原始砷元素背景值稍高，并且礦山開采出的礦石、圍巖及夾石受降雨淋濾及自然氧化作用，易析出砷等重金屬元素對其下方的溪溝水造成污染。礦山地處高寒的大起伏高山區(qū)，地表巖石受風蝕、凍融作用較強，礦區(qū)現(xiàn)狀崩塌、滑坡和泥石流等地質(zhì)災害較發(fā)育，礦區(qū)原生環(huán)境地質(zhì)問題較復雜；未來礦區(qū)首采段擬采用露天開采，采場邊坡存在引發(fā)崩塌、滑坡等山體邊坡失穩(wěn)問題，另外礦山開采過程中將產(chǎn)生大量廢石（土）為泥石流的誘發(fā)提供大量松散碎屑物源。綜合本礦床的環(huán)境地質(zhì)條件屬復雜。

（2）本礦床為金礦床，礦石中含硫化物較多，并含有微量的其他重金屬元素，因此尾礦水中含有重金屬元素，尾礦水必須經(jīng)吸附沉淀、生物吸附等方法處理達標后才能排放。另外對開采剝離過程中產(chǎn)生的廢石（土），應選擇合適的排土場排放，以免誘發(fā)泥石流影響礦山開采及周邊地質(zhì)環(huán)境。

（3）礦床首采段的露天采場邊坡為高邊坡，開采時易發(fā)生或可能發(fā)生崩塌、滑坡等礦山工程地質(zhì)問題，設計和開采時應予重視，合理選擇邊坡角及工程防護措施。

（4）未來礦床深部采用地下開采，由于區(qū)內(nèi)局部褶皺、斷裂構造發(fā)育，礦床頂?shù)装宕嬖谄扑榈能浫鯉r層，巖石破碎，結構較松散，坑道開拓時會造成坍塌、掉塊及片幫等不良工程地質(zhì)現(xiàn)象，因此礦山進行地下開采時必須采取支護等防范措施，以保障采礦坑道的安全。