大蘇計(jì)鉬礦露天礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理措施和方法

張 慧， 胡子勤， 姚蘇紅

(1.內(nèi)蒙古地質(zhì)礦產(chǎn)〈集團(tuán)〉有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010011； 2.內(nèi)蒙古自治區(qū)第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010011)

礦產(chǎn)資源是國(guó)家經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要戰(zhàn)略性資源和基礎(chǔ)性的自然資源，合理開(kāi)發(fā)利用礦產(chǎn)資源是現(xiàn)代化建設(shè)的必然要求[1]。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，礦產(chǎn)資源的需求量也在不斷上升，加劇了人們對(duì)礦產(chǎn)資源的過(guò)度開(kāi)采，這給我國(guó)的自然環(huán)境帶來(lái)了極大的影響，造成地質(zhì)環(huán)境水平的日益下降[2]。礦山在開(kāi)采資源的同時(shí)，不僅有誘發(fā)崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害的可能，而且有誘發(fā)地面沉降、土壤荒漠化、水環(huán)境惡化、生態(tài)環(huán)境惡化等緩變性地質(zhì)災(zāi)害的可能性[3]。我國(guó)因采礦活動(dòng)造成采空塌陷、地下水疏干、地質(zhì)地貌景觀破壞等問(wèn)題，已嚴(yán)重危害礦區(qū)人民正常的生產(chǎn)生活，制約了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，加強(qiáng)礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)與治理、實(shí)行合理開(kāi)采和綜合利用已成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略問(wèn)題。

1 大蘇計(jì)礦山開(kāi)采現(xiàn)狀

內(nèi)蒙古卓資縣大蘇計(jì)鉬礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)烏蘭察布市卓資縣城南東26 km處，如圖1所示?，F(xiàn)狀條件下在礦區(qū)范圍內(nèi)已形成露天采場(chǎng)、尾礦庫(kù)、排土場(chǎng)、工業(yè)場(chǎng)地、表土堆放區(qū)及礦區(qū)道路。

圖1 研究區(qū)位置圖

1.1 露天采場(chǎng)

露天采場(chǎng)規(guī)模較大，在開(kāi)采過(guò)程中，運(yùn)輸加載振動(dòng)等露天作業(yè)活動(dòng)，有地面塌陷災(zāi)害痕跡。露天采場(chǎng)對(duì)地形、地貌的挖損使周圍地形地貌發(fā)生變化，原生地貌遭到較為嚴(yán)重的影響和破壞。

邊坡存在風(fēng)化破碎帶，而邊坡的穩(wěn)定性主要受風(fēng)化破碎面控制，采剝作業(yè)開(kāi)挖后，工程邊坡破壞了原有的應(yīng)力平衡；同時(shí)，在采礦地下水疏干的情況下，使風(fēng)化破碎帶的巖土體等膨脹、收縮，破壞了原有的結(jié)構(gòu)及穩(wěn)定性，易形成不穩(wěn)定斜坡。隨著開(kāi)采的增加，可能產(chǎn)生的崩塌(滑坡)規(guī)模也會(huì)增大。

1.2 排土場(chǎng)、表土堆放區(qū)

排土場(chǎng)采用自上而下逐層放緩臺(tái)階堆置廢石；表土堆放場(chǎng)堆積物為第四系松散殘坡積物，有崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害痕跡。

隨著堆砌高度的逐漸增高，堆體下部坡體負(fù)荷逐漸增大，堆體邊坡穩(wěn)定性逐漸減弱；加之降水滲漏，以及爆破和機(jī)械的振動(dòng)，使邊坡坍塌，排棄物順坡向下滑動(dòng)，從而產(chǎn)生崩塌(滑塌)地質(zhì)災(zāi)害。

1.3 尾礦庫(kù)

尾礦庫(kù)壩體采用碾壓廢石筑壩， 現(xiàn)狀無(wú)地質(zhì)災(zāi)害痕跡。

隨著尾礦堆積高度的逐漸增加，下部坡體負(fù)荷逐漸增大，邊坡穩(wěn)定性逐漸減弱；加之降水滲漏，易使邊坡坍塌，順坡向下滑動(dòng)。

1.4 工業(yè)場(chǎng)地、礦區(qū)道路

工業(yè)場(chǎng)地及礦區(qū)道路的建設(shè)占用了土地、破壞了植被資源，不發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害。

2 礦山地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)

通過(guò)對(duì)礦山開(kāi)采方案和露天采場(chǎng)地層、地質(zhì)構(gòu)造以及采空區(qū)分布范圍的分析，露采時(shí)可能引發(fā)采空區(qū)地面塌陷及坑壁崩塌(滑坡)地質(zhì)災(zāi)害。

排土場(chǎng)、表土堆放場(chǎng)可能引發(fā)滑坡地質(zhì)災(zāi)害。

尾礦庫(kù)周邊無(wú)居民及建筑物分布，引發(fā)的滑坡地質(zhì)災(zāi)害可能對(duì)采礦運(yùn)輸人員形成威脅。

3 治理措施與方法

3.1 防洪堤壩

根據(jù)占補(bǔ)平衡的原則，在礦山外圍南部小蘇計(jì)村設(shè)置造田區(qū)，由于造田區(qū)靠近索代溝，為防止造田區(qū)遭受洪水侵害，在造田范圍區(qū)鄰近索代溝側(cè)設(shè)置防洪堤壩。

防洪堤壩總長(zhǎng)度913.83 m，壩頂標(biāo)高1380.15 m，壩面高度為1.35～1.6 m，頂寬0.6 m，底寬0.9 m，基礎(chǔ)深1.8～2.82 m，壩面坡比1∶0.2。其平面布置及不同位置剖面如圖2、圖3所示。

圖2 小蘇計(jì)造田防洪堤壩平面圖

防洪堤壩為毛石砌筑壩，選用C10細(xì)石砼坐漿法砌筑，要求漿體飽滿。筑壩石料選用結(jié)構(gòu)密實(shí)均勻、不易風(fēng)化、無(wú)裂縫的硬質(zhì)石料。砌筑前石塊表面的污物整體清除，基礎(chǔ)砌筑時(shí)采用分層搭砌的方法，切記不可采用先砌外皮后填中心的砌法，灰縫厚度20 mm，石塊間較大的空隙先填塞砂漿后用碎石塊嵌實(shí)。夏季施工時(shí)，對(duì)剛砌完的砌體，澆水濕潤(rùn)并用草袋覆蓋養(yǎng)護(hù)7 d。工程量統(tǒng)計(jì)見(jiàn)表1。

表1 小蘇計(jì)造田防洪堤壩工程量

3.2 露天采場(chǎng)的恢復(fù)與治理

露天礦在采坑達(dá)產(chǎn)后逐步實(shí)現(xiàn)內(nèi)排，將生產(chǎn)中產(chǎn)生的廢石、廢土，通過(guò)內(nèi)排回填部分露天采坑，達(dá)到邊生產(chǎn)、邊治理的目的。回填后的采坑及排土場(chǎng)通過(guò)機(jī)械和人工相結(jié)合的方法進(jìn)行整平、覆土，覆蓋土采用礦山采掘前剝離的表土，厚度0.3～0.4 m。

露天采場(chǎng)外圍設(shè)置網(wǎng)圍欄，網(wǎng)圍欄必須呈一條直線布設(shè)，每條直線段的中離≮54 m ，坡度≯25°。

整平、覆土后的露天采坑底部平盤(pán)及剩余臺(tái)階上進(jìn)行植被恢復(fù)，種植適合當(dāng)?shù)氐闹参锶郝洹?/p>

3.3 排土場(chǎng)治理

排土場(chǎng)應(yīng)采取工程治理與恢復(fù)植被措施。

工程措施主要為邊坡襯砌，利用廢石中的大塊石按堆放高度襯砌成石級(jí)臺(tái)階，臺(tái)階面及排土場(chǎng)頂部整平、覆蓋表土、壓實(shí)。

恢復(fù)植被措施主要為植樹(shù)造林。苗木根系需沾上泥漿，保持苗根濕潤(rùn)，不受風(fēng)吹日曬。

3.4 尾礦庫(kù)治理技術(shù)方法

尾礦砂及廢石中含有極少量的重金屬元素和有害物質(zhì)(見(jiàn)表2)，尾礦砂及廢石長(zhǎng)期堆放于地表，經(jīng)降水淋濾，將有害物質(zhì)通過(guò)地表滲入地下，對(duì)周邊地下水引起污染。

表2 尾礦多元素分析結(jié)果

因此，尾礦庫(kù)底必須做防滲處理，嚴(yán)禁尾礦(漿)水外排，同時(shí)在尾礦庫(kù)及排土場(chǎng)上、下游設(shè)置觀測(cè)井，定期對(duì)地下水水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

同時(shí)還應(yīng)做好壩面外側(cè)的護(hù)坡，防止尾礦壩土體被雨水沖走，尾礦流出形成泥石流。尾礦庫(kù)服役期滿后，采用廢石覆壓、整平、覆土、壓實(shí)，栽種喬灌木防護(hù)林，以最大限度減小暴雨對(duì)邊坡的沖刷，防止水土流失。

4 結(jié)語(yǔ)

礦山地質(zhì)環(huán)境治理應(yīng)當(dāng)注重礦區(qū)廢棄物的合理利用，通過(guò)對(duì)廢棄物的治理，可以減少土地資源的占用及新土石方的開(kāi)發(fā)，提高廢棄物回用率。同時(shí)應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)礦區(qū)水資源的污染防治，做好水質(zhì)、水量監(jiān)測(cè)工作，對(duì)于已遭受污染的水資源按照相關(guān)治理方法進(jìn)行深度治理后回用，節(jié)約水資源。

對(duì)于不同礦山，治理措施及方法取決于礦石類型、賦存條件、開(kāi)采方式等，不可一概而論，應(yīng)與當(dāng)?shù)貙?shí)際情況結(jié)合考慮。

小蘇計(jì)防洪堤壩的建設(shè)，表明礦山地質(zhì)環(huán)境治理不僅僅限定于礦山開(kāi)采活動(dòng)范圍內(nèi)，還包括礦山周邊所有可能造成破環(huán)的地質(zhì)單元。因礦山生產(chǎn)活動(dòng)形成的排土場(chǎng)、尾礦庫(kù)、露天采坑等地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)地，經(jīng)過(guò)一系列工程及生物措施，可有效緩解生態(tài)環(huán)境壓力，維持地區(qū)生態(tài)平衡。對(duì)已遭到破壞的土地進(jìn)行復(fù)墾造田、綠化植被，加大土地利用效率，使社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益最大化。