歷史形成金礦區(qū)的治理措施與成效分析

楊志杰，王能偉，欒東進(jìn)

（山東省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第六地質(zhì)大隊(duì)，山東 威海 264200）

膠東地區(qū)金礦資源豐富，開采歷史悠久，歷史無(wú)序化開采遺留的廢舊礦井、塌陷坑、地裂變形區(qū)等遍地，水土流失十分嚴(yán)重；地下礦體的開采造成大面積采空區(qū)分布，形成塌陷及變形區(qū)；采礦產(chǎn)生的大量廢石滿山遍野，固體廢棄物及廢棄工業(yè)設(shè)施等破壞土地植被；大量礦坑水的排放對(duì)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境造成極大的負(fù)面影響。近年來(lái)，各級(jí)政府和礦山企業(yè)高度重視，在地質(zhì)環(huán)境綜合治理、礦山尾礦、廢石綜合利用、土地復(fù)墾及礦山地質(zhì)災(zāi)害防治等方面都取得了一定的成績(jī)。

1 治理措施及應(yīng)用

1.1 采空區(qū)充填治理

治理區(qū)存在采空區(qū)，現(xiàn)階段未形成一定的塌陷規(guī)模時(shí)，在盡量不破壞地表土壤植被的情況下，進(jìn)行必要的物探來(lái)查明采空區(qū)的分布特征，利用可靠的鉆探施工手段進(jìn)行地表灌注充填法治理。

（1）充填孔施工。根據(jù)充填材料的特性和探測(cè)采空區(qū)的實(shí)際情況，在鉆探驗(yàn)證孔驗(yàn)證結(jié)果的基礎(chǔ)上布置專門灌注孔。

施工工藝流程為：場(chǎng)地平整→測(cè)量放線→鉆機(jī)就位→鉆探施工→下鋼管→施工終孔→保護(hù)孔口。

（2）回填采空區(qū)，充填孔完成后，采用尾砂膠結(jié)充填，按基巖帷幕灌漿標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行純壓式壓力灌漿，使回灌漿液凝結(jié)體與巖體成一體。距離孔口底端還有1m左右時(shí)對(duì)鉆孔采用“機(jī)械壓漿封孔法”封孔處理。

（3）場(chǎng)區(qū)整平。充填施工完成后，為了恢復(fù)原來(lái)的生態(tài)環(huán)境，對(duì)施工中破壞的區(qū)域和存在地質(zhì)災(zāi)害隱患的區(qū)域進(jìn)行整治復(fù)綠，恢復(fù)生態(tài)功能。

1.2 采空區(qū)開挖治理

治理區(qū)已存在塌陷或地表變形明顯的，為了保障當(dāng)?shù)鼐用裆拓?cái)產(chǎn)安全，應(yīng)盡可能選擇開挖回填方式，徹底消除安全隱患。

施工工藝流程為：塌陷坑開挖→底面整平、碾壓→坑底注漿→澆筑混凝土墊層→錨桿施工→鋼筋混凝土隔水板施工→塌陷坑回填復(fù)綠。

（1）開挖整平。施工現(xiàn)場(chǎng)地表浮土及松散層用挖掘機(jī)直接開挖，半堅(jiān)硬基巖級(jí)以下采用履帶式潛孔鉆車破碎，挖掘機(jī)開挖?？拥撞捎猛诰驒C(jī)進(jìn)行整平、碾壓，采用滲入注漿法對(duì)坑底進(jìn)行加固處理。

（2）加固施工。坑底澆筑混凝土墊層，分上下兩層按1m間距進(jìn)行錨桿施工，完成后進(jìn)行鋼筋綁扎、混凝土澆筑制作成鋼筋混凝土隔水板。

（3）回填復(fù)綠。待混凝土徹底凝固后，將坑內(nèi)開挖的廢石、尾砂等回填整平，將剝離的表層土覆土后，可恢復(fù)部分耕地、林地。

1.3 廢棄礦井治理

廢棄礦井井口大多無(wú)安全防護(hù)措施和警示標(biāo)志，周圍植被茂密，井口隱蔽，辨識(shí)度低，危害程度高，利用合理的防護(hù)措施可消除安全隱患。

1.3.1 豎井治理

首先對(duì)廢棄井的孔徑進(jìn)行測(cè)量并編織鋼筋籠，并放至井底用大石填滿；然后采用C20的砼進(jìn)行澆灌，利用廢石充填夯實(shí)，在回填至距井口1.5m處澆灌一層厚度約0.5m的混凝土蓋板，最后回填種植土，夯實(shí)至井口。

1.3.2 平硐治理

對(duì)能進(jìn)入機(jī)械設(shè)備、人員的平硐進(jìn)行回填，在從距離洞口一定距離的地方，一般取8m，往洞口的方向回填2m厚混凝土進(jìn)行封堵。

1.4 破損山體治理

破損山體多是歷史上無(wú)序化開采原因形成，視覺(jué)污染和地質(zhì)環(huán)境破壞顯著，治理方式以生物工程為主，砼、土石方工程為輔。

1.4.1 低緩邊坡治理

對(duì)坡度小于60°的邊坡，采取人工和機(jī)械相結(jié)合的措施使治理區(qū)和周邊地形地貌融為一體，并實(shí)施人工植被恢復(fù)工程，使其最大限度地融入自然景觀。

1.4.2 陡立邊坡治理

對(duì)陡立邊坡，首先選擇削坡、危巖體清理、錨噴防護(hù)等手段消除安全隱患，再根據(jù)實(shí)際地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀制定相應(yīng)平臺(tái)、階梯、人工續(xù)坡、防護(hù)林等工程措施使之與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。

1.5 露天采坑治理

露天采坑多是露天開采轉(zhuǎn)地下開采形成的，歷史不規(guī)范開采遺留了大量的采石陡崖、平臺(tái)、危巖體，地質(zhì)地貌形態(tài)受到嚴(yán)重破壞，地貌景觀滿目瘡痍，自然生態(tài)環(huán)境惡化，多需要回填進(jìn)行綜合整治。

（1）削坡排險(xiǎn)。在保證不對(duì)原坡體造成二次破壞的情況下，對(duì)采坑坡頂危巖體、松散巖土體和浮石進(jìn)行清理，對(duì)有突出地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題、易發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的地段進(jìn)行削坡加固處理，必要時(shí)進(jìn)行爆破作業(yè)。

（2）防滲加固?，F(xiàn)行方法多利用現(xiàn)有礦山企業(yè)尾礦砂充填，為了真正達(dá)到治理效果，而不造成二次污染，需對(duì)廢棄采坑進(jìn)行防滲加固處理。采坑底部防滲可先回填粘土0.5m，鋪設(shè)厚度不小于1.5 mm的高密度聚乙烯（HDPE）材料防水土工布進(jìn)行隔水處理，再回填0.5m粘土進(jìn)行壓實(shí)防護(hù)。采坑邊坡防滲采用邊回填邊做防滲的處理方式。邊坡防滲工程按照每5m一個(gè)臺(tái)階，自下而上分層進(jìn)行。邊坡選擇由丙凝防水防腐材料配制的水泥砂漿進(jìn)行噴漿，噴漿厚度50mm。

（3）尾礦回填。采坑豎向標(biāo)高采用自下而上、分水平臺(tái)階的方式進(jìn)行采坑臺(tái)地恢復(fù)整治，坡體逐層回填。采坑頂部剩余的廢棄渣石可以一起充填于采坑內(nèi)。

（4）恢復(fù)土地利用。為了防止水土流失，保證土壤質(zhì)量不退化，頂部回填0.5m～1.0m的當(dāng)?shù)乜屯?，配合修建擋土墻、邊坡圍擋、修排水溝、表土養(yǎng)護(hù)等工程措施，并結(jié)合當(dāng)?shù)赝恋乩矛F(xiàn)狀合理安排土地利用性質(zhì)，達(dá)到與自然景觀協(xié)調(diào)。

1.6 水土環(huán)境治理

水土環(huán)境破壞的區(qū)域一般分布于遺留的各尾礦庫(kù)、固體廢棄物堆場(chǎng)及露天采場(chǎng)周邊，以及洗選礦廢水污染到的地區(qū)。改進(jìn)生產(chǎn)工藝，規(guī)范礦山綠色開采時(shí)亟需解決的問(wèn)題。

1.6.1 廢水處理

礦山的廢水的處理措施：中和沉淀法、硫化沉淀浮選法、人工濕地法、微生物法、離子交換法、萃取法等。

廢水的綜合利用方式一般采用以下幾種：

（1）從井下突水點(diǎn)直接抽排地下水，避免水流沿途巖粉的混入，減輕地面水的壓力。

（2）選礦廠生產(chǎn)工藝采用無(wú)毒藥品代替有毒藥劑、選擇污染度小的選礦方法。

（3）循環(huán)用水，一水多用，采用循環(huán)供水系統(tǒng)，后處理用再次利用。

1.6.2 廢渣石處理

礦山廢渣的綜合利用：利用尾礦或廢石生產(chǎn)建筑材料、從尾礦或廢石中回收有用金屬和礦物、用尾礦或廢石回填采空區(qū)、生產(chǎn)礦物肥料或土壤改良劑、覆土造田等。

其中較為環(huán)保的利用措施：含鈣尾礦作土壤改良劑，蘸于酸性土壤中，可起到中和酸性，達(dá)到改良土壤的目的，有些尾礦含有改良土壤的成分，可用作微量元素肥料或土壤改良劑。

1.7 尾礦庫(kù)治理

歷史形成的尾礦庫(kù)往往存在潰壩危險(xiǎn)，威脅下游居民及設(shè)施的安全，若得不到妥善處理，必然會(huì)對(duì)周圍環(huán)境造成嚴(yán)重污染。尾礦庫(kù)治理的總體目標(biāo)為消除尾礦庫(kù)的地質(zhì)災(zāi)害隱患，對(duì)該區(qū)進(jìn)行公園式建設(shè)綠化，建設(shè)并恢復(fù)尾礦庫(kù)及其附近的生態(tài)環(huán)境。

（1）削坡卸荷，消除不穩(wěn)定的邊坡體。

（2）在尾礦庫(kù)的四周斜坡部位工程加固尾礦，穩(wěn)定庫(kù)體。

（3）在改造及加固基礎(chǔ)上進(jìn)行覆土，改善植物生長(zhǎng)環(huán)境。

（4）以生態(tài)環(huán)境可持續(xù)改善為理念，依據(jù)環(huán)境、土質(zhì)和氣候特點(diǎn)、植物生長(zhǎng)特性等進(jìn)行綠化。

（5）在治理的同時(shí)修筑灌溉、養(yǎng)護(hù)保證等設(shè)施。

2 效益分析

通過(guò)治理工程的實(shí)施可增加耕地、林地，提高土地使用效率，緩和企業(yè)和農(nóng)民的矛盾，有利于促進(jìn)社會(huì)的安定團(tuán)結(jié)；有效預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，減少人民生命和財(cái)產(chǎn)的損失，提高礦區(qū)人民的生活質(zhì)量；綠化環(huán)境，大幅度提高礦區(qū)的植被覆蓋率，減少水土流失，礦區(qū)生態(tài)環(huán)境和地貌景觀可以得到逐步恢復(fù)，生態(tài)環(huán)境治理大幅度提高。

礦山地質(zhì)環(huán)境治理工程的實(shí)施對(duì)消除治理區(qū)內(nèi)的地質(zhì)災(zāi)害隱患的發(fā)展起到制約作用，保障治理區(qū)內(nèi)人民生命財(cái)產(chǎn)安全，從根本上扭轉(zhuǎn)生態(tài)環(huán)境不斷惡化的趨勢(shì)，促進(jìn)區(qū)內(nèi)土地的綜合開發(fā)利用、經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展，提高人民生活質(zhì)量及健康狀況，促進(jìn)社會(huì)穩(wěn)定，產(chǎn)生顯著的環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。