河南小秦嶺礦區(qū)礦山地質環(huán)境治理方案探究

牛振波

（河南省地質礦產勘查開發(fā)局第一地質環(huán)境調查院，河南 鄭州 450045）

1 地質背景

河南省小秦嶺礦區(qū)位于河南省靈寶市朱陽鎮(zhèn)，行政隸屬于河南省靈寶市朱陽鎮(zhèn)管轄。地理坐標：東經110°30′40″～110°31′58″北緯34°23°05″～34°24′10″，項目治理區(qū)面積14.1km2。

礦區(qū)至靈寶市約65km。礦區(qū)于1979年建成投產，礦區(qū)內有采礦坑口40余處，尾礦庫4座。礦區(qū)經過30多年的采礦生產，累計排放廢石礦渣約450多萬m3，礦渣侵占損毀山坡林地面積214855萬m2（約322畝）。形成的崩塌、滑坡、泥石流等地質災害隱患店多達30余處，對1500多名礦山企業(yè)職工和300多名當地村民的生命財產構成了嚴重威脅；對礦區(qū)周邊的生態(tài)環(huán)境造成了嚴重破壞。為此，當地政府、礦山企業(yè)、和居民對礦山環(huán)境治理十分迫切。

2 礦區(qū)主要地質環(huán)境問題

礦區(qū)于1979年建礦投產，計劃經濟時期由于礦山企業(yè)缺乏礦山地質環(huán)境保護意識和國家缺少相關的法律政策，使礦山地質環(huán)境遭到了嚴重破壞，產生了較多的礦山地質環(huán)境問題：

（1）地形地貌景破壞嚴重，引起多處地面塌陷、地裂縫、不穩(wěn)定邊坡、泥石流。經調查統(tǒng)計，治理工程區(qū)槍馬峪、白樺峪、黑馬峪三個礦區(qū)經過30多年的開采，亂堆亂放的礦渣造成山體破損、大片原始植被死亡，使礦區(qū)地形地貌景觀遭到了嚴重破壞。

（2）亂堆亂放的礦渣堆嚴重威脅著企業(yè)職工和周邊居民的人身財產安全。由于各時期產生的礦渣大多順坡堆放在溝谷兩側山坡上和山區(qū)運輸道路兩側，每到汛期礦渣堆經常發(fā)生滑坡、崩塌等地質災害，嚴重威脅著礦山企業(yè)職工和周邊居民的人身財產安全。

（3）礦山企業(yè)亂堆亂放礦渣的歷史遺留問題，嚴重制約了現有礦山企業(yè)經濟可持續(xù)發(fā)展?，F有礦山企業(yè)多次要求當地政府予以解決歷史遺留問題，要求當地政府出資對原計劃經濟時期破壞的礦山地質環(huán)境予以恢復治理。

3 礦山地質環(huán)境保護措施

3.1 地面塌陷、地裂縫地質災害預防措施

礦山開采時，應該按照自然資源部對建筑物、水體、鐵路及主要井巷礦柱留設與壓礦開采規(guī)程[1，2]，為這些地表建筑物留設保安礦柱，防止礦山開采對這些地表建筑造成破壞。

3.2 不穩(wěn)定邊坡、泥石流地質災害預防措施

礦區(qū)內生產場地等整平過程中會有許多挖填方邊坡，生產場地建設過程中要為這些挖填方邊坡按照相關規(guī)范設計合理的邊坡坡率[1，2]，做好護坡及排水工程，防止挖填方邊坡滑坡、泥石流地質災害的發(fā)生。

4 礦山地質環(huán)境恢復治理工程方案探究

4.1 地裂縫、地面塌陷治理方案探究

依據地裂縫破壞程度，針對不同地層構造和土層厚度，裂縫處理方案及工藝如下：對輕度破壞，土層較厚、裂縫未貫穿土層的土地，采用黃土填堵方法，也就是將裂縫挖開，填土夯實，此方法已在以往整治中采用，經濟可行[3]。較深的地裂縫應分段開挖，分段全部充填夯實，開挖寬度為裂縫兩側0.3m～0.5m，開挖剝離的表土就近堆放在裂縫兩側，用新土充填裂縫；當充填高度距地表1m左右時，開始作第一次夯實，然后每充填40cm左右夯實一次，直到與原地表基本平齊時為止，耕作層以下裂縫的回填要求夯實到干容重1.3t/m3以上。

對破壞程度嚴重、裂縫穿透土層的土地，按反濾層的原理去填堵裂縫、孔洞。具體操作步驟：首先開挖至基巖頂面后用粗礫石填堵孔隙，其次用次粗礫，最后用礫、細砂、土填堵。

根據預測評估結果，礦層采空后，地表變形加劇，會在地表產生地裂縫、地面塌陷等，對于不完全采動區(qū)可采用人工階段性恢復治理，通過就近取土填堵裂縫，局部平整土地，臨時恢復土地的使用價值；對于完全采動區(qū)在可采礦層全部開采結束且地表移動時間超過穩(wěn)定時間后，地表變形進入穩(wěn)定期，可以采用最終恢復治理方案。

目前治理區(qū)內沒有明顯的地面塌陷區(qū)，根據地質災害預測評估，礦山采空后，地表最大下沉值為0.67m～1.46m，結合以往調查地面塌陷的特征分析，采空區(qū)上方呈緩慢下沉狀態(tài)，地面沉陷一般發(fā)生于回采工作面1年后，以面狀下沉為特征，5年后基本趨于穩(wěn)定，本次沉陷區(qū)下沉均值取預測地表最大下沉值的平均值為1m，全礦區(qū)開采后，形成采空面積4526737m3，地面塌陷地質災害治理需填埋土方量4526737m3。

4.2 滑坡段治理方案探究

治理區(qū)發(fā)育滑坡8處，滑坡危害對象為公路或者村莊居民和廠礦安全，未來采礦活動采動可能誘使其失穩(wěn)，防治措施首先對這些坡體要進行監(jiān)測，防止災害發(fā)生；然后對其治理，包括采取削方減載、布設擋墻、排水渠等工程，現初步按這些工程估算工程量。

首先根據坡體巖性、坡高設計坡比，對坡體上不穩(wěn)定巖土體進行削方減載，一來降低坡體高度，減緩坡度，二來清理危巖（土）體，以防土石墜落，以免危及坡腳建筑及工作人員，為土質滑坡，其他滑坡體均為砂巖頁巖互層，較穩(wěn)定。本次依據坡度60°削方減載，預計削方量13080m3。

在坡腳布設，初步設計漿砌石擋土墻高2m～5m，底寬1.5m左右，頂寬0.5m，基礎埋置深度約1m～1.5m，擋墻體設計為加筋漿砌片石墻，背坡面坡比為1：0.25，每隔2m設φ100mm泄水孔，墻后側設計埋置300mm的反濾層。擋墻沉降逢每10m設置一道。預計擋墻總長約2170m，預計挖方量12206.25m3，漿砌石約12206.25m3。

在坡體后緣、側緣、前緣、坡面布設截排水水渠，用于攔截地表水，減少下滲量，減弱其對坡面及坡腳的沖蝕。初步設計為梯形斷面，頂寬0.8m，底寬0.5m，深0.45m，漿砌石砌筑，壁厚0.15m，每10m留設伸縮縫，伸縮縫寬10mm。預計總長1500m，開挖土石方量約1341.4m3，需漿砌石等約791.01m3。

4.3 泥石流治理方案探究

為對上游主溝松散堆積物進行及時清理，最大限度地減少和控制入溝土石量。

根據地形條件在主溝溝谷中修筑1號、2號、3號截排水渠，分流、疏導雨季坡體上可能形成的洪水，定期對截排水渠內的淤積物進行清理，確保截排水渠的排泄通暢，尤其是雨季，并對溝谷洪水位進行監(jiān)測。

設計1號截排水渠初步設計為梯形斷面，頂寬0.8m，底寬0.5m，深0.45m，長540m，漿砌石砌筑，壁厚0.15m，預計開挖土石方量約157.95m3，需漿砌石等約93.15m3；2號截排水渠初步設計為梯形斷面，頂寬0.8m，底寬0.5m，深0.45m，長320m，漿砌石砌筑，壁厚0.15m，預計開挖土石方量約93.6m3，需漿砌石等約55.2m3；3號排水渠初步設計為梯形斷面，頂寬0.8m，底寬0.5m，深0.45m，長355m，漿砌石砌筑，壁厚0.15m，預計開挖土石方量約103.84m3，需漿砌石等約61.24m3。

4.4 含水層治理方案探究

現狀條件下，在已有開采地段，周邊村莊基巖裂隙水含水層呈半疏干狀態(tài)，目前，各個村莊的主要供水水源均為奧陶系巖溶水。

礦山開采對各村村民生產生活用水影響較小。預測礦層開采后對主要含水層結構破壞，產生導水通道，區(qū)域地下水水位下降；礦區(qū)周圍主要含水層呈疏干狀態(tài)，地表水體漏失嚴重，預測采礦活動對含水層的影響嚴重。

礦山開采中，合理利用礦井排水，可用于農田、樹木澆灌等，對于上覆松散層孔隙水和基巖裂隙水破壞后，采取自然恢復的方法；對于巖溶地下水主要采取限量開采的方法進行水資源的保護。

4.5 地形地貌景觀恢復方案

工作區(qū)主要治理地段分為兩個方面，一方面為矸石場周邊，通過植樹來美化環(huán)境，防止水土流失；第二方面對采空地段采取裂縫、塌陷回填，對破壞的林地和草地進行補種和修復。通過土地利用調整，促進生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。