祁連重晶石礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境問題及防治對(duì)策＊

張國(guó)信，王運(yùn)興，賈雪梅，唐家凱，周自強(qiáng)

(甘肅省科學(xué)院地質(zhì)自然災(zāi)害防治研究所，甘肅 蘭州 730000)

1 概述

礦產(chǎn)資源是自然資源的重要組成部分，是國(guó)民經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展和人民生活的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，礦產(chǎn)資源開發(fā)活動(dòng)與地質(zhì)環(huán)境相互影響制約，產(chǎn)生的礦山地質(zhì)環(huán)境問題對(duì)社會(huì)公眾利益造成了嚴(yán)重危害[1]。祁連山區(qū)是河西內(nèi)陸河流石羊河、黑河、疏勒河的發(fā)源地和徑流形成區(qū)，是河西綠洲非常重要的水源地，對(duì)中下游生態(tài)系統(tǒng)、水資源利用具有極其重要影響，被列為國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)[2]。二十世紀(jì)七八十年代，私人違法違規(guī)開發(fā)礦產(chǎn)資源對(duì)生態(tài)環(huán)境造成了極大的破壞。2017 年7 月，中辦、國(guó)辦就甘肅祁連山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)生態(tài)環(huán)境問題發(fā)出了嚴(yán)厲通報(bào)，要求徹底予以整改[3]。

甘肅省天?？h祁連重晶石礦區(qū)位于祁連山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，長(zhǎng)期以來由于對(duì)礦山生態(tài)環(huán)境的忽視，在礦產(chǎn)資源的開發(fā)過程中，引發(fā)了一系列礦山地質(zhì)環(huán)境問題，對(duì)保護(hù)區(qū)的生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞。在前人研究成果的基礎(chǔ)上[4]，本文通過該礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境問題調(diào)查，根據(jù)其類型及規(guī)模提出合理的生態(tài)修復(fù)措施及建議，為祁連山保護(hù)區(qū)環(huán)境恢復(fù)治理決策提供依據(jù)。

2 礦區(qū)概況及開發(fā)利用現(xiàn)狀

甘肅省天祝縣祁連重晶石礦位于祁連鄉(xiāng)天山村南約700m 的斜壕山，早在1986 年由地方村民開采，具有規(guī)模小、間斷性、不正規(guī)特點(diǎn)。1988 年祁連鄉(xiāng)政府設(shè)立礦山鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)正式開采，以露天方式開采，規(guī)模1.2～1.5 萬t/年。經(jīng)過二十余年的開采，主礦帶上的大部分礦體已基本采完，共計(jì)采出礦石量約15.45 萬t。2006 年經(jīng)過 礦山資源儲(chǔ)量核實(shí)，2008年、2009 年未進(jìn)行實(shí)質(zhì)性開采。2011 年8 月核實(shí)礦產(chǎn)資源儲(chǔ)量為9.75 萬t，2014 年9 月進(jìn)行了開發(fā)利用方案的重新編制，申請(qǐng)了采礦權(quán)的延續(xù)，現(xiàn)凍結(jié)式關(guān)閉，擬依法關(guān)閉。

由于前期無統(tǒng)一規(guī)劃，采取邊探邊采、邊建設(shè)，特別是未進(jìn)行深部地質(zhì)工程探礦，對(duì)下部礦體的了解只能來自開采過程，加之片面以采礦作為根本，忽略了對(duì)礦山生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理，使得礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境遭到較大破壞，不僅如此，礦區(qū)開發(fā)還造成對(duì)區(qū)內(nèi)原始巖石結(jié)構(gòu)的破壞，露天剝離開采掌子面造成大片山體裸露，棄土棄渣、采礦廢石大部分無序堆放，壓埋植被，直接破壞了礦山環(huán)境[5]。

3 主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題

祁連重晶石礦為露天開采，主要有重晶石粉廠、重晶石礦、礦渣、工業(yè)場(chǎng)地、礦山工業(yè)道路。其中重晶石粉廠位于祁連山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)外圍區(qū)，重晶石礦和工業(yè)道路位于保護(hù)區(qū)實(shí)驗(yàn)區(qū)[6]。根據(jù)野外調(diào)查，該礦區(qū)存在的主要地質(zhì)環(huán)境問題有地質(zhì)災(zāi)害和土地?fù)p毀、地貌景觀破壞。

3.1 地質(zhì)災(zāi)害

據(jù)調(diào)查，區(qū)內(nèi)發(fā)育和分布的地質(zhì)災(zāi)害主要為不穩(wěn)定斜坡，共11 處，其中3 處為渣堆邊坡，2 處為礦區(qū)建設(shè)形成的邊坡，其余8 處為人工開挖邊坡。人工開挖邊坡體積范圍為110～9834m3，渣堆邊坡體積遠(yuǎn)大于開挖邊坡，范圍為691920～1575160m3。

開挖邊坡以X1 為例(如圖1 所示)，坡寬33m，坡高約10m，坡度45°，局部近于直立，斜坡為采礦時(shí)開挖形成，坡體主要以千枚巖為主，較為破碎，表層風(fēng)化較為嚴(yán)重，坡腳臨空。

圖1 祁連重晶石礦不穩(wěn)定斜坡類型

渣堆邊坡以X2 為例(如圖1 所示)，坡寬83m，坡高約285m，坡度65°，斜坡為采礦時(shí)堆渣形成，坡體主要以礦渣為主，坡體疏松，坡腳臨空，坡頂見寬約0.5cm，長(zhǎng)約4m 的裂縫。坡體整體穩(wěn)定性較差，在地震或強(qiáng)外力作用下，有形成滑坡等災(zāi)害的可能。

X2、X6 和X9 渣堆邊坡坡頂見裂縫，坡面松散，坡腳臨空，坡高大，坡度45°～65°，發(fā)生滑塌的可能性大；X1、X3、X4、X5、X7、X8 人工開挖邊坡坡面有滑塌掉塊現(xiàn)象，坡腳臨空，坡高大，坡度45°～55°，發(fā)生崩塌的可能性大；X10、X11 邊坡坡面較松散，局部有溜土現(xiàn)象，坡腳臨空，坡度60°～80°，發(fā)生失穩(wěn)的可能性大(見表1)。

表1 不穩(wěn)定斜坡特征匯總表

3.2 土地?fù)p毀、地表景觀破壞

據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，區(qū)內(nèi)礦業(yè)活動(dòng)開發(fā)破壞土地面積7.32 hm2，破壞類型主要有露天開采面、渣堆、道路、人工建筑等。重晶石礦開采挖損1.45hm2，渣堆面積4.56hm2，道路面積0.68hm2，建筑物面積0.63hm2。按土地利用類型劃分，破壞的土地均為其他草地；按土地破壞方式，露天開采面、渣堆對(duì)地表景觀造成的破壞最大，礦山固體廢棄物的堆放占了大量的土地，破壞了原有的地貌景觀，并對(duì)生態(tài)系統(tǒng)造成了嚴(yán)重的破壞。

4 修復(fù)措施及建議

該礦區(qū)在歷史開采過程中不規(guī)范開采，亂采亂挖，造成地質(zhì)環(huán)境景觀破壞、土地資源壓占、挖損破壞，甚至存在由于大量堆渣存在滑坡、泥石流隱患等地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重破壞了生態(tài)環(huán)境，針對(duì)礦區(qū)內(nèi)主要的地質(zhì)環(huán)境問題，提出以下防治對(duì)策：

4.1 不穩(wěn)定斜坡

邊坡整理：①對(duì)人工開挖邊坡表層的棄渣和不穩(wěn)定斜坡本身的松散物質(zhì)進(jìn)行整理，清理松散巖土體、孤石、探頭石等，坡面整理坡比依據(jù)原始地形；②對(duì)于規(guī)模較大的渣堆邊坡，依地勢(shì)對(duì)其進(jìn)行分級(jí)整理，降低邊坡比或堆積高度。將邊坡整理成多級(jí)平臺(tái)，分級(jí)坡比不小于1:1.5，設(shè)計(jì)坡高10m，頂部整治坡比不小于1:10。開挖應(yīng)自上而下進(jìn)行，從渣堆頂面前緣開始開挖，一次開挖深度不大于4.0m，邊挖邊堆邊平整；若渣堆穩(wěn)定性差，有溜土滑塌跡象時(shí)，禁止從渣堆頂部中間部位開始開挖，應(yīng)從渣堆坡頂兩側(cè)逐漸向中間開挖。

在前緣設(shè)置攔渣墻、在堆渣整治外圍設(shè)置漿砌石排水渠工程，將降雨形成的地表匯流引導(dǎo)排泄于坡外，減少?zèng)_刷坡面對(duì)坡體穩(wěn)定性的影響，保證治理后斜坡體的安全。

4.2 土地、景觀破壞

平整覆土：對(duì)于挖損凹陷進(jìn)行平整覆土。對(duì)于規(guī)模較大的渣堆采用渣堆邊坡的處理方法；對(duì)于重晶石粉場(chǎng)內(nèi)規(guī)模較小的渣堆清理運(yùn)移至重晶石礦處理。拆除工業(yè)場(chǎng)區(qū)及生活住宅區(qū)所有的廢棄房屋，并對(duì)所有場(chǎng)地進(jìn)行平整及覆土。

綠化圍欄：表層覆土后，選擇適宜的植被進(jìn)行綠化，種植與當(dāng)?shù)赝寥老噙m生的以披堿草為主，并混播冰草、芨芨草。礦區(qū)治理后，在外圍設(shè)置鋼絲網(wǎng)圍欄，防止牲畜踩踏，破壞表土及植被。

5 結(jié)論

祁連重晶石礦區(qū)位于祁連山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)，主要地質(zhì)環(huán)境問題有地質(zhì)災(zāi)害及土地?fù)p毀、地貌景觀破壞[7]。地質(zhì)災(zāi)害主要為不穩(wěn)定斜坡，共11處，分為渣堆邊坡和人工開挖邊坡[8]。礦山開采過程中的挖損、固體廢棄物堆積對(duì)地表景觀造成較大破壞，土地資源損毀嚴(yán)重，共破壞土地面積7.32hm2，破壞類型主要有露天開采面、渣堆、道路、人工建筑等，其中重晶石礦開采挖損1.45hm2，渣堆面積4.56 hm2，道路面積0.68hm2，建筑物面積0.63hm2。

針對(duì)存在的地質(zhì)環(huán)境問題，提出相應(yīng)的修復(fù)措施有：不穩(wěn)定斜坡根據(jù)其類型及規(guī)模采取不同方式進(jìn)行整理，并設(shè)置攔渣墻、排水渠；土地破壞問題采用整平、夯實(shí)措施處理；地表景觀修復(fù)采取表層覆土綠化措施處理。修復(fù)工作應(yīng)貫徹綠色礦山理念，杜絕造成二次破壞。通過工程手段，在改善地質(zhì)環(huán)境問題的同時(shí)消除地質(zhì)災(zāi)害隱患，并做好礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)預(yù)警工作，有效增加治理區(qū)內(nèi)的林地、耕地面積，恢復(fù)礦山生態(tài)環(huán)境，治理工程與周邊環(huán)境協(xié)調(diào)一致，充分挖掘廢棄工礦用地的潛力，探索保護(hù)耕地、保障發(fā)展，促進(jìn)“資源節(jié)約、環(huán)境友好型社會(huì)”的建設(shè)。