肅南縣紅石窩礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境問題及防治對策

唐家凱，賈雪梅，張國信，王運(yùn)興，周自強(qiáng)，李 霞

(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)

礦產(chǎn)資源的開采在給人類提供財富的同時，也給礦區(qū)帶來生態(tài)破壞、地質(zhì)災(zāi)害、環(huán)境污染等一系列的地質(zhì)環(huán)境問題，尤其對土地的破壞極為嚴(yán)重[1-2]。土地破壞不僅造成區(qū)域環(huán)境惡化，而且?guī)韲?yán)重的經(jīng)濟(jì)、社會問題，對人類的生存環(huán)境造成極大影響[3-5]。因此必須對礦業(yè)開發(fā)造成的土地破壞進(jìn)行研究，制定合理的恢復(fù)、防治方案。

肅南縣地處河西走廊中部、祁連山北麓，總面積2.38×104km2?？h境內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，主要有金、銀、銅、鐵、錳、鉻、鎢、煤等，次為花崗巖、石灰?guī)r、石膏等非金屬礦產(chǎn)。紅石窩礦區(qū)地處祁連山國家級自然保護(hù)區(qū)中部北側(cè)。20世紀(jì)70～80年代，私人違法違規(guī)開發(fā)礦產(chǎn)資源對生態(tài)環(huán)境造成了極大的破壞。本文通過調(diào)查礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境問題類型、分布和規(guī)模，提出防治對策。

1 礦區(qū)概況

紅石窩礦區(qū)劃分為4個片區(qū)，均位于祁連山國家級保護(hù)區(qū)試驗區(qū)，包括3處煤礦和1處砂石料場，煤礦均為20世紀(jì)私人進(jìn)行開采，現(xiàn)已關(guān)閉停用，責(zé)任主體滅失。建筑用砂石料場為夾木溝建筑用砂石料場，已依法關(guān)閉。礦山開采過程中的挖損、固體廢棄物堆積對地表景觀造成極大的破壞，土地資源損毀嚴(yán)重。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境問題

2.1 地質(zhì)環(huán)境問題類型

紅石窩礦區(qū)煤礦資源的開采方式主要包括露天開采和井工開采，產(chǎn)量分別占總體產(chǎn)量的4%和96%。主要的占地方式包括采煤沉陷地、露天挖損地、矸石占壓地、露天排土占地和未被采礦作業(yè)利用的其他類型土地。

該礦區(qū)主要的地質(zhì)環(huán)境問題為土地破壞，主要的土地破壞方式為采硐挖損、廢棄礦渣壓占和采煤塌陷。共發(fā)現(xiàn)采硐37處，渣堆49處，地面塌陷5處，破壞面積97343m2；主要分布在紅旗、宏安、紅旗北坡煤礦，平均采硐體積24.56～33.67m3；平均渣堆體積620.91～78421.42m3(表1、圖1)。

表1 紅石窩礦區(qū)土地破壞類型

圖1 紅石窩礦區(qū)土地破壞類型(紅旗北坡1#煤礦)

紅旗北坡1#煤礦為例，采硐集中分布在東、南部，多接近道路邊緣，渣堆主要分布在東部及北部，采硐與渣堆鄰近，距離不超過100m。

2.2 采硐及渣堆規(guī)模

紅石窩礦區(qū)37個采硐(圖2)的體積范圍為2～120m3，平均體積25.09m3，體積在0～20m3的有22個，占總數(shù)的59.46%，20～40m3和大于60m3的分別有5個，各占總數(shù)的13.51%，40～60m3的有4個，占總數(shù)的10.81%。42個渣堆(圖3)的體積范圍為3.85～43695.3m3，平均體積2646.11m3，0～200m3有16個，占渣堆總數(shù)的61.9%，2000m3以上共9個，占渣堆總數(shù)的21.43%。

圖2 采硐規(guī)模

圖3 渣堆規(guī)模

3 防治對策

紅石窩礦區(qū)自從20世紀(jì)80年代亂采亂挖開始，原來粗放型的開采方式，不僅造成礦產(chǎn)資源的嚴(yán)重浪費(fèi)，而且也使得區(qū)內(nèi)的土地資源、自然景觀造成極大破壞，采硐挖損、廢渣堆積是造成礦區(qū)土地?fù)p毀的主要原因。應(yīng)從根本上消除隱患，覆土覆綠，最大限度地恢復(fù)植被、自然生態(tài)景觀，恢復(fù)原林草地的土地使用功能，為重筑祁連山國家級自然保護(hù)區(qū)生態(tài)屏障做出貢獻(xiàn)。

針對紅石窩礦區(qū)內(nèi)各區(qū)域的土地?fù)p毀問題，經(jīng)綜合研究論證，可采用采洞封堵、塌陷坑回填、廢棄渣堆整理、攔渣墻、排水渠、綠化、圍欄等治理措施：

(1)根據(jù)規(guī)模。對于規(guī)模較小的采硐及塌陷坑，采取封堵回填措施，可利用廢棄礦渣進(jìn)行就近填埋、夯實(shí)，然后進(jìn)行覆土處理。

對廢棄渣堆分級處理：①對規(guī)模較小的渣堆進(jìn)行整平，利用廢渣回填鄰近采硐及塌陷坑；②規(guī)模大于200m3的渣堆，在盡量減小工程量的基礎(chǔ)上，對其進(jìn)行整理平均推平深度約0.5～1.5m，表層覆土處理，局部渣堆處缺少覆土，將原始渣堆挖出，堆積在一側(cè)，剝離原始地表土，填埋廢渣，應(yīng)輔以人力夯或小型夯實(shí)機(jī)具夯實(shí)后進(jìn)行覆土。

(2)根據(jù)地形。采硐及塌陷坑：①對于豎直采硐及塌陷坑，直接進(jìn)行封堵回填，下部采用大顆粒的礦渣，上部采用細(xì)顆粒的礦渣，然后表層覆土；②對于水平采硐，若鄰近建筑物、道路，可利用廢棄礦渣進(jìn)行填埋；若采硐附近空曠，可進(jìn)行垮落填埋。

渣堆:①平地堆積渣堆根據(jù)其規(guī)模進(jìn)行分級處理；②斜坡堆積渣堆：對邊坡表層棄渣進(jìn)行清理，整平放緩角度，表層覆土。此外，在廢棄渣堆整理前緣設(shè)置攔渣墻，用以穩(wěn)固渣堆，消除地質(zhì)災(zāi)害隱患。對于堆積在溝道的渣堆進(jìn)行整理后，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，減少沖刷坡面，影響坡體穩(wěn)定性，確保治理后斜坡體安全。

表層覆土后，因地適宜地選擇綠化目標(biāo)物種，使其與立地生境寄生共存，植被種類的選擇上要具有耐干旱貧瘠、易栽種成活、速生性能好、固氮保土性能強(qiáng)等，特別是立科固氮植物可以作為選擇的重點(diǎn)物種，可以改善礦區(qū)土壤結(jié)構(gòu)與養(yǎng)分狀況，有利于植物的快速生長和改善惡劣的生境條件。此外，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。

對修復(fù)后土地進(jìn)行檢測，采取監(jiān)測員地表巡視方法，不定期對礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理區(qū)進(jìn)行巡視。

4 結(jié)論

紅石窩礦區(qū)位于祁連山國家級自然保護(hù)區(qū)，礦山開采造成了土地嚴(yán)重?fù)p毀，全區(qū)共發(fā)現(xiàn)采硐37處，渣堆42處，地面塌陷5處，共破壞面積97343m2；主要分布在紅旗、宏安、紅旗北坡煤礦。采硐規(guī)模以0～20m3為主，占總數(shù)的59.46%，渣堆規(guī)模以0～200m3為主，占總數(shù)的61.9%。

針對礦區(qū)內(nèi)各區(qū)域的土地?fù)p毀問題，建議采用采洞封堵、塌陷坑回填、廢棄渣堆整理、攔渣墻、排水渠、綠化、圍欄等治理措施，根據(jù)不同規(guī)模及地形進(jìn)行分級處理。應(yīng)對礦區(qū)形成強(qiáng)有力的管理機(jī)制，堅決取締亂采亂挖、亂堆亂放行為，嚴(yán)格規(guī)劃、規(guī)范人類工程活動，把地質(zhì)災(zāi)害的防治與生態(tài)環(huán)境保護(hù)統(tǒng)一起來，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境向良性發(fā)展。