內(nèi)蒙古自治區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境問題及治理對(duì)策建議

劉軒曉　趙紫超　張嘉圃

［關(guān)鍵詞］地質(zhì)環(huán)境；環(huán)境治理；調(diào)查分析

2016年12月，內(nèi)蒙古自治區(qū)國(guó)土資源廳發(fā)文《關(guān)于開展礦山地質(zhì)環(huán)境詳細(xì)調(diào)查的通知》，明確各盟市組織開展本轄區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境詳細(xì)調(diào)查。根據(jù)內(nèi)蒙古自治區(qū)國(guó)土資源廳下發(fā)的《內(nèi)蒙古自治區(qū)旗縣（區(qū)）礦山地質(zhì)環(huán)境詳細(xì)調(diào)查技術(shù)要求》，按照“逐礦實(shí)地調(diào)查”的原則，對(duì)內(nèi)蒙古在建礦山、生產(chǎn)礦山、廢棄礦山、政策性關(guān)閉礦山進(jìn)行了全面的礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查，全面了解各類礦山地質(zhì)環(huán)境問題的類型、分布、規(guī)模以及危害程度，并提出治理對(duì)策建議。

1 主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題

從2013年以來，受礦業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和去產(chǎn)能、供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革影響，全區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)利用總體為下降態(tài)勢(shì)，礦山企業(yè)、采礦能力和產(chǎn)量在2013年達(dá)到峰值后逐步趨于回落。其中小型礦山企業(yè)數(shù)量呈遞減趨勢(shì)，而大中型礦山企業(yè)數(shù)量基本上逐年在增加。截至2017年10月，根據(jù)各盟市調(diào)查統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，全區(qū)有各類礦山6256個(gè)，有效采礦權(quán)4334個(gè)，關(guān)閉、廢棄礦山1922個(gè)。

內(nèi)蒙古礦山地質(zhì)環(huán)境總體情況：內(nèi)蒙古是礦山整體開發(fā)強(qiáng)度大、數(shù)量很多、可利用程度比較高的區(qū)域，所以其環(huán)境問題很突出，也體現(xiàn)出分布廣泛、局部集中的特點(diǎn)。

礦山地質(zhì)環(huán)境問題與當(dāng)?shù)氐V產(chǎn)的開采方式以及生產(chǎn)工藝相關(guān)聯(lián)。露天開采的大型煤礦和非煤礦山，對(duì)當(dāng)?shù)氐牡匦蔚孛?、生態(tài)的影響和破壞都很嚴(yán)重。由于內(nèi)蒙古地區(qū)獨(dú)特的地形地貌和干旱的氣候水文條件，其自然生態(tài)環(huán)境極為脆弱，因此，所有的礦業(yè)活動(dòng)所衍生的礦山環(huán)境地質(zhì)問題會(huì)顯現(xiàn)出許多的復(fù)雜性和多樣性，概括起來主要有四類。

1.1 引發(fā)礦山地質(zhì)災(zāi)害

地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害在我區(qū)表現(xiàn)尤為突出，且主要分布在鄂爾多斯市、赤峰市、錫林郭勒盟、呼倫貝爾市等煤礦及非煤礦區(qū)，地面塌陷表現(xiàn)形式有地面沉陷、塌陷坑和伴生地裂縫。

1.2 占用損毀土地資源及地貌景觀

以露天開采礦山為主，嚴(yán)重區(qū)域主要分布在大中型露天礦山煤礦、金屬礦和建材類礦山開采區(qū)。從地域上看，主要分布在鄂爾多斯盆地煤礦區(qū)、海拉爾盆地煤礦區(qū)、二連盆地煤礦區(qū)、陰山盆地煤礦區(qū)、賀蘭山山麓盆地煤礦區(qū)、大興安嶺金屬成礦帶、陰山―狼山金屬成礦帶以及主要城鎮(zhèn)周邊。

1.3 破壞地下水系統(tǒng)

主要以礦坑水為主，礦坑水產(chǎn)出量較大的區(qū)域主要分布在自治區(qū)東部的赤峰市平莊―元寶山礦區(qū)、呼倫貝爾市寶日希勒、伊敏、大雁、扎賚諾爾煤礦區(qū)。由于長(zhǎng)期大量的礦坑排水，以上地區(qū)的地下水均衡、水量、走向受到了嚴(yán)重影響，形成了大面積區(qū)域性的地下水水位降落“漏斗”。地下水位的較大幅度下降，對(duì)當(dāng)?shù)氐叵滤Y源和生態(tài)環(huán)境會(huì)造成嚴(yán)重破壞和影響，會(huì)直接影響當(dāng)?shù)氐纳a(chǎn)和生活。

1.4 礦山廢水廢渣污染水土環(huán)境

礦業(yè)開采活動(dòng)中產(chǎn)生的廢水主要有：礦坑排水、選礦廢水及尾礦廢水等廢水。而生產(chǎn)中，一些企業(yè)直接將廢水沒有經(jīng)過達(dá)標(biāo)處理就隨意排放，因此就導(dǎo)致了該地區(qū)土壤或地表水體受到污染。礦山廢渣主要有：煤矸石、廢石（土）、尾礦等，松散堆積的廢渣不僅占用了大量的土地資源，而且極易引發(fā)崩塌、滑坡及礦山地區(qū)的水土流失，礦山廢渣含有的有害化學(xué)元素，會(huì)因降雨浸潤(rùn)污染土壤、地表水和地下水，還會(huì)危害該區(qū)域的生長(zhǎng)植被、農(nóng)田等，使該區(qū)域發(fā)生大面積的水土環(huán)境污染。

2 保護(hù)與治理對(duì)策建議

2.1 土地?fù)p毀情況

目前，全區(qū)占用損毀土地面積較大的破壞單元為露天采坑、工業(yè)場(chǎng)地、廢石（土）堆場(chǎng)、尾礦庫(kù)。在建礦山、生產(chǎn)礦山由于露天采坑、工業(yè)場(chǎng)地、尾礦庫(kù)正在使用，暫時(shí)不能全面進(jìn)行治理，其他破壞單元遵循“邊生產(chǎn)、邊治理”的原則進(jìn)行礦山地質(zhì)環(huán)境治理；閉坑、廢棄礦山的各個(gè)破壞單元全部要進(jìn)行礦山地質(zhì)環(huán)境治理工作。

由于內(nèi)蒙古自治區(qū)東西跨度大，各盟市地理因素、氣候條件各不相同，進(jìn)行礦山地質(zhì)環(huán)境治理工作時(shí)要因地制宜、結(jié)合當(dāng)?shù)貧夂驐l件及植被生長(zhǎng)情況，宜草則草、宜林則林，植被可恢復(fù)性差的地區(qū)，恢復(fù)原始地形地貌即可。

在建礦山、生產(chǎn)礦山損毀土地有可恢復(fù)潛力；閉坑、關(guān)閉、廢棄礦山損毀土地有可恢復(fù)潛力。

2.2 礦山廢水要加強(qiáng)循環(huán)利用

礦山廢水主要包括礦坑排水和選礦廢水。廢水年產(chǎn)出量較大的盟市為呼倫貝爾市、赤峰市、鄂爾多斯市、錫林郭勒盟；年排放量較大的盟市為赤峰市、錫林郭勒盟、呼倫貝爾市。

內(nèi)蒙古自治區(qū)屬于干旱缺水地區(qū)，礦山開采過程中產(chǎn)出的礦坑水多數(shù)用于礦山廠區(qū)及道路的除塵用水，部分經(jīng)礦山水處理廠處理后用于工業(yè)場(chǎng)地的綠化及周邊廠區(qū)再利用全區(qū)多數(shù)礦山的選礦廢水可以做到全部循環(huán)利用，但仍然有大量的選礦廢水外排未利用，建議進(jìn)一步減少選礦廢水的外排量，做好循環(huán)利用工作。

2.3 固體廢棄物

內(nèi)蒙古自治區(qū)固體廢棄物中廢石（土）渣累計(jì)積存量占固體廢棄物的比例最大，其次為尾礦和粉煤灰。固體廢棄物中廢石（土）渣積存量和年產(chǎn)出量最高，這主要體現(xiàn)在能源礦山（煤礦）的排土場(chǎng)。

（1）利用廢石（土）、煤矸石等回填露天采坑及地面塌陷區(qū)。一些礦山企業(yè)為了減少其所占用的損毀土地，也為了治理礦山地質(zhì)災(zāi)害，就利用煤矸石和廢土（石）等回填露天采坑和塌陷區(qū)。

（2）利用廢石加工成可利用的建筑材料，廢石經(jīng)破碎、分選后制成不同粒徑的石子，可用于筑路及建筑用材料；利用煤矸石制磚、制水泥、發(fā)電等。

（3）對(duì)尾礦進(jìn)行深加工及再利用，可增加礦山企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

（4）利用尾礦充填采空區(qū)，利用尾砂采用向上水平分層充填采礦法，對(duì)采場(chǎng)采空區(qū)進(jìn)行充填，可有效控制地面塌陷的發(fā)生，減少地表尾砂占用損毀土地的面積。

采用這種治理比較成功的有：國(guó)家電投集團(tuán)內(nèi)蒙古能源有限公司與科研院所合作研究，制定了霍林河一號(hào)礦南露天礦以生物措施為主、工程措施為輔的修復(fù)模式，實(shí)施“覆土整形、供水系統(tǒng)、水土保持、土壤改良、植被重建以及澆灌系統(tǒng)”這六大修復(fù)治理工程，建立了自維持、免維護(hù)的近自然生態(tài)系統(tǒng)。

2.4 礦山崩塌、滑坡災(zāi)害及隱患

2.4.1礦山崩塌地質(zhì)災(zāi)害

礦山崩塌地質(zhì)災(zāi)害多數(shù)易發(fā)生于露天開采礦山的開采面，由于采礦活動(dòng)而導(dǎo)致的高陡邊坡形成懸空危巖體及山體開裂等，尤其是在運(yùn)用崩落法采礦，分成巖質(zhì)崩塌與土質(zhì)崩塌兩類。具體治理對(duì)策建議如下。

（1）規(guī)范開采程序優(yōu)化開采工藝。

（2）清除危巖體：對(duì)高陡邊坡上的浮石、松動(dòng)的巖體應(yīng)采取人工進(jìn)行消除或在大浮石上用風(fēng)槍擊碎巖石，逐步清除，必要時(shí)還可以考慮人工爆破清除。

（3）錨固：對(duì)于裂隙較發(fā)育的柱狀崩塌體，可采用錨桿、錨釘、錨索將危巖錨固定于穩(wěn)定的巖體上，外錨頭可采用梁、肋、格構(gòu)等形式以加強(qiáng)整體性。

（4）攔截：危巖體下有一定寬度的空地可供修筑攔石墻時(shí)，即可在危巖腳下修筑一級(jí)或多級(jí)攔石構(gòu)筑物，攔石墻要設(shè)置厚度不小于1.5 m的緩沖層以及落實(shí)槽，攔石墻要有足夠的攔擋凈空高度[1]。

（5）排水：在崩塌落石區(qū)內(nèi)設(shè)置暢通的截、排水系統(tǒng)。

（6）掛網(wǎng)：邊坡巖體破碎、坡面無茂密的樹林和灌木可以利用柔性防護(hù)鋼纜網(wǎng)進(jìn)行主動(dòng)或被動(dòng)的方法阻攔危巖。主動(dòng)的防護(hù)方式能直接對(duì)危巖進(jìn)行捆綁約束，被動(dòng)的防護(hù)方式則是可以高效率地緩解和損耗掉其掉落的危巖向下運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的動(dòng)能。

2.4.2礦山滑坡地質(zhì)災(zāi)害

（1）減重卸荷+堆載反壓

該模式適用于露天煤礦排土場(chǎng)邊坡發(fā)生滑坡。在滑坡的致滑段減重卸荷，阻滑段堆載反壓，從而達(dá)到使滑坡趨于穩(wěn)定的目的。

（2）截排水+升級(jí)放坡+堆載反壓

該治理模式適用于露天煤礦采坑邊坡發(fā)生的滑坡問題。主要治理辦法有地表水排除法：排除地表水是處理地質(zhì)災(zāi)害的重要措施，其目的就是要阻止引離滑坡界限外的地表水進(jìn)入滑坡區(qū)，同時(shí)也要排除其界限內(nèi)的雨水，避免滲入滑坡體。具體辦法有：修建地表排水設(shè)施，按其分布的對(duì)應(yīng)位置有兩種排水設(shè)施，分別為體內(nèi)和體外。盡快引出防滲、匯集水為體內(nèi)。阻攔和引離為原則為體外。

（3）抗滑擋土墻

抗滑擋土墻理模式適用于滑坡體前緣地層穩(wěn)定的淺層滑坡。修建抗滑擋土墻，要勘察滑坡的性質(zhì)、滑體結(jié)構(gòu)、滑移面的層位和層數(shù)以及抗滑擋土墻基礎(chǔ)的地質(zhì)綜合情況[2]，確定滑坡體推力大小，確?？够瑩跬翂Φ姆€(wěn)定性和有效性。原則上抗滑擋土墻應(yīng)設(shè)置在滑坡體前緣穩(wěn)定的地層上，防止由于滑坡體前緣地基產(chǎn)生不允許的變形而引起抗滑擋土墻變形失效。對(duì)于深層滑坡體和正在移動(dòng)的滑動(dòng)體，可能因修筑擋土墻進(jìn)行基礎(chǔ)開挖時(shí)，加劇滑坡體的滑動(dòng)，對(duì)這類滑坡，不宜采用抗滑擋土墻[3]。

（4）抗滑樁/微型樁抗滑樁

治理模式適用于錨固地段地基強(qiáng)度較高的淺層滑坡。是重要的治理滑坡的方法，該抗滑樁治理滑坡基本原理是在滑坡過程中應(yīng)設(shè)置一系列樁子在其合適的位置上，樁體穿過滑面打入下部，穩(wěn)固滑床，再利用錨固段向滑坡體提供抗力，從而阻止坡體滑動(dòng)。在其基礎(chǔ)上應(yīng)要科學(xué)布局：①抗滑樁的樁位在斷面上應(yīng)設(shè)在滑坡體較薄、錨固段地基強(qiáng)度較高的地段。②樁排的走向應(yīng)與滑體的滑動(dòng)方向垂直成直線或曲線形[4]。提高抗滑樁的穩(wěn)定性和有效性。③樁間距的確定要根據(jù)滑坡推力和樁的截面的大小、樁體的長(zhǎng)度、滑坡土地的強(qiáng)度和密度、錨固深度以及施工各方面條件等情況綜合分析，得出最科學(xué)的樁間距，確?？够瑯兜挠行院头€(wěn)定性。

2.5 地面塌陷及伴生裂縫

2.5.1礦山地面沉陷的治理對(duì)策及建議

（1）沉陷區(qū)夯實(shí)回填+采空區(qū)充填+土地平整

沉陷區(qū)夯實(shí)回填主要治理手段包括采空區(qū)充填和沉陷區(qū)回填。該模式適用于塌陷較輕、對(duì)地表變形要求較高的煤礦沉陷盆地治理。采空區(qū)充填主要是利用矸石等廢料或注漿液對(duì)采空區(qū)進(jìn)行充填，減少煤層頂板的冒落。充填物固結(jié)后與采空區(qū)頂板會(huì)共同承擔(dān)頂板壓力，確保底板及上覆巖層緩慢下沉，保護(hù)地面建筑和生態(tài)環(huán)境。

沉陷區(qū)進(jìn)行回填時(shí)主要采用分層夯實(shí)回填方法，最后，進(jìn)行土地平整，恢復(fù)土地功能，重新利用。

（2）局部塌陷坑、地裂縫回填+土地平整恢復(fù)

這種模式主要是指在恢復(fù)原先地形地貌，利用煤矸石、渣土等對(duì)沉陷區(qū)的坡度進(jìn)行整平，由于沉陷盆地沉降量較小，已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)沉狀態(tài)，對(duì)下部采空區(qū)并不做任何處理，恢復(fù)地形后，覆上耕植土，進(jìn)行植被恢復(fù)。

2.5.2礦山地面塌陷坑的治理對(duì)策及建議

塌陷坑回填+設(shè)置反濾層+土地平整。此模式適用于塌陷坑已經(jīng)趨于穩(wěn)定，如果預(yù)測(cè)其和井下采空區(qū)可能會(huì)形成連通相對(duì)比較強(qiáng)的水力通道，就要在塌陷坑周圍布設(shè)反濾層，以保護(hù)塌陷坑的邊坡，并防止土壤和顆粒物在塌陷坑中沉積。下一步，需要回填地表的塌陷坑并進(jìn)行土地整平，以恢復(fù)土地利用功能，為后續(xù)的植被復(fù)墾提供良好的條件。最后，按照植被復(fù)墾的要求進(jìn)行復(fù)墾，以促進(jìn)土壤的固定和生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)。該模式實(shí)施起來較經(jīng)濟(jì)，技術(shù)較簡(jiǎn)易，因此在內(nèi)蒙古地區(qū)多數(shù)礦山均有應(yīng)用。

2.5.3礦山伴生裂縫治理對(duì)策及建議

地裂縫回填+反濾層設(shè)置+土地平整。主要適用于地下水位較高、地表水豐富的礦區(qū)地裂縫治理模式。

對(duì)地裂縫進(jìn)行分層回填夯實(shí)，確保地裂縫得到充分填充，不存在殘余縫隙。與此同時(shí)，要采取措施排導(dǎo)地表水，避免地表水灌入地下采空區(qū)或開采區(qū)域。之后，在地表覆蓋適合種植的土壤復(fù)墾，恢復(fù)植被和土壤結(jié)構(gòu)[5]。

2.5.4非煤礦山地面塌陷和伴生裂縫治理的對(duì)策與建議

針對(duì)非煤礦山開采導(dǎo)致地面塌陷，尤其是埋藏較深的緩傾礦體開采塌陷治理。由于礦體賦存受地質(zhì)構(gòu)造控制，而構(gòu)造成礦作用往往導(dǎo)致圍巖性質(zhì)較差，加之后期開采對(duì)圍巖的破壞和擾動(dòng)，通常會(huì)引發(fā)地面塌陷（山區(qū)則形成山體開裂、塌陷下沉等），導(dǎo)致塌陷區(qū)含（隔）水層破壞。

針對(duì)此，應(yīng)首先對(duì)地下采空區(qū)進(jìn)行充填，防止塌陷進(jìn)一步持續(xù)發(fā)展；同時(shí)對(duì)地面的局部塌陷坑、規(guī)模較大的地裂縫進(jìn)行治理，還需要考慮含（隔）水層的修復(fù)，以利于后期土地復(fù)墾。

3 結(jié)論

全區(qū)礦山地質(zhì)災(zāi)害的主要類型是由采空區(qū)引發(fā)的地面塌陷與地裂縫的地質(zhì)災(zāi)害，直接經(jīng)濟(jì)損失較大；廢棄礦山采空區(qū)地面塌陷面積造成的災(zāi)害次之。主要形成于煤礦開采區(qū)，破壞土地類型以草地為主。從礦山開采方式看，露天開采方式對(duì)土地資源的破壞較為嚴(yán)重；從礦產(chǎn)類型方面分析得出，能源礦產(chǎn)開發(fā)對(duì)土地資源的破壞比較嚴(yán)重。

在全區(qū)范圍內(nèi)，礦業(yè)開發(fā)對(duì)地下水系統(tǒng)的影響和破壞主要包括：1.對(duì)地下水含水層結(jié)構(gòu)的破壞；2.疏干排水對(duì)地下水均衡的影響和破壞。這類破壞區(qū)域主要分布在礦業(yè)開發(fā)強(qiáng)度較高的鄂爾多斯市、呼倫貝爾市、通遼市、赤峰市和錫林郭勒盟，礦種以能源礦產(chǎn)和金屬礦產(chǎn)為主，尤其以煤礦破壞最為突出[6]。以華能伊敏煤電有限責(zé)任公司露天礦為例，其大力開展生態(tài)修復(fù)工作，利用“煤電一體化”生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)，逐漸形成了一套以土壤重構(gòu)、土壤改良為基礎(chǔ)，以綠化植被多樣化、植被種植標(biāo)準(zhǔn)化、綠化坡面水保工程化、綠化研究先進(jìn)化為提升，涵蓋生產(chǎn)、工程與科研相結(jié)合的生態(tài)重建模式。

在此次調(diào)查過程中，各盟市國(guó)土局對(duì)閉坑礦山、關(guān)閉礦山和廢棄礦山類型的界定把握得不是很準(zhǔn)確，建議針對(duì)全區(qū)閉坑礦山、關(guān)閉礦山和廢棄礦山做進(jìn)一步調(diào)查工作。