露天矿山地质环境保护与恢复治理

2013-03-23刘超良孙涛魏增超曹诚

地质灾害与环境保护 2013年2期

刘超良，孙涛，魏增超，曹诚

（河南省地质测绘总院，郑州 450006）

随着人们对环境保护意识的加强，矿山开采对资源造成的破坏越来越被重视，矿山地质环境保护与安全生产是矿山企业在实际生产过程中面临的两大主题，也是当今社会、政府主管部门以及矿山企业所关注的热点问题［1]。矿产资源是资源的一种，人们想要利用矿产资源就需要对矿山进行开采，在获得利益的同时必定要破坏矿山环境。对固体矿产资源而言，其位置具有不可移动的特点，这就决定了采矿工业建设场地空间的固定性，不能像其他工程建设那样可以有序选择和适时的移动，以致许多采矿企业必须占用大量的土地资源，并破坏当地生态环境和自然景观，引发一系列生态环境与社会经济问题［2]。特别是露天开采矿山，对土地资源及地形地貌景观造成的影响和破坏更为严重。要解决这些社会经济、生态环境问题，恢复土地生态功能，就要对正在开采或者闭坑的矿山被破坏的生态环境进行科学的规划和有效的恢复治理。如何既合理地开发矿产资源，又不至于造成矿山地质和生态环境恶化以及重大地质灾害事故发生，是实现经济社会可持续发展战略的重要研究课题。本文以某建筑石料用灰岩矿为例对矿山地质环境保护与恢复治理进行探讨。

1 矿山概况及地质环境背景

1.1 矿山概况

该建筑石料用灰岩矿区位于河南省荥阳市贾峪镇。矿区呈不规则的长方形，总体呈南北向展布，东西长约200 m，南北宽约350 m，矿区地理坐标为东经113°26′23″～113°26′32″，北纬34°37′55″～34°38′07″，面积为0.066 2 k m2。开采标高为＋370.8 m至＋292 m。矿山设计可利用的资源储量为127.81×104m3（合342.53×104t），可采储量为120.14×104m3（合321.98×104t）。生产规模为55×104t／a，本矿为山坡露天开采，采矿工作采用自上而下的分台阶开采，台阶高10 m。

1.2 矿山地质环境背景

地貌类型：矿区属低山丘陵地貌，矿山开采前地势总体为西北高、东南低，区内最高点海拔高度为370.8 m，最低点海拔高度为235.9 m，相对高差134.9 m，地形起伏变化较大。

区域地质构造：本区位于华北地台南带，地层划分属于华北地层区豫西分区嵩箕小区，除缺失奥陶系上统－石炭系下统地层外，从太古界登封群至新生界第四系地层均有所出露。本区总体构造为一倾向15°～20°，倾角10°～15°的单斜构造，断裂比较发育，为中等构造。

矿区地层：本区基岩经生产揭露后大面积出露，据本区地层出露和以往勘查工程揭露资料，矿区主要出露地层为奥陶系中统马家沟组（O2m）。

2 矿山地质环境影响评估

2.1 矿山地质环境现状评估

2.1.1 地质灾害现状评估

评估区位于侵蚀剥蚀丘陵，评估区地形海拔240～370.8 m，地形高差130.8 m，地形高差较大。经野外调查，发现评估区内采坑一处，采坑约深30 m，已形成台阶边坡。在调查的过程中，未发现崩塌、滑坡等地质灾害，地质灾害不发育。现状条件下，地质灾害影响程度为较轻。

2.1.2 地下含水层的影响或破坏情况现状评估

评估区为露天开采，开采标高370.8～292 m，评估区内第四系为透水不含水层，奥陶系中统马家沟组灰岩为含水层，地下水埋深为220 m，石炭系上统本溪组铝土页岩和寒武系上统凤山组含燧石团块白云岩为隔水层。采场矿层（体）位于地下含水层以上，采场汇水面积小，与区域含水层或地表水联系不密切，采场区域奥陶系中统马家沟组灰岩正常涌水量小于3 000 m3／d；矿区及周围地表水体未漏失。评估区内矿业活动均不会对地下含水层造成破坏，现状条件下，评估区地下含水层影响或破坏程度为较轻。

2.1.3 地形地貌景观影响和破坏程度现状评估

露天采矿导致地表植被破坏、土壤流失、岩石裸露、形成采坑，目前已形成采坑约4.57 h m2，采坑深度30～50 m，地形地貌景观受到破坏，岩石裸露，露天采场对原生的地形地貌景观影响和破坏程度大。排土场和工业场地因为表土的临时排放和建筑物的修建破坏了地表植被资源，对地形地貌景观影响和破坏较大。现状条件下，已采区对地形地貌景观影响和破坏程度为严重；排土场和工厂场地对地形地貌景观影响和破坏程度为较严重；矿区其他区域对地形地貌景观影响和破坏程度为较轻。

2.1.4 土地资源的影响或破坏现状评估

已采区目前形成一处采坑，破坏土地资源面积2.81 h m2，其中耕地0.43 h m2，林地0.14 h m2，荒草地2.24 h m2。现状条件下，已采区破坏土地资源程度为较严重，矿区其他区域为较轻。

2.2 矿山地质环境预测评估

2.2.1 地质灾害预测评估

露天采场区最低开采标高292 m，矿场终了边坡最大高度70 m。由于开采会引发岩石结构破坏，形成的边坡较高，稳定性降低，有引发采场边坡崩塌的可能性。受开采方式的影响，崩塌类型主要是倾倒式及拉裂式，以块状单体为主。矿区矿层裂隙面、节理面发育一般，局部产生崩塌的可能性较大。预测评估认为，露采区地质灾害影响程度为较严重；矿区其他区域地质灾害影响程度较轻。

2.2.2 含水层破坏程度预测评估

评估区内无大的地表水体，采矿活动结束后，采坑最低标高为＋292 m，批准的表内储量以及评审备案的储量全部位于最高地下水位以上。矿区内无老硐、地面塌陷、地面沉降等不良工程地质现象，开采工程施工后不会改变地下水的运动规律，即采矿活动不会对地下含水层造成破坏。预测评估认为，评估区采矿活动对地下含水层的影响或破坏程度为较轻。

2.2.3 地形地貌景观影响和破坏程度预测评估

采矿结束后，将形成最低开采标高为292 m、深70 m左右的采坑，采坑底面积约8.49 h m2。采矿活动将导致地表植被破坏、岩石裸露、平地或坡地变为采坑，对原生地形地貌景观影响和破坏程度大。临时排土场和工业场地也破坏了地表植被，对地形地貌景观影响和破坏程度较大。预测评估认为，露采区对原生地形地貌景观影响和破坏程度严重；临时排土场和工业场地对原生地形地貌景观影响和破坏程度严重；其他区域对原生地形地貌景观影响和破坏程度较轻。

2.2.4 土地资源影响和破坏程度预测评估

矿山开采闭坑后，矿区范围内将形成面积为8.49 h m2、深度为70 m的采坑，其中破坏耕地1.87 h m2，破坏林地0.52 h m2，破坏荒草地6.1 h m2。预测评估认为，露采区破坏土地资源程度为较严重，其他区域为较轻。

3 矿山地质环境防治措施

根据矿山地质环境问题类型、分布特征及其危害性，矿山地质环境影响现状与预测评估结果，露采区为矿山地质环境影响严重区，划分为矿山地质环境重点防治区；排土场和工业场地为矿山地质环境影响较严重区，划分为矿山地质环境次重点防治区；其他区域为矿山地质环境影响较轻区，划分为矿山地质环境一般防治区。矿山地质环境保护与恢复治理工程主要包括地质灾害防治工程，含水层影响与破坏防治工程，地形地貌景观影响与破坏防治工程，土地资源影响与破坏防治工程。

3.1 地质灾害防治工程

预测开采后的采坑有引发崩塌的可能性。采矿区局部地段不利于矿坑边坡的稳定，矿体为高陡边坡，是容易引发采坑边坡崩塌的部位，采坑边坡崩塌有可能对采矿人员和采矿设备造成危害。在采矿过程中加强采坑边坡监测，及时将陡坡清除，清理废土石和危岩，要防止发生崩塌，消除地质灾害隐患。开采后期进行削坡减荷、绿化等。

3.2 含水层预防工程

露天开采矿山对含水层影响和破坏较轻，应主要从预防含水层的污染方面进行考虑。矿坑排水、采矿废水应循环利用，对难于利用而排放可能造成污染的部分，应集中收集，经过净化，达标排放，避免该防治区及周围地下含水层受到污染。

3.3 地形地貌景观影响和破坏防治工程

（1）矿山开拓、采掘工程应严格按照开发利用方案要求施工，矿石的堆放、设备的存放应充分利用已有平台，剥离的表土应先堆放在排土场，废石渣土应充分利用现在的废渣场集中有序堆放，尽量减少对土地资源的占用。矿山闭坑后，把排土场剥离的表层土进行回填，恢复至原有生态环境。

（2）在矿山采矿活动过程中注意保护矿区内植被资源，以防对环境造成破坏；在防治区附近及周边设置警示牌，严禁越界无序开采；对已停采地段或终采矿山，应及时进行恢复治理工程，植树种草恢复土地资源功能，因地制宜修建一些辅助设施，保护矿山地质环境。

3.4 土地资源影响和破坏防治工程

本矿区土地资源破坏对象主要为耕地、林地和荒地。结合遭受破坏对象，应拆除矿山工业设施区及生活区，对场地清理平整并复绿；对矿山道路、废石堆场等挖损与占用土地进行复绿；对矿坑底部用开采矿渣回填，然后覆盖排土场剥离的耕层土，恢复为耕地资源。根据当地居民的实际适用情况，对矿山道路进行修整。

3.5 矿山地质环境监测工程

采坑边坡崩塌监测主要监测变形情况，泥石流监测主要监测雨季排土场边坡的稳定性。因采坑边坡变形点及发生崩塌的可能性具有很大的不确定性，不宜机械的布置监测点。其监测方法主要采用巡视法进行监测，每天由专职人员沿露天采坑边坡进行巡视，发现变形异常点，采用钢卷尺、GPS、经纬仪等仪器测量变形程度，作好记录，根据监测数据，分析变化速度和发展趋势，判断发生边坡崩塌的可能性，并及时向主管安全生产的领导汇报，及时制定防治方案。