桂林石灰岩矿山地质环境问题及其保护治理

2013-04-01牛鹏飞

长江大学学报(自科版) 2013年13期

牛鹏飞

（桂林理工大学地球科学学院，广西桂林541004）

桂林石灰岩矿产资源十分丰富，开采石灰岩主要产出于泥盆系中统东岗岭组、上统桂林组和融县组及石炭系下统岩关组等地层中，岩性主要为灰岩、微晶灰岩和泥晶灰岩等［1］。桂林全区现有水泥用、饰面用、制灰用和建筑石料用石灰岩矿山共计251座，年产矿石量约2.355×107t，具体情况如下：①水泥用灰岩。大型矿山1座、小型矿山19座，年产矿石量5.08×106t，主要分布于桂林市区、灵川县谭下镇、兴安县严关镇及临桂县二塘镇等地。②饰面用灰岩。小型矿山10座，年产矿石量8.1×105t，主要分布于灵川县海洋乡和阳朔县白沙镇。③制灰用灰岩。小型矿山5座，年产矿石量3.8×105t，主要分布于兴安县。④建筑石料用灰岩。小型矿山216座，年产矿石量1.728×107t。矿山规模以小型为主，矿山数量大，分布广泛，主要位于主干道路沿线和城乡结合部，集中分布于桂林市区、临桂县、灵川县及兴安县等地区。

1 桂林石灰岩矿山地质环境问题

矿山地质环境问题是指受采矿活动的影响而产生的地质环境破坏的现象［2］。桂林石灰岩矿山开采年代久远，人类工程活动强烈，已废弃和在开采石灰岩矿山数量众多。由于矿山企业意识淡薄，在利益驱动下无视安全、乱采乱挖，不按矿山开采设计进行；加之上级部门管理松懈，任由采矿者乱砍乱伐，任意随地堆积废弃物，造成桂林石灰岩矿区地质环境问题极为突出，主要表现在以下几个方面。

1.1 造成矿山地质灾害

1）崩塌、滑坡桂林石灰岩矿山主要为小型建筑石料用灰岩矿山，由于绝大多数矿山未按开采设计方案进行露天台阶式开采，而是进行一面墙式开采，露天采矿场形成了高陡边坡，采石壁一般高20～30 m，甚至大于50 m，坡度一般大于80°，甚至达到90°或者形成外凸的伞檐。由于石灰岩体中节理、裂隙及岩溶发育，加之爆破震动，常将岩体切割成独立的块体，形成临空面而与母岩脱离，往往造成采矿场边坡上危岩耸立，稳定性差，且基本上无任何防护措施，极易发生崩塌、滑坡地质灾害。

2）岩溶地面塌陷桂林石灰岩矿山主要开采泥盆系中、上统和石炭系下统的可溶性碳酸盐岩，岩溶中等－强发育，有地下水活动，上覆土层厚度较薄，具备岩溶地面塌陷发育的基本条件。在矿山抽排地下水或者开采爆破、运输等所产生的震（振）动、荷载等作用下都可能破坏地下岩溶管道、溶洞或土洞的支撑平衡，致使其顶板塌落，形成基岩或土层塌陷，从而产生岩溶地面塌陷。由于岩溶地面塌陷与地质构造关系密切，通常成群成带分布，特别是岩溶地面塌陷具有突发性，有时会造成人身财产伤害［2］。

3）泥石流矿山开采的废石土渣一般沿坡、沿沟堆积，形成废渣场，废渣场无拦挡和排导水工程。由于桂林地区每年3～6月份的强降雨非常集中，容易引发泥石流地质灾害。

1.2 地下含水层被破坏

露天采矿活动会破坏地下含水层的补径排系统，尤其是对矿区地下水补给区造成较大的破坏，影响地下水补给条件。部分矿山采矿过程中，还需大量抽排地下水，导致矿区地下含水层水位下降，水量减少。此外，石灰岩矿山开采产生的污水、粉尘较多，在接受降雨冲刷后会沿石灰岩节理、裂隙渗漏或沿地表径流补给地下水，对矿区地下含水层水质造成影响或破坏。

1.3 地形地貌景观被破坏

矿山企业为了运输、销售便利，往往就近选址，多位于道路沿线和城乡结合部。石灰岩大规模开采形成了千疮百孔的山体缺口和裸露采石壁，另外采矿产生大量废土石渣堆积，上述采矿活动对原始地形地貌景观和森林植被破坏严重。如湘桂铁路、桂柳高速、桂林市机场高速等主干道路沿线随处可见岩溶峰丛峰林山体残缺，出现了“青山挂白”现象，严重影响了桂林山水的景观。

1.4 土地资源被破坏

石灰岩矿山露天开采不但挖损破坏了林地、草地等土地资源，而且矿山废石土渣堆积、基础设施建设等造成了山体坡脚旱地、水田等土地资源的压占或挖损破坏。上述采矿活动对矿区植被和土壤结构造成严重破坏，加剧了水土流失，使土地资源失去原有功效，恢复治理困难，给矿区周边居民生产生活造成严重影响。

2 矿山地质环境保护与恢复治理对策

2.1 地质灾害防治

地质灾害的防治是一项系统工程，必须坚持以预防为主、避让与治理相结合以及全面规划、突出重点的原则，因势利导，因害设防，以达到减灾的目的。通过对石灰岩矿山地质环境条件和地质灾害发育特征等研究，针对矿山开采过程中可能引发的地质灾害提出以下防治对策。

1）崩塌、滑坡崩塌、滑坡地质灾害主要发生在采矿场及堆渣体等边坡发育地段，尤其是采矿场边坡极易引发岩质崩塌地质灾害。为保证边坡安全，在矿山生产过程中，要严格按照开采方案设计施工，杜绝不合理、不规范的开采，工作面禁止形成伞檐和空洞，台阶工作台应保持平整，临近最终边坡的采掘作业，须按设计确定的宽度预留安保、运输平台，保持阶段的安全坡面角，不超挖坡底，以保证最终边坡的稳定性。此外，应按设计边坡值修坡，清除坡面松动浮石，采取边开采边修坡清理浮石，清理废石回填各平台洼坑。为防止堆渣边坡引发崩塌、滑坡地质灾害，在矿山生产过程中的废土石渣，应及时输送到废渣场，不能随意堆放，终坡面应排土夯实，并做好截排水工作，加强坡顶、坡面的截水防渗措施，堆渣结束后要及时进行修整和复垦绿化［3］。

2）岩溶地面塌陷为了防治岩溶地面塌陷地质灾害，应禁止在矿区及其附近进行间歇性大强度（降深）抽取地下水。在局部土体覆盖较厚区段若进行基建工程须进行插钎验槽，需查明隐伏土洞、溶洞是否存在，避免岩溶地面塌陷影响工程建设。加强巡察，发现有地面或建筑开裂等迹象及不良工程地质等问题，应及时采取工程措施进行处理。

3）泥石流为了避免泥石流地质灾害，矿山开采产生的废土石渣不应堆积在沟谷中，对于已经堆积形成的边坡，应做好坡顶、坡面的截水防渗工作和坡底的支挡加固工作。此外，应做好坡顶坡面修建截排水沟和植树种草绿化、坡底修建挡土墙、拦渣坝等工作。

地质灾害监测工作是预防地质灾害的重要措施，在矿山开采过程中要密切监测矿山工程地质条件的变化情况，每日施工前、施工中、施工后有专人巡视观测，也可设立监测点长期监测开采和堆渣边坡变形、位移和稳定性等情况以及地面变形、地裂缝及建筑物裂缝等情况，若发现异常情况，应及时通知现场人员撤离。

2.2 被损地下含水层的防治

应针对地下含水层的水质、水位、水量等方面的变化开展防治工作，主要措施如下：①对生活污水、机械油污等难于利用、排放可能造成污染的部分，应集中收集，达标排放，避免矿区及周围水环境质量受到影响；②矿山开采产生的工业、生活垃圾要进行集中堆放，及时拉走处理，防止造成二次污染；③修筑排水沟、引流渠等且做好防渗漏处理等措施，以减少地下水污染。此外，应该尽量减少或者禁止在矿区及其附近进行间歇性大强度（降深）抽取地下水，以免地下含水层水位、水量发生较大变化。

2.3 被损地形地貌景观的防治

石灰岩采矿场属硬质岩场地，植被一旦破坏，生态环境恢复极其困难。因此，应针对矿山实际情况实施土地整理工程、截排水工程和植被恢复工程等措施。为了减轻矿山开采对原始生态环境的破坏和便于闭坑植被恢复，矿山建设和生产过程中应严格按照开采设计采用台阶式开采，规范预留台阶规格，不得超挖；对于已经形成的一面墙式开采边坡，应按照设计放坡，削整成台阶状，以便日后恢复植被。植被恢复应按照多层次、多结构“乔、灌、草”立体混交原则进行恢复［4］，选择当地生长能力较强的植物，并为其创造合适的土壤、水分和营养等条件，使其尽快发挥生态系统的功能，使矿山生态结构、生态环境和生态平衡得以恢复，并向良性方向发展。

2.4 被损土地资源的防治

为了尽量减少对土地资源的压占和挖损破坏，在矿山建设及生产过程中应严格按照开采设计要求施工：充分利用已有平台进行矿石堆放和设备存放；剥离的表土应堆放至已采完的台阶上复垦；充分利用现在的废渣场集中有序堆放废土渣石，尽量减少对土地资源的利用。此外，对于较大的乔木或灌木应异地移植栽培，适时补种合适的花草林木，以便缩短闭坑时植被重建周期，并针对矿山闭坑及时开展土地复垦工作，使土地资源尽可能恢复原有功效或与当地生态系统相协调。