矿山地质环境保护与治理恢复方案的编制要点

2014-01-28石国峰

城市地质 2014年4期

石国峰

（北京市地质工程设计研究院，北京 101500）

0 概述

矿山地质环境保护与治理恢复方案的编制，是在矿产资源开发和矿山地质环境保护两个矛盾的事物之间构架起平衡的桥梁，不仅矿山地质环境问题会得到解决或者缓解，而且对于矿山自身的可持续发展有更好的帮助。

2009年5月1日起施行的中华人民共和国国土资源部令第44号《矿山地质环境保护规定》中，关于矿山地质环境保护与治理恢复方案的编制，进行了明确的要求。北京地区从2009年底开始开展此项工作，截至2012年底，21家矿山企业编制了《矿山地质环境保护与治理恢复方案》，并严格按照保护方案实施保护与治理工程，部分已完工。

1 准备工作

1.1 资料收集

方案的编写针对的主体是已开采和在建的矿山，所以应收集矿山的本体和矿山开采变化的资料，这些资料包括矿山企业基本概况、矿山开发利用方案或计划、矿区的自然地理条件、社会经济条件、矿区地质、水文地质、工程地质等资料。

其中在建和新建矿山（开采5年内）其相应资料较为齐全，利于方案的编写。老矿山（开采时间大于5年以上的）的相关资料会出现以下几种问题：

（1）相关资料齐全，但编写时间较久远，部分资料与现状情况差别较大。

（2）由于历史原因、部分矿山资料不全，仅有其中的部分资料。

（3）相关的资料齐全，但版本较多（资料较混乱），矿山实施未有统一标准（那个开采方案有利就执行那个方案）。

（4）资料齐全，但矿山不执行，按照现状和市场需要随意变动（与3情况相似）。

根据以上的情况，在前期资料收集时也应分别对待。

（1）资料齐全，矿山按要求执行时。可以收集现有资料，作为方案编写依据；

（2）资料不齐时，应要求矿山提供相应资料；

（3）矿山未执行原有的设计方案时，应要求矿山提供现有执行的开采方案或利用计划。

1.2 现场踏勘和地质环境调查

在方案编写时，必须到实地进行踏勘和地质环境的调查。其中现场踏勘主要增加编写者的感官认识和确定重点区域。重点区域主要为地质环境对矿山及周边区域造成严重影响的区域。一般为人员密集的住宅区、村庄和重要的建筑设施，如：水库、电力设施、道路桥梁等。

地质环境调查包括实地现场调查、遥感、物探、工程勘察、寻访调查等。查明工作区范围内的地质环境问题（指受采矿活动影响而产生的地质环境破坏的现象。主要包括矿区地面塌陷、地裂缝、崩塌、滑坡、含水层破坏、地形地貌景观破坏等。以前规范中未包括泥石流地质灾害，但在方案中应对泥石流发生的可能性进行判断，最新标准规定了应对包括泥石流地质灾害等地质环境问题进行查明）。

现场踏勘、地质环境调查和资料收集为方案编写前期准备工作必不可少的核心基础环节。只有在这些工作完成后，才可以开始进行方案的编写工作。

2 方案的编写

方案的编写，主要依据最新修订的中华人民共和国国土资源部《矿山地质环境保护与恢复治理方案编制规范》（DZ/T 0223—2011）里的内容进行。其中明确给出了方案编写的技术规范和报告编写、图件绘制的要求。

在编写过程中，重点内容主要包括：编制依据和适用年限；目标任务；基本情况及地质环境背景；矿山地质环境影响分析评估；保护与治理恢复分区；恢复工程部署；防治工程；经费估算；保障措施；效益分析等10部分。根据方案编写的重要程度，将方案编写内容分为基本部分编写和核心部分编写。其中恢复工程部署和防治工程为方案的核心部分。

2.1 方案基本部分编写要点

方案的基本部分编写主要根据前期收集的资料和矿山地质环境调查成果，按照《编制规范》中的报告编写提纲进行编写。其中方案的使用年限、矿山地质环境影响评估等内容编写要点如下。

（1）方案使用年限

方案的使用年限一般为矿山的开采年限，即采矿许可证年限。北京市为了防止矿业政策变化引起的冲突，针对集体企业矿山采矿许可证年限一般为1～2年，而国有矿山虽然采矿许可证年限较长，但由于国矿规模较大、地质环境问题相对严重，其治理保护需要投入大量的人力物力，而一般超过5年以上的治理方案的实施已经脱离矿山能够保证实施的时段，所以北京市矿山地质环境保护与恢复治理方案均以5年为一期限，其中近2年的保护方案治理中的治理工程必须具有可操作性和可实施性。

（2）矿山地质环境影响评估

矿山地质环境影响评估主要包括评估范围级别确定、评估内容和评估方法。

评估范围为矿区范围和采矿活动对地质环境影响范围，评估级别依据《编制规范》附录A—D进行。

矿山地质环境影响评估内容主要依据《编制规范》内的技术要求（附录E）进行，其中矿山地质环境的现状评估和预测评估参照地质灾害危险性评估工作内容进行编写和评估。所以，矿山在编制了保护方案后就无须再开展地质灾害危险性评估工作了。

矿山地质环境影响评估方法应针对每个矿山选取其相适应的评估方法，其中合理科学的评估方法和符合实际的评估因子的选择，需要对矿山地质环境影响有全面的了解和对指标因子相互作用有深刻研究。所以一般矿山地质环境影响评估对照《编制规范》（附录E）选择取差原则确定评估结论。

（3）矿山地质环境保护与恢复治理分区

矿山地质环境保护与恢复治理分区根据现状评估和预测评估的分级依据《编制规范》附录F进行。分区选择只要矿山地质环境问题严重就为重点区、较严重的为次重点区、较轻的为一般区。

以上为保护方案编写的基础部分，而保护方案的重点部分为根据调查成果，明确5年内需要进行治理的内容和对象。编写此部分内容一定要结合矿山企业近5年内的发展规划，不是地质环境问题严重区域就要安排治理工程。这是矿山企业发展和矿山地质环境保护冲突和矛盾最多的地方。

怎样做好矿山开发和矿山环境保护之间的平衡，是编写方案并能顺利实施的重点。这里有几点体会。

1）当矿山地质环境问题直接影响人民生命财产、重要公共设施和矿山生产安全时，直接进行矿山地质环境治理部署；

2）当矿山存在严重地质环境问题，但影响区域不重要或一般时，根据矿山企业要求，不进行矿山地质环境治理工程部署时，建议安排矿山地质环境的监测；

3）当矿山地质环境问题治理时间长、投资费用大时，将地质环境问题按照空间分布和类型，分段、分片治理，对立即可见成效的地质环境问题先部署治理工程；

4）当矿区地质环境问题较严重或一般时，可根据矿山企业的规划发展和当地的矿业政策，一般采取矿山地质环境的监测，具体矿山地质环境治理工程的部署根据企业要求确定。

2.2 核心部分编写要点

方案的核心部分编写直接关系着矿山地质环境保护目标的实现。

恢复工程部署应根据矿山企业的规划发展和治理工程的可实施性，对治理工程进行安排和部署。不同的矿山其工程部署不同，即使是相同的治理工程。所以应针对每个矿山，根据其工程落实可治理情况，进行部署。对不能明确落实的工程，应在其必须完成的最后期限内进行工程部署。

矿山地质环境保护和恢复治理工程主要包括：矿山地质灾害、含水层破坏和地形地貌景观破坏等，需进行治理工程防治。根据矿山未来发展的需要，将工程治理对象按其相应的区域功能进行治理，是工程治理方案的成功关键。治理目标可以通过多种治理手段方法实现，选择具有可操作性的治理工程，是十分必要的。现将治理工程中涉及的治理手段方法详细说明如下，为以后治理工程选择提供参考。

2.2.1 矿山地质灾害的防护

矿山主要地质灾害类型为地面塌陷、地裂缝、崩塌、滑坡和泥石流。

（1）地面塌陷防护工程

根据前期调查的灾害规模大小、空间分布、影响对象、发育程度、未来趋势和灾体特征等资料，进行相应的地面塌陷的防护工程。地面塌陷一般分为地表防护工程和地下防护工程两类：

1）地表防护工程

回填工程：主要将地面塌陷产生的破坏空间进行回填。

对于深塌坑一般采用回填防渗的方法，下部可用大石块，上部填粘土，水泥抹面，对于重要的承载地面，可用钢筋混凝土回填封闭等。

排水工程：防止四周水流进入塌陷坑内加剧破坏，将水流进行截排，导流水源远离塌陷区域。

土地复垦和植被种植工程：对于塌陷面积较大的塌陷区采取回填后，可考虑复垦种植作物和恢复植被。

围护工程和警示工程：在采空塌陷边缘安全区域修建栏杆进行拦挡，并竖立警示牌提醒。

2）地下防护工程

采空区充填工程：针对引起和防止地面塌陷灾害形成的采空区进行固体废料充填，一般煤矿可采用矸石进行充填。

顶板加固工程：针对采空区顶板进行加固（尤其是风化带、裂隙带、断层部位等），或预留或修建永久性支柱，以确保矿坑不再塌陷。

（2）地裂缝防护工程

此处的地裂缝主要为采矿引起的，对其治理主要采用回填工程，将破坏的区域回填。

（3）崩塌防护工程

一般矿区内存在的崩塌治理工程为：

危岩清理：清理坡体上的危岩体。

削坡工程：主要针对存在崩塌的岩质边坡进行削坡，减缓坡角、减小坡体的下滑力、增大坡体的稳定系数，使坡体稳定。

支挡工程：在边坡坡脚修建挡土墙，拦截和阻挡落石，一般防治小型崩塌。

边坡防护：边坡防护的方法较多，常用的有挂网锚喷、主动防护和被动防护工程。

排水工程：拦截上游汇水对坡面冲蚀，加剧崩塌发生。

围护工程和警示工程：在安全区域修建栏杆进行拦挡，并竖立警示牌提醒。

（4）滑坡防护工程

滑坡防护工程一般为：

削坡工程：主要将不稳定的岩石清除掉，堆于坡脚，增加滑坡的稳定性。对边坡削坡，减缓坡角，减小滑坡体的下滑力，增大坡体的稳定系数，使坡体稳定。

支挡工程：支挡工程主要有重力挡墙、加筋挡墙、抗滑桩和预应力锚索等类型。根据前期调查的滑坡灾害的规模大小、空间分布、影响对象、发育程度趋势和边坡结构面的类型、组合关系和坡面的关系等资料，选择工程类型。

护坡工程：护坡工程类型有砌体护坡、格构护坡、石笼护坡、防护网护坡、锚喷护坡、注浆护坡和植被护坡等。结合实际情况选择经济、有效的工程类型。

排水工程：拦截上游汇水对坡体结构的破坏，四周修建截水沟，中间修建导水沟，及时将水流导流处滑坡区域。

植被种植：坡面种植植被不仅恢复生态环境，还能局部增加坡体的稳定性。

围护工程和警示工程：在安全区域修建栏杆进行拦挡，并竖立警示牌提醒。

（5）泥石流防护工程

根据泥石流形成地形条件、水利条件和物源条件，泥石流防护工程有：

清运废渣：将泥石流形成的物源条件消除，经沟谷内的废石废渣清运至安全区域。

排水工程：消除泥石流形成的水利条件，将水流引导出沟谷外。

支档工程：沟谷修建挡墙，对泥石流进行拦挡。

植被种植：沟谷内种植植被，降低泥石流形成机会。

围护工程和警示工程：在安全区域修建栏杆进行拦挡，并竖立警示牌提醒。

2.2.2 含水层破坏防护

含水层的破坏主要指含水层结构改变、地下水位下降、水量减少或疏干、水质恶化等。

北京市矿山开采中含水层的破坏一般发生在煤矿和以地下开采方式为主的矿山，主要为地下水位下降和地下水疏干引起的地下水均衡破坏。主要分布在北京西山（主要为房山和门头沟）的煤矿。

规范中推荐的含水层破坏防护，主要采取帷幕注浆隔水、灌浆堵漏、防渗墙等工程，主要防护矿坑充水。含水层破坏的治理主要采用回灌等方法。

图1 大安山煤矿550平硐修建污水处理厂

然而在实践中关于地下水均衡破坏的防治，至今未有十分有效的方法。一般采取地下水监测的方法进行观测。

所以当矿山存在含水层破坏时，一般针对矿坑排水采取防护工程，主要对矿坑排水进行水处理的防护措施，如北京的大安山煤矿含水层破坏治理，在550平硐处修建污水处理厂（图1），专门处理矿坑排水。

2.2.3 地形地貌景观破坏防护

地形地貌景观的破坏几乎涉及所有开采的矿山。对地形地貌景观破坏的防护，根据地形地貌破坏的特征和不同空间，一般分为坡地、平地和采坑3种治理措施。

坡地地形地貌景观破坏防护，一般为边坡防护、挂网喷播、植生袋护坡、高次团粒喷播和植树种草等；

平地地形地貌景观破坏防护，一般为场地平整，修整台地，种植植被等；

采坑地形地貌景观破坏防护，主要为回填，覆土种植等。

一般矿山为体现企业文化和恢复景观效应，会在地形地貌景观恢复中进行景观设计。如怀柔兴发水泥厂在对150标高的开采平台进行景观恢复时，修建凉亭和观光台阶（图2）；大安山煤矿1050平台进行景观恢复后，为矿区观景平台和休闲场所（图3）。

图2 怀柔兴发水泥厂150平台治理凉亭和观光台阶

图3 大安山煤矿1050和550平硐边坡治理

3 实例分析

本次选择大安山煤矿进行实例分析进行具体分析。

（1）项目名称

《北京昊华能源股份有限公司大安山煤矿矿山地质环境保护与治理恢复方案》

（2）方案使用年限

大安山煤矿服务年限为112年，时间较长，所以本次方案的编制仅适用于近5年，其中前2年应保证方案中治理工程的可操作性和可实施性。

（3）矿山概况

大安山煤矿矿井开拓方式为平峒、底板集中运输巷、采区石门开拓煤层群。年生产能力达160万吨的矿井。大安山煤矿井田以茶棚岭断层为界，东部为木城涧煤矿。

（4）评估范围级别

本次方案编制评估区面积为整个矿区面积和工业广场面积共38.9km2。评估区属于重要区，地质环境条件复杂程度为中等，矿山生产建设规模属中型。综合确定本次矿山地质环境影响评估级别为“一级”。

（5）现状评估

目前矿区存在的主要地质环境问题为煤炭开采引发的地面塌陷、矸石堆积引起的不稳定边坡、地形地貌景观的破坏及压占破坏土地资源。根据矿区存在的矿山地质环境问题和对矿山地质环境的影响程度，将评估区划分为采空塌陷矿山地质环境影响严重区（Ⅰ）、煤矸石压占土地地形地貌破坏矿山地质环境影响较严重区（Ⅱ）、矿业活动影响矿山地质环境影响一般区（Ⅲ）（图3）。

图3 大安山煤矿矿山地质环境现状评估图

（6）预测评估

通过对评估区地形地貌、地层岩性、地质构造等地质环境条件综合分析，并结合该工程建设特征分析，井田开采可能引发的地质灾害包括采空区地面塌陷和矸石山不稳定边坡。将评估区划分为采空塌陷矿山地质环境影响严重区（Ⅰ）、压占土地矿山地质环境影响较严重区（Ⅱ）、矿业活动影响矿山地质环境影响一般区（Ⅲ）（图4）。

图4 大安山煤矿矿山地质环境影响预测评估图

（7）矿山地质环境保护与治理恢复分区

评估区分为重点防治区、次重点防治区和一般防治区。重点防治区防治的主要矿山地质环境问题为地面塌陷，次重点防治区防治矸石山不稳定斜坡和地形地貌景观破坏。

（8）矿山地质环境保护与治理恢复工作部署（图5）

矿区主要地质环境问题为地下采空、地面塌陷、地下水影响和煤矸石对地形地貌景观破坏。由于矿山正在开采，地下采空和地面塌陷的全面治理只能在矿山闭坑以后才能进行，所以本次方案治理的对象分别为煤矸石不稳定边坡和采空区的煤矸石充填。矿山地质环境保护与治理恢复任务如下：

1）对位于矿区内道路两侧，景观可视范围内的煤矸石堆进行治理，主要为植被恢复；本次方案主要包括+1050m水平矸石坡绿化、大北河+550m水平矸石坡绿化和千台嘴矸石坡绿化和+800m水平矸石堆治理和+920m水平后山矸石堆治理；

图5 大安山煤矿环境保护与治理恢复部署图

2）预防和减缓区内采空塌陷的发育，对+920m和+800m水平的开采巷道及采空区进行煤矸石充填；

3）建立矿山环境监测系统，对矿山地面塌陷进行监测。

（9）矿山地质环境防治工程

根据矿区内的地质环境问题进行工程设计，主要治理内容如下：

1）地面塌陷、地裂缝

根据矿区现状及开采情况为了预防和减缓区内采空塌陷的发育，对+920m和+800m水平的开采巷道及采空区进行煤矸石充填。

2）地形地貌景观破坏

区内地形地貌景观破坏主要为矸石堆，主要采用生态恢复工程进行绿化。涉及工程有削坡、场地平整、修建排水渠、修建拦挡墙、植被种植、修建联络线和花砖护坡等主要工程。

其中+1050m水平矸石坡在矿山办公和住宿区的最高点，站在其上可以俯视矿区一切景观，结合相关政策中鼓励矿山地质环境治理与矿山公园相结合的原则，在+1050m水平修建矿区的观景平台。并配套相关的防护措施，如修建防护栏、联络线等。

方案编制中由于矿山开采年限较长，矿区存在的采空塌陷和煤矸石堆积形成的不稳定斜坡地质环境问题严重。但是全部治理投入的人力物力较大，且采空塌陷区位于深山人烟稀少的区域，对人类生活工作影响较小，所以采空塌陷防治主要采用了定期观察监测；煤矸石堆积在矿区内随处可见，对其防治工程采用分段分片逐步推进，逐个治理的方式，5年内先依次治理+1050m水平矸石坡、+550m水平矸石坡和千台嘴矸石坡，并且+1050m水平矸石坡修建成矿区的观景平台。