黑山铁矿二采区地质环境治理实践

闫　岩　任贺旭　陈申方　李　力

(1.河北联合大学矿业工程学院；2.河北省承德市国土资源局；3.河北联合大学迁安学院)

黑山铁矿二采区地质环境治理实践

闫岩1,2任贺旭1陈申方1李力3

(1.河北联合大学矿业工程学院；2.河北省承德市国土资源局；3.河北联合大学迁安学院)

随着大量矿产资源的开发利用，黑山铁矿为承德地区的经济增长做出贡献的同时也对矿山及其周围环境造成了污染，引发了诸多地质灾害。为改善矿山地质环境与减少地质灾害，根据矿山建设的特点，通过收集已有的地质资料并整合分析，将黑山铁矿二采区地质环境按影响程度分为3个区域，并分别在不同的区域确定相应的地质环境保护与综合治理方法，包括土地平整、植被恢复、挡土墙及排水工程建设等，并对其进行地质环境监测，最大限度地减少或避免环境问题，有效改善矿山地质环境，为其他采区及同类矿山的地质环境治理工作提供了借鉴经验。

矿山地质环境预测评估恢复治理

近年来矿业发展迅速，矿物资源的开发与利用对国民经济的促进与发展有着重大意义。在资源开发带来巨大利益的同时，也导致了环境污染与破坏，甚至是各种严重的地质灾害，这些弊端又影响了地区经济的发展，形成一个恶性循环，如土壤的侵蚀和破坏、矿山废弃物排放污染生态环境等[1-6]。据统计我国由于采矿破坏土地总量约4万km2，每年有1.13 km2土地塌陷是因为矿山开采导致的。21世纪以来，越来越多的专家以及科研人员都致力于对矿产资源开发的环境保护体系[7-11]。美国政府每年投入将近2亿美元对废弃矿山进行土地恢复治理；加拿大政府建立完善的监督管理体系及法律法规，致力于矿山环境的保护与恢复治理；德国对露天排土场进行覆土植草、活化土壤等相当重视，经过渡性复垦后，再复垦为新农田[12-15]。

随着我国对环境保护的意识增强和相关法律逐步的完善，管理方式与科技也越来越先进，这些发展奠定了矿区生态环境恢复治理的基础。为科学合理地开发矿产资源，黑山铁矿对二采区地质环境保护与恢复治理方案开展探究，预测评估矿业活动对矿山地质环境产生的影响，采取一系列地质环境保护与灾害防治的有效措施，以期达到社会效益和经济效益的共同发展。

1　黑山铁矿工程地质概况

黑山铁矿二采区地形地貌条件较复杂，岩性比较单一，地质构造相对简单，虽发育有剪切裂隙造成局部坍塌，但是总体上岩体是以整体和块状结构为主，岩石强度比较高，稳定性较好。露天采场内及周边出露的岩石有斜长岩、苏长岩及钒钛磁铁矿等，均为坚硬岩层，受风化作用、构造运动等内外地质应力影响，产生风化-构造裂隙，又位于深断裂带影响范围内，矿区内生成一些挤压裂隙，使局部岩体较破碎。露天采场周边原来边坡较陡，随着采场的加深，边坡增高，在重力作用下有不同程度的坍塌。地下采场坑道开凿数年，围岩为坚硬的斜长岩，沿脉、穿脉坑道岩体大多比较完整，部分裂隙被胶结成致密坚硬体或完整一体。局部地段的岩体裂隙较发育，走向大致相同，倾向、倾角各异的三组集在一起，坑道中易产生冒顶、片帮现象。水平运输巷道围岩稳定，未发生坍塌、掉块现象，随着露天采场的加深，距巷道越来越近，露采放炮可能影响主巷道的安全。

2　地质环境现状评估及分区

根据国土资源部发布的《矿山地质环境保护与恢复治理方案编制规范》(DZ/T223—2009)，矿山地质环境影响评估范围应包括矿区范围、矿业活动影响范围和可能影响矿业活动的不良地质因素存在的范围。通过分析影响因素并结合矿区实际情况，对矿山进行现状评估。根据露天采场、排土场、工业广场及矿区公路的4项矿山地质环境问题及现状评估结果，将二采区划分为3个区：环境影响严重区(Ⅰ)、环境影响较严重区(Ⅱ)和环境影响一般区(Ⅲ)。见表1。

表1　矿山地质环境影响程度现状评估分区

由表1可知，现状条件下矿山二采区开采活动压覆、破坏土地总面积为74 140 m2(露天采场破坏土地面积34 000 m2，排土场破坏土地面积40 140 m2)，对土地资源的占用、破坏比较轻，但是对地形地貌景观影响破坏相当严重；工业广场破坏土地面积约3 170 m2，对土地资源占用、破坏比较轻，对地形地貌景观影响破坏相当严重；矿区公路占地面积750 m2，对土地资源占用、破坏比较轻；矿山开采对含水层影响及破坏比较轻。

3　地质环境影响预测分析

3.1矿山地质灾害

露天采场矿床属于工程地质条件简单类型，开采破坏了岩体的完整性，在构造发育地段有岩石崩塌掉块的可能，引发崩塌地质灾害的可能性中等，地质灾害危险性中等；排土场位置较高，汇水面积很小，不会形成泥石流的物源，但西部边坡较高，滑坡隐患威胁露天采场的正常生产，引发滑坡地质灾害可能性中等，地质灾害危险性中等；适用期内工业广场的面积不会增加，其建设未引发或加剧崩塌、滑坡等地质灾害，引发或加剧地质灾害的可能性小，地质灾害危险性小；二采区位于矿区东部，其中400 m矿区公路一侧开挖山体，出现较大的高陡边坡，且坡面上浮石较多，存在发生小型崩塌地质灾害隐患，发生崩塌地质灾害可能性中等，地质灾害危险性中等。

3.2地形地貌景观与土地资源的影响和破坏

适用期内露天采场仍采用组合台阶式采矿方法，预测面积116 080 m2，现已严重破坏了原生的地形地貌景观，治理难度较大，占用、破坏荒地面积0.1～0.2 km2，对土地资源的影响和破坏较严重；排土场面积将增大到117 370 m2，采矿废石的堆集严重破坏了植被，压占土地，对地形地貌景观影响和破坏严重，治理难度较大，占用、破坏荒地面积0.1～0.2 km2，对土地资源的影响和破坏较严重；工业广场面积不会增加，建设场地由废石充填沟谷而成，充填高度一般为1～4 m，对原生的地形地貌景观影响和破坏程度较大，其恢复治理难度较小，占用、破坏荒地小于0.1 km2，对土地资源的影响和破坏较轻；矿区道路不会增加，预测评估其对地形地貌影响和破坏较严重，占用、破坏荒地面积小于0.1 km2，对土地资源的影响和破坏较轻。

3.3含水层影响及破坏

在矿山开采过程中，在采场外设防洪沟，采场内设截水沟，自流排水。根据矿区水文地质资料，疏干排水对矿区周围主要充水含水层破坏较小。矿床开采不产生有毒、有害物质，水质与当地农业生产抽取的地下水基本一致，矿山开采对该区域水资源影响较轻。预测适用期内矿山开采对含水层影响及破坏较轻。

根据上述对矿山地质环境问题预测及评估结果，矿山地质环境影响严重区的主要问题是对地形地貌景观的影响和破坏严重，土地资源破坏程度严重。二采区露天采场发生崩塌、滑坡等地质灾害的可能性为中等，灾害危险性为中等。地下采场岩石移动范围发生地面塌陷地质灾害的可能性比较大，地质灾害危险性比较大。部分排土场边坡较高，发生滑坡地质灾害的可能性中等，地质灾害危险性为中等。该部分道路发生崩塌、滑坡等地质灾害的可能性为中等，灾害危险性为中等。环境影响较严重区对地形地貌景观的影响和破坏比较严重，对土地资源破坏比较轻，对含水层的影响和破坏比较轻。矿山地质环境影响一般区治理期内不进行开采活动，可能受到矿山采矿工程的影响轻微，预测评估该部分区域矿山环境影响较轻。矿山地质环境影响程度预测评估见表2。

表2　矿山地质环境影响程度预测评估

4　矿山地质环境防治工程

4.1地质环境恢复治理分区及措施

根据预测评估分区，将治理分区分为重点防治区、次重点防治区、一般防治区(表3)。严格控制资源的开发，以便减少对地质环境的扰动和破坏，最大程度地降低或者避免资源开发产生环境问题。目前矿山出现的环境问题，通过采用治理工程和生物工程等措施进行恢复处理，尽量避免矿山环境破坏或将其消除在矿山建设、生产过程中，做到防患于未然；对不可避免占用、破坏土地植被资源，通过各种恢复治理措施，达到矿山环境保护和治理目的。具体措施如下：

表3　矿山地质环境保护与恢复治理

(1)露天采场防治区。在开采境界范围设置围栏，锚固边坡，在开采平台砌筑干砌石挡墙、排水沟，并进行覆土、整平及恢复植被。露天采场防护网总长1 601 m，采用混凝土柱刺网，混凝土柱间距为10 m。围栏外围间隔50 m设立明显警示标志，标明“崩塌、滑坡危险区，禁止靠近”，共需混凝土立柱160根，警示牌30块。

(2)排土场防治区。对排土场边坡及所有排土场台面进行覆土、整平并恢复植被。对排土场的高陡边坡(边坡角大于30°)进行削坡，坡度控制为30°；排土场施行梯级堆放，沿排土场等高线每20～25 m设一宽4 m的平台，内倾3°～5°，起防冲作用；将上部高低不平的平台用推土机推平，在排土场下游修建挡土墙。挡土墙墙基为浆砌毛石，基座宽2 m，基础深1.2 m，留排水孔；墙体为浆砌毛石，高2.5 m，横截面呈梯形，墙体上部宽1 m，下部宽1.6 m。共需削坡2 100 m3，挖方1 312 m3，浆砌毛石墙身2 132 m3，浆砌毛石基础1 312 m3。

(3)工业场地防治区。对高陡边坡进行削坡，对路面进行覆土、整平及恢复植被。工业广场占地3 170 m2，周长225 m，按照间距3 m种植松树，共需种植75株。树坑规格0.6 m×0.6 m×0.6 m，土石方量为16.2 m3。

(4)矿区道路防治区(重点防治区)。部分矿区道路开挖山体3～10 m，形成高陡边坡，适用期进行削坡治理，工程量为400 m3。矿区道路两侧种植松树，间距为3 m，共需植树267株，树坑规格为0.6 m×0.6 m×0.6 m，土石方量为57.67 m3。

(5)矿区公路防治区(次重点防治区)。矿区公路应采用洒水等措施降低粉尘，道路两侧种植松树绿化。矿区范围较严重区道路长150 m，按照间距3 m 种植松树，共100株。树坑规格0.6 m×0.6 m×0.6 m，土石方量为21.6 m3。

恢复治理后期主要对露天采场开采台面和部分矿区公路(严重区)台面进行砌筑干砌石挡墙、覆土、整平、植树绿化及边坡种植爬山虎；对排土场平台及边坡进行覆土、整平及植树绿化，对露天采场边坡、矿区公路(严重区)边坡及排土场进行监测，出现问题及时处理；对前期没有成活的树木进行补种。二采区地质环境恢复治理布置见图1。

图1　二采区治理恢复布置

4.2矿山地质环境监测

(1)地质灾害监测包括崩塌、滑坡监测与地面塌陷及伴生地裂缝监测。绝对位移监测选用高精度的测角、测距光学仪器和光电测量仪器；采用常规的两方向或三方向前方交会法进行测量，在崩塌、滑坡裂缝两侧设埋桩，用钢尺定时测量裂缝变化情况，进行相对位移监测；采用地面人工观察，定期巡视，对露天采场、排土场的边坡位置、形态、密实度进行监测，每半个月进行一次，进入雨季要特别关注天气变化，增加监测次数。

(2)含水层破坏监测包括地表水监测、地下水监测。根据矿山所在水系地表水流向及纳污水体的有关功能要求，对水污染源和控制点进行监测，主要为工业广场生活污水与生产废水排放总口，监测生活污水与生产废水的水量、水质变化情况；地下水监测设置6个监测点，分别对第四系孔隙和基岩裂隙含水层水位、水量、水质的动态变化情况进行监测，每组含水层的监测点在沉陷区内外各布置1个。采用人工定期监测，以掌握该地区的地下水的动态变化情况，了解矿山开采对地下水资源及水质的影响状况。

(3)地形地貌景观及土地资源监测主要通过现场实地调查和勘测，采用GPS定位并结合工程地形图、数码相机、数码摄像机、全站仪、水平仪、测距仪等工具，填表记录水土保持措施实施情况。

5　结　论

(1)依据黑山铁矿建设工程概况及环境条件，确定二采区评估区范围，包括矿区范围(采区露天采场、排土场、工业广场、矿区公路)及矿区范围外公路、工业广场及排土场等。

(2)根据环境影响程度评估，将二采区环境影响分为3类，分别为影响严重区、影响较严重区和影响一般区。矿山开采活动占压及破坏土地总面积80 061 m2。其中露天采场、排土场对土地资源占用、破坏十分严重，对地貌景观影响破坏严重；工业广场、矿区公路对土地资源占用、破坏相对较轻，对地貌景观影响破坏比较严重。二采区露天采场、局部矿区公路及排土场发生滑坡、崩塌地质灾害概率比较小，其地质灾害危险性比较小。

(3)针对环境影响不同的区域，选择适合各个区域的治理方法，形成了比较完整的露天矿山地质灾害治理体系，可为其他采区以及同类矿山的治理工作提供借鉴经验。

[1]曹新元.加拿大安大略省废弃矿山恢复治理经验及对我国的启示[J].国土资源情报,2004(7):31-34.

[2]张梁.我国矿山生态环境恢复治理现状和对策[J].中国地质矿产经济,2002(4):26-28.

[3]常英力.矿山恢复治理中若干问题浅析[J].地下水,2013(5):148-158.

[4]孙君.我国矿山环境恢复治理存在的主要问题及对策[J].中国地质矿产经济,2003(10):30-32.

[5]罗小利,周璞.中国矿山地质环境恢复治理激励机制探索研究[J].环境科学与管理,2014(1):42-46.

[6]张璐,黄德林.完善我国矿山环境恢复治理保证金制度的若干建议[J].资源与产业,2012(2):43-48.

[7]冯春涛.发达国家矿山环境管理制度分析[J].环境保护,2004(7):56-58.

[8]许敬华,陈甲斌.论矿山环境治理[J].中国矿业,2006(8):11-13.

[9]隗合明,丁华.加强矿产资源开发中对环境的保护与治理[J].四川环境,2003(3):86-90.

[10]罗小利，周璞.中国矿山地质环境恢复治理激励机制探索研究[J].环境科学与管理,2014(1):42-46.

[11]魏风华,肖桂珍.河北省矿山环境保护与矿业可持续发展对策研究[J].中国国土资源经济,2005(5):30-32.

[12]郑娟尔,孙贵尚,余振国.加拿大矿山环境管理制度及矿产资源开发的环境代价研究[J].中国矿业,2012(11):62-65.

[13]王雪峰.矿山环境保护与治理措施分析[J].管理观察,2009(3):172-173.

[14]崔振民,覃家海.浅析我国矿山环境保护[J].矿产保护与利用,2009(3):41-43.

[15]郑娟尔,余振国,冯春涛.澳大利亚矿产资源开发的环境代价及矿山环境管理制度研究[J].中国矿业,2010(11):66-69，84.

Practice of Geological Environmental Governance in the Second Mining Area in Heishan Iron Mine

Yan Yan1,2Ren Hexu1Chen Shenfang1Li Li3

(1.College of Mineral Engineering,Hebei United University; 2.Bureau of Land and Resources of Chengde City,Hebei Province; 3.Qian'an Institute,Hebei United University)

With the development and utilization of mineral resources, great contributions to the economic growths of Chengde area is made by Heishan iron mine, but the mine and its surrounding environment is polluted during the process mining and many geological disasters are caused. In order to improve the mine geological environment and reduce geological disasters, according to the characteristics of mine construction, the existing geological data is collected and analyzed in depth. According to the influence degree of geological environment, the second mining area of Heishan iron mine is divided into three areas, the corresponding geological environment protection and comprehensive treatment methods are proposed respectively, which include land leveling, vegetation restoration, construction of retaining wall and drainage engineering. Besides that, the geological environment of the mining area is monitored so as to reduce or avoid the occurrence of environmental problems and improve the mine geological environment effectively to provide valuable experience for the geological environmental governance work in other mining area or other similar mines.

Mine geological environment, Prediction and evaluation, Recovery governance

2014-10-10)

闫岩(1982—)，女，副科长，067000 河北省承德市。