地下开采矿山地质环境保护与恢复治理问题探讨

何兰军， 张林生

（1 广东省矿产应用研究所， 广东韶关 512026； 2 韶关市矿产资源与地质环境监测中心， 广东韶关 512026）

地下开采矿山地质环境保护与恢复治理问题探讨

何兰军1， 张林生2

（1 广东省矿产应用研究所， 广东韶关 512026； 2 韶关市矿产资源与地质环境监测中心， 广东韶关 512026）

以韶关市某地下开采的萤石矿山为例，从地形地貌、地层岩性、构造等地质背景入手，分析矿山开采对该矿区的土地资源、地下水资源、地质地貌景观的破坏和影响，进而可能引发的地质环境问题进行探讨，提出保护及恢复措施，以指导同类矿山地质环境的保护与恢复治理。

地下开采矿山；地质环境、保护与恢复

0 引言

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问的固定性，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］。本文以某地下开采的萤石矿山为例，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

该萤石矿位于广东省乐昌市九峰镇浆源村，矿区呈规则的正方形，长宽约400m，矿区中心点地理坐标：东经113°27′51″，北纬2 5°2 1′3 8″。矿区面积0.1 6 4 k m2；开采深度：+1360m～+1270m，保有推断内蕴经济资源量（333）2×104t。开采方式为地下开采，生产规模为0.5×104t/a。矿山设计开采储量0.58×104t，采矿回收率78%，采矿贫化率15%，生产规模0.5×104t/a，矿山服务年限为1年。

1.2 矿山地质环境背景

地形地貌：位于南岭山脉九峰山系腹地，山高林密，地势陡峻，最高海拔标高1642.0m，最低标高1141.0m，相对高差501.0m，属中山陡坡地貌，矿区为中山陡坡地貌区，矿山开采方式为地下开采，开采标高为1270～1320m；矿区地形地貌为单一中山陡坡地貌区，复杂程度为中等，对矿山开采影响较大。

地层岩性：矿区位于九峰岩体内，除了第四系（Q）坡残积层外无其他地层。岩体外接触带见寒武系（∈bc）浅变质岩系。岩性燕山早第一阶段花岗岩，岩体呈岩基产出，为九峰岩体的一部分，主要由中粒黑云母花岗岩和黑云母斑状花岗岩组成，两者关系不明显。中粒黑云母花岗岩呈灰白色-肉红色，由微斜长石、中长石、石英、黑云母组成，次要矿物磁铁矿、磷灰石、锆英石、绢云母、白云母及绿泥石等；颗粒大小约1.5mm左右。黑云母斑状花岗岩呈灰白色，主要由石英、长石、黑云母组成，斑状构造，长石斑晶颗粒直径达5～10mm左右。

构造：矿区断裂构造仅见F1控矿的张性断裂，走向北东20°、倾向SE，主要由碎裂花岗岩和硅化花岗岩组成，F1断裂对矿床起控制矿作用，成矿期接受岩浆后期热液的作用，充填石英、萤石，形成达工业品位的萤石矿体而加以开发利用。岩石节理裂隙较发育，主要有北东和北西向两组，北东向节理裂隙产状300°～33°∠60～85°；北西向节理裂隙产状50°～80°∠40°～65°。

2 矿山地质环境影响评估

2.1 地质环境现状评估

在对评估区进行现状调查的基础上，根据评估区范围内的土地、地下水、地形地貌景观等受采矿活动影响与破坏程度及损失情况、结合治理难度因素，分别按环境地质问题和地质灾害等两个方面开展矿山地质环境影响现状评估。

2.1.1 环境地质问题现状评估

土地资源问题：现矿山建设占用土地资源问题主要有综合服务区等的占地以及修建简易运输道路占地等，占用了的土地资源为林地，累计共占用的土地资源面积约10000m2，占地面积与矿区面积比6.1%。因此，现矿山建设和采矿活动对土地资源破坏较小，影响较轻。对地质环境影响一般。

地下水资源问题：矿区地处侵蚀构造中山区，矿体处在当地侵蚀基准面之上。矿体围岩是花岗岩，属于弱透水层或不透水层。地下采矿未见裂隙涌水现象，新硐口坑内涌水量也较少，沿裂隙有少量滴水，深部（坑内）开采未见大溶洞及涌水裂隙，采矿对坑道上部及其附近一定范围内岩土体的富水性和地下水位有一定的影响。坑道排水量小，不含有毒有害成份，对地表水或地下水环境质量不存在污染。但遇降暴雨时，堆矿场和废石场因暴雨冲刷形成的浑浊污水将对下游山沟中地表水体造成间歇性的污染。总体评估早期采矿活动对地下水资源影响轻微、破坏小，对地质环境影响一般。

地质地貌景观问题：矿山早期矿业活动不但占用了土地资源，而且还影响与破坏了地形地貌景观资源。公路开挖、堆料场和综合区的开挖、弃土堆积一定程度地破坏了植被资源，打破原来的自然环境，对地形地貌景观造成一定的破坏。评估区及周边无风景区、名胜古迹和地质遗迹。

因此现状评估矿山开采对地质地貌景观影响轻微、破坏较小，对地质环境影响一般。

2.1.2 地质灾害现状评估

根据地质灾害综合调查，评估区未发生过地面塌陷、滑坡、泥石流等地质灾害。因此，地质灾害总体影响程度分级为较轻。

2.2 预测评估

依据评估区所处区域地质条件、矿区地质条件、水文地质条件，结合矿山地质环境影响现状评估，按照相关规范，分别按环境地质问题和地质灾害等两个方面开展矿山地质环境影响预测评估。

2.2.1 环境地质问题预测评估

土地资源问题：矿山采用地下开采，续采除新开拓2个天井和废石场增大占用土地外，其他工业场地均可保持现状，但增大占用土地矿山面积较小，估计共占用的土地资源面积约11709m2，占地面积与矿区面积比7.1%。因此，预测评估矿山建设和采矿对土地资源影响轻微、破坏较小，对地质环境影响一般。

地下水资源问题：矿山采用地下开采，续采将增大采空区面积，采矿对坑道上部及其附近岩土体的富水性和地下水位的影响范围增大。但矿山采矿深度较小，矿体围岩是花岗岩，属于弱透水层或不透水层，因此总的影响范围不大。坑道排水量增大，但总量较小，不含有毒有害成份，矿坑涌水自流出地表至沉淀池，经沉淀等符合排放标准后排入地表水体，对地表水或地下水环境质量不存在污染。但遇降暴雨时，堆矿场和废石场因暴雨冲刷形成的浑浊污水将对下游山沟中地表水体造成间歇性的污染。预测矿山开采对地下水资源影响轻微、破坏小，对地质环境影响一般。

地质地貌景观的破坏问题：矿山采用地下开采，续采不再扩大对地貌景观破坏，将维持现状。预测矿山开采对地质地貌景观影响轻微、破坏较小，对地质环境影响一般。

2.2.2 地质灾害问题

根据矿山开采利用方案和本工程特点，预测矿山开采中和矿山开采后可能引发或遭受的地质灾害类型主要为（采空区）地面塌陷、边坡失稳和泥石流。

地面塌陷：由于矿体埋藏在坚硬的花岗岩岩体中，矿体呈脉状分布，在开采过程中因矿石采出而留下采空区，按设计留有顶柱、间柱等，在矿区范围内不会造成大的地面崩落，但近地表存在残坡积土、全风化和强风化花岗岩，其工程地质条件较差，潜在出现小范围的地面塌陷的危险性。按上盘崩落角70°移动角65°，下盘崩落角55°，两端部按70°，表土45°，确定崩落范围，则采空区地面塌陷移动盆地面积约15530m2。采矿活动如果对顶板管理及采空区处理不好，就可能发生采场和采空区顶板垮落和冒顶。产生的主要危害有破坏采场或巷道、造成采场或巷道内工作人员伤亡、破坏采场及巷道内设备和设施、破坏正常的生产系统。预测矿山开采可能引发采空区地面塌陷，潜在的危害性较大，危险性较大。对地质环境影响中等。

边坡失稳：边坡失稳主要为矿山道路路堑边坡失稳，矿山道路路堑边坡的稳定性主要与开采边坡高度、坡度和覆盖层厚度有关。覆盖层中最可能引起边坡失稳的岩土体类型为坡残积土层，呈硬塑状，厚度变化较大，一般为2.0～3.0m，为中等压缩性土；根据现场调查，道路路堑开采边坡高度多为3～5m不等，坡度50°～65°，根据边坡稳定性计算，当边坡角大于46.5°时，处于不稳定状态。因此，采用工程地质类比法，道路路堑边坡失稳的可能性较大，若发生边坡失稳，其危害对象为道路及过往采矿人员；潜在危害程度中等，危险性中等。预测矿业活动对边坡失稳的影响中等，影响程度分级为较大。

泥石流：根据矿区地质条件特征，在工业场地处，地形为上游地形较宽敞，汇水面积较大，汇水面积达0.91km2，下游即工业场地处，较窄，即形成上游地形较宽敞，下游地形收窄的地貌条件，形成了有利于形成泥石流的地形条件；其次，在工业场地处，矿山采矿产生废石约25000 m3、矿山基建土石方开挖弃土，修筑道路弃土等造成了较多的松散物质，给形成泥石流创造了物源条件；再次，若一旦堵塞沟谷，在暴雨的影响下可能引发泥石流。因此预测发生泥石流可能性中等，其危害对象为工业场地、采矿人员及下游沟中植被。潜在危害程度较大，危险性中等。

总之，预测矿山活动可能引发或遭受的地质灾害类型主要为地面塌陷、道路路堑边坡失稳和泥石流。发生地面塌陷的可能性中等，潜在危害程度中等，危险性中等；预测发生道路路堑边坡失稳的可能性中等，潜在危害程度中等，危险性中等；预测发生泥石流可能性较大，潜在危害程度中等，危险性中等。综合判断，预测矿业活动对地质灾害的影响程度分级为较严重。

3 矿山地质环境防治措施

3.1 矿山地质环境保护与恢复治理措施

3.1.1 治理工程措施

根据上述矿山环境需综合治理的重点对象，采取以下治理工程对相应的对象进行治理。

地面塌陷：矿区内的地面塌陷主要为潜在的采空区地面塌陷，它的保护与治理恢复主要是保持井巷的顶板有一定的厚度，以保证它的安全，不至于发生地面塌陷。主要防护治理措施如下：

采空区地面塌陷移动盆地外围设置截排水沟，防止地表流入移动盆地、渗入采空区；在矿山开采过程中，利用废矿石进行回填；顶板不稳固的可采用金属锚杆加金属网进行辅助支护。在开采时要加强顶板管理，以确保采场的稳固与安全；对新增采空区封闭处理，对个别分散的采空区采用混凝土砌筑岩石封闭墙隔离采空区。矿山闭坑后封闭采空区。

边坡失稳：严格按照开采方案的设计要求生产，如遇岩石破碎地带，可适当放缓边坡坡度或减小坡高；距边坡顶5～8 m地表设置截排水沟，防止地表入渗软岩土体影响坡体稳定；对裸露边坡植树植草，对潜在不稳定边坡设置挡土墙，设置挡土墙工程措施拦截支护废石堆、弃土堆；设置边坡稳定性监测点，定期监测，发现不稳定及时采取治理措施。

泥石流：设置挡土墙工程措施拦截支护废石堆、弃土堆，修建废石堆、堆矿场外围截排水沟防治失稳隐患。废石堆、堆矿场下游山沟修建拦砂坝，防治泥石流；废石堆、堆矿场下游山沟修建拦砂坝，防治泥石流；整治被破坏或废弃的土地并覆予表土，废石堆和弃土堆复垦，种植树木，实施绿化，减少水土流失。

土地资源：对被破坏或废弃的土地进行土地复垦和绿化，在矿区工业区、生活办公区、运输道路两旁、废石堆、堆矿场等区域进行土地复垦和绿化，提高矿山绿化率。

水资源：对被破坏或废弃的土地进行土地复垦和绿化，在矿区工业区、生活办公区、运输道路两旁、废石堆、堆矿场等区域进行土地复垦和绿化，提高矿山绿化率；建造沉沙池及污水处理池，对废水和堆场地表径流废水进行处理，基本实现达标排放。

地质地貌景观：对被破坏或废弃的土地进行土地复垦和绿化，在矿区工业区、生活办公区、运输道路两旁、废石堆、堆矿场等区域进行土地复垦和绿化，提高矿山绿化率。

4 结论及建议

4.1 结论

（1）前期采矿活动对土地资源、地下水资源和地质地貌景观影响轻微；采矿活动未引发地质灾害；地质环境影响程度现状评估为较轻。预测采矿活动对土地资源、水资源和地质地貌景观破坏较小、影响轻微，对地质环境影响较轻；采矿活动可能引发或加剧的地质灾害有地面塌陷（采空区）边坡失稳和泥石流等，预测地面塌陷（采空区）、边坡失稳和泥石流潜在的危害性中等，危险性中等，对矿山地质环境影响较严重。地质环境影响程度预测评估为较严重。

（2）地质环境保护与治理恢复工程。

针对性矿山开采活动可能引发或遭受的边坡失稳、泥石流、采空区地面塌陷、土地资源破坏、水资源破坏和地形地貌景观破坏都提出了具体的预防与治理的工程措施和生物恢复措施。

4.2 建议

（1）加强对固体废弃物的管理，其堆放高度，坡度要有一定的限制，下部修建挡坝，并采取引洪等相应措施，确保堆积物稳定，尽量避免引发滑坡，泥石流地质灾害。

（2）加大矿区周围绿化程度，尽可能实行边开采边治理，以减轻水土流失，改善生态环境。

（3）设计安全巡视制度，负责边坡稳定巡察，发现危险及时排除。

（4）加强矿区环境保护工作，最大限度地保护当地生态环境，以期实现经济效益和环境效益双赢。

（5）严格按照设计部门设计的开采方案开采，禁止越界开采。

（6）矿山的环境保护与治理工程是一项复杂而崭新的工作，整个项目的实施，必须严格施工管理，方可降低风险和稳妥应付不确定的因素。

［1］ 李长洪，任涛，蔡美峰，等.矿山地质生态环境问题及其防治对策与方法［J］.中国矿业，2005，14（1）：29～33.

［2］ 赵桂久，等.生态环境综合整治和恢复技术研究（第二集）［M］.北京：北京科学技术出版社，1995.

Αbstract：With an undеrground minе of fluoritе in Shaoguan City as an еxamрlе， this рaреr analyzеd thе damagе of mining to land， groundwatеr and gеological landscaреs in viеw of landform， stratigraрhic lithology and structurе， discussеd thе рossibly rеsulting gеological еnvironmеnt issuеs， рut forward рrotеction and rеcovеry mеasurеs for guidancе.

DΙSCUSSΙOΝ OΝ pROTECTΙOΝ， RECOVERY ΑΝD TREΑTMEΝT OF GEOLOGΙCΑL EΝVΙROΝMEΝT OF UΝDERGROUΝD MΙΝE

HE Lan-jun1，ZHΑΝG Lin-sheng2
（1 Mining Application Research Institute of Guangdong Province，Shaoguan ，Guangdong 512026，China；2 Minerial and Geological Environmet Monitoring Center of Shaoguan City，Shaoguan，Guangdong 512026，China）

undеrground minе； gеological еnvironmеnt； рrotеction and rеcovеry

X4

Α

1005-6157（2015）01-065-4

2014-11-15

何兰军（1980- ），男，贵州务川人，工程师，主要从事地质勘查相关工作。