宝丰县大营镇天源采石场水泥用石灰岩矿地质环境恢复治理方案浅析

2016-04-09刘丹

四川水泥 2016年10期

关键词：宝丰县工程地质矿区

刘丹

（河南省有色金属地质矿产局第四地质大队地环院河南郑州 450016）

宝丰县大营镇天源采石场水泥用石灰岩矿地质环境恢复治理方案浅析

刘丹

（河南省有色金属地质矿产局第四地质大队地环院河南郑州 450016）

露天采矿活动破坏和侵占大量土地，造成水土流失。各类废石、废渣、尾矿的堆放也侵占大量土地，对原生地形地貌景观破坏严重。本文选取一个露天开采水泥用石灰岩矿案例，分析其对地质环境的危害，并针对其地质环境恢复治理方案做进一步分析。

石灰岩矿；崩塌；滑坡；地质环境治理工程

1.矿区情况

1.1 矿区位置

宝丰县大营镇天源采石场水泥用石灰岩矿位于宝丰县西北大营镇崔家村西约200m的山坡上，矿区位于宝丰县西北285°方位，直线距离7km处。宝丰县到大营镇有县级公路相通，大营镇与矿区有村村通相连，交通条件较为便利。

1.2 气象

矿区属温带季风性气候，四季分明，特点是冬春干旱，夏季湿润。年平均气温14.3℃，一月份最冷，七月份最热，历年最高气温40.5℃，最低气温-15.1℃；降雨多集中在7、8、9三个月，多年平均降水量673mm，降水量小于蒸发量，全年风向以西北风为主。区内无地表积水和水流，汇水面积很小。

1.3 地形地貌

矿区属于侵蚀剥蚀丘陵区。地势西、北高东低。海拔标高最高+370m，最低+345m,相对最大高差25m。区内基岩裸露，水系不发育。

1.4 地层与地质构造

矿区范围较小，出露地层较为简单，主要为寒武系中统徐庄组及新生界第四系。

①徐庄组（∈2x）：矿区内全部出露为该组地层，主要岩性为：上部灰黄—黄褐色中薄层状灰岩、夹豹皮状、鲕粒灰岩、泥质条带灰岩，中部为黄绿色页岩与灰岩互层，下部黄绿色页岩、海绿石砂页岩夹灰岩。矿区内主要出露为上部地层，本组上部灰岩是本采石场开采对象。可作为水泥灰岩，地层走向 185°，倾向 95 °，倾角23°，厚约45～151m。因此本区徐庄组上部灰岩是本次工作重点。

②第四系（Q）：分布于矿区外东部，主要为残坡积、黄土和亚砂土，厚度在0～3m左右。

矿区内地质构造较简单，地层呈单斜产出。走向185°，倾向95°，倾角23 °。区内未发现大的褶皱及断层，节理、裂隙不发育。

矿区内没有岩浆岩出露。

1.5 地震

根据国家质量技术监督局发布的中华人民共和国国家标准 GB18306—2001《中国地震动参数区划图》（河南省部分），本区地震动峰值加速度为0.05g，相应的基本烈度为Ⅵ度，其地震设防应为Ⅵ。

1.6 水文地质条件

矿区内无地表水体，海拔+370～+345m。相对高差25m，地势西、北部高东部低，有利于自然排水。最低可采标高+345m，高于当地最低侵蚀基准面（当地最低侵蚀基准面为+300m），采场的充水因素主要为大气降水，矿体位于山坡上，未来采石场开采的各个阶段，大气降水均可沿山坡及平台迳流自然排泄，顺岩石裂隙渗透，或人工排水，对矿山开采影响不大，水文地质条件属简单类型。

1.7 工程地质条件

1、矿体工程地质岩组特征

矿区地质构造简单，断裂构造不发育，除地表1～2m深度范围内因风化裂隙较发育岩石有破碎，局部见到一些小型坍塌外，风化带以下岩石一般均很完整，坚固，工程地质稳定性好。

矿区岩溶不发育，平均岩溶率仅0.54%。所以矿区为岩溶发育极微弱的坚硬岩石区，据岩石物理力学性质试验，为坚硬类岩石。未来开采边坡坡度不大于60°，基本保证坚硬类岩石边坡的稳定性。

综上所述，矿山工程地质条件亦属简单型矿床。

2、矿石物理性能试验

据2009年洛阳市征昊技术咨询有限公司编写的《河南省宝丰县大营镇天源采石场水泥用石灰岩矿资源储量核实报告》，矿石各项物理性能试验结果如下：

小体重：2.50t/m3；松散系数：1.69；安息角：35°-39°。

3、露天采场边坡稳定性评价

矿体开采方式为露天开采，因此开采边坡的稳定程度是矿山开采中的主要技术问题。区内岩层倾向为170o左右，倾角llo，与矿区南侧采场坡向相反，与矿区西侧的采场边坡横交，根据赤平投影图解及工程地质类比法确定采用60o的边坡角比较适宜。稳定边坡的确定是一个较为复杂的工程地质问题，它不仅由各种地质因素控制，同时也受地震、大气降水和人为因素等外因的影响。因此，在开采边坡设计时应充分考虑各种不利因素的影响，求取最安全的开采边坡角。

综上所述，该矿山工程地质条件属于简单类型。

1.8 人类工程活动

矿区地处大营镇北部低山丘区，周边基岩裸露，植被不发育。

根据矿区地质资料及现场踏勘情况分析，矿区不在自然及文物保护区内，无名胜古迹，周边范围内没有重要的建（构）筑物；矿区范围及附近，历史上未有地下采矿活动，不存在老硐、老井、采空区等现象。

区域内没有水库和引水工程，有交通和输变电设施。

自2008年至2011年，在矿区中部自南向北采用露天开采，目前已形成一个不规则采坑位于矿区的东中部，采坑最低标高+345米。

2.矿区采矿活动对地质环境的危害

矿区所在行政区内未涉及自然村庄、居民居住分散，居民集中居住区人口在200人以下；矿区范围内无重要交通要道或建筑设施；远离各级自然保护区及旅游景区（点）；无较重要水源地；采矿破坏其它草地92亩；

该矿山采用露天开采方式，岩土剥离、矿体开采后，形成新的边坡，使原始地形地貌景观遭受破坏；因边坡落差较大，已有小型崩塌、滑坡发生，加剧了水土流失程度，引起土地资源的破坏；堆矿场堆满开采出来的矿料，对原生地形地貌景观破坏严重。

3.地质环境恢复治理方案浅析

该矿山的地质环境恢复治理方案共设计6个工程：

3.1 矿山地质环境保护工程

开采过程中对开采边坡和道路进行治理以预防灾害发生，同时在采区周边设立警示牌5个，预防采坑造成其他损害。

3.2 开采区综合恢复治理工程

待矿山开采结束后，购买腐殖土对底部平台进行铺填，改造成耕地，耕地间修建若干小路以供人员出入，在台阶上挖树坑种植侧柏进行绿化。

由于开采陡坎较多，坡面角度一般在50～70°之间，为防止雨水冲刷开采平台至侧柏倾覆。设计采坑底部坡脚处修建一条排水渠，从采坑北部矿山道路处和东北低洼处分别修建 3个排出口，从排出口设计遇到降水采坑积水时，可通过排水渠道将采坑底部积水顺地势排入矿坑外部。其他各级台阶上修建排水渠道，将平台积水及时导入底部排水渠中。

为方便后期灌溉耕地，在采坑底部平台（+345m）便于降水自然收集区域，开挖7个长4m，宽4m，深0.5m的蓄水池。

3.3 堆矿场恢复治理工程

开采完毕后，对堆矿场内的物料及开采垃圾进行清运，地面进行平整，然后种草，基本恢复当地景观。

3.4 工业广场恢复治理工程

矿山闭坑后对工业广场的建筑进行拆除，拆除后的建筑垃圾外运，然后进行覆土绿化，恢复当地的地貌景观。

3.5 矿山道路恢复治理工程

矿山闭坑后对矿山道路进行修复，道路两边栽种树木，修建排水渠道。

3.6 矿山地质环境监测工程

在开采区内设立崩塌、滑坡、地形地貌监测点，定期进行监测，发现有发生地质灾害的迹象立刻进行预警。