黄石铁山-还地桥地区老矿山地质环境问题分析与治理对策探讨

■李松波

（武汉中南冶勘资源环境工程有限公司湖北武汉430035）

黄石铁山-还地桥地区老矿山地质环境问题分析与治理对策探讨

■李松波

（武汉中南冶勘资源环境工程有限公司湖北武汉430035）

通过对黄石铁山-还地桥地区老矿山地面塌陷、滑坡、泥石流、崩塌等各类地质环境问题成因与特征进行分析，并对其治理对策进行探讨，以便指导下一步治理工作。

地面塌陷 滑坡 泥石流 崩塌

1 前言

黄石铁山—还地桥地区，因多家铁矿、多家采石场、多家煤矿几十年大规模开采，破坏了原有生态植被体系，昔日青山绿水为人造荒漠代替，同时，矿山开采引起地面塌陷、排土场边坡不稳定（滑坡、泥石流），对周围企事业单位、居民的财产及生命安全构成了严重威胁。

2 地质环境问题分析

铁山区经历近百年的矿产开采，各类矿山地质环境问题频发，种类繁多，据调查，目前主要矿山环境问题有边坡变形、滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、土地资源破坏等。

还地桥镇南部地区，由于多家煤矿长期大规模开采，煤矿区及其周边村庄地质环境问题严重，主要以地面塌陷为主，其次为土地资源破坏、地貌景观破坏等。

2.1 铁山铁矿区地质环境问题严重区（A）

2.1.1 以地面塌陷、露采坑不稳定边坡为主的分布区（A1）

该区位于铁山治理区北侧，主要发育的地质环境问题为岩溶地面塌陷、采空区地表变形及地面塌陷、露采坑边坡不稳定等。

2.1.1.1 岩溶地面塌陷

该区先后发生70余处岩溶塌陷，塌陷坑在平面上呈圆形、椭圆形，少数为长条形，剖面呈漏斗状、碟状，直径一般10～20m，最大长度约80m，深2～6m，最大约15m，坑周伴随有弧形开裂，缝宽5～10cm。地面塌陷影响总面积达7×104m3。主要分布在尖林山～铁门坎之间106国道北边地形低洼的谷地间，主要原因是大冶铁矿矿坑疏干排水及矿坑突水。

2.1.1.2 采空区地表变形及地面塌陷

铁山矿区经历露天开采、地下开采，随着后期采空区的不断延伸和扩大，地表逐渐形成岩移错动带，各采区发育特征为：

①尖林山东采空区塌陷：已开采完毕的为狮子山-48m分段，采空区东西长300m，南北宽30～100m。采空区上覆厚48m的履盖层，狮子山矿段产生了多处塌陷，在平面上单个呈圆形、似圆形，单个塌坑直径10～60m，深6～20m不等，塌坑周边伴有开裂缝、阶梯状沉降等。塌陷影响面积约3.6×104m2，处于露天坑内。

②尖林山南采空区塌陷：1977年2号矿体顶板开始产生塌落，塌陷区呈近似圆形，直径300m左右，面积约9.5×104m2，深度约40～90m，移动带分布于塌陷区外围，宽10m左右，移动带内见多条弧形裂缝，裂宽10～50cm左右，裂缝往塌陷区外围宽度逐渐变小。影响区面积约12×104m2。

③宏达采空区塌陷：-36m以上为露天开采，后普遍回填至80-120m标高，-36m以下转为井下开采，现采至-74m水平。-62m以上顶板已塌落，采空区地表发育多条弧形裂缝，裂缝宽5～40cm不等，长30～100m左右，由露采坑往外围形成沉降台坎，沉降幅度10～150cm不等。影响区面积约3×104m2。

④桃花山采空区塌陷：为铁山桃花铁矿开采区，已开采至-120m水平，曾产生多处塌陷。2003年2月14日首次塌陷，导致三间办公室陷入坑中，塌陷后进行了回填处理。2005年7月10日再次塌陷，塌坑呈圆形，长约70～80m，短轴方向一般宽30～50m，面积约3000m2，塌陷坑深50m左右，塌陷总方量约15×104m3，影响区面积约2×104m2左右。2006年2月，距桃花铁矿一带发生沉陷，沉陷区面积约10000m2，最深约5m，最浅约0.5m。陷区内裂缝发育，长2～10m，宽0.05～0.5m，呈弧形展布。该区塌陷区影响面积达0.21km2。

2.1.1.3 露采坑边坡不稳定

因矿山历史开采遗留下露采坑有3处，影响共面积约0.98 km2，为尖林山东露采坑、龙洞铁矿露采坑、宏达露采坑。尖林山东露采坑位于该区东侧，采坑底部标高+19m，已回填至+46，现采坑边坡相对高差近80m，影响面积约0.18km2；龙洞铁矿露采坑位于该区中部，采坑底部标高约+78m，已回填到+120m，现采坑边坡相对高差约100m，影响面积0.46 km2；宏达露采坑位于该区西北侧，采坑底部标高为-36m，已回填到+80～+120m，采坑边坡相对差约50m。由该区露采坑边坡过陡，岩石风化严重，加上该区采空区地表发育多处小塌洞，单个塌坑5～20m，深5～10m不等，相互重叠组合成片，塌坑周边伴有开裂缝、阶状沉降等。

2.1.1.4 土地资源破坏

目前地面塌陷影响区总面积约0.21Km2，使地表形态支离破碎，坑洼不平，露采坑面积为0.98Km2，主要为荒坡地及山林，未占用农业耕地，其周边废石的堆放使植被已破坏殆尽。

2.1.2 以排土场边坡滑坡、泥石流为主的分布区（A2）

据统计，铁山矿区历史遗留的排土场占地面积约2.55km2，体积约5.92×107m3，主要有5个排土场，为1（105号渣场）、2、3、4、5号排土场，分布于铁山城区西部与南部，106国道两侧。大规模排土场废渣堆放带来严重的地质环境问题，主要体现在：

2.1.2.1 成为滑坡、泥石流重要物源，地质灾害隐患突出

排土场主要是以往历史和计划经济时期露天采掘弃渣，物质由矿砂、碎石、块石组成，物质成分为花岗岩、含铁质花岗岩、石英二长岩、大理岩或白云质大理岩，厚度40～60m。排土场废渣虽整体较稳定，但在前沿边坡因物质松散、坡度陡，坡面滑塌、泥石流不断发生。每年汛期，都会产生不同程度滑坡并伴发泥石流灾害，泥石流沿山坡顺沟而下，堵塞城区排洪沟，洪水横溢，严重威胁当地居民生命财产安全。

2.1.2.2 土地资源破坏

目前矿区内压占山体植被，使山林已破坏殆尽，引发多次泥石流、滑坡灾害等地质灾害，使土地资源破坏、水土流失严重。

2.1.2.3 生态环境严重劣化，水土污染严重

大规模废渣破坏原有生态植被体系，昔日清山绿水为人造荒漠代替。矿渣中铁、硫、铜、钴等重金属元素在大气降雨与地下水淋滤作用下，有害元素向周边扩散，对水土环境造成污染，据上邹一带E50泉水长期监测，地下水中硫、总固体、总硬度、铁、锰、铜、亚硝酸盐等多项因子超标，水质量级别为Ⅳ类极差水质，上邹水库严重污染，水色乏蓝。水土污染致使农田无法耕种，生长的农作物中含量有铜、锰元素超标，废渣场周边环境恶化对当地居民生产生活造成严重影响。

2.1.2.4 地貌景观失调

大规模采矿排土场废渣沿着铁山城区环绕，强烈改变了原始地貌形态，造成区域感观严重失调，严重限制了城区及铁山国家级矿山地质公园发展。

2.2 铁山—还地桥非金属矿区高陡边坡地质环境问题严重区（B）

2.2.1 铁山以高陡边坡崩塌、废渣堆边坡不稳定为主的分布区（B1）

该区内有8家采石场，主要分布于太平山、尖林山一带。各采石场经过多年开采，形成了不同规模大小的岩质高边坡。边坡高度一般由20～90m，最高可达125m，坡度一般60～80°，多呈一级陡立边坡。由于边坡高陡、坡面活石与危岩较多，雨季常发生崩塌与坠石。

大量废渣均堆积于坡脚一带，在雨季或振动作用下，易产生滑坡地质灾害，2005年该区产生2600m3废渣滑坡，致使公路破坏。

2.2.2 还地桥以高陡边坡崩塌、废渣堆边坡不稳定为主的分布区（B2）

该区采石场主要位于秀山、屏峰山一带，由于多年开采，采石场形成了不同规模大小的岩质高边坡。边坡高度一般20～85m，最高可达115m，坡度一般60～80°，呈一级陡立边坡。由于边坡高陡、坡面活石与危岩较多，雨季常发生崩塌与坠石。

该区废渣堆均处于铁贺线公路南侧一带，废渣堆最底标高均高于公路路面20～30m，由于后期修路、建房，人为切坡活动较严重，在雨季、振动及各类人类工程活动的影响下，易产生滑坡地质灾害。

2.3 还地桥煤矿区地质环境问题严重区（C）

还地桥煤矿区地质环境问题主要以地面塌陷为主，其次是土地资源破坏、水土流失等地质环境问题。

2.3.1 岩溶塌陷

煤矿开采区岩溶塌陷主要分布于还地桥镇赵德益～向家庄一带，先后发生岩溶塌陷30余处，塌陷带呈近南北走向，沿周家庄、陆家畈、上吴村农田分布，塌坑呈圆形、椭圆形，直径5～15m，深4～8m，塌陷带影响面积41×104m3。该处塌陷系扬兴煤矿突水诱发。

2.3.2 采空区地表变形与塌陷

还地桥镇煤矿开采区由东部秀山井田～西部桐梓沟井田，东西延长约25km。个体矿山星罗棋布，乱采乱挖、掠夺式开采多年，导致煤层浅部形成大量不规则采空区，采空区地表普遍沉降变形，影响面积约8.13km2。采空冒落塌陷主要分布于红光村上角塘、松山村刘榨铺、煤矿村林场、王家洞、秀山村下占湾一带。

2.3.3 土地资源破坏

还地桥煤矿开采区对土地资源影响比较突出的有三个方面：其一，历史上大量的废弃煤窑与工矿地，仅以本次现场了解的60处废弃小煤矿废弃地统计；其二，采空区地表变形与塌陷破坏严重；其三，受矿坑疏排影响的失水土地，有一定分布。

3 治理对策探讨

3.1 制订地方法令规章制度

根据国家相关保护生态环境法律规章制度，制订地方相关法令规章制度，关闭采石场和煤矿；关闭小型私营铁矿，进行矿权整合，矿权归并大冶铁矿，统一有序进行开采。

3.2 铁山铁矿区地面塌陷、采空变形、露采坑不稳定边坡治理对策

该区主要是多家铁矿长期疏干排水及大规模开采引起的地面塌陷、采空变形及露采坑不稳定边坡等地质环境问题，因该区废弃矿渣多，故采用削坡清方+废弃矿渣分层回填+表层粘土回填+绿化等综合治理措施。

针对地面塌陷、采空变形区，采用废弃矿渣分层夯实回填，当填到与周边地形标高相差60cm高时，回填粘性土至与周边地形标高大体一致，然后种植草皮与刺槐，刺槐每2m一棵，刺槐之间地坪种植草皮。

针对露采坑不稳定边坡，先进行削坡清方处理，再对露采坑采用废弃矿渣分层夯实回填，当填到与周边地形标高相差50cm高时，回填粘性土至与周边地形标高大体一致，然后种植草皮与刺槐，刺槐每2m一棵，刺槐之间地坪种植草皮。

3.3 铁山—还地桥地区非金属矿区高陡边坡及废渣堆边坡治理对策

该区主要是多家采石场长期大规模开采形成的高陡边坡地质环境问题与废渣堆边坡地质环境问题，主要采用削坡清方+截排水沟+重力式挡土墙+主动柔性防护网+坡面绿化等综合治理措施。

针对采石场开挖形成的高陡边坡先进行削坡，再在坡脚建排水沟和重力式挡土墙，在公路沿线地段挡土墙上方坡面挂主动柔性防护网，阻挡坡顶岩体风化碎屑，其余地段挡土墙上方坡面挖鱼鳞坑种植爬山虎进行坡面绿化。

针对废渣堆不稳定边坡采取在坡脚建排水沟和重力式挡土墙，再在挡土墙上方坡面喷播高次团粒进行绿化护坡。

3.4 还地桥煤矿区地面塌陷治理对策

该区因多家煤矿长期大规模开采导致煤矿区及其周边村庄发生大面积地面塌陷，先采用水泥粉煤灰浆进行充填注浆处理，在近地表60cm回填粘土，再种植刺槐与草皮进行绿化。

3.5 还地桥煤矿区弃渣堆场及废弃煤矿土地整治对策

该区多家煤矿已关闭废弃，弃渣堆场遍布，致使大片土地荒漠化，先将弃渣运至采空变形区回填，再回填粘性土进行土地整治，改良为耕地。

4 结论

黄石铁山—还地桥地区，因多家铁矿、多家采石场、多家煤矿几十年大规模开采，废弃矿渣无序堆放，致使该地区昔日青山绿水变化人造荒漠，同时引发滑坡、崩塌、地面塌陷、泥石流等地质环境问题频繁发生。针对各类地质环境问题，因地制宜，采取合理的治理措施与生态环境保护措施，给当地百姓创建一个绿色生态环境，给百姓创建一个和谐安居环境，意义重大。

F407.1[文献码]B

1000-405X（2016）-5-410-2

李松波（1970～），男，1994年毕业于中南工业大学勘察工程专业，本科，2008年毕业于中国地质大学地质工程专业，工程硕士学位，高级工程师，研究方向为岩土工程。