河南省月山编组站灰岩矿山工程地质特性与地质环境分析

陈 静， 王佳勇

(河南省地矿局第一地质勘查院，河南 郑州 450000)

勘查区位于博爱县西北部，根据地貌特征及成因，区域地貌可分为侵蚀剥蚀低山、侵蚀剥蚀丘陵、冲洪积倾斜平原、冲积平缓平原和谷地4个地貌单元。由于长期开采，在地表形成了大小不等的采场数处，深10～30 m不等，采场坡面陡立，地上形成多处危岩体，易发生崩塌；剥离的表土及废弃矿渣就近露天随意堆放，占压损坏土地资源严重，严重破坏了月山编组站北部的原生地貌景观；灰岩矿渣粉末随风飘移污染空气，地质环境和生态环境严重恶化，直接影响当地人民的生产和生活。

1 地质概况

治理区大部分为第四系残坡积碎石土所覆盖，沟谷地带为更新统红褐色粉质黏土，采面及山梁多为奥陶系中统上马家沟组灰岩。治理区位于太行山拱断束的东部边缘，区内构造较复杂，柏山断层从治理区北部约1 km处通过，九府坟-朱村断层紧邻治理区南部通过。

(1)柏山断层(F13)。柏山断层自沁阳县前陈庄起始，至柏山西1 km处尖灭，走向东西，倾向北，为压性断裂。

(2)九府坟—朱村断层(F14)。为朱村断层的一部分，断层北升南降，倾向南，倾角70°～80°，为正断层，沿走向呈舒缓波状弯曲，其力学性质先期为压扭性，后期为张性。

2 水文地质条件

区域上主要有3种地下水类型：碳酸盐岩类裂隙岩溶水、碎屑岩类裂隙孔隙水以及松散层孔隙水。其中治理区存在两种地下水类型，即碳酸盐岩类裂隙岩溶水和松散层孔隙水。

(1)碳酸盐岩类裂隙岩溶水。含水层岩性为寒武系中、上统和奥陶系中统灰岩，总厚度约900 m。凤凰岭断层以北地区呈裸露型，以南山前地带被石炭系、二叠系和第四系等地层所覆盖而呈埋藏型。沿寨豁乡以北地区地形较高，沟谷切割强烈，地下水埋深770～1 100 m，构造不甚发育，不利于地下水的补给。

(2)碎屑岩类裂隙孔隙水。该类型地下水分布范围较小，以地下径流为主要排泄方式。

(3)松散岩类孔隙水。分布在县域中南部的山前平原及河流冲积平原地带，为40～85 m深度以浅的孔隙水。该类型地下水以降雨入渗补给为主，以人工抽取为主要排泄方式。

治理区地下水类型为碳酸盐岩类裂隙岩溶水和松散岩类孔隙水。碳酸盐岩类裂隙岩溶水：含水层主要为奥陶系上马家沟组灰岩和奥陶系下马家沟组灰岩。松散岩类孔隙水：该层分布范围较小，厚度变化较大，其下伏灰岩地层顶面坡度较大且透水性好，不利于地下水的赋存，为弱含水层。调查中仅仅发现局部地段在雨后有零星的上层滞水存在，该层在勘查区未见有统一的地下水位。

3 工程地质特性

根据治理区地形地貌、岩土体特征，将治理区划分为坚硬厚层状中等岩溶化石灰岩岩组(O)和砂性、黏性多层土体岩组(Q)两个工程地质岩组。

(1)坚硬厚层状中等岩溶化石灰岩岩组(O)。广泛分布于治理区基岩裸露地段及外围山梁地段，岩性以奥陶系中统上马家沟组灰岩、白云岩、白云质灰岩为主，岩石干抗压强度85～140 MPa，岩体完整、坚硬致密，抗压强度高，抗风化能力较强。节理裂隙不甚发育，仅仅在采矿放炮的局部地段岩体比较破碎松动，形成崩塌和危岩体。岩溶发育也不强烈，调查中仅仅在局部地段发现有零星的溶蚀现象。治理区北部山势陡峭，且采矿活动较多，堆积在斜坡上的采矿弃渣易形成崩塌及滑坡地质灾害。

(2)砂性、黏性多层土体岩组(Q)。主要分布于治理区北部斜坡地段、中部南北向狭长残坡积土地段以及南部前缘碎石土堆积地段，岩性以残坡积土(北部)和碎石土(南部前缘地带)为主，土体松散、粒间联结弱，孔隙比较大，连通性好，力学强度低，透水性好。该层在不同地段厚度变化大，由于采矿活动车辆的长期碾压，造成局部地段地层较密实，承载力较高，局部地段地层较疏松，承载力较低，力学性质在水平方向上呈现各向异性。针对治理区前缘拟修筑挡墙地段，根据钻探和土工试验成果，推荐地基承载力为120 kPa；在灰岩地段修筑挡墙，由于灰岩强度高，故可以不考虑承载力因素。

总之，治理区以坚硬厚层状中等岩溶化石灰岩岩组(O)和砂性、黏性多层土体岩组(Q)两个工程地质岩组为主，场地工程适宜性较好，适宜进行挡土墙、排水渠、边坡整治等工程的施工。

4 主要矿山地质环境问题

4.1 矿山地质灾害

治理区位于焦作市博爱县西北部，属月山镇管辖，从20世纪50年代开始，随着国营采石行业的兴起，造成山体千疮百孔，形成了大量的采坑及高陡边坡，严重破坏了矿山地质环境，造成地质灾害隐患。

(1)崩塌与危岩体。主要分布在高陡边坡部位，由于人工采石放炮造成岩体破碎松动，或者由于人工采石造成风化强烈的破碎岩体临空，形成规模大小不等的危岩体，极易发生崩塌地质灾害。调查发现有14处较大的危岩体，估算危岩体方量合计约7 170 m3。

(2)滑坡。采石和修路活动形成较多弃渣堆积在山体斜坡之上，遇到暴雨极易发生滑坡地质灾害。在2014年11月1日～7日进行槽探和钻探工作期间，发现矿区北部斜坡上堆积的覆盖层发生了滑坡现象，滑坡体呈长条型，长95 m，宽10 m，平均厚度1.5 m，方量约1 425 m3，主滑方向为225°。

4.2 含水层破坏

治理区含水层埋深较大，在采矿深度范围内未见地下水含水层，含水层破坏轻微。通过平整覆土及生物工程综合治理，形成宽缓斜坡、平台地形，改善地表植被状况，可以有效避免水土流失，涵养水土，增加地下水的补给量。

4.3 地形地貌景观破坏

(1)露天采坑。由于矿区长期无序的露天开采，在区内形成了一个巨大露采掌子面及多处采坑，对原生地形地貌景观造成了严重的破坏。根据调查统计，现状条件下共有采坑8个：其中CK1、CK3、CK4、CK5三面陡坎一面开口，开口处地势较低排水顺畅，无积水现象；CK2、CK6、CK7、CK8三面陡坎一面开口，但开口处地势较高，排水不畅，雨季均有积水现象。

(2)高陡边坡。露天开采形成的高陡边坡与采坑使山体与地表遭到严重破坏，边坡坡度在70°～85°之间，最大长度274 m，最小长度45 m，最大高度82 m，最小高度15 m。边坡为早期采石及长期私采开挖山体未治理而形成的遗留边坡，造成基岩大面积裸露，地表植被遭到破坏，部分高陡边坡存在危岩体崩塌地质灾害隐患。

(3)废弃平硐。调查发现，在治理区北侧上部有18处平硐，多数平硐为早期找矿所挖，部分平硐为近期附近村民私采乱挖造成的，平硐硐口高度2.0～3.5 m，宽度1.7～2.5 m，深度4.5～15 m，洞口周边上覆2～5 m黄褐色-灰褐色碎石土，下伏灰白-深灰色中厚层状隐晶质灰岩、白云质灰岩，黄褐及褐红色泥质灰岩、角砾状泥质灰岩等。这些平硐周边岩土较松散，部分平硐内顶部岩石松动塌落，不仅造成了地貌景观的严重破坏，对行人也存在一定的安全隐患。

(4)残坡体及矿渣。由于采石场长期无序开采，在采场中北部和南部造成形状不规则的长条形残坡体及矿渣遗留下来，使得采场凌乱不堪，严重影响地貌景观，破坏土地资源。残坡体上部为残坡积碎石土，下部为灰岩基岩。据现场调查，残坡积碎石土体积约7275 m3。

4.4 土地资源占压破坏

治理区内由于露天开采石灰岩矿，形成了较大面积的采石场，在严重破坏原生地形地貌景观的同时，对土地资源也造成了严重破坏。经现场调查统计，采场共破坏占压林地资源120 371 m2。

4.5 其他矿山地质环境问题

治理区属灰岩地区，浅表地层风化中等，岩溶现象比较发育，可见溶隙、溶洞、溶沟、岩溶沉积等岩溶现象，局部存在小微型岩溶塌陷灾害隐患。

5 治理措施

针对矿山地质环境破坏的特点、方式、分布及危害程度，采取不同的治理措施，注重因势利导、顺坡就势，以清除危岩、矿渣堆整理为主，辅以覆土、植树绿化等措施，修复矿山生态环境；注重地形地貌景观修复整体效果，以边坡整理、挖填平整、植树绿化为主，辅以清除危岩、覆土、排水等措施，达到降低地质灾害发育及危害程度，恢复矿区生态环境。