矿山地质环境治理及土地复垦探讨

丁国轩

（甘肃工程地质研究院，甘肃 兰州 730000）

某矿山位于甘肃省兰州市红古区境内，该矿区地势总体东北高西南低，海拔高程为1835m～2457m，相对高差150m～300m。该矿开采历史久远，发育的地质灾害有滑坡、不稳定斜坡、泥石流、地面塌陷等，对当地生态环境造成很大影响。

1 矿山地质环境问题

该矿山开采利用主要引发和加剧了滑坡、不稳定斜坡、泥石流和地面塌陷等地质灾害[1]。

①区内共发育12处滑坡，威胁较大的1处位于办公楼东侧，其余均分布于沟道内。②区内共发育9处不稳定斜坡，威胁较大的有3处，编号为X1、X2、X6，其余均分布于沟道内。X1不稳定斜坡为削坡修建变电所导致，坡脚处大部分建筑已废弃；X2不稳定斜坡为矿山削坡所致，边坡高30m～75m，大部分基岩裸露，表层岩体强风化，较为破碎，该斜坡岩层反倾，斜坡整体较稳定；X6不稳定斜坡为削坡建房所致，边坡高15m～20m，为土质斜坡，坡面竖向裂缝发育，且局部表层土体剥落。③区内发育红沟、炭洞沟和獐儿沟三条泥石流沟，沟口处均离大通河较远，且多为居民区建筑和复垦林地，不具备排导条件。④塌陷裂缝是塌陷区地表变形的主要形式，区内塌陷裂缝宽度6cm～30cm、相邻裂缝间距为30m～60m。

2 矿山地质环境治理理论

（1）合理规划，科学利用。在矿井建设之前，建立矿山土地利用规划。合理规划、分步实施，做到与矿井建设、生产、闭坑三同时[2]。在进行工业场地施工时，应制定合理的土石方调配方案，严禁弃土弃渣乱堆乱放。各种生产建设活动应严格控制在规划区域内，将临时占地面积控制在最低限度，尽可能地避免造成土壤与植被的大面积损毁而使本来就脆弱的生态系统受到威胁。施工车辆等施工机械损毁的地方均要进行土地平整、耕翻疏松，并在适当季节补栽植被和作物，尽快恢复原有土地功能；在农田区域施工时要尽量避开农作物生长季节，以减少农业生产损失；施工结束后，要及时清场，并且恢复田埂、平整土地。

（2）协调开采及部分开采。当多个工作面开采时，通过在推进方向上合理的布置工作面及开采顺序，抵消一部分地表变形，使被保护对象处于下沉塌陷区的中间部分或压缩变形区，而不承受最终的拉伸变形，因此可以有效减少地表变形对地表附属物的损害。

（3）重视监测。为全面掌握当地矿山开采造成的地表移动规律、土地损毁情况及可能的自然灾害发生情况，建议建立岩层移动观测站对地表移动情况进行观测，为土地复垦工程设计施工等提供数据参考。

3 矿山地质灾害治理工程

（1）滑坡治理。针对威胁较大的办公楼东侧滑坡进行治理，其余滑坡治理纳入到泥石流沟治理工程中。办公楼东侧滑坡位于矿区办公楼及食堂东侧，现状坡脚处修筑了排水渠，但未能消除该滑坡隐患，因此建议对该滑坡修筑坡面排水工程。具体在坡顶和滑坡体两侧壁处修建截排水渠，与已建坡脚处排水渠连接，将整个滑坡体范围内的降水排出。排水渠材料选用素混凝土。

（2）不稳定斜坡治理。针对威胁较大的X1、X2、X6不稳定斜坡开展治理，其余不稳定斜坡纳入到泥石流沟治理工程中。X1不稳定斜坡由于该斜坡坡脚处大部分建筑已废弃，建议在该斜坡坡脚处设立警示牌，对其进行监测。X2不稳定斜坡由于岩层反倾，斜坡整体较稳定，故设计对坡体危岩进行清理，并增设被动防护网。X6不稳定斜坡为土质斜坡，设计对其进行分两级削坡，坡比为1:1。

（3）泥石流治理。根据泥石流沟道形态、地质环境条件和工程地质条件采取工程治理措施，通过工程措施治理后，达到以下目的：①拦截泥砂，改变输水输砂条件，调节下泄量和输沙量；②利用回淤效应，稳定斜坡和沟谷，降低河床比降，减缓泥石流流速，抑制上游河段纵、横向侵蚀。从而使沟口的岸坡基本得到保护，从根本上改变其固体物质补给与泥石流流通条件。具体治理措施如下：红沟：在红沟主沟道上下游各布设1座拦挡坝，中游支沟内布设1座拦挡坝。炭洞沟：由于下游沟道内有其他小矿山，对下游沟道的治理建议在小矿山闭坑后根据实际情况由相关责任人负责，本次仅设计对沟道上游进行治理。设计在沟道上游两支沟交汇处修筑拦挡坝1座，该处为两支沟交汇处，沟床宽约30m，在此处设坝可有效拦挡上游松散物。獐儿沟：獐儿沟位于矿区北侧，沟道上游由两支沟组成，下游沟床较宽，不利于设坝。本次在主沟道中游布设1座拦挡坝，该处为沟道拐弯处，沟床宽约20m，利于设坝。

拦挡坝设计需充分满足各坝使用功能，遵循安全可靠、技术可行、经济合理的原则。设计拦挡坝均为中低坝，拦挡坝形式均为重力式溢流坝，拦挡坝的截面形式均为梯形，坝体均采用C25混凝土现浇结构，并在每座主沟拦挡坝下游均布设1座副坝[3]。

（4）地面塌陷治理。根据地裂缝的尺寸，采取如下措施：①塌陷区周围布设围栏，共需布设7505m，防止人畜进入，待后续工程治理。②对塌陷区内裂缝采用人工就近挖取高处土石方直接充填，并将田地挖高填低进行平整。这种方法土方工程量小，土地类型和土壤的理化性质不变。具体为：在裂缝两侧剥离宽0.5m，厚0.3m的耕植土，临时堆放在裂缝两侧；首先用粗砾石填堵孔隙，其次用次粗砾石填堵，当充填高度距剥离后的地表1m时，开始用木杠进行第一次捣实，然后每充填0.4m捣实一次，直到与剥离后的地表基本平齐为止；最后将裂缝两侧和平整范围周边剥离的土，均匀覆盖在已完成回填的地表上进行铺整，厚度达到复垦的要求。

4 矿区土地复垦

依据土地利用总体规划及相关规划，按照因地制宜的原则，在充分尊重土地权益人意志的前提下，依据原土地利用类型、土地损毁情况、公众参与意见等，在经济可行、技术合理的条件下，最终确定矿山复垦责任区土地复垦方向为草地和林地，其它用地将采取监测措施，确保使用安全。

（1）草地。草地复垦的主要目的是保证受塌陷影响的生态环境不恶化，增加生态系统自我调节能力，并控制可能发生的水土流失。采取的复垦措施主要为撒播当地优势品种的草籽。播种前对种子清洗、去芒及药物拌种，提高出芽率和防止地老虎等虫害。采用撒播方式，撒播尽量撒播均匀。草种选用乡土物种野谷草、冰草，骆驼刺，草籽纯度要98%以上，发芽率95%以上。播种量视种子的发芽率而定，通常每公顷播量为20kg，播种深度一般在2cm～5cm。播种时间在夏季雨季来临时为宜，同时播种前应进行一次土地灌溉，防止萌芽后的幼苗因干旱造成大量吊根死亡现象。然后进行覆土，用圆盘耙覆土一次即可，这种一般可保证种子入土2cm～5cm。播种后以天然降水为主要水量补给来源。

（2）林地。由于矿区中部部分塌陷区已由当地人民政府复垦为林地，考虑到与周围环境一致性，将其临近土地复垦方向确定为林地。按照宜树则树、宜草则草、长期稳定、景观协调的原则，选用具有抗旱、耐寒、耐瘠薄、根系发达、固土能力强、易种植、便于粗放管理、抗逆性强的树种。根据周边工程土地复垦经验，在充分调查当地乡土树种、草种以及近年来项目成功的栽植模式和经受过考验的草、树种，选择项目区较为适宜的造林树种有刺槐、落叶松、紫穗槐、紫丁香、蔷薇等。根据矿区植物特点，结合已有防护林绿化经验，选择种刺槐，株行距均为3.0m，栽植方式为穴状栽植。

栽植、播种机抚育管理：①整地：穴状整地，随植随整地，穴径0.6m，深0.6m。②基肥：为保证给植物整个生长期中所需的养分，为植物生长发育创造良好的土壤条件、改良土壤、培肥地力，苗木在栽植过程中应施入基肥。施肥选择苗木栽植时施用，与农田土混合施入（如有机肥料或磷矿粉）或分层施用。③栽植：春季栽植，所用苗木选择树形好，无病害，根系完整的优质壮苗，针叶常绿树种常带土坨。深栽实埋，栽后及时灌水。栽植时将苗扶正、栽直、踩实、灌水，再覆虚土以利保墒。④松土除草：栽植后及时松土、除草、施肥。⑤补植：在栽直后当年或第二年，根据苗木成活情况，进行补植。⑥幼苗管理：根据生长情况适时进行修枝、整形等抚育工作。冬季做好防寒（旱）措施，如封冻前灌足冬水、采用埋土、盖草、塑料棚等防寒措施。同时做好林木的病虫害防治工作。

5 含水层破坏防治

（1）在开采过程中，进行地下水的观测和超前预测，做到先探后采。对含水层、地表水进行动态跟踪监测，发现水位变化异常应立即停止开采，及时查找原因以便采取有效措施。

（2）对矿井生产、生活用水造成影响的含水层区域，建议采取蓄水池供水或寻求新的水源引入等措施，保证矿井的生产、生活用水。

（3）矿井建设及生产过程中，要坚持“预防为主，有疑必探，先探后掘（采）”等安全措施。同时做好防、排水工作。

（4）在生产期间产生的污水废水均应实现资源化，不外排，做到循环利用。

（5）加强植被恢复，以保水存水，并加强水位、水质监测。

6 结语

综上所述，对矿山开采引发和加剧的地质灾害问题分类分析，具体施策，可经济有效的实现矿山地质环境保护；通过分析破坏土地具体类型，采取适宜的植树种草方法可实现土地复垦。矿山地质环境保护与土地复垦是矿山生产的一部分，不仅提高矿产资源利用率，实现矿产资源可持续发展，还可以有效防治区域环境恶化，改善矿区及周边的地质环境，促进生态健康发展，并对全社会的安定团结和稳定发展也起着重要作用。