矿山地质环境问题分析及治理方案研究——以嵩县石盘沟金矿为例

王琦

（河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院（自然资源部贵金属分析与勘查技术重点实验室、河南省自然资源厅生态与勘查地球化学应用工程技术研究中心）洛阳 471000）

1 矿山基本概况

1.1 自然地理概况

石盘沟金矿区位于河南省嵩县县城北西约15km 处，从矿区到嵩县县城通简易公路，洛栾公路通过嵩县县城，自洛阳有陇海、焦枝铁路通往全国各地，交通便利。矿区气候类型属暖温带半湿润大陆性季风气候，雨热同期，四季分明，年平均降雨量688.95mm。矿区属黄河流域、伊河水系，高都川河自西北到东南流过矿区的西南部，该河流为区内最低侵蚀基准面（最低标高541.6m），雨季矿区内地表水可顺利排泄，不会造成矿区积水现象；矿区东南侧的陶村水库长年蓄水，距矿区约1.5km。矿区整体地貌属低山夹沟谷，地势北西高、南东低，山峦起伏，沟壑纵横，相对高差400m左右，最高点在孟沟末端东侧，海拔950.2m[1]。

1.2 地质概况

区域地层以太古界太华群和中元古界长城系熊耳群为主，次为古近系、第四系；其中，太华群为一套古老变质岩系，大面积分布于矿区，其中下部为爆破角砾岩体及含金破碎带的主要围岩；熊耳群为太华群结晶基底之上的盖层，为一套厚达5771m 的古火山岩系，分布在区域之东部、东南部；古近系地层主要为碎屑岩及泥灰岩等（见图1）。

图1 矿山地质及开采工程分布图

矿区位于王庄-陶村背斜的轴部偏北，未见明显的次一级褶皱构造发育。区内断裂构造较为发育，主要为北东向和北西向两组，其次有北北东向及北北西向共扼断裂，其它方向较为少见，断裂一般具长期活动、力学性质多次转化的特点。

1.3 矿山基本情况

石盘沟金矿为正在生产的矿山，开采标高为870～620m，矿区面积19.6046km2；采矿规模为3 万t/a，为一小型金矿。开采方式为地下开采，开拓方式为平硐+斜井联合开拓，采矿方法采用浅孔留矿法和水平分层干式充填采矿法。矿区周边无名胜古迹、自然保护区、地质公园、地质遗迹及旅游景点。矿山开采主要工程见图1。

2 矿山主要地质环境问题分析

根据国内大部分矿山开采情况分析[2-4]，矿山的开采带来的地质环境问题主要有因开采引起的崩塌、滑坡、地下水破坏、地形地貌破坏以及水土污染等。

2.1 矿山地质灾害现状分析与预测

矿区属低山区，经野外调查，现状条件下未发现崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等地质灾害，走访当地居民，开采区内未发生过泥石流等地质灾害。现状条件下，地质灾害不发育，地质灾害的危害小。

根据矿山开采方案，该矿山地下开拓工程建设主要是竖丼开挖、箕斗装载系统、水泵房、水仓、变电所及各类硐室、中段运输巷道等工程。矿山的地下开拓工程所进行的开挖扰动、爆破、机械振动、抽排水等可能会诱发采空塌陷、地裂缝等地质灾害；因此，在开采过程中应根据井巷工程地质条件采取相应的支护、防护措施，如采取帷幕灌浆、衬砌支护等措施，以保证矿山和人员的生命财产安全。由于该矿区围岩较完整、强度较高，施工过程中诱发地质灾害的可能性较小，施工过程中机械作业，严格按照施工要求施工，一般不会威胁到人的生命安全。

此外，该矿区设置有尾矿库，上游汇水面积0.49km2，库内废渣堆积松散，如遇强降雨，在自身重力和暴雨冲蚀等影响下有引发泥石流的可能性，危害对象主要为废石场及下游范围内的人员、村庄、设施及地表植被等，人员与财产遭受泥石流的危害程度大，应采取相应的防护措施，以防泥石流地质灾害的发生。

2.2 矿山含水层破坏现状分析与预测

经现场调查，矿山周边大的地表水体为高都川河、高都川水库，由于河流及水库水位均低于矿区开采标高，地表水体不会对矿床开采造成影响。

区内地下水类型主要为基岩裂隙水和第四系孔隙水。第四系孔隙水主要分布于第四系松散覆盖层中，受降水和河水补给，雨季和旱季水位动态变化明显，对矿床充水一般没有影响。基岩裂隙水为矿区的主要地下水，矿体围岩风化强烈，断层发育，风化裂隙和断层破碎带构成了本区地下水的含水带；基岩裂隙水主要补给来源为大气降水，以侧向径流和泉的形式排泄；含水带的富水性一般不强，除部分坑道有潮湿、滴水、渗水现象外，绝大多数坑道处于无水干燥状态。矿区各条矿体均在当地侵蚀基准面以上，不受地表水体的影响；而目前的探采坑大都在地下水位以上，深部岩体裂隙不发育，富水性弱，故采矿活动对矿体含水层影响较轻。综上所述，采矿活动对区内主要含水层影响较轻。

2.3 矿山地形地貌景观破坏情况分析

根据矿山地质环境现状调查结果，现状条件下，主要为废渣堆、工业场地（高水位池、值班室和空压机及配电室）、矿部、选矿厂、尾矿库初期坝和矿区道路对矿山地形地貌景观造成影响和破坏。目前，矿山已完成部分工业场地建设，总面积1.52hm2，矿部占地面积1.00hm2，矿山的建设破坏了原有植被，改变了原有的地形地貌景观，对地形地貌景观破坏严重。依据《开发利用方案》，随着矿山的开采，矿山工业场地、尾矿库和矿山道路的占地面积将逐渐增加，对矿山地形地貌景观的破坏将会继续加剧。

2.4 矿山水土环境污染情况分析

随着采矿的进行，裸露在自然环境中的土壤中的重金属会在降水的条件下，通过地表径流和渗滤作用污染周边区域地表水和地下水，通过食物链的作用会对人类的健康造成潜在性的威胁。随着矿山产量的增加，矿石破碎后搬运到地表的量加大，选矿产生的废水增多，重金属的量会发生迁移和改变。预测评估认为，采矿活动对评估区水土环境污染影响程度较轻。

2.5 矿山地质环境问题与影响分区

根据对矿山地质灾害、含水层、地形地貌景观、水土环境污染4 个方面对矿山地质环境影响预测评估结果，对矿区地质环境进行预测评估分区。将评估区划分为4 个矿山地质环境影响严重区，4 个矿山地质环境影响较严重区和1 个矿山地质环境影响较轻区。具体分区情况见表1及图2。

表1 矿山地质环境影响预测评估综合分区表

图2 矿山地质环境问题与影响分区示意图

3 地质环境治理方案研究

3.1 地质环境问题治理建议

该矿山地质灾害治理的主要工程措施主要有拆除建筑物、封堵和回填矿井等。矿山开采结束后，对各工业场地内的建筑物、设施进行拆除，建筑物以混凝土和砖砌结构为主，拆除后可回填至井硐。矿山开采将产生4个废弃矿井和7个废弃平硐，这些矿井口对地形地貌景观的影响较严重，在矿山开采结束后，需要对矿山产生过程中使用的矿井和平硐进行回填，避免因他人非法使用造成人员伤亡或资源流失。

废弃矿井全部进行回填，采用废石作为回填材料，井口采用浆砌石封堵，封堵厚度为3m，表层覆0.5m厚的耕植土，矿井封堵。同时，废弃平硐全部进行回填，采用废石作为回填材料，硐口采用浆砌石封堵，封堵厚度为3m。

3.2 土地功能恢复治理建议

矿山开采过程中，工业场地、矿部、运矿道路、尾矿库等对土地的损毁和压占较为严重，矿山开采结束后应对其进行复垦、复绿，尽可能恢复原有土地性质。其复垦程序包括建筑物拆除、垃圾清运、场地平整、覆土和植被恢复；复垦前，首先进行建筑物拆除、垃圾清运和场地平整工作，然后进行覆土，覆土厚30cm。对于尾矿库的废渣堆用机械进行平整，边坡覆土同时需人工平土，为防止平台内部出现大量积水，地表水径流对废渣边坡的冲刷，导致渣坡失稳而引起的水土流失，土地平整过程中采取一定的内倾角度。

3.3 矿山地质环境监测

根据以往经验，矿山地质环境问题不仅出现在开采的过程中，在矿山闭坑后较长的一段时间内矿山均有地质环境问题的出现；因此，需采用有效的矿山地质环境监测手段对其进行长期实时监测，通过实时监测，可以动态了解监测点情况，做到及时预防，避免地质灾害和环境问题的发生，实时掌握各区域矿山地质环境的变化，做好早监测早预防的效果。该矿山主要的监测内容有：①在开采活动区实施地表变形监测、②废渣堆实施地形地貌景观监测、③地下水监测（见图3）。

图3 矿山地质环境治理工程部署图

4 结论与建议

（1）根据现场调查和分析预测，该矿山主要地质环境问题是地质灾害及地形地貌破坏等，矿山开采对含水层的破坏不大。

（2）根据矿区的主要地质环境问题，建议矿区采取的治理措施主要有闭坑后矿井和平硐的封堵、土地复垦以及地质环境监测等。

（3）矿山地质环境问题和土地损毁程度较严重，损失较大，应引起重视。可改进开采方法，优化生产工艺，尽可能降低矿山开采对矿区环境的破坏，从根本上减轻对地形地貌景观的破坏。

（4）采矿过程中，对潜在的地质灾害及土地损毁，应及时进行治理。