山东饰面石材矿山地质环境现状及治理建议

毕泗栋，欧阳友和，颜玲亚

(中国建筑材料工业地质勘查中心山东总队，山东 济南 250010)

山东饰面石材矿产资源丰富，主要从20世纪70年代中后期开始开发利用，饰面石材矿产的开发为山东省社会经济高速发展提供了资源保障，同时也引发了较多的矿山地质环境问题。本文收集了山东饰面石材矿山开发利用历史及现状资料，调查了矿山恢复治理情况，提出了仍存在的部分地质环境问题，包括地形地貌的改变、废石堆放、危险边坡、环境影响等地质环境问题，并针对以上问题提出了恢复治理建议。

1 饰面石材矿山现状

山东饰面石材矿山最多时达到478个，由于资源枯竭及相关政策等原因部分矿山已关停。2015～2019年，受政策等影响山东省持有有效采矿许可证的饰面石材矿山逐年减少，由270个减少至61个。历史遗留矿山多达400多处，大部分“三区两线”可视范围内的历史遗留矿山得到了治理[1]。2015～2018年山东省饰面石材矿山实际产能逐年降低，由1 609.31万m3降 到925.68万m3，2019年由于日照五莲县多家矿山恢复生产，总产能出现回升(表1)。

表1 2015～2019年山东饰面石材矿山数量及矿石产量

山东饰面石材矿山的主要开采工艺流程[2]如下：①采准剥离：先期对破碎矿体、裂隙、色斑、色线发育的矿体进行剥离，剥离工作采用控制爆破，挖掘机装车，汽车运输，最终形成水平平面；②架设圆盘锯石机：在平台上架设圆盘锯导轨，接通水、电路，架设圆盘锯石机；③锯切：根据节理裂隙分布情况，在垂直方向采用圆盘锯石机切割矿体；④分离：用凿岩机进行水平开凿，采用绳锯机将其底部进行分离；⑤分解荒料：采用液压钻车按荒料设计规格进行凿岩排孔，用劈裂车进行荒料分解；⑥装运荒料：采用叉装车将工作面的荒料铲装至运输车外运；⑦清理场地：用挖掘机(或装载机)将工作面上不成荒料碎石装入运输车外运。

工艺流程中，采准剥离会改变矿山地形地貌、并产生大量剥离物；锯切、分离及清理场地会产生岩粉造成环境问题；分解荒料会产生废石问题；清理的碎石外运堆积后会造成土地占压问题。

2 存在的地质环境问题

2.1 地形地貌的破坏

山东饰面石材矿山一般采用山坡露天开采方式，少量为露天凹陷开采方式，矿山开采改变了山体原有的地形地貌形态(图1)。大量的矿石被采走形成采坑，改变了原有的地形地貌，破坏了自然景观[3-4]。随着开采规模的增大及开采时间的增加，破坏程度会逐步加大。另外工业场地及外运道路也会对地形地貌产生一定影响。矿石的开采对地形地貌景观的影响是很大的而且是长期的，大部分矿山都出现一定程度的水土流失和植被破坏的情况。部分历史遗留矿山和关停矿山未能及时进行恢复治理是目前主要的问题。

图1 地形地貌的破坏现状

2.2 废石的堆放

饰面石材开采会产生大量剥离物和废弃矿石(图2)。剥离物主要包括残坡积物、风化岩，废弃矿石主要为加工荒料时产生的废石。未综合利用的废石堆放造成土地资源的浪费，同时受雨水的冲刷，堆积物中的小颗粒物被冲到土地中，对土地造成污染。剥离物中细小颗粒进入空气，会造成粉尘污染[5]。

图2 废石的堆积

山东饰面石材矿山的平均荒料率约30%，2019年饰面石材的实际产能约1 422万m3，产生的废石约4 740万m3。目前山东饰面石材矿山在资源节约、环境保护和资源综合利用等方面取得一定成效，废石的综合利用率约70%，仍有部分废石未得到综合利用。

2.3 边坡安全隐患

饰面石材矿山边坡岩石大多为坚硬岩且岩石较完整，边坡整体稳定性较好。如果按照开采规范及设计要求开采，发生边坡崩塌的可能性较小。但部分历史遗留矿山未按照开发利用方案或开采设计要求留设边坡角[6]，台阶坡面角近直立，终了边坡角严重超规范要求，形成较严重的安全隐患。开挖过后的表层残坡积物及危岩体在雨季或受重力影响下容易发生坠石、崩塌等灾害[7]。

2.4 环境问题

2.4.1 水环境问题

饰面石材矿山的含水层以基岩裂隙水为主，矿区内含水层富水性极弱，地表水不甚发育，地下水补给条件差，第四系覆盖层及基岩风化层薄，矿体的开采均在地下水位之上，矿山开采对矿区及周围地下水资源影响一般较小[7]。通过对山东9个饰面石材矿山周边23个地表水体调查、取样分析，饰面石材矿山对地表水的污染主要是石材加工企业的污水排放前不处理，使河流遭受石粉污染而混浊。

2.4.2 大气环境问题

饰面石材矿在锯切、凿岩、装矿、运矿、卸矿(废石)等生产环节都要产生扬尘。圆盘锯石机在切割时，会产生大量岩粉，如不采取防尘措施，会对周围环境造成污染。矿山道路由于生产车辆来往频繁，特别是干旱季节容易引起路面扬尘[8]。对9个饰面石材矿山采坑附近及运输道路等地设置100处空气质量监测(表2)，饰面石材矿山开采对SO2、NO2、CO浓度几乎无影响，只对粉尘浓度产生明显影响。

表2 调查矿山空气质量指数一览表

3 恢复治理建议

3.1 地形地貌的恢复治理

对于“三区两线”可视范围内的历史遗留矿山采取以下措施恢复地形地貌：①由于饰面石材边坡较平整不适宜采取直接覆土绿化，可采用植生袋，将装营养土的植生袋按施工工艺垒砌在台阶上、浇水管养便可长出绿化植被[9]；②由于坡面不宜覆土，一般在平台的内侧靠近边坡处种植当地适宜生长的爬山虎等蔓藤植物，使其沿坡面向上生长，使坡面形成一定密度的植被，对矿山裸露山体进行有效遮挡，改善视觉效果；③采坑底部尽量利用周围废石回填，回填后平整场地覆土种植松柏等植物[10-11]；④工业场地及外运道路可以通过砌体拆除、翻耕、覆土、平整等治理措施，可治理为符合当地情况的地类[12]。

对于人迹罕至、不处于重要交通干线直观可视范围内、关闭时间较长、矿山地质环境问题较轻、影响不严重的破损山体和露天采坑，主要通过自然恢复并配合简易工程绿化措施，达到与周围环境相协调[13-14]。

生产矿山应贯彻“边开采、边治理、边修复”的原则，及时治理恢复矿山地质环境，复垦矿山压占和损毁土地。

3.2 废石的综合利用

残坡积层中含有较多的腐殖层及粘土矿物，可用于土地复垦、回填采坑。风化岩石可用作筑路、回填采坑和加工机制砂。如果加工机制砂必须依据GB/T4684-2011《建设用砂》中砂的一般工业要求，评价硫酸盐及硫化物、含泥量、坚固性等指标是否达到要求。无法加工板材的废石边角废料主要用于加工成建筑用石料、景观石、肖像石等产品[13]。饰面用花岗岩废石还可用于生产再生花岗岩板材，将花岗岩边角废料粉碎后添加不饱和聚酯树脂，倒模抛光制成板材，此方法工艺简单、无污染、成本低，可变废为宝。

对体量巨大、短期内无法综合利用的，应在消除滑塌、渣石流等安全隐患的基础上，因地制宜采取生态修复、土地复垦、景观再造等措施加以治理。生产矿山企业应争取做到“大材大用，小材小用”，做到开采及生产加工环节所产生的废弃物的综合利用，实现污染物的减量化、资源化、无害化，减少对土地的压占。

3.3 边坡问题治理

针对边坡上的危岩体，可采取人工或机械方式进行排险，使山体更稳固，减少崩塌等地质灾害发生，同时修复边坡使其与周围自然景观协调[14]。生产矿山应遵循“采剥并举，剥离先行”的原则，实行自上而下分水平台阶式开采，做到安全、规范生产。生产、终了台阶的高度、平台宽度及坡面角等主要参数应符合矿产资源开发利用方案[15-16]。

3.4 环境问题治理

为了有效地防止矿区周边地下水遭受污染，新建和生产矿山必须设置污水沉淀池，污水不允许直接排放到地表，以免污染地表水体，沉淀处理后的水可用于绿化、降尘洒水[15]。

岩粉问题主要通过在锯切、分离、碎石外运等环节增加降尘、防尘的措施[9，16]。其中圆盘锯石机在切割时，采用湿式降尘，既可以冷却锯片也可以起到降尘的作用；金刚石绳锯机切割时，将水管插入切割缝内行注水消尘，既起到对金刚石串珠绳的冷却作用又起到带走岩屑的作用；对吊装设备司机室的防尘，可采用司机室的密闭、净化和空调措施，能起到良好的防尘效果。在工作平台架设雾炮等喷淋设备，减少作业面的扬尘。加强矿区周边的植树造林措施，可以防止矿区的粉尘扩散，消除对周边居民点的影响。

4 结语

饰面石材矿山地质环境问题的解决需要保护和治理双管齐下，既要按照“在保护中开发，在开发中保护”的原则，从源头上做好矿产资源在开发过程中的地质环境保护工作，减少矿山地质环境问题“增量”；也要按照“因地制宜”的原则[15]，选择使用自然恢复、工程治理、土地整治等适宜的治理方式，以较小的成本实现治理工程经济效益、社会效益和环境效益的最大化，从而构建良好的矿山生态环境系统，真正践行绿色矿山建设目标[16]。