豫北鹤壁市誉达灰岩矿山地质环境影响评估与恢复治理

肖家乐，徐家杰，薛 鲲

(河南省煤炭地质勘察研究总院，河南 郑州 450000)

矿山地质环境现状调查与评估是最大限度地减轻矿业活动对土地资源和地质环境的影响重要手段之一[1-3]，服务于矿山土地复垦和地质环境的有效保护治理，落实矿山企业对矿山土地复垦与地质环境保护治理义务，可为政府主管部门对矿山土地及地质环境的有效监督管理提供依据。豫北鹤壁市誉达建筑石料灰岩矿山为露天开采，矿区面积0.056 km2，年产50×104t(18.73×104m3)，大型矿山，矿山设计服务年限5.2 年。目前矿山开采石灰岩对环境有哪些影响以及如何治理方面的研究尚浅[4-7]。本次研究根据收集资料和现状调查结果确定评估范围和评估级别，进行矿山地质环境影响评估，进而提出对矿山地质环境恢复治理的方案，服务于国建设家绿色矿山的要求。

1 矿山概况

1.1 矿区自然地理条件

矿区位于淇滨区上峪乡柏尖山村东北约1.0 km。属大陆性气候，四季分明。矿区周边矿体均大部分裸露地表，只有少量黄棕土壤覆盖地表，土层厚度较薄，一般为10～20 cm，植被覆盖较差。矿区处于低山丘陵区，总趋势为东高西低，最高点标高为+380.20 m，最低为+223.23 m，相对高差156.97 m，区内地形起伏较大，沟谷纵横，地形条件复杂。

1.2 地质条件

1.2.1 地层与构造

矿区内无断层，矿区外围北部共见有3条正断层，F1、F2为东西走向，F3为南北走向，3条断层规模较小，对矿区内矿体的破坏不大。根据《中国地震动参数区划图》(GB 18306—2015)，鹤壁市及其附近地区的地震动峰值加速度g值为0.20，对应的地震基本设防烈度值为Ⅷ度。

1.2.2 水文地质条件

矿区位于最低侵蚀基准面以上，采场无汇水面积，与区域含水层、或地表水联系不密切。矿区生产用水井深度260 m，井径350 mm，水位标高+245 m，涌水量480 m3/d。矿区无地表水体，充水因素是大气降水。矿区南部为一沟谷，自然排水条件良好，矿区水文地质条件属简单类型。

1.2.3 工程地质条件

矿体赋存在中奥陶统下马家沟组第三段，矿体岩性为灰岩、白云质灰岩及角砾状灰岩，矿体裸露地表。根据《河南省鹤壁市邪矿矿区水泥用灰岩勘探报告》中岩样试验表明，灰岩抗压强度大于130 MPa，属坚硬性岩石。矿层产状比较平缓，一般2°左右，层间无软弱夹层，不会产生滑动。矿区内地质构造不发育。矿层比较完整、稳固，风化程度较弱，无风化，矿体裂隙不发育，当台阶坡面角大于75°时，可能出现局部坍塌。综合分析认为，矿区工程地质条件属简单类型。

2 矿山地质环境影响评估

2.1 矿山地质环境影响评估范围

根据矿山地质环境调查，本次评估，将矿山开采区、矿山道路及工业场地作为评估区，面积5.529 9 hm2。矿山开采区以开采范围为界线，划分为+265～+285 m(开采范围内+265～+285 m标高平台外边界)、采场+285～+305 m(+285 m标高平台外边界至采场+305 m平台外边界)、采场+305 m以上区(采场+305 m平台外边界至该标高以上的开采区边界)3个评估区，工业场地以占地边界为界，矿山道路以运矿道路为界(图1)。

图1 评估范围分区Fig.1 Assessment range partition diagram

2.2 矿山地质环境现状评估

2.2.1 矿山地质灾害危险性现状

矿区内没有地质构造和破碎带，矿区内矿层呈单斜产出，矿层倾向115°～242°，倾角2°～16°，基本呈水平状态，矿层比较完整、稳固。该矿为新建矿山，经现状调查，目前矿区尚未进行大规模开采，仅有工业场地前期平整场地产生一些陡坡，存在崩塌(危岩)[10-12]。采场+265～+285 m、采场+285～+305 m、采场+305 m以上区、矿山道路现状调查没有发现崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝地面沉降等地质灾害，也未遭受到上述地质灾害影响。但是伴随着矿山开采，引发崩塌(危岩)、滑坡的可能性大，发育程度中等，危险性等级大，遭受崩塌的可能性大，发育程度中等，危险性等级大。按照DZ/T 0223—2011矿山地质环境影响程度分级表，评估区矿山道路可能遭受地质灾害的危险性小，为矿山地质灾害影响较轻区。工业场地、采场+265～+285 m、采场+285～+305 m和采场+305 m以上区均为矿山地质灾害影响严重区。

2.2.2 含水层的影响和破坏现状

该矿为新建矿山，矿层直接出露地表，可采矿石位于侵蚀基准面以上，矿区附近地表无水体；矿石本身不含有害元素，采场雨水污染轻；该矿为山坡露天矿，有利于雨季洪水排泄，矿区内不会积水。因此，采矿对区域水文地质条件影响轻。矿山开采水环境影响主要是对地表水质污染。由于矿区露采场积水主要为岩溶水和大气降水，无有毒物产生，对水环境的污染较轻。矿山开采后评估区为含水层破坏影响较轻区。

2.2.3 地形地貌景观和破坏现状

目前矿区尚未进行大规模开采，仅有工业场地前期平整场地开挖，对原生的地形地貌景观影响和破坏程度大。伴随着石料灰岩的开采，采场原生的地形地貌景观会遭受较大程度的破坏，采场+265～+285 m、采场+285～+305 m、采场+305 m以上区和工业场地为地形地貌景观造成破坏严重破坏区。矿山道路由于占地面积小，改变地形地貌较轻，为较轻区。按照DZ/T 0223—2011矿山地质环境影响程度分级表，工业场地、采场+265～+285 m、采场+285～+305 m、采场+305 m以上区对地形地貌景观影响严重，矿山道路对地形地貌景观影响较轻。

2.2.4 土地资源破坏现状

该矿为新建矿山，工业场地前期平整场地开挖土地，对土地资源造成挖损破坏，破坏类型为裸地，面积为0.048 5 m2。矿区进行大规模开采，破坏荒山或未开发利用土地面积较小，采场+265～+285 m、采场+285～+305 m、采场+305 m以上区、矿山道路造成土地资源破坏较轻。按照DZ/T 0223—2011矿山地质环境影响程度分级表，评估区内土地资源破坏程度全部为较轻[13-16]。

2.2.5 矿山地质环境影响综合分区

该矿为新建矿山，仅有工业场地前期平整场地开挖土地。矿山地质灾害危险评估影响较轻，含水层破坏较轻，工业场地破坏地形地貌景观严重，其他评估分区对地形地貌及土地损毁较轻。综合分区认为，工业场地现状评估为严重，其他分区现状评估均为较轻区(表1)。

表1 矿山地质环境影响、环境保护与治理恢复综合分区Tab.1 Comprehensive zoning of mine geological environment impact environmental protection and treatment and restoration

3 矿山地质环境保护与恢复治理

坚持“以人为本”、“统筹规划，突出重点，具有可操作性”、“区内相似，区际相异”，依据矿山地质环境影响，按照就重的原则，对评估区进行矿山地质环境影响程度综合分区。以矿山地质环境影响程度综合分区严重、较严重、较轻的级别，分别对应划分为矿山地质环境重点防治区、次重点防治区、一般防治区(表1)。

3.1 采场+265～+285 m重点防治区

根据现状调查，通过预测，矿石开采后形成大面积露天采场，破坏了原有地形地貌和土地资源，总面积为44 031 m2。在矿区北部和南部形成少量边坡，尤其是北部存在崩塌、滑坡危险，坡面角70°，坡长7.5 m，坡面积共计1 220.46 m2。主要矿山地质环境恢复治理措施为清除边坡危岩体，设置挡土墙、废渣回填。

3.2 采场+285～+305 m重点防治区

该区域总面积为4 976 m2。露采场开采结束后在北部形成台阶坡面有裂隙可能塌落或有浮石和伞檐，当矿山开采时，有可能会引发露采场边坡崩塌、滑坡，危及采场作业人员的生命安全；形成的边坡坡面角70°，坡长21.29 m，坡面积共计7 359 m2。主要矿山地质环境恢复治理措施为清除边坡危岩体，设置挡土墙，覆渣恢复地形地貌。

3.3 采场+305 m以上重点防治区

该区域总面积为2 281 m2。这是露采场结束后形成的最高的一个台阶，形成的边坡坡面角70°，坡长21.29 m，坡面积共计3 455 m2。主要矿山地质环境恢复治理措施为清除边坡危岩体，设置挡土墙，覆渣恢复地形地貌。

3.4 工业场地重点防治区

矿区工业场地远离爆破影响边界以外，在建设仓库、办公、宿舍区时进行土地平整和开挖，改变了原有地形地貌，压占了土地资源，对地形地貌和土地资源有一定的破坏，该区域总计485 m2。主要防治措施应为拆除构筑物，清除垃圾，覆渣恢复地形地貌。

3.5 矿山道路一般防治区

区域面积为3 456 m2，原为山间小道通过改建，扩建形成，地质灾害危险性小，对地形地貌损毁较轻，为一般防治区，主要措施为在土地复垦工程中整修道路。

4 矿山地质环境治理恢复工程

根据矿山地质环境现场实地调查和矿产资源开发利用方案预测可能产生的矿山地质环境问题。该矿采用露天分层开采，公路开拓—汽车运输方案。预计开采终了可形成面积约5.128 8 h m2的露采场，北部未来采深最深可达60 m，对土地资源的占用破坏影响较重。采矿形成巨大深坑，且边坡较陡，易导致人员、牛羊跌落深坑中，存在较重的安全隐患。闭坑后围绕采场边缘修筑防护钢丝栅栏围挡，防止人员及牲畜的靠近，定期检查、防护。

闭坑后围绕采场+265～+285 m、采场+285～+305 m、采场+305 m以上区边缘修筑防护钢丝栅栏围挡，每3 m一套，一根立柱，高1.8 m。预计防护网立柱预埋30 cm，需要362根立柱，开挖土石方量9.747 m3，混凝土浇筑垫层9.747 m3，安装防护网长1 080 m，360套。

开采结束最终边坡由台阶组成，设计最终台阶坡面角70°，台阶高度20 m，最终台阶3个，即标高+265、+285、+305 m，安全平台宽7 m，最终边坡角58.8°；预计开采终了可形成面积约为5.128 8 hm2的露采场，北部未来采深最深可达60 m，对地形地貌破坏影响较重。首先需要回填废渣厚度730 mm，为了防止恢复区覆盖的表层土水土流失，在台阶外沿修干砌块石挡土墙，挡土墙高1.25 m，宽0.20 m；为了防止覆土后的坑内积水，沿平台内侧坡脚处修建平台排水沟，排水沟采用浆砌石矩形结构，砂浆抹面，沟宽400 mm，沟深1 200 mm，断面面积0.49 m2，砂浆抹面厚20 mm。边坡护理如图2所示。

图2 边坡护理示意Fig.2 Schematic diagram of side slope care

5 结论

(1)豫北鹤壁市誉达建筑石料灰岩矿山资源丰富，地质条件简单。矿体赋存在中奥陶统下马家沟组第三段灰岩、白云质灰岩及角砾状灰岩，矿体裸露地表。工业场地和3个采场均为矿山地质灾害和地形地貌景观影响严重区，矿山道路为矿山地质灾害和地形地貌景观影响较轻区；矿山开采对评估区含水层破坏和土地资源破坏影响程度较轻。

(2)以矿山地质环境影响程度综合分区严重、较严重、较轻的级别，分别对应划分为矿山地质环境重点防治区、次重点防治区、一般防治区。采场重点防治区主要矿山地质环境恢复治理措施为清除边坡危岩体，设置挡土墙，覆渣恢复地形地貌；工业场地重点防治区主要防治措施应为拆除构筑物，清除垃圾，覆渣恢复地形地貌；矿山道路一般防治区主要措施为在土地复垦工程中整修道路。