潼湖镇矿山地质环境现状分析及治理措施研究

2022-06-28钱建平罗博文3

现代矿业 2022年5期

关键词：砂岩矿山工作

张果蒋炜钱建平罗博文3

（1.广东省有色金属地质局九三五队；2.桂林理工大学地球科学学院）

近年来，潼湖镇11 家采石场因矿山开发活动引发了一系列地质环境问题，为保护矿山地质环境，制定矿山地质环境保护与综合治理方案［1-4］，本研究结合野外调查成果，对区域地质环境背景、矿产资源开发利用现状进行详细分析，并提出相关的治理建议。

1 矿山地质环境背景

1.1 区域地质条件

（1）地层。区域出露地层由老到新主要为侏罗系桥源组（J1-2qy）、侏罗系漳平组（J2zh），以及第四系大湾镇组（Qhdw）和睦岗组（Qhm）。其中，侏罗系为一套紫红色湖相碎屑岩，岩性主要为灰白色、浅灰、灰绿色粉砂岩、泥质粉砂岩或碳质页岩，侏罗系漳平组与下伏的桥源组呈平行不整合接触关系；第四系睦岗组（Qhm）主要分布于区域南部工作区外围，岩性为灰黑色黏土，偶夹淤泥；大湾镇组（Qhdw）多沿东江南北两岸大面积分布，岩性主要为灰色砾砂、粗砂、细砂，上部为黏土，厚度为0～30 m。

（2）构造。经过野外实地调查、钻孔揭露及前人工作成果，工作区南东侧发育潼湖断裂，多受第四系覆盖层的影响，露头少见，其走向NE，倾向SE，倾角较陡，为45°～70°，断裂破碎带宽约24 m，断面平直，可见褐铁矿化。

（3）岩浆岩。区域出露晚侏罗世黑云母花岗岩（J3γ），主要分布于西北部的东江两岸，平面上形态不规则，与桥源组的砂岩呈侵入接触关系（图1）。黑云母花岗岩（J3γ）新鲜面呈灰白—浅灰色、中粒花岗结构，块状构造，主要造岩矿物为钾长石、斜长石、石英等，其次有黑云母，钾长石含量为30%～50%，斜长石含量为20%～35%，石英含量为25%～35%。

1.2 矿山水文地质条件

（1）地下水类型及富水性。①松散岩类孔隙水分布、富水性多受河流分布的影响，主要分布于东江两岸的冲洪平原区，含水层位多为第四系睦岗组（Qhm）和大湾镇组（Qhdw）；②基岩裂隙水主要为侏罗系桥源组和漳平组的碎屑岩类裂隙水及晚侏罗世侵入岩类裂隙水2个亚类。

（2）地下水补、径、排条件与动态特征。①松散堆积层孔隙水，大部分分布于河谷平原区，其补给源多为大气降雨、湖泊和东江等，随大气降水、东江水位变化而变化；②基岩裂隙水，岩石裂隙发育，多接受大气降水的渗入补给，因其透水性差，雨季地下水经裂隙通道获得补给后，多顺地形坡度径流后以渗流形式排向低洼地带和东江流域。

1.3 矿山工程地质条件

根据矿山出露的地层、岩石、结构、构造和力学性质等特征，可将区内岩土体划分为中—高压缩性多层土体（Ⅰ）、层状较软—较硬碎屑岩综合体（Ⅲ）、块状较硬至坚硬岩综合体（Ⅴ）。

（1）中—高压缩性多层土体（Ⅰ）。高压缩性多层土体分布于工作区外围南侧及东侧，多呈面状产出，属第四系冲洪积层，主要岩性为淤泥、淤泥质土，灰黑色，软塑、流塑状。中压缩性多层土体主要位于工作区外围的东江流域两岸，呈长条状产出，为侏罗系桥源组和漳平组砂岩和晚侏罗系黑云母花岗岩的残积土层，根据母岩岩性的不同，可分为砂砾岩残积层和花岗岩残积层，其岩性以黏性土、粉土、砂土、碎石土为主。

（2）层状较软—较坚硬碎屑岩综合体（Ⅲ）。主要分布于工作区北部及外围的东侧和北侧丘陵、剥蚀残丘区域，岩性粉砂岩、泥质粉砂岩、含砾砂岩、石英砂岩、长石石英砂岩，局部夹细砂岩等，呈灰色—紫红色，自上而下岩石风化程度变弱。

（3）块状较坚硬—坚硬岩综合体（Ⅴ）。主要分布于工作区南部及外围的北侧，平面上呈不规则，属后期侵入岩。主要岩性为黑云母花岗岩，呈灰白—浅灰色，致密块状，中粒花岗结构，自上而下，岩石风化程度变弱。

2 矿产资源开发利用现状

本次工作的仲恺高新技术产业开发区潼湖镇矿山开发利用的矿种主要为建筑用花岗岩，其次为建筑用砂岩，开采花岗岩矿产的石场共10家，开采砂岩矿产的石场共1家，属非金属矿产，多用于建筑石料，开采地址多位于潼湖镇永平村、广和村、赤岗双鲤鱼坑，11 家石场的年生产量均大于10 万m3，开采规模均属大型，矿区面积多在0.1 km2左右。目前工作区范围内的11 家矿山有10 家处于停产状态，另一家潼湖鸿达石场属于政策性关闭（表1）。

表1 潼湖镇1家采石场情况

3 矿山地质环境现状

3.1 矿山地质灾害

据研究调查统计，工作区内有10 家采石场已发生不良地质现象13 处，其中，崩塌地质灾害现象11处（图2），滑坡地质灾害现象2 处。地质灾害规模均为小型，矿山现多已围闭，据了解均未造成人员伤亡和直接的经济财产损失，地质灾害的危害程度为较轻。

3.2 地形地貌景观破坏

工作区内矿山均为露天开采，矿山的前期建设及采矿活动均形成了露天采坑，坑底多已形成了坑塘水面，均对开采区范围内的原始地形地貌进行了破坏，造成基岩裸露，与周围的自然地形地貌形成了鲜明对比，对矿山的地形地貌景观破坏影响严重（图3）。各矿山的其他功能区如综合服务区、工业场地、排土场及矿山道路以压占为主，挖损较轻。

工作区范围内矿山及周边无自然保护区、人文景观、风景旅游区和地质遗迹，对地形地貌景观破坏的影响较轻。工作区范围内西侧及东侧有主要的交通干线S120和河惠莞高速呈NE 向穿过，矿山开采对其可视范围内的地形地貌景观影响严重。

总体来说，矿山开采活动对地形地貌景观破坏的影响程度属严重。

3.3 含水层影响与破坏

矿山开采对工作区含水层的影响与破坏较轻，主要表现在小范围内的地下水位下降，对区域地下水均衡影响较轻，另外还表现为对含水层水质的污染。

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工作区内矿山均为露天采石场，大部分属于负地形开采，最低开采标高已至侵蚀基准面以下，由于大气降雨和基岩裂隙水的补给，坑底形成多处坑塘积水，需用抽水泵抽排，对周围地下水会产生一定的影响。调查区内矿山均为停采矿山或者政策性关闭矿山，由于长期的补给，地下水位现已恢复，水位下降主要集中于采场范围内的独立水文地质单元，未影响到周边生产、生活供水。

结合区域地质背景和矿山功能区的分布，进行了水样点采集。本次地表水采集于石场坑塘积水区，地下水采集于侏罗系桥源组基岩裂隙水。水样分析结果表明：11 家石场矿坑水主要超标项目为pH与Hg，其他项目均正常；桥源组基岩裂隙水水质很差，属Ⅴ类；根据《广东省水污染物排放限值》（DB 4426—2001），第一石场、第五石场、锦添石场、平达石场、顺达石场、第二石场、建设石场、洪华石场矿坑水水质达标，可以进行排放，鸿达、越华、新岗3 个石场矿坑水的pH 值超标，不能直接排放，需要经过物理或化学处理达到排放要求后才可排放。

矿山开采活动对周围含水层的影响与破坏较轻，工作区北部片区出露桥源组砂岩，矿坑水受其补给，不能随意排放，需经科学处理；中南部片区为侏罗系花岗岩，其矿坑水满足排放标准，未影响到周边生产生活供水。

3.4 土地资源破坏

由于矿山的采矿活动造成土地资源损毁，主要形式为挖损，次为压占，露天采场以挖损为主，工业场地、综合服务区、排土场及矿山道路等以压占为主（图4）。根据当地政府提供的土地利用现状图，挖损与压占共9 个一级地类和17 个二级地类，具体二级地类为水田、水浇地、旱地、果园、有林地、其他林地、其他草地、采矿用地、公路用地、农村道路、坑塘水面、内陆滩涂、沟渠、设施农用地、裸地、村庄和建制镇等，以挖损、压占有林地为主，面积远大于4 hm2，对土地资源破坏严重。

本研究土壤样品测试分析结果显示，区域重金属元素为As、Pb、Cd，污染风险程度多为可控，主要分布于中南部片区的侏罗系黑云母花岗岩矿山；北部片区的3个采石场土壤质量均为一等，未出现重金属超标，初步认为主要受地质背景和采矿活动的双重影响。

总体上，区域矿业开发活动对土地资源的破坏严重。

4 地质环境治理分区及建议

本研究根据矿山地质环境现状影响评价分级结果和矿山地质环境影响发展趋势预测结果，圈定工作区范围内的防治区级别。由于目前矿山已停产或政策性关闭，以后不再进行开采活动，其矿山地质环境基本趋于稳定，破坏将不会增加，因此，预测后续活动对矿山地质环境影响较轻。故将本研究工作区范围内的矿山地质环境保护与治理分区划分为2 种类型，重点防治区和一般防治区，分别为Z1、Z2、Z3、Z44 个重点防治区和Y一个一般防治区（表2、图5）。

表2 工作区矿山地质环境保护与治理分区

本研究结合工作区地质调查结果提出如下治理建议：

（1）工作区地质灾害主要发生于露天采场的人工岩质开采边坡，可在坡脚设置警戒线、警示牌，晴天清理堆积体和危岩体，聘请第三方专业机构进行工程治理及开展相关的地质环境动态监测。

（2）边坡种植攀爬植物，在坡顶、坡脚分别种植，人工使其分别向下、向上攀爬，边坡台阶覆土后可种植乔木、灌木、草，工业场地、矿山道路等经拆除构（建）筑物、场地平整并采用符合土壤质量要求的土源覆土后，种植植被［5］。

（3）需采取有效措施阻断或减少污染源汇入矿坑，矿坑水需引入地表水稀释或中和矿坑水酸碱度等措施处理后方可排放。11 家矿山土壤环境质量中南部片区一般，影响因素主要为As、Pb、Cd 3 项重金属元素超标，主要受采矿活动和区域地质背景多重因素共同影响，故建议将土壤重金属含量超过筛选值的地块复垦为林地，超过管制值的区域严禁复垦成农用地［6-7］。

（4）区域矿山开采产生的废弃物为花岗岩和砂岩的覆盖层和废石，本研究调查仅发现4个石场存在排土场，多已分级放坡种植植被。在后续生态修复工作中废石可以用于挡墙、采坑回填［8-11］。