寶豐縣大營鎮(zhèn)天源采石場水泥用石灰?guī)r礦地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理方案淺析

劉 丹

（河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第四地質(zhì)大隊(duì)地環(huán)院 河南 鄭州 450016）

寶豐縣大營鎮(zhèn)天源采石場水泥用石灰?guī)r礦地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理方案淺析

劉 丹

（河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第四地質(zhì)大隊(duì)地環(huán)院 河南 鄭州 450016）

露天采礦活動(dòng)破壞和侵占大量土地，造成水土流失。各類廢石、廢渣、尾礦的堆放也侵占大量土地，對(duì)原生地形地貌景觀破壞嚴(yán)重。本文選取一個(gè)露天開采水泥用石灰?guī)r礦案例，分析其對(duì)地質(zhì)環(huán)境的危害，并針對(duì)其地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理方案做進(jìn)一步分析。

石灰?guī)r礦；崩塌；滑坡；地質(zhì)環(huán)境治理工程

1.礦區(qū)情況

1.1 礦區(qū)位置

寶豐縣大營鎮(zhèn)天源采石場水泥用石灰?guī)r礦位于寶豐縣西北大營鎮(zhèn)崔家村西約200m的山坡上，礦區(qū)位于寶豐縣西北285°方位，直線距離7km處。寶豐縣到大營鎮(zhèn)有縣級(jí)公路相通，大營鎮(zhèn)與礦區(qū)有村村通相連，交通條件較為便利。

1.2 氣象

礦區(qū)屬溫帶季風(fēng)性氣候，四季分明，特點(diǎn)是冬春干旱，夏季濕潤。年平均氣溫14.3℃，一月份最冷，七月份最熱，歷年最高氣溫40.5℃，最低氣溫-15.1℃；降雨多集中在7、8、9三個(gè)月，多年平均降水量673mm，降水量小于蒸發(fā)量，全年風(fēng)向以西北風(fēng)為主。區(qū)內(nèi)無地表積水和水流，匯水面積很小。

1.3 地形地貌

礦區(qū)屬于侵蝕剝蝕丘陵區(qū)。地勢(shì)西、北高東低。海拔標(biāo)高最高+370m，最低+345m,相對(duì)最大高差25m。區(qū)內(nèi)基巖裸露，水系不發(fā)育。

1.4 地層與地質(zhì)構(gòu)造

礦區(qū)范圍較小，出露地層較為簡單，主要為寒武系中統(tǒng)徐莊組及新生界第四系。

①徐莊組（∈2x）：礦區(qū)內(nèi)全部出露為該組地層，主要巖性為：上部灰黃—黃褐色中薄層狀灰?guī)r、夾豹皮狀、鮞?；?guī)r、泥質(zhì)條帶灰?guī)r，中部為黃綠色頁巖與灰?guī)r互層，下部黃綠色頁巖、海綠石砂頁巖夾灰?guī)r。礦區(qū)內(nèi)主要出露為上部地層，本組上部灰?guī)r是本采石場開采對(duì)象。可作為水泥灰?guī)r，地層走向 185°，傾向 95 °，傾角23°，厚約45～151m。因此本區(qū)徐莊組上部灰?guī)r是本次工作重點(diǎn)。

②第四系（Q）：分布于礦區(qū)外東部，主要為殘坡積、黃土和亞砂土，厚度在0～3m左右。

礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)構(gòu)造較簡單，地層呈單斜產(chǎn)出。走向185°，傾向95°，傾角23 °。區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)大的褶皺及斷層，節(jié)理、裂隙不發(fā)育。

礦區(qū)內(nèi)沒有巖漿巖出露。

1.5 地震

根據(jù)國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局發(fā)布的中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn) GB18306—2001《中國地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》（河南省部分），本區(qū)地震動(dòng)峰值加速度為0.05g，相應(yīng)的基本烈度為Ⅵ度，其地震設(shè)防應(yīng)為Ⅵ。

1.6 水文地質(zhì)條件

礦區(qū)內(nèi)無地表水體，海拔+370～+345m。相對(duì)高差25m，地勢(shì)西、北部高東部低，有利于自然排水。最低可采標(biāo)高+345m，高于當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面（當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面為+300m），采場的充水因素主要為大氣降水，礦體位于山坡上，未來采石場開采的各個(gè)階段，大氣降水均可沿山坡及平臺(tái)逕流自然排泄，順巖石裂隙滲透，或人工排水，對(duì)礦山開采影響不大，水文地質(zhì)條件屬簡單類型。

1.7 工程地質(zhì)條件

1、礦體工程地質(zhì)巖組特征

礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造簡單，斷裂構(gòu)造不發(fā)育，除地表1～2m深度范圍內(nèi)因風(fēng)化裂隙較發(fā)育巖石有破碎，局部見到一些小型坍塌外，風(fēng)化帶以下巖石一般均很完整，堅(jiān)固，工程地質(zhì)穩(wěn)定性好。

礦區(qū)巖溶不發(fā)育，平均巖溶率僅0.54%。所以礦區(qū)為巖溶發(fā)育極微弱的堅(jiān)硬巖石區(qū)，據(jù)巖石物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)，為堅(jiān)硬類巖石。未來開采邊坡坡度不大于60°，基本保證堅(jiān)硬類巖石邊坡的穩(wěn)定性。

綜上所述，礦山工程地質(zhì)條件亦屬簡單型礦床。

2、礦石物理性能試驗(yàn)

據(jù)2009年洛陽市征昊技術(shù)咨詢有限公司編寫的《河南省寶豐縣大營鎮(zhèn)天源采石場水泥用石灰?guī)r礦資源儲(chǔ)量核實(shí)報(bào)告》，礦石各項(xiàng)物理性能試驗(yàn)結(jié)果如下：

小體重：2.50t/m3；松散系數(shù)：1.69；安息角：35°-39°。

3、露天采場邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

礦體開采方式為露天開采，因此開采邊坡的穩(wěn)定程度是礦山開采中的主要技術(shù)問題。區(qū)內(nèi)巖層傾向?yàn)?70o左右，傾角llo，與礦區(qū)南側(cè)采場坡向相反，與礦區(qū)西側(cè)的采場邊坡橫交，根據(jù)赤平投影圖解及工程地質(zhì)類比法確定采用60o的邊坡角比較適宜。穩(wěn)定邊坡的確定是一個(gè)較為復(fù)雜的工程地質(zhì)問題，它不僅由各種地質(zhì)因素控制，同時(shí)也受地震、大氣降水和人為因素等外因的影響。因此，在開采邊坡設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)充分考慮各種不利因素的影響，求取最安全的開采邊坡角。

綜上所述，該礦山工程地質(zhì)條件屬于簡單類型。

1.8 人類工程活動(dòng)

礦區(qū)地處大營鎮(zhèn)北部低山丘區(qū)，周邊基巖裸露，植被不發(fā)育。

根據(jù)礦區(qū)地質(zhì)資料及現(xiàn)場踏勘情況分析，礦區(qū)不在自然及文物保護(hù)區(qū)內(nèi)，無名勝古跡，周邊范圍內(nèi)沒有重要的建（構(gòu)）筑物；礦區(qū)范圍及附近，歷史上未有地下采礦活動(dòng)，不存在老硐、老井、采空區(qū)等現(xiàn)象。

區(qū)域內(nèi)沒有水庫和引水工程，有交通和輸變電設(shè)施。

自2008年至2011年，在礦區(qū)中部自南向北采用露天開采，目前已形成一個(gè)不規(guī)則采坑位于礦區(qū)的東中部，采坑最低標(biāo)高+345米。

2.礦區(qū)采礦活動(dòng)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的危害

礦區(qū)所在行政區(qū)內(nèi)未涉及自然村莊、居民居住分散，居民集中居住區(qū)人口在200人以下；礦區(qū)范圍內(nèi)無重要交通要道或建筑設(shè)施；遠(yuǎn)離各級(jí)自然保護(hù)區(qū)及旅游景區(qū)（點(diǎn)）；無較重要水源地；采礦破壞其它草地92畝；

該礦山采用露天開采方式，巖土剝離、礦體開采后，形成新的邊坡，使原始地形地貌景觀遭受破壞；因邊坡落差較大，已有小型崩塌、滑坡發(fā)生，加劇了水土流失程度，引起土地資源的破壞；堆礦場堆滿開采出來的礦料，對(duì)原生地形地貌景觀破壞嚴(yán)重。

3.地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理方案淺析

該礦山的地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理方案共設(shè)計(jì)6個(gè)工程：

3.1 礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)工程

開采過程中對(duì)開采邊坡和道路進(jìn)行治理以預(yù)防災(zāi)害發(fā)生，同時(shí)在采區(qū)周邊設(shè)立警示牌5個(gè)，預(yù)防采坑造成其他損害。

3.2 開采區(qū)綜合恢復(fù)治理工程

待礦山開采結(jié)束后，購買腐殖土對(duì)底部平臺(tái)進(jìn)行鋪填，改造成耕地，耕地間修建若干小路以供人員出入，在臺(tái)階上挖樹坑種植側(cè)柏進(jìn)行綠化。

由于開采陡坎較多，坡面角度一般在50～70°之間，為防止雨水沖刷開采平臺(tái)至側(cè)柏傾覆。設(shè)計(jì)采坑底部坡腳處修建一條排水渠，從采坑北部礦山道路處和東北低洼處分別修建 3個(gè)排出口，從排出口設(shè)計(jì)遇到降水采坑積水時(shí)，可通過排水渠道將采坑底部積水順地勢(shì)排入礦坑外部。其他各級(jí)臺(tái)階上修建排水渠道，將平臺(tái)積水及時(shí)導(dǎo)入底部排水渠中。

為方便后期灌溉耕地，在采坑底部平臺(tái)（+345m）便于降水自然收集區(qū)域，開挖7個(gè)長4m，寬4m，深0.5m的蓄水池。

3.3 堆礦場恢復(fù)治理工程

開采完畢后，對(duì)堆礦場內(nèi)的物料及開采垃圾進(jìn)行清運(yùn)，地面進(jìn)行平整，然后種草，基本恢復(fù)當(dāng)?shù)鼐坝^。

3.4 工業(yè)廣場恢復(fù)治理工程

礦山閉坑后對(duì)工業(yè)廣場的建筑進(jìn)行拆除，拆除后的建筑垃圾外運(yùn)，然后進(jìn)行覆土綠化，恢復(fù)當(dāng)?shù)氐牡孛簿坝^。

3.5 礦山道路恢復(fù)治理工程

礦山閉坑后對(duì)礦山道路進(jìn)行修復(fù)，道路兩邊栽種樹木，修建排水渠道。

3.6 礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工程

在開采區(qū)內(nèi)設(shè)立崩塌、滑坡、地形地貌監(jiān)測點(diǎn)，定期進(jìn)行監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)有發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的跡象立刻進(jìn)行預(yù)警。

4.結(jié)論

通過本方案的實(shí)施，最大限度地減輕了露天采礦活動(dòng)對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境的影響和破壞，實(shí)現(xiàn)礦山地質(zhì)環(huán)境的有效恢復(fù)，即礦山關(guān)閉后地表應(yīng)基本恢復(fù)到采礦前的狀態(tài)，對(duì)存在的地質(zhì)災(zāi)害隱患應(yīng)采取永久性防治措施，使礦山地質(zhì)環(huán)境問題得到有效治理，保證礦區(qū)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展和周圍居民生命財(cái)產(chǎn)安全。

[1]阮獻(xiàn)武，王建國，劉心武．重大地質(zhì)災(zāi)害防治方法與工程治理方案選擇及設(shè)計(jì)計(jì)算手冊(cè) [M]．地質(zhì)出版社， 2010,39．

[2]地質(zhì)災(zāi)害表現(xiàn)形式與防治措施及防治新技術(shù)新規(guī)范應(yīng)用手冊(cè)（第一卷）[M]．中國科技文化出版社， 287．

[3]李天斌，王蘭生．最新巖質(zhì)工程高邊坡穩(wěn)定性及其控制手冊(cè) [M]．地質(zhì)出版社， 2010，,20-24．

[4]李文杰,王邦賢,任佩佩,范浩敏.河南礦山地質(zhì)環(huán)境問題及幾點(diǎn)治理建議[J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護(hù).2010(01)

[5]王震海．地質(zhì)災(zāi)害勘查與防治工程技術(shù)手冊(cè)（第一卷）[M]．地質(zhì)出版社，2010，,163-182．

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1007-6344（2016）10-0010-02