銀家溝礦山環(huán)境治理分析

劉家橙，劉家橘，王曉燕，趙 珂，張馨元

（1.河南省地質(zhì)調(diào)查院，河南 鄭州 450007；2.地下清潔能源勘查開發(fā)產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟，河南 鄭州450007 3.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 鄭州 450007）

目前，國家對礦山生態(tài)環(huán)境越發(fā)重視，注重生態(tài)環(huán)境效益，社會經(jīng)濟和生態(tài)環(huán)境統(tǒng)一協(xié)調(diào)發(fā)展，通過空間規(guī)劃和管理手段，采取防范性措施，減少地質(zhì)環(huán)境問題的發(fā)生[1]。

根據(jù)《國土資源部辦公廳關(guān)于做好礦山地質(zhì)環(huán)境保護與土地復(fù)墾方案編報有關(guān)工作》的規(guī)定，對銀家溝礦山收集到的各種資料和實地調(diào)查結(jié)果進行分析，研究礦山存在的地質(zhì)環(huán)境問題，對復(fù)墾區(qū)劃分復(fù)墾單元。主要研究礦山在開采、閉坑階段的地質(zhì)環(huán)境保護與土地覆綠問題，最大限度地減輕礦業(yè)活動對地質(zhì)環(huán)境的影響，實現(xiàn)礦山環(huán)境的有效保護，集約節(jié)約利用土地，科學(xué)、合理地做好生產(chǎn)建設(shè)項目土地復(fù)墾工作，達到防災(zāi)、減災(zāi)的目的。

1 礦山地質(zhì)環(huán)境與土地復(fù)墾分析

1）礦山地質(zhì)環(huán)境影響。銀家溝礦山位于靈寶縣朱陽鎮(zhèn)南，面積為69.05 km2，礦區(qū)主要由礦山道路、1#～8#采區(qū)，工業(yè)場地、廢石場等組成，開采礦種為硫鐵礦、硅石礦等礦，1#采區(qū)為露天開采，其余采區(qū)為地下開采、開采標高：+1 866～+400 m。經(jīng)過長期的分析調(diào)查發(fā)現(xiàn)，地下開采會對礦上的地質(zhì)環(huán)境造成影響，并且這種影響是持久性、連續(xù)性的，采礦區(qū)誘發(fā)的地面塌陷、地裂縫及崩塌是間接破壞土地[2]。銀家溝礦體和礦床圍巖巖層產(chǎn)狀變化大，斷裂構(gòu)造發(fā)育或有活動斷裂，導(dǎo)水?dāng)嗔褞懈畹V層圍巖、覆巖和主要含水層，導(dǎo)水性強[3-4]，硫鐵礦體巖體結(jié)構(gòu)類型為整體塊狀及碎裂鑲嵌狀、接觸帶部位，局部裂隙較發(fā)育；在雨水琳溶作用下產(chǎn)生酸、堿污染物可能引起土壤污染，采礦活動對地質(zhì)環(huán)境的影響較強烈。

2）礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境治理目標。根據(jù)河南省《關(guān)于改進土地復(fù)墾方案審查工作的通知》和《靈寶市地質(zhì)災(zāi)害防治規(guī)劃》（2015—2020 年），充分考慮礦山的地質(zhì)環(huán)境條件的差異和潛在的地質(zhì)災(zāi)害隱患點的分布、危險程度，進行礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復(fù)治理。根據(jù)前期調(diào)查土地復(fù)墾適宜性評價的結(jié)果，考慮本礦山的自然條件，確定本次土地治理目標。通過采取適當(dāng)?shù)墓こ碳夹g(shù)和植被重建措施，恢復(fù)生產(chǎn)建設(shè)過程中破壞的土地和植被，保護生態(tài)環(huán)境。礦山地質(zhì)環(huán)境治理目標劃分見表1。

表1 礦山地質(zhì)環(huán)境治理目標劃分

3）礦山土地損毀預(yù)測。礦山土地破壞時序與礦山建設(shè)、礦體開采順序密切相關(guān)。礦山道路建設(shè)和一些基建階段進行挖高填低，破壞了原有的地形地貌景觀。土石剝離、廢渣堆排開采階段對植被占壓破壞，可能引起坍塌等地質(zhì)災(zāi)害。礦渣琳溶閉坑階段可能造成邊坡失穩(wěn)、水土環(huán)境污染問題。不同的開采工藝對土地的損毀形式不同，根據(jù)生產(chǎn)工藝流程和礦山平面布置，進行實地勘查礦區(qū)土地損毀方式主要為挖損、壓占和塌陷。

4）土地損毀程度。土地損毀程度分析主要由場地壓占和地下開采造成的地表沉陷變形及露天采場挖損所引起。開采終了時底部周界為凹陷露天礦，容易積水，采場邊坡角70°，選擇的評價因子為挖掘深度、挖掘面積、挖掘邊坡度、積水狀況[5]。工業(yè)場地對土地壓占貫穿建設(shè)期和生產(chǎn)運行期，壓占時間遠超過多年，損毀地類為有林地和其他草地。礦山道路對原有地貌進行了改變，已對土地壓占多年，還將繼續(xù)壓占。廢石場1#～8#數(shù)量，選擇的參評因子為壓占面積、排土高度、邊坡坡度、破壞土層厚度、壓占時間及原土地利用類型。廢石場對地表土壤結(jié)構(gòu)破壞嚴重，治理難度較大，壓占時間大于1 年，壓占類型為有林地和其他草地；綜上所述判斷土地損毀程度為重度。廢石堆存浸出液中各項有毒有害元素濃度均低于GB 5085.3—2007 危險廢物鑒別標準-浸出毒性鑒別的標準，對土地污染較小。依據(jù)地表各損毀區(qū)域的損毀類型、原有地類、損毀面積、損毀程度，綜合分析其損毀程度。礦山土地損毀程度情況表見表2。

表2 礦山土地損毀程度情況表

5）工程技術(shù)方案。礦山存在露天采場、工業(yè)場地、廢石場等地質(zhì)環(huán)境治理問題，結(jié)合破壞的土地類型同時調(diào)查礦山周邊的社會經(jīng)濟狀況，對壓占、挖損、地面塌陷等土地資源破壞區(qū)域，提出土地復(fù)墾治理方案分析，礦山環(huán)境治理與土地復(fù)墾技術(shù)路線如圖1。

圖1 礦山環(huán)境治理與土地復(fù)墾技術(shù)路線

2 礦山恢復(fù)治理方案

1）露天采場恢復(fù)治理工程。防止露天采場邊坡的危巖從裂縫變形到發(fā)生崩塌，在這個期間對危巖的變形進行觀測，并提出中短期發(fā)生崩塌可能性的預(yù)測。對觀測到的危巖體及時進行人工釬撬或炮炸清除措施，生產(chǎn)期，對露天開采造成的邊坡危巖進行及時清除，消除崩塌隱患。①為了防止露天采場平臺覆土后的水土流失，在平臺外側(cè)修建擋土墻，然后再覆土綠化。擋土墻采用漿砌石，利用本礦山的塊石。施工前須將臺階上碎石浮土清理干凈，砌筑時要分層錯縫砌筑，基頂不得做成垂直通縫；②防止坡面匯水沖刷覆土，在露天采場內(nèi)側(cè)邊坡坡腳處修建0.5 m 高度截水溝，將坡面匯水引出治理區(qū)，建議截水溝采用梯形漿砌石結(jié)構(gòu)，塊石等級強度為Mu20，采用M10 砂漿砌筑，墻面斜率為1∶0.3，高度0.5 m，底部寬0.3 m，每10 m 設(shè)置1 道伸縮縫，縫寬20 mm，伸縮縫處填塞瀝青油氈止水，避免水土流失。

2）工業(yè)場地恢復(fù)治理工程。進行工業(yè)場地平整工程，使場地盡可能避免出現(xiàn)高低不平的地段。在土地平整范圍內(nèi)實現(xiàn)土方量的填挖平衡，參照同類土、巖體的穩(wěn)定性邊坡度值確定，治理后同一標高的平臺坡度一般不超過5°，對平整后的土壤進行必要的碾壓，使其達到天然土壤的干密度[6]。由于壓占等建筑因素導(dǎo)致土壤礫石含量過高，在進行土地平整時對表面礫石含量高的土壤進行礫石清理，以滿足林草的生長需要。

3）廢石場治理工程。研究廢石場下游布設(shè)漿砌石擋渣墻工程，擋渣墻采用梯形斷面，M7.5 漿砌石結(jié)構(gòu)，面坡比1∶0.2，背坡比1∶0.4。其中1#采區(qū)廢石場設(shè)計擋渣墻高4.8 m，墻頂寬0.8 m，墻底傾斜坡率0.05∶1，直接座于新鮮基巖上，基礎(chǔ)進入新鮮基巖不小于0.3 m；其余采區(qū)廢石場設(shè)計擋渣墻高1.6 m，墻頂寬0.4 m，墻底傾斜坡率0.05∶1，直接座于新鮮基巖上，基礎(chǔ)進入新鮮基巖不小于0.3 m。擋渣墻分段砌筑，每段長10 m，兩端之間設(shè)沉降縫，縫寬2～3 cm，縫間填塞瀝青油氈。在擋渣墻高2 m 處設(shè)直徑φ100PVC 排水管，水平間距2 m，排水管進口包裹2 層400 g 土工反濾布，墻前伸出墻面20 cm，并保持傾向墻面3%的比降[7-8]，保證廢石堆放安全及滿足要求的排水設(shè)施。

4）塌陷區(qū)裂縫治理工程。礦山地表分布大范圍第四系黃土，由于2#～8#采區(qū)開采造成地面塌陷裂縫的進行封填，裂縫封填可就近取土進行地裂縫的填埋、整平。人工作業(yè)處理在垂直于裂縫走向的自然地勢上坡方向，取地表腐殖土厚30 cm 向后堆放，就近取土填縫，逐步后退，預(yù)先堆放的腐殖土，均勻回填。防止人畜誤入塌陷區(qū)發(fā)生危險，在塌陷區(qū)入口醒目位置各設(shè)警示牌。

3 礦山土地復(fù)墾方案

1）土壤重構(gòu)工程。對于進行表土剝離、覆土結(jié)合礦區(qū)土壤現(xiàn)狀，土源不足情況下盡量不采取外購?fù)猎捶绞?，可采取生土熟化或培育肥措施。在露天開采時，針對不同的開采時段，應(yīng)對露天采場地表熟土進行剝離，剝離厚度為0.60 m。將剝離的表土臨時堆放在廢石場的表土堆存區(qū)，表層與深層單獨存放。在土堆上播散草籽，周邊設(shè)排水溝，防止土壤被雨水沖刷，待土地復(fù)墾時利用。待開采結(jié)束后，對露天采場采終平臺首進行表土覆蓋，表土來源是來自基建期剝離的表土，根據(jù)礦山林地的種植標準和實際經(jīng)驗設(shè)計，露天采場采終平臺覆土厚度0.60 m，可滿足喬、灌木的生長需要。

2）植被重建工程。利用植物及根際圈微生物體系的吸收、揮發(fā)和轉(zhuǎn)化、講解等作用機理，來清除土壤中的污染物質(zhì)。根據(jù)礦山道路、露天采場、廢石場土地復(fù)墾方向為有林地，喬木可選側(cè)柏，株距1 m×1 m，草類可選香根草、三葉草適生性極強播撒。露天采場邊坡下方種植爬山虎，種植密度1 株/1 m，及撒播根系發(fā)達草類品種。廢石場邊坡采用穴栽的方式進行覆土，覆土間距為2 m×2 m，樹坑規(guī)格0.6 m×0.6 m×0.6 m。復(fù)墾有道路，行道樹樹種可選用側(cè)柏，株距和行距均為2 m。造林前穴狀整地，預(yù)先備好坑，暴露一段時間，坑內(nèi)填適量土體；坑穴規(guī)格為徑寬0.6 m，坑深為0.6 m，株行距為2 m×2 m，植樹穴切忌挖成鍋底形或無規(guī)則形，使根系無法自然舒展，坑植時帶土球種植，滿足植物的生長需要。工業(yè)場地有旱地，場地平整后對復(fù)墾區(qū)進行表土覆蓋，可選擇三葉草加狗牙根抗旱能力好，覆蓋度高的植物配種模式。

3）地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測。礦山地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測崩塌體的規(guī)模、形態(tài)，巖土體結(jié)構(gòu)面的產(chǎn)狀，裂縫的閉合程度，及大氣降水與裂縫發(fā)展的關(guān)系。監(jiān)測地面塌陷地表下沉量、水平移動量；監(jiān)測地裂縫地寬度、深度、走向與長度、兩側(cè)相對位移等方面的變化等[9]。采用巡視、儀器測量等方法；地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測點每月監(jiān)測1 次，廢石場雨季要加密監(jiān)測，監(jiān)測人員應(yīng)及時整理監(jiān)測資料，并與預(yù)測結(jié)果進行對比分析。對土地復(fù)墾率進行監(jiān)測，核定損毀土地整治率、植被恢復(fù)系數(shù)、土地復(fù)墾率等主要指標，為土地復(fù)墾竣工驗收及后期土地利用管理提供依據(jù)，具體通過測量生產(chǎn)項目各階段占地面積、土地損毀類型及其分布，林草保存情況劃定項目土地復(fù)墾責(zé)任范圍，調(diào)查土地復(fù)墾分析中的各項防治措施的實施數(shù)量和質(zhì)量，土地復(fù)墾措施管理、地表有無明顯塌陷等。掌握土地損毀及復(fù)墾安排動態(tài)變化情況，確定復(fù)墾工程措施數(shù)量及效果。

4 結(jié)語

針對銀家溝礦山存在地質(zhì)環(huán)境和地質(zhì)災(zāi)害的問題，提出地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)、土地復(fù)墾和地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測的治理工程；礦山及時保護與治理，可以減少礦山開采工程帶來的新增水土流失，改善土地利用結(jié)構(gòu)、發(fā)揮生態(tài)系統(tǒng)的功能、部分土地得以有效利用，初步實現(xiàn)礦山區(qū)域環(huán)境修復(fù)和生產(chǎn)經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展。