羅 平，王惠江，王前進(jìn)，劉益良

(1.中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心新疆總隊(duì)，新疆 烏魯木齊 830000；2.新疆開源巖土工程勘察設(shè)計(jì)有限公司，新疆 烏魯木齊 830000)

新疆石灰?guī)r礦產(chǎn)資源豐富，主要用于生產(chǎn)水泥、建筑石料、石灰、電石、熔劑等。石灰?guī)r礦產(chǎn)資源的開發(fā)為新疆社會(huì)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展提供了有力的資源保障，同時(shí)也引發(fā)了一些礦山地質(zhì)環(huán)境問題。本文收集了新疆石灰?guī)r礦開發(fā)利用情況的資料，調(diào)查了礦山開采存在的問題和恢復(fù)治理情況，總結(jié)了石灰?guī)r礦山存在的常見地質(zhì)環(huán)境問題，并針對(duì)相應(yīng)問題提出了恢復(fù)治理建議。

1 新疆石灰?guī)r礦山概況

石灰石是常見的一種非金屬礦產(chǎn)，是用途極廣的寶貴資源。石灰石不僅是水泥和制灰工業(yè)不可缺少的重要原料，還廣泛應(yīng)用于建筑用石料、電石、熔劑等行業(yè)，具有應(yīng)用范圍廣、使用量大的特點(diǎn)。

新疆已探獲石灰?guī)r礦產(chǎn)地共有338處，礦床從超大型—礦點(diǎn)均有分布，以中小型礦床為主，其中超大型礦床4處，大型礦床26處，中型礦床48處，小型礦床205處，礦點(diǎn)55處。全疆范圍內(nèi)已開發(fā)利用的石灰?guī)r礦山237個(gè)，其中水泥用石灰?guī)r161個(gè)、建筑石料用石灰?guī)r56個(gè)、制灰用石灰?guī)r16個(gè)、電石用石灰?guī)r2個(gè)、熔劑用石灰?guī)r2個(gè)(表1)。已開發(fā)利用的石灰?guī)r礦山分布范圍較為廣泛，阿克蘇、昌吉州、巴州、博州、烏魯木齊是新疆石灰?guī)r礦采選的主要基地。

表1 新疆已開發(fā)利用的不同用途石灰?guī)r礦山數(shù)量(單位：個(gè))

2 存在的地質(zhì)環(huán)境問題

不同用途石灰?guī)r礦的開采方式通常相同，一般為采用山坡—凹陷露天開采方式，自上而下、水平分層臺(tái)階式開采。新疆石灰?guī)r礦山的主要采剝工藝流程為：露天潛孔鉆機(jī)鉆鑿中深孔—單排孔或多排孔松動(dòng)爆破—柴油動(dòng)力挖掘機(jī)采裝—自卸汽車運(yùn)輸。因不同用途石灰?guī)r礦的開采方式基本相同，所以礦山開采存在的地質(zhì)環(huán)境問題也基本相同。

2.1 邊坡地質(zhì)災(zāi)害問題

石灰?guī)r礦山的地質(zhì)災(zāi)害隱患一般出現(xiàn)在采坑邊坡、礦山道路邊坡和廢石場邊坡。①采坑邊坡：石灰?guī)r礦一般采用露天山坡—凹陷的開采方式，伴隨著采礦的進(jìn)行常形成露天凹陷采坑，采坑形成的高陡邊坡為崩塌提供了有利的空間條件，高陡地形會(huì)促進(jìn)卸荷裂隙的發(fā)展，隨著裂隙進(jìn)一步發(fā)育可能引起崩塌地質(zhì)災(zāi)害。若邊坡傾向和巖層傾向相同時(shí)，臺(tái)階邊坡角不應(yīng)大于巖層傾角，否則開采時(shí)將巖層下部破壞易產(chǎn)生順層滑坡地質(zhì)災(zāi)害；②礦山道路邊坡：修建礦山道路時(shí)形成部分高陡邊坡，與采坑邊坡情況類似，也可能引起崩塌和順層滑坡地質(zhì)災(zāi)害；③廢石場邊坡：廢石場邊坡存在松散的巖石，在重力、爆破震動(dòng)等的作用下會(huì)向下滾落產(chǎn)生崩塌地質(zhì)災(zāi)害。若廢石場堆放邊坡角過大，在降雨等的影響下，可能形成軟弱結(jié)構(gòu)面，產(chǎn)生滑坡地質(zhì)災(zāi)害。

2.2 地形地貌問題

礦山開采活動(dòng)造成原始地形地貌的改變和破壞，石灰?guī)r礦山開采形成的地面建設(shè)工程布局主要包括露天采礦場、廢石堆放場、表土堆放場、管理區(qū)、生活區(qū)、破碎區(qū)等，各礦山建設(shè)場地會(huì)造成植被的破壞、地貌形態(tài)的改變，影響可視化景觀(圖1)。礦山對(duì)地形地貌的破壞程度可根據(jù)礦山破壞面積、破壞程度以及與各類自然保護(hù)區(qū)、人文景觀、風(fēng)景旅游區(qū)、城市周圍、主要交通干線的距離等劃分為嚴(yán)重、較嚴(yán)重、較輕三個(gè)等級(jí)。目前很多礦山存在開采不規(guī)范的情況，沒有按自上而下水平分層臺(tái)階式采礦方法，采場凌亂，廢石亂堆亂放，加大了對(duì)地形地貌的影響和破壞。

圖1 采礦場對(duì)地形地貌的破壞

2.3 廢石場問題

石灰?guī)r礦開采因礦體覆蓋層和夾層的情況不同產(chǎn)生數(shù)量不等的剝離物，剝離物主要包括第四系覆蓋層、夾層、頂?shù)装?。未被綜合利用的廢石堆放會(huì)造成對(duì)土地的壓占(圖2)，同時(shí)受雨水的沖刷，堆積物中的小顆粒物被沖到土地中，對(duì)土地造成污染。剝離物中細(xì)小顆粒進(jìn)入空氣，會(huì)造成粉塵污染。目前新疆石灰?guī)r礦山在資源節(jié)約、環(huán)境保護(hù)和資源綜合利用等方面取得一定成效，石灰?guī)r礦山的廢石用于搭配礦石生產(chǎn)水泥實(shí)現(xiàn)資源化利用、將廢石加工成骨料加以利用等方式得到廣泛使用，但是仍有部分廢石未得到綜合利用。

圖2 廢石堆對(duì)土地的壓占

2.4 引起水土環(huán)境污染

石灰?guī)r礦山一般僅進(jìn)行物理性采石，部分礦山會(huì)在礦區(qū)建立破碎線，進(jìn)行礦石破碎，無化學(xué)分選過程，不會(huì)分選出重金屬元素，因此石灰?guī)r的開采過程一般對(duì)水土環(huán)境污染影響小。礦山工作人員產(chǎn)生的生活垃圾和生活污水中存在有毒有害污染物，生活垃圾隨意丟棄會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染，生活污水不加以處理直接排放也會(huì)污染水土環(huán)境。有些礦山存在將廢機(jī)油等隨意排放的情況，廢油隨意排放會(huì)對(duì)土壤和水體造成污染。

2.5 引起大氣環(huán)境污染

礦山基本不存在使用國家明令淘汰的落后生產(chǎn)工藝裝備和機(jī)械設(shè)備，機(jī)械設(shè)備的尾氣排放符合國家排放標(biāo)準(zhǔn)。礦山開采過程主要的大氣污染為粉塵污染，石灰?guī)r礦山的主要產(chǎn)塵環(huán)節(jié)為：爆破、破碎、裝卸、運(yùn)輸?shù)犬a(chǎn)生的揚(yáng)塵。其主要影響表現(xiàn)為：粉塵漂浮在空氣中，增加局部空氣中懸浮物含量，同時(shí)影響區(qū)域景觀；空氣中的粉塵落到機(jī)器的轉(zhuǎn)動(dòng)部件上，會(huì)加速轉(zhuǎn)動(dòng)部件的磨損，降低機(jī)器工作的精度和壽命；礦工長期在不良工作環(huán)境中接觸粉塵會(huì)對(duì)其健康有一定影響。

3 對(duì)地質(zhì)環(huán)境問題的防治建議

3.1 邊坡地質(zhì)災(zāi)害隱患防治建議

對(duì)于新建和已建礦山，礦山的采掘按設(shè)計(jì)臺(tái)階高度和坡度規(guī)范開采；礦山道路邊坡符合設(shè)計(jì)的邊坡坡度，不形成過陡的邊坡；廢石堆放場和表土堆放場在規(guī)劃區(qū)域按設(shè)計(jì)堆放角度進(jìn)行堆放，分層堆放，每層邊坡角不大于35°。在邊坡上形成的松動(dòng)浮石應(yīng)及時(shí)清理，主要使用機(jī)械清理的方式。對(duì)于地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性較大的邊坡，應(yīng)設(shè)計(jì)專項(xiàng)治理措施，常用的滑坡防治措施有擋土墻等，常用的崩塌防治措施有主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)等。對(duì)于廢棄礦山，通過清理危巖、削坡等方式將邊坡處理至穩(wěn)定狀態(tài)，并保持邊坡平整。

(1)擋土墻防治措施。

在滑坡前緣設(shè)置擋土墻進(jìn)行治理，主要起護(hù)坡止水的作用，承載坡體剩余推力，使坡體達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。擋土墻的類型有重力式、錨定式、薄壁式等，其中重力式擋土墻在礦山道路與廢石堆放場邊坡中使用最為廣泛(圖3)。重力式擋土墻靠自身重力平衡土體，一般形式簡單、施工方便、圬工量大，對(duì)基礎(chǔ)要求也較高。重力式擋土墻的穩(wěn)定性分析包括抗滑驗(yàn)算與抗傾覆驗(yàn)算，抗滑驗(yàn)算安全系數(shù)取值為Ks≥1.3，抗傾覆驗(yàn)算安全系數(shù)取值為Kt≥1.5。

圖3 擋土墻剖面圖(a)與結(jié)構(gòu)示意圖(b)

(2)主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)防治措施。

以鋼絲繩網(wǎng)為主的各類柔性網(wǎng)覆蓋包裹在所需防護(hù)斜坡或巖石上，限制坡面巖石土體的風(fēng)化剝落或破壞以及危巖崩塌，主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)結(jié)構(gòu)配置：鋼絲繩網(wǎng)、鋼絲繩錨桿、支撐繩、縫合繩、鋼絲繩繩卡、鋼絲格柵網(wǎng)(圖4)。主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)局部受載，整體作用，從而使系統(tǒng)能承受較大的荷載并降低單根錨桿的錨固力要求，一般在較大的危巖體處設(shè)置加強(qiáng)錨。

圖4 主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)剖面圖(a)與系統(tǒng)布置圖(b)

3.2 地形地貌破壞防治建議

對(duì)于新建和已建礦山，在開采作業(yè)時(shí)盡量減少擾動(dòng)面積，不破壞規(guī)劃使用區(qū)域外的面積，作業(yè)時(shí)保持場地整潔，對(duì)于場地不平整、堆放廢石不整齊等情況及時(shí)進(jìn)行治理，不再使用的場地及時(shí)進(jìn)行復(fù)墾。提高廢石綜合利用率，減少廢石排放。對(duì)于廢棄礦山，根據(jù)礦山具體情況將不能綜合利用的部分或全部廢石回填至采坑。將邊坡削坡平整、各場地平整后，使用前期剝離的表土對(duì)各場地進(jìn)行覆土，而后進(jìn)行植被復(fù)綠。對(duì)于坡度較大的采坑邊坡可選擇掛網(wǎng)噴播的方式進(jìn)行恢復(fù)治理。對(duì)于原始地類和周邊地類為裸土地或裸巖石礫地的場地則不要求進(jìn)行植被復(fù)綠。恢復(fù)治理后的各類場地，應(yīng)與周邊自然環(huán)境相協(xié)調(diào)。

(1)廢石的綜合利用措施。

注重廢石的綜合利用，可減少廢石的排放，增加可利用資源。結(jié)合水泥生產(chǎn)線多種原料配料的特點(diǎn)，高品位礦石搭配低品位礦石使用，實(shí)現(xiàn)開采或加工各類產(chǎn)物資源化利用，實(shí)現(xiàn)高品位礦石與低品位礦石、夾層、頂?shù)装鍑鷰r等綜合利用。對(duì)于水泥生產(chǎn)無法利用的夾層、頂?shù)装鍑鷰r等可用于生產(chǎn)碎石，提高廢石的綜合利用率。

(2)掛網(wǎng)噴播恢復(fù)治理措施。

掛網(wǎng)噴播的工藝流程為：①清坡：將邊坡環(huán)境受損的部分借助機(jī)械手段平整處理，促進(jìn)網(wǎng)面與邊坡更好地結(jié)合；②掛網(wǎng)：將鐵絲網(wǎng)沿坡面由上至下鋪于坡面上，網(wǎng)與坡面之間保持平順結(jié)合，按設(shè)計(jì)的橫縱間距錨固；③噴播：客土噴播前澆水濕潤坡面，將泥炭、腐殖土、草纖維、緩釋營養(yǎng)肥料等混合材料經(jīng)過專用機(jī)械的攪拌后噴播在鐵絲網(wǎng)上。對(duì)已完成鋪設(shè)的坡面進(jìn)行草籽噴播，將種子與纖維物質(zhì)、粘合劑、保水劑、緩釋肥、微生物菌肥等經(jīng)過噴播機(jī)攪拌混勻成混合液噴播至坡面；④覆蓋：為保溫保濕防沖刷，采用無紡布(或稻草簾)覆蓋；⑤養(yǎng)護(hù)：主要包括澆水、施肥、病蟲防治、補(bǔ)種及后期苗木種植。

3.3 廢石場治理建議

對(duì)于水泥用石灰?guī)r礦山，結(jié)合水泥生產(chǎn)線多種原料配料的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)開采或加工各類產(chǎn)物資源化利用，實(shí)現(xiàn)資源分級(jí)利用、優(yōu)質(zhì)優(yōu)用，實(shí)現(xiàn)高品位礦石與低品位礦石、夾層、頂?shù)装鍑鷰r等綜合利用。對(duì)于其它用途石灰?guī)r礦山，可將滿足要求的廢石用于生產(chǎn)骨料。對(duì)于不能被利用的廢石可在礦山閉坑后回填至采坑，然后覆土復(fù)綠。

3.4 水土環(huán)境污染防治建議

石灰?guī)r礦山開采不會(huì)分選出重金屬元素，主要需防治的水土污染環(huán)節(jié)為生活垃圾和生活污水等。生活垃圾存放于生活區(qū)設(shè)置的垃圾箱，定期清運(yùn)至垃圾處理站統(tǒng)一處理。生活污水中主要含有機(jī)污染物、有毒污染物(如合成洗滌劑)及生物污染物(如有害微生物)等，在礦部生活區(qū)應(yīng)設(shè)置地埋式一體化污水處理裝置，生活污水經(jīng)處理達(dá)到《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)后用于灑水降塵和綠化。機(jī)械設(shè)備保養(yǎng)過程中產(chǎn)生的廢機(jī)油等進(jìn)行統(tǒng)一收集處理，禁止隨意排放。

3.5 大氣環(huán)境污染防治建議

鑿巖作業(yè)中通過采用鑿巖收塵一體鉆機(jī)收塵或濕式鑿巖工藝等措施降塵，爆破作業(yè)中通過噴霧灑水降塵，固定產(chǎn)塵點(diǎn)加設(shè)除塵捕塵裝備并保持足夠的負(fù)壓與生產(chǎn)設(shè)備同步運(yùn)行等措施，實(shí)現(xiàn)抑制和處理采選加工過程中產(chǎn)生的粉塵。運(yùn)輸?shù)缆泛推渌鼒龅嘏渲脼⑺嚩〞r(shí)灑水降塵，由于生產(chǎn)產(chǎn)生粉塵本身特性，其顆粒大，沉降性好，經(jīng)過灑水降塵后礦區(qū)產(chǎn)生的粉塵可得到較好的沉降和改善。同時(shí)礦山應(yīng)該對(duì)產(chǎn)塵明顯的場所進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，監(jiān)測粉塵的排放情況。

4 結(jié)論和建議

(1)新疆已探獲石灰?guī)r礦產(chǎn)地338處，已開發(fā)利用的石灰?guī)r礦山237個(gè)，廣泛應(yīng)用于水泥、建筑用石料、制灰、電石、熔劑等行業(yè)，應(yīng)用范圍廣，使用量大。石灰?guī)r礦山開采引發(fā)的主要地質(zhì)環(huán)境問題有邊坡地質(zhì)災(zāi)害、地形地貌、廢石場、水土環(huán)境污染以及大氣環(huán)境污染等問題。

(2)對(duì)于邊坡地質(zhì)災(zāi)害問題，生產(chǎn)礦山按設(shè)計(jì)要求采礦和堆放廢石，針對(duì)地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性較大的邊坡應(yīng)設(shè)計(jì)專項(xiàng)治理措施；廢棄礦山通過清理危巖、削坡等方式將邊坡處理至穩(wěn)定狀態(tài)。對(duì)于地形地貌問題，生產(chǎn)礦山盡量減少擾動(dòng)面積；廢棄礦山可通過廢石回填、削坡、平整、植被重構(gòu)等措施進(jìn)行治理恢復(fù)。對(duì)于廢石場問題，提高廢石的綜合利用率，減少廢石排放，不能被利用的廢石可在礦山閉坑后回填至采坑。對(duì)于水土環(huán)境污染問題，生活垃圾存放于垃圾箱并定期清運(yùn)至垃圾處理站統(tǒng)一處理，生活污水經(jīng)污水處理設(shè)備處理達(dá)標(biāo)后用于灑水降塵和綠化。對(duì)于大氣環(huán)境污染問題，固定產(chǎn)塵點(diǎn)加設(shè)除塵捕塵裝備，運(yùn)輸?shù)缆泛推渌鼒龅嘏渲脼⑺嚩〞r(shí)灑水降塵。

(3)石灰?guī)r礦在社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮了重要作用，為做好礦山開采中和開采后的地質(zhì)環(huán)境治理與土地復(fù)墾工作，需因地制宜選擇恢復(fù)效果好、經(jīng)濟(jì)可行的恢復(fù)治理措施，從而推動(dòng)礦山生態(tài)文明建設(shè)，踐行綠色礦山建設(shè)目標(biāo)。

礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)和恢復(fù)治理應(yīng)與綠色礦山建設(shè)工作相結(jié)合，對(duì)于要開展綠色礦山建設(shè)的礦山，地質(zhì)環(huán)境保護(hù)和恢復(fù)治理工作納入綠色礦山建設(shè)工作的范疇，屬于綠色礦山建設(shè)的一部分。在實(shí)踐中，大中型礦山盡快開展綠色礦山建設(shè)和評(píng)估入庫工作，小型礦山和三類礦產(chǎn)礦山按照綠色礦山建設(shè)要求規(guī)范管理。