淺談礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理措施—以某水泥企業(yè)水泥用灰?guī)r礦為例

孫春曉，張廣山，馬 群

(中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心河南總隊，河南 信陽 464000)

我國礦產(chǎn)資源較為豐富，在大力開發(fā)礦產(chǎn)資源的同時誘發(fā)了地質(zhì)災(zāi)害，破壞了地形地貌景觀，污染了生態(tài)環(huán)境，影響了當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)和生活，因此礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理工作迫在眉睫[1-3]。近年來，為實現(xiàn)礦產(chǎn)資源開發(fā)與礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)并重的綠色礦業(yè)發(fā)展目標(biāo)，國家和河南省有關(guān)部門分別頒布了《礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)規(guī)定》、《河南省地質(zhì)環(huán)境保護(hù)條例》等文件[4-6]，使得礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理工作取得了一定成效。結(jié)合當(dāng)前礦山開采與環(huán)境保護(hù)同步走的原則，在查閱大量相關(guān)資料的基礎(chǔ)上[7-11]，本文以某水泥企業(yè)水泥用灰?guī)r礦為例，對其礦山開采過程中的地質(zhì)環(huán)境問題進(jìn)行了分析評估，預(yù)測了礦山開采將會產(chǎn)生的地質(zhì)環(huán)境問題，在已有政策、法規(guī)的基礎(chǔ)上提出了針對性的地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理措施，以期為類似礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理提供參考。

1 礦山概況與地質(zhì)環(huán)境背景

1.1 礦山概況

礦區(qū)行政區(qū)劃隸屬汝州市臨汝鎮(zhèn)管轄，礦區(qū)面積0.6 285km2，分兩個露天采場同時進(jìn)行開采，開采標(biāo)高+760～+500m，生產(chǎn)規(guī)模230×104t/a。按照開發(fā)利用方案設(shè)計，礦山采用自上而下水平分臺階式露天開采，公路開拓、汽車運輸。目前，礦區(qū)1號拐點至2號拐點已采至最低標(biāo)高(圖1)。

1.2 地形地貌

礦區(qū)屬侵蝕剝蝕低山區(qū)，區(qū)內(nèi)海拔標(biāo)高+500m～+760m，相對高差260m，一般相對高差150m。區(qū)內(nèi)地形屬平緩坡地，總體地勢呈東高西底?，F(xiàn)狀條件下礦山已形成3處露天采坑(圖1)。

圖1 礦區(qū)開采現(xiàn)狀圖

1.3 地層巖性與構(gòu)造

礦區(qū)出露地層主要為下古生界寒武系中統(tǒng)徐莊組(?2x)、張夏組(?2zh)和新生界第四系(Q)。中統(tǒng)徐莊組(?2x)為礦體底板，分布于礦區(qū)南部，呈近東西向展布，巖性為紫紅、黃綠色頁巖夾泥質(zhì)灰?guī)r、鮞粒灰?guī)r、含泥質(zhì)條帶鮞粒灰?guī)r，巖層總厚＞100m。中統(tǒng)張夏組(?2zh)呈近東西向帶狀分布，為礦區(qū)含礦層，分為五個巖性層，第一層(?2zh1)為灰色、灰黃色薄層泥質(zhì)條帶灰?guī)r，巖層厚15～35m，平均厚度25m，為礦體直接底板；第二層(?2zh2)為淺灰—青灰色鮞豆灰?guī)r，巖層厚3.5～4m；第三層(?2zh3)為淺灰色豹皮灰?guī)r，巖層厚10.8m；第四層(?2zh4)為灰色鮞粒條帶灰?guī)r，巖層厚41.75～42.5m；第五層(?2zh5)為淺灰、灰白色、風(fēng)化面呈暗灰色鮞粒白云質(zhì)灰?guī)r，巖層厚度＞30m，為礦體直接頂板。新生界第四系(Q)巖性主要為黃褐色粘土，夾少量碎石和有機(jī)質(zhì)，分布在溝谷低洼地帶，厚0～5m。

礦區(qū)總體構(gòu)造為單斜構(gòu)造，巖層傾向北西325°左右，傾角15°～25°。區(qū)內(nèi)未見明顯大型褶皺和斷裂構(gòu)造，僅出露兩條小型斷裂構(gòu)造。

1.4 礦體特征

礦體呈單斜層狀產(chǎn)出，傾向為北西325°左右，傾角15°～25°，賦存標(biāo)高+500～+760m，礦體整體呈近東西向延伸，東西長約1 000m，南北寬600～1 000m。礦體厚度40.07～69.80m，平均厚55.56m。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)現(xiàn)狀評估

依據(jù)礦區(qū)地形地貌特征和有關(guān)規(guī)范要求，從地質(zhì)災(zāi)害、含水層、地形地貌景觀和水土環(huán)境污染四方面[12]對該區(qū)地質(zhì)環(huán)境保護(hù)現(xiàn)狀進(jìn)行了地質(zhì)環(huán)境分析與評估。

2.1 地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀評估

現(xiàn)狀條件下，該礦山已形成3處露天采坑，4條礦山道路，露天采坑開采深度5～35m，坡度30～60°，露天采坑和礦山道路均不存在崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害點，地質(zhì)災(zāi)害危險性小，造成的危害程度小，對地質(zhì)環(huán)境影響程度輕。

2.2 含水層破壞現(xiàn)狀評估

礦區(qū)最低開采標(biāo)高為+500m，位于最低侵蝕基準(zhǔn)面+330m之上，礦區(qū)開采礦種為水泥用灰?guī)r礦，不含重金屬離子和有毒元素。因此，采礦活動不會造成礦區(qū)及其周圍含水層水位下降，對含水層影響較輕。

2.3 地形地貌景觀破壞現(xiàn)狀評估

現(xiàn)狀條件下，該礦山已形成3處露天采坑，4條礦山道路，露天采坑面積18.872 1hm2，礦山道路面積1.59hm2，采坑面積較大，采坑以挖損方式、礦山道路以壓占方式破壞了原有的地表植被，使原有地形地貌發(fā)生變化。故現(xiàn)狀條件下，露天采場對原生地形地貌景觀破壞為嚴(yán)重，礦山道路對原生地形地貌景觀破壞為較嚴(yán)重。

2.4 水土環(huán)境污染現(xiàn)狀評估

礦山開采對水環(huán)境的影響是指礦山開采產(chǎn)生的廢水對水環(huán)境造成的影響。礦山開采產(chǎn)生的廢水主要指生活廢水，而生活廢水呈中性或弱酸性，不含重金屬離子及有毒元素，懸浮物含量小，經(jīng)污水池處理后達(dá)到二級排放標(biāo)準(zhǔn)，可自然排放或用于礦區(qū)綠化，且區(qū)內(nèi)無大型地表水體及泉水出露點，農(nóng)民飲用水水位也在開采標(biāo)高或底板以下。因此，礦山開采不會造成水系污染現(xiàn)象，對水環(huán)境污染影響較輕。

礦山開采對土壤環(huán)境影響是指礦山開采產(chǎn)生的廢石廢渣暴露于空氣中，受雨水沖刷和淋溶等作用將其中有毒有害成分滲入土壤中，對土壤環(huán)境造成影響。而該礦山產(chǎn)生的廢石廢渣全部用于混凝土粗細(xì)骨料，不存在廢石廢渣暴露于空氣中。因此，礦山開采不會造成土壤環(huán)境污染，對土壤環(huán)境污染影響較輕。

3 礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)預(yù)測評估與治理分區(qū)

3.1 礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)預(yù)測評估

根據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)現(xiàn)狀評估結(jié)果，對采礦活動可能引發(fā)的地質(zhì)環(huán)境問題進(jìn)行了預(yù)測評估，結(jié)果見表1。

表1 礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)預(yù)測評估結(jié)果表

3.2 礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理分區(qū)

根據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)現(xiàn)狀和預(yù)測評估結(jié)果，將礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理區(qū)劃分為重點防治區(qū)(Ⅰ)、次重點區(qū)防治區(qū)(Ⅱ)和一般防治區(qū)(Ⅲ)，其中露天采場為重點防治區(qū)(Ⅰ)，臨時表土堆場、礦山道路為次重點防治區(qū)(Ⅱ)，其它區(qū)域為一般防治區(qū)(Ⅲ)，見表2。

表2 礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理分區(qū)表

4 礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)措施

4.1 露天采場地質(zhì)環(huán)境保護(hù)措施

針對礦山生產(chǎn)過程中露天采場可能出現(xiàn)的地質(zhì)環(huán)境問題采取了如下保護(hù)措施：①為保障礦山有序安全生產(chǎn)，在露天采場外圍設(shè)置警示牌并牽拉防護(hù)網(wǎng)以警告路人注意安全，防止路人、牲畜進(jìn)入采場。②礦山開采期間對可能引發(fā)崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害的隱患區(qū)域，采取削方減載、坡腳堆載、清除危巖等措施[13]消除隱患。開采期間嚴(yán)格按照開采設(shè)計進(jìn)行施工，杜絕不規(guī)范開采，臺階工作臺面應(yīng)保持平整，臨近最終邊坡角的采掘作業(yè)，按設(shè)計確定的寬度預(yù)留安保、運輸平臺，保持階段的安全坡面角，不超挖坡底，以保證最終邊坡的穩(wěn)定性。③采礦期間為防止雨水沖刷露天采場形成地質(zhì)災(zāi)害，露天采場開采境界線外圍迎水面一側(cè)修建截排水溝將上部地表匯水區(qū)域形成的匯流攔截后導(dǎo)入到礦區(qū)山溝山坳處，統(tǒng)一匯至礦區(qū)低側(cè)沖溝，以確保礦區(qū)內(nèi)部邊坡、工程結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。④采礦期間設(shè)置監(jiān)測點，建立長期邊坡觀測網(wǎng)，以便發(fā)現(xiàn)異常及時解決。

4.2 臨時表土堆場、礦山道路地質(zhì)環(huán)境保護(hù)措施

臨時表土堆場用于存放待復(fù)墾的表土，易引發(fā)泥石流地質(zhì)災(zāi)害，因此采取周圍設(shè)置警示牌警告路人注意安全。上游開挖截水溝攔截上部匯水引流至礦山山溝處，下游修筑擋土墻防止表土在自重及雨水等外力作用下向下游發(fā)生滑動等保護(hù)措施。

礦山道路易受雨水沖刷，引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，造成道路損毀，因此要在道路一側(cè)修建截排水溝預(yù)防地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

5 礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理措施

5.1 露天采場恢復(fù)治理措施

(1)采坑回填。露天采場基底、平臺達(dá)到開采標(biāo)高后，為便于后期土地復(fù)墾，在基底、平臺需回填0.5m厚的廢渣，廢渣來源于礦山拆除工程類的廢棄渣石，廢渣回填工程量見表3。

表3 露天采場廢渣回填及覆土工作量表

(2)場地平整。露天采場回填渣石后，用壓路機(jī)和推土機(jī)對回填場地進(jìn)行壓實平整，以便后續(xù)覆土工程的實施，渣石規(guī)格取用粒度為80mm以下，且顆粒級配合理，平整壓實度達(dá)到90%以上。

(3)覆土綠化。露天采場基底及上部臺階回填渣石平整后覆土綠化，覆土厚度0.5m，覆土工程量見表3。覆土后為防止水土流失，設(shè)計在臺階外側(cè)修建擋土保水墻，內(nèi)側(cè)修建截排水溝。擋土保水墻距離臺階邊緣0.2m，墻體采用漿砌塊石，墻面采用砂漿抹面，砂漿級配M7.5，擋土墻斷面尺寸為頂寬0.6m，底寬0.6m，高1.0m。截排水溝選用矩形過水?dāng)嗝?，斷面尺?.5m×0.5m，截排水溝斷面示意圖見圖2。

圖2 截排水溝斷面示意圖

根據(jù)原土地利用現(xiàn)狀及周邊生態(tài)環(huán)境，綠化方式采用灌草套種。灌木樹種為黃荊和胡枝子，草本植物為黃背草和白羊草草籽。灌木樹種要求胸徑2cm以上，苗高1.0m以上，株距2.0m×2.0m，草本植物撒播標(biāo)準(zhǔn)為30kg/hm2。鑒于邊坡巖石較硬，且坡度陡，為達(dá)到快速復(fù)綠，恢復(fù)環(huán)境，選擇在坡腳種植攀爬植物爬山虎[14]，株距為0.5m。經(jīng)估算，露天采場綠化栽植灌木89 356株，爬山虎21 150株，撒播草籽1 072.27kg。露天采場復(fù)墾示意圖見圖3。

圖3 露天采場復(fù)墾示意圖

5.2 臨時表土堆場、礦山道路恢復(fù)治理措施

礦山生產(chǎn)結(jié)束后對臨時表土堆場的堆土進(jìn)行清理，礦山道路硬化路面進(jìn)行挖除，挖除清理完畢后進(jìn)行場地平整并覆土綠化，覆土厚度0.5m，綠化方式為灌草套種，灌木樹種為黃荊和胡枝子，株距2.0m×2.0m，草本植物為黃背草和白羊草草籽，撒播標(biāo)準(zhǔn)30kg/hm2。臨時表土堆場綠化栽植黃荊和胡枝子2 100株，撒播白羊草和黃背草草籽25.20kg。礦山道路綠化栽植黃荊和胡枝子共5 857株，撒播白羊草和黃背草草籽70.28kg。

6 結(jié)論

(1)現(xiàn)狀條件下，該水泥用灰?guī)r礦山地質(zhì)災(zāi)害危險性小、含水層破壞影響較輕、地形地貌景觀破壞嚴(yán)重，水土環(huán)境污染影響較輕。

(2)通過對該礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)現(xiàn)狀評估，預(yù)測了評估區(qū)內(nèi)露天采場地質(zhì)災(zāi)害危險性中等，地形地貌景觀破壞嚴(yán)重；臨時表土堆場及礦山道路地質(zhì)災(zāi)害危險小，地形地貌景觀破壞較嚴(yán)重。

(3)通過對評估區(qū)地質(zhì)環(huán)境保護(hù)現(xiàn)狀的評估及發(fā)展趨勢的預(yù)測，劃分了礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理區(qū)，其中露天采場為重點防治區(qū)，臨時表土堆場及礦山道路為次重點防治區(qū)，評估區(qū)其它區(qū)為一般防治區(qū)。

(4)針對不同恢復(fù)治理區(qū)采取不同的地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理措施，能夠使礦山在開采礦產(chǎn)資源的同時減少生態(tài)環(huán)境的污染與破壞。

礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理是是一項長期而艱巨的任務(wù)，礦山在今后的生產(chǎn)過程中，我們要以雙贏的理念實現(xiàn)礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與環(huán)境保護(hù)相結(jié)合，保持和促進(jìn)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。