黃應(yīng)盟,趙崇清,孟中華

(1.廣西高峰礦業(yè)有限責(zé)任公司, 廣西南丹縣 547605;2.長沙礦山研究院, 湖南長沙 410012)

高峰礦區(qū)地表生態(tài)環(huán)境綜合治理

黃應(yīng)盟1,趙崇清1,孟中華2

(1.廣西高峰礦業(yè)有限責(zé)任公司, 廣西南丹縣 547605;2.長沙礦山研究院, 湖南長沙 410012)

敘述了高峰礦區(qū)地表生態(tài)環(huán)境的惡化過程和地質(zhì)災(zāi)害隱患形成原因,分析了地表環(huán)境惡化和地質(zhì)災(zāi)害隱患對礦山安全生產(chǎn)和區(qū)域環(huán)境的影響,針對地質(zhì)災(zāi)害隱患提出了高峰礦區(qū)地表生態(tài)環(huán)境的綜合治理方案,并論述了實施治理方案的可行性。通過對高峰礦區(qū)地表實施綜合治理,消除了地質(zhì)災(zāi)害隱患,恢復(fù)了地表生態(tài)環(huán)境,改善了礦區(qū)的生產(chǎn)、生活環(huán)境,達(dá)到了預(yù)期治理效果,向?qū)崿F(xiàn)綠色礦山的目標(biāo)邁進(jìn)了一大步。

礦山生態(tài)環(huán)境;地質(zhì)災(zāi)害隱患;空區(qū)探測;巖層移動;聲發(fā)射

廣西大廠礦區(qū)100號礦體為大型錫-多金屬特富礦體,屬于高硫、高鐵的錫石-硫化礦床,價值巨大,礦石中含錫、鋅、鉛、銻等多種金屬。由于礦體遭受到多家民采企業(yè)的無序開采破壞,礦體在開發(fā)過程中產(chǎn)生了眾多錯綜復(fù)雜的井巷工程和若干形態(tài)不一的采空區(qū),破壞了礦體和圍巖的整體性與穩(wěn)定性,最終導(dǎo)致這些空區(qū)聯(lián)通為一體并冒通地表,形成地表塌陷區(qū),影響區(qū)域近10萬m2,嚴(yán)重破壞了地表環(huán)境,形成了地表開裂、塌陷等地質(zhì)災(zāi)害隱患;巴里新尾礦庫閉庫施工后其堆積壩壩坡仍然過陡,壩體穩(wěn)定安全因數(shù)尚未達(dá)到尾礦壩設(shè)計規(guī)范要求的標(biāo)準(zhǔn),且?guī)靺^(qū)已初步具備發(fā)生泥石流的潛在危險,形成地質(zhì)災(zāi)害隱患,對下游大廠鎮(zhèn)居民生命財產(chǎn)構(gòu)成了威脅。為了消除隱患,改善地表生態(tài)環(huán)境,高峰公司對礦區(qū)地表實施了多項綜合治理工程,對礦區(qū)環(huán)境和地質(zhì)災(zāi)害隱患進(jìn)行工程治理,均達(dá)到了預(yù)期治理目標(biāo)。

1 地表環(huán)境惡化與地質(zhì)災(zāi)害隱患

1.1 地表環(huán)境惡化及地質(zhì)災(zāi)害隱患的形成

(1)地表塌陷區(qū)的形成和發(fā)展變化。20世紀(jì)80年代后期,大量非法民礦紛紛涌入原新洲錫礦開采范圍搶采100號礦體,由于地下涌水等原因,新洲錫礦和民礦只能在680m標(biāo)高以上開采。1992年底,原高峰錫礦完成了探采斜井、通風(fēng)斜井及500m和450m水平的開拓和采準(zhǔn)工程,大面積疏干了550m標(biāo)高以上的地下水,解決了上部涌水問題。隨后,新洲錫礦和民采企業(yè)紛紛往下延伸,對550m標(biāo)高以上的礦體進(jìn)行無序開采,留下大量采空區(qū),盜采和破壞了500～550m標(biāo)高100號礦體預(yù)留的安全隔離礦帶,并把開采巷道延伸至500m標(biāo)高以下,使井下地壓活動日益加劇,相繼發(fā)生了725m中段大面積坍塌、地表多次多處下沉、地表多次塌陷等地壓活動和事故,最終致使地表與井下空區(qū)連通,地表塌陷坑不斷下沉和擴(kuò)大,形成了從地表延伸到350 m標(biāo)高的塌陷漏斗——陷落區(qū)。1997年被國家列為全國第三號特大事故隱患區(qū)。

(2)新洲大溝事故隱患的形成及地表生態(tài)環(huán)境的惡化加劇。20世紀(jì)50年代,新洲礦開采淺部礦體,并在新洲地面沿山坡建立選廠,原來的水溝被尾砂和廢渣填平。隨著21世紀(jì)初金屬價格的攀升,地表堆積的尾礦被盜礦者非法混亂掏采,形成了大大小小的人為掏采深坑,導(dǎo)致周邊排水溝堵塞和水土嚴(yán)重流失,既違反了安全生產(chǎn)法規(guī),又造成了安全事故隱患,同時,也使新洲本已惡化的生態(tài)環(huán)境進(jìn)一步惡化。

(3)巴里新尾礦庫泥石流地質(zhì)災(zāi)害隱患。巴里新尾礦庫1992年設(shè)計,1993年建成并投入使用,1996年在中國有色金屬工業(yè)總公司安全大檢查時被認(rèn)定為險一級庫后停用,1998年進(jìn)行了閉庫設(shè)計階段工程地質(zhì)勘察,隨后進(jìn)行了閉庫工程施工,于2000年4月底竣工,使巴里新尾礦庫的安全性有了很大提高。2001年2月,業(yè)主委托武漢安全環(huán)保研究院及中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所對其進(jìn)行了安全性評價。評價報告指出:尾礦庫的治理工程使其安全度較以前有了明顯提高,但其子堤沒有達(dá)到設(shè)計規(guī)范對四級尾礦庫壩體最小安全超高為0.5m的要求,其堆積壩壩坡仍然過陡,壩體穩(wěn)定安全因數(shù)尚未達(dá)到尾礦壩設(shè)計規(guī)范要求的標(biāo)準(zhǔn),而且?guī)靺^(qū)區(qū)域內(nèi)已初步具備發(fā)生泥石流的潛在危險。

1.2 環(huán)境惡化及地質(zhì)災(zāi)害隱患帶來的影響與危害

(1)塌陷區(qū)的形成及地表巖層移動產(chǎn)生的裂縫嚴(yán)重威脅臨近區(qū)域的地表構(gòu)筑物,也加大了井下涌水量,既增大了下部礦體的開采難度,又增加了開采成本,亦對礦山安全生產(chǎn)構(gòu)成威脅,同時惡化了地表生態(tài)環(huán)境。塌陷區(qū)東北側(cè)新洲大溝的亂采爛挖形成的上百個大大小小的深坑,在嚴(yán)重破壞地表環(huán)境的同時又形成了事故隱患,極容易發(fā)生塌陷事故。

(2)巴里新尾礦庫除了具備泥石流地質(zhì)災(zāi)害隱患外基本上無調(diào)洪庫容,僅靠子堤攔洪,暴雨洪水期間尾礦庫處于危險狀態(tài)。隨著時間的延續(xù),各級子堤中起加筋作用的茅草會逐漸腐爛,多雨季節(jié)堆積壩外坡上體會被雨水飽和,使抗剪強(qiáng)度降低,完全可能因此而導(dǎo)致邊坡失穩(wěn),使庫區(qū)存在洪水漫壩和滲透破壞垮壩兩種危險。另外,庫區(qū)下游大廠鎮(zhèn)生活有5萬多居民,這些隱患和危險對下游居民的生命財產(chǎn)安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。

2 地表綜合治理方案及其可行性

2.1 綜合治理方案

(1)由于陷坑周邊區(qū)域的復(fù)雜性,針對新洲塌陷區(qū)提出了如下治理方案:用機(jī)械設(shè)備(必要時可采取爆破)將陷坑周邊土石方和礦山生產(chǎn)掘進(jìn)產(chǎn)生的廢石回填至塌陷坑,平整場地后在滑坡坡地堆放形成緩沖阻擋平臺,最后修筑排水溝、設(shè)置巖層沉降和移動觀測樁,同時進(jìn)行區(qū)域性的植被恢復(fù)。

(2)新洲大溝距塌陷坑較近,對新洲大溝的治理涉及到高峰地表塌陷區(qū)的綜合整治,同時,為了阻止地表民工哄搶和違章非法偷挖尾砂,防止發(fā)生安全事故,提出了機(jī)械取砂后挖坑覆蓋、恢復(fù)原有地貌并設(shè)置排洪溝、加強(qiáng)安全管理的治理方案。

(3)根據(jù)泥石流形成的3大基本條件(有豐富的松散土石碎屑固體物質(zhì),有利于貯集、運(yùn)動和停淤的地形地貌條件,充足水源),提出了巴里新尾礦庫泥石流地質(zhì)災(zāi)害隱患治理方案:搬遷庫區(qū)流域內(nèi)居民,拆除區(qū)內(nèi)建筑物;把尾礦庫內(nèi)尾礦、廢石、棄渣等移出庫區(qū),在安全區(qū)域另行堆放(或利用);對初期壩坡角進(jìn)行加固;修復(fù)庫區(qū)被破壞的環(huán)型截水溝,并加強(qiáng)日常維護(hù),及時將降水引入側(cè)槽式溢洪道排走;新建應(yīng)急排水設(shè)施(導(dǎo)水槽和排水溝);取締庫區(qū)流域內(nèi)民采、民選點,杜絕庫區(qū)內(nèi)民采、民選點的尾礦和廢棄物的排放現(xiàn)象;對地基軟弱地帶的局部區(qū)域修建檔土墻;進(jìn)行地表植被恢復(fù)。

2.2 治理方案可行性

(1)100號礦體事故隱患治理。至2004年,高峰公司5年間累計投入1.23億元,采用構(gòu)筑安全隔離層、充填、密閉和地壓管理等措施,對井下采空區(qū)進(jìn)行科學(xué)、有效的治理和防范,100號礦體重大事故隱患治理工程完成后,于2004年6月通過了廣西壯族自治區(qū)安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局組織的專家驗收,為地表塌陷區(qū)的治理打下了良好的基礎(chǔ),技術(shù)上已具備對地表塌陷坑作徹底治理的條件。

(2)地表沉降監(jiān)測。地表多年的沉降監(jiān)測結(jié)果表明,從2002年起,地表基本已不下沉,2003～2005年的沉降量僅分別為2,1,1mm,表明從2002年以來,地表長期處于穩(wěn)定狀態(tài),新洲塌陷區(qū)已具備地表地質(zhì)環(huán)境治理的安全條件。

(3)鉆孔探測。在陷坑周邊共布置了5個探測鉆孔,以探測塌陷坑周邊采空區(qū)情況,鉆孔工程量501.85m,在孔內(nèi)進(jìn)行了巖體聲發(fā)射測試,探測結(jié)果和聲發(fā)射波形頻譜特征分析表明:地表塌陷區(qū)周邊表土層約20～40m,下部巖體較完整,施工地段下部沒有空區(qū)。

(4)地層構(gòu)造。礦區(qū)地層為中泥盆統(tǒng)馬家坳組結(jié)晶灰?guī)r,板狀灰?guī)r、頁巖,上泥盆統(tǒng)下榴江組硅質(zhì)巖,上榴江組條帶狀硅質(zhì)、灰?guī)r、泥灰?guī)r和扁豆?fàn)罨規(guī)r,上泥盆統(tǒng)同車江組頁巖、灰?guī)r互層夾少量砂巖,分布于礦區(qū)上部及四周;花崗斑巖呈巖脈縱貫礦區(qū)的中部,走向南北,傾角70°～80°,總體傾向東,局部傾向西,脈厚5～8m。治理區(qū)域內(nèi)無大的斷裂構(gòu)造或不良地層影響治理工程施工。

(5)水文地質(zhì)。治理區(qū)上部為含礦破碎帶,破碎帶透水性強(qiáng),但不含水。大部分降雨以溪流形式排泄,少量通過生物礁灰?guī)r裸露區(qū)、含錫破碎帶、各種天然和人為裂隙、塌陷等滲入生物礁灰?guī)r,這些滲入的地下水向礦坑運(yùn)移,以礦坑排水形式排泄。陷坑和尾礦庫治理區(qū)域無不良水文地質(zhì)條件影響。

(6)自然地理條件。高峰礦區(qū)地表居民和受影響建筑物已遷移和拆除,治理區(qū)域內(nèi)多為山石雜草地,土壤主要為各類巖石風(fēng)化的殘積物和坡積物,土層淺薄,植被主要是巴芒桿、龍須草等野生植物和人工種植的杉木、馬尾松等樹種。地表條件有利于盡快實施陷坑治理和泥石流災(zāi)害隱患治理。

3 方案實施及效果

3.1 工程實施

各治理工程實施前,組織編寫相關(guān)工程的《施工組織設(shè)計方案》和《安全勞動生產(chǎn)組織方案》,對相應(yīng)治理工程的概況、施工方法、施工注意事項、施工質(zhì)量保障、安全措施、施工人員配置、施工次序、施工進(jìn)度、治安防范措施等做出明確說明。

工程施工單位向業(yè)主提出書面開工申請報告,開工前,組織有關(guān)施工人員在高峰公司進(jìn)行集中培訓(xùn),取得上崗資格證后持證上崗,施工設(shè)備在對現(xiàn)場進(jìn)行安全確認(rèn)后進(jìn)場,并在高峰公司技術(shù)科、安環(huán)科等有關(guān)部門對現(xiàn)場進(jìn)行檢查后,批復(fù)開工報告,最后正式開始治理工程施工。

整個治理過程中,由高峰公司工程科技術(shù)員進(jìn)行現(xiàn)場施工監(jiān)理,由治理工程設(shè)計方、公司安環(huán)和保衛(wèi)科技術(shù)人員進(jìn)行安全技術(shù)指導(dǎo)和保衛(wèi)工作。

3.2 綜合治理效果

(1)經(jīng)過兩年多的不懈努力,至2009年初,高峰公司嚴(yán)格按地質(zhì)災(zāi)害治理任務(wù)書要求,完成了新洲塌陷區(qū)綜合治理工程。對塌陷區(qū)內(nèi)塌陷坑進(jìn)行了回填治理,對塌陷坑周邊邊坡進(jìn)行了治理,對新洲大溝進(jìn)行了全面治理,為井下采礦作業(yè)提供了安全生產(chǎn)條件,徹底消除了塌陷區(qū)塌陷、地裂縫、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害,同時減少了高峰礦區(qū)地下“人工水體”的形成,恢復(fù)和改善了當(dāng)?shù)氐淖匀簧鷳B(tài)環(huán)境,為當(dāng)?shù)鼐用駝?chuàng)造了安全的嶄新生活環(huán)境,促進(jìn)了社會的和諧,為摘除高峰礦區(qū)全國第三大“特大事故隱患區(qū)”的帽子夯實了基礎(chǔ),為高峰公司當(dāng)前生產(chǎn)以及100號礦體下部延伸礦體開發(fā)創(chuàng)造了安全條件,其社會效益和環(huán)境效益是顯而易見的。

(2)通過對新尾礦庫流域內(nèi)尾礦、廢石、棄碴進(jìn)行搬遷,在庫區(qū)流域內(nèi)修建環(huán)山截洪溝、修建泄水井、修繕原排水設(shè)施,在邊坡弱化區(qū)域及廢石平整點修建擋土墻和護(hù)坡,加固初期壩內(nèi)坡底,恢復(fù)庫區(qū)流域的自然植被等一系列泥石流災(zāi)害隱患治理工程的實施,對庫區(qū)流域內(nèi)形成泥石流災(zāi)害的3個基本條件進(jìn)行了逐個的消除和改變,徹底消除了巴里新尾礦庫庫區(qū)流域內(nèi)的泥石流災(zāi)害隱患,確保了大廠鎮(zhèn)居民生命財產(chǎn)安全,也實現(xiàn)了庫區(qū)生態(tài)環(huán)境的長治久安。

4 結(jié) 語

礦山生態(tài)環(huán)境治理是功在當(dāng)代、利在千秋的事業(yè),這一事業(yè)歷史性地賦予了礦山無限的責(zé)任,依靠國家政策和資金支持,依靠各級政府和礦山企業(yè)的積極性和責(zé)任,高峰礦區(qū)地表生態(tài)環(huán)境綜合治理工程達(dá)到了預(yù)定的治理目標(biāo),使礦業(yè)開發(fā)和環(huán)境保護(hù)協(xié)同起來,使資源開發(fā)走上了良性循環(huán)的軌道,使礦山成為真正的綠色礦山。此外,礦山環(huán)境治理亦可以提供礦山安全生產(chǎn)條件,改善安全生產(chǎn)環(huán)境,減少資源損失,最大限度回收國家資源,對礦山企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展有著重要而又積極的意義。

[1]黃應(yīng)盟,鄧金燦,毛建華,等.高峰礦區(qū)100號礦體采空區(qū)治理與地壓監(jiān)測研究[J].礦業(yè)研究與開發(fā),2005,(3).

[2]黃應(yīng)盟,毛建華,孟中華,等.高峰礦區(qū)新洲地表塌陷坑綜合治理研究[J].礦業(yè)研究與開發(fā),2009,(3).

[3]陸 鋒.105號礦體安全高效開采過程中的主要影響因素分析[J].礦業(yè)研究與開發(fā),2009,(4).

[4]鄧金燦,孟中華,等.礦體遺留采空區(qū)的隱患評估及治理研究[J].金屬礦山,2009,(8).

2010-03-07)

黃應(yīng)盟(1963-),男,廣西北流人,碩士,高級工程師,第六屆中國有色金屬學(xué)會采礦學(xué)術(shù)委員會委員,主要從事礦山經(jīng)營管理工作。