何偉民

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)勘查院，許昌 461000）

礦業(yè)是甘南經(jīng)濟發(fā)展的主要產(chǎn)業(yè)支柱，礦產(chǎn)資源開發(fā)對促進當(dāng)?shù)厣鐣l(fā)展和人們生活水平的提高，提供了重要的物質(zhì)基礎(chǔ)。但企業(yè)為了片面地追求地方和部門的經(jīng)濟效益，而淡漠對環(huán)境的保護，沒有及時對隨廢棄物進行處置，致使礦山環(huán)境地質(zhì)問題日趨加重，制約了資源與經(jīng)濟效益的協(xié)調(diào)發(fā)展，導(dǎo)致一些小、中型的礦山停業(yè)整頓。筆者2013年9月受甘肅省、碌曲縣拉爾瑪?shù)V業(yè)有限責(zé)任公司的委托，對拉爾瑪?shù)V山進行了環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查，本文就礦山環(huán)境地質(zhì)問題的成因進行了系統(tǒng)分析，并提出了礦山環(huán)境地質(zhì)治理方案和預(yù)防措施。

1 地質(zhì)環(huán)境背景

1.1 自然地理概況

礦區(qū)位于甘肅省碌曲縣160°方位48 k m處的草原牧場，屬甘南藏族自治州府——合作市管轄，東經(jīng)102°41′10″～102°42′50″，北緯34°12′30″～34°13′10″，礦區(qū)東西長4.0 k m，西北寬1.0 k m，面積4.0 k m2。

礦區(qū)屬大陸性高寒氣候，寒冷潮濕，氣溫變化大，年平均氣溫－1.1℃，9月份開始降雪，10月至次年5月為冰凍期，年平均降水量為810 mm，降水集中在8～10月份［1]。

區(qū)內(nèi)海拔多在3 600～3 900 m之間，拉爾瑪主峰高4 059.40 m，礦區(qū)地形特點：北側(cè)為山間平地，較為平坦開闊（圖1），南及東南側(cè)切割較深，溝谷狹窄。屬高山侵蝕和剝蝕堆積地形。

1.2 地層巖性與地質(zhì)構(gòu)造

區(qū)內(nèi)地層出露較齊全，自晚古界下震旦統(tǒng)至新生界第四系皆有分布。除石炭二疊系由碳酸鹽巖組成外，其他地層均以碎屑巖為主，并夾少量鈣鎂碳酸鹽巖。區(qū)內(nèi)第四系覆蓋占90%以上，晚遠古界和古生界巖性主要為鐵質(zhì)條帶硅質(zhì)板巖、凝灰質(zhì)板巖及泥質(zhì)（鐵質(zhì)）條紋狀硅質(zhì)巖，炭質(zhì)絹云母板巖。

礦區(qū)褶皺斷裂發(fā)育，主要有近東西向，北東－北東東向和南北向三組構(gòu)造（圖2）。由于受構(gòu)造作用的影響，區(qū)內(nèi)巖石多呈碎裂狀、塊狀及角礫狀。

圖1 礦區(qū)北側(cè)地貌

圖2 礦區(qū)主要構(gòu)造簡圖

1.3 礦體地質(zhì)特征

該礦區(qū)主要為金礦床，礦體主要賦存在近地表100 m左右的下寒武統(tǒng)地層中，圍巖主要是硅板巖、炭硅質(zhì)板巖、絹云母粉砂質(zhì)板巖為一典型炭硅灰泥巖建造，呈不規(guī)則大脈狀、板狀，形態(tài)較規(guī)則，產(chǎn)狀變化簡單，礦體長880 m，厚度108 m，控制延深320 m，礦體平均品位3.5×10－6，礦體規(guī)模屬大型。

1.4 水文地質(zhì)與工程地質(zhì)條件

區(qū)內(nèi)地下水類型較為齊全，松散巖類孔隙水、基巖裂隙水和碳酸巖鹽類巖溶裂隙水皆有分布。松散巖類孔隙水多賦存于淺變質(zhì)的板巖、千枚狀板巖、碎屑巖、硅質(zhì)巖及少量脈巖為主風(fēng)化裂隙中的地下水，富水性在斷裂帶附近較為豐富，一般單泉流量0.2～1.3 l／s?；鶐r裂隙水主要賦存于板巖、千枚狀板巖、碎屑巖、硅質(zhì)巖風(fēng)化裂隙及構(gòu)造裂隙帶中，在斷裂附近裂隙發(fā)育程度較好，富水性較強，其余地段富水性較弱。

區(qū)內(nèi)工程地質(zhì)條件較復(fù)雜。巖土體種類、結(jié)構(gòu)和物理力學(xué)性質(zhì)均有較大差異。巖土體種類主要由松散巖組類、軟巖組類及特殊巖組類組成，松散巖組類巖性多為構(gòu)造破碎帶、沖洪積層、殘坡積層，該組巖石在礦床范圍內(nèi)分布較廣，松散，強度差，透水性較好，飽和單軸抗壓強度小于40 MPa，軟化系數(shù)小于0.30，易產(chǎn)生軟弱結(jié)構(gòu)面，礦床開采時易發(fā)生崩落、塌方等不良工程地質(zhì)現(xiàn)象，工程地質(zhì)性質(zhì)較差；軟巖組類巖性主要為寒武系下統(tǒng)俄都組的板巖，飽和單軸抗壓強度一般40～60 MPa，軟化系數(shù)一般多大于0.65，由于受區(qū)域性大斷裂及變質(zhì)的影響，地表巖石破碎較強，易風(fēng)化，風(fēng)化后多呈碎塊狀和塊狀，局部地方呈松散狀；特殊巖組類主要為泥炭層，出露于T1、T2級階地、河漫灘、沼澤及各支溝腦處，巖性多為泥炭層夾沖積的砂礫石層，位于礦床的最低處，強度極差，吸水性強，遇水易軟化，工程地質(zhì)性質(zhì)差。

2 環(huán)境地質(zhì)問題主要類型

拉爾瑪?shù)V山環(huán)境地質(zhì)問題主要類型為采空區(qū)塌陷、亂采濫挖、肆意棄石（渣）、棄石滑坡、水體污染等（表1）。

表1 環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查表

2.1 采空區(qū)塌陷

此次調(diào)查，礦區(qū)共發(fā)現(xiàn)塌陷點6處（圖3、圖4），總塌陷面積0.84 h m2，塌陷區(qū)最大直徑達30 m左右，深度1.5～8.0 m，中心深度可達12 m［1]。2011年12月，因采空區(qū)塌方造成牧民的羊死亡8頭，2011年9月，進入坑道硐采時，因沒有進行堅固的支護，采空區(qū)塌陷造成一人死亡，多人受傷，造成經(jīng)濟損失數(shù)十萬元。該礦區(qū)采空區(qū)塌陷多是由于沒有按采礦規(guī)范進行，而且也沒有采取有效的支護措施，導(dǎo)致頂板巖石在自身重力和人為活動（隨意棄渣）的雙重作用下塌方。

圖3 采空區(qū)已塌陷

圖4 棄渣導(dǎo)致采空區(qū)塌陷

2.2 亂采濫挖、肆意棄石

因礦體埋藏較淺，地表礦體貧、富不均，開采時沒有按照采礦規(guī)程施工，而是“采富棄貧”的掠奪式隨意采掘，采坑多呈橢圓形、筒狀、長方形和不規(guī)則狀，大?。?～20）×（3～5）m不等，半徑3～5 m，深度6～10 m（圖5、圖6、圖7）。而肆意開挖后又沒有進行及時回填，導(dǎo)致礦山“千瘡百孔”和“棄石遍地”的局面，長期下去，嚴重破壞了礦山的地貌景觀和生態(tài)地質(zhì)環(huán)境。

2.3 棄石滑坡

圖5 半山坡處開挖的橢圓形采坑

圖6 山脊處開挖的筒狀采坑

圖7 山梁處開挖的長方形采坑

地表剝采時產(chǎn)生大量的棄土、棄渣，大部分堆放于山脊、山坡和坡腳處（圖8、圖9），盡管堆積高度都不大，但覆蓋面積較大。因堆積物松散，在雨季和一定外力作用下會有滾落（圖10）、滑坡和失穩(wěn)的隱患，同時礦體南坡還潛伏泥石流災(zāi)害的可能，一旦出現(xiàn)大的降雨，水動力條件滿足時，便有可能發(fā)生大規(guī)模的泥石流，危及礦山設(shè)施、沖埋草場和下游牧民的生命、財產(chǎn)安全，造成嚴重災(zāi)害。

2.4 水體污染

圖8 山脊棄石產(chǎn)生的小型滑坡

圖9 山坡棄石潛在滑坡隱患

棄渣就近多堆積于河流的上部和上游部位，尾礦壩不應(yīng)該建在拉安河的上游和泉水逸出地段（圖11），這些固體廢棄物長期暴露在空氣中，經(jīng)雨淋會發(fā)生氧化、分解、溶濾等作用，使其中的有毒、有害物質(zhì)及重金素元素直接進入土壤，經(jīng)過下滲，再進入水體中［2]。導(dǎo)致附近土壤酸化、草場枯黃、水質(zhì)超標，為拉安河的直接污染源。本次調(diào)查對拉安河水質(zhì)中的主要元素進行了分析（表2），其中As、Se、Hg三項元素超標，生活引用水已迫在眉睫。目前，礦區(qū)牧民生活水多取自貢巴鎮(zhèn)。在調(diào)查中，已有兩戶牧民搬遷礦區(qū)30 k m處的其他牧場居住。

圖10 滾落的棄石損毀取水設(shè)施

表2 生活飲用水標準與水樣分析結(jié)果對比表

圖11 廢棄礦渣污染拉安河

尾礦壩由于沒有設(shè)置防護措施，2010年10月的雨季，有兩頭牦牛和數(shù)頭羊深陷泥渣中，終因窒息而死亡，造成經(jīng)濟損失8萬多元。若不及時進行尾礦處理和水質(zhì)改善，勢必對牧區(qū)生態(tài)造成不可估量的后果。

3 環(huán)境地質(zhì)問題的成因分析

3.1 構(gòu)造、巖性條件

區(qū)域構(gòu)造位置屬于秦嶺褶皺系，緊鄰揚子地塊和松潘－甘孜印支褶皺帶，其西屬柴達木構(gòu)造帶南側(cè)的東昆侖華力西褶皺帶（圖12）。由于受區(qū)域構(gòu)造的影響下，礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造也較為發(fā)育，且相互交錯。據(jù)2009年《甘肅省碌曲縣拉爾瑪金礦勘查報告》鉆孔水文地質(zhì)編錄中巖石RQD多小于60%，巖體質(zhì)量多屬中等完整和完整性差的巖石。

礦區(qū)地層出露巖性為灰色千枚狀絹云母板巖、絹云母粉砂質(zhì)板巖、炭質(zhì)板巖、粉砂質(zhì)板巖、薄層狀鈣質(zhì)粉砂巖、含鐵千枚巖、含炭絹云母粉砂質(zhì)板巖、千枚狀絹云母泥質(zhì)板巖、凝灰質(zhì)板巖、紫紅色含鐵板巖及中厚層硅質(zhì)巖等，巖石節(jié)理、裂隙發(fā)育。飽和單軸極限抗壓強度多在8.63～25.30 MPa之間，巖石均屬于軟－半堅硬巖石類，巖（石）體的穩(wěn)定性差。

3.2 氣候、人為因素

圖12 區(qū)域構(gòu)造略圖

該礦區(qū)位于青藏高原的東北部，屬大陸性高寒氣候，晝夜溫差變化較大，且嚴寒潮濕，在自然條件的作用下，地表巖石風(fēng)化、破碎較強，風(fēng)化厚度20～30 m，地表巖石破碎較強，多呈碎塊及塊狀。

在開發(fā)礦床時，為了力求最大的經(jīng)濟的效益化，沒有制定統(tǒng)一的開采方案，地表隨意進行采挖，采出的廢石又沒有及時進行處理；地下坑道采掘時又沒有堅固的支護和保障措施，再加上上覆棄石和局部人工切坡的外力作用，勢比會對生命和財產(chǎn)造成一定的損失。

4 治理原則與方案

4.1 治理原則

地質(zhì)災(zāi)害的治理應(yīng)從實際出發(fā)，因地制宜。做到地質(zhì)災(zāi)害的防治與地方經(jīng)濟的發(fā)展和諧一致，處理好當(dāng)前利益和長遠利益、整體利益和局部利益的關(guān)系。以人為本，環(huán)境為基礎(chǔ)，避讓與治理和全面規(guī)劃、統(tǒng)籌兼顧為原則。做到礦山的經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護兩者的有機結(jié)合和互為贏利［5]。

4.2 治理方案

4.2.1 減覆削荷，護坡加固

將礦區(qū)內(nèi)的廢石、棄渣及時是清運和處置（比如填實坑洼、修筑路基等），清除采硐上覆荷載，減少人工活動壓力。

在易產(chǎn)生滑坡地段，改變斜坡外形，提高滑坡的穩(wěn)定性，必要時可采用錨桿、噴漿、護面等工程進行修復(fù)和防護［4]。

4.2.2 復(fù)坑平整、棄石回填

針對礦區(qū)內(nèi)地表堆大坑多、高低不平的實際情況，首先將松散碎石層挖出，挖至新鮮基巖面，然后充填廢棄的石塊，將塌陷區(qū)和采坑碾壓平實、固結(jié)，在上面覆蓋一些土壤層，種植一些適宜當(dāng)?shù)貧夂虻母畈?、灌木（如草木犀、椒蒿、松柏等）?]之類生物護坡物種。

4.2.3 合理選址、防止污染

首先將現(xiàn)在的尾礦壩清理干凈，然后再回填較好的碎石料碾壓，上面輔以優(yōu)質(zhì)土，種植一些固土草被植物。在選址時，要經(jīng)濟和安全雙考慮，把尾礦壩布設(shè)在空曠處或距水體、匯水區(qū)域較遠地帶，對人文和景觀有益而無害，壩底部要鋪設(shè)防滲帷幕，設(shè)置完善的排水系統(tǒng)，周圍修建防護工程。

4.2.4 聯(lián)合開采、穩(wěn)步實施

將已采過的和存在隱患的坑道用棄石回填和灌漿澆筑，將這些廢棄的坑道固結(jié)。在未來的采礦設(shè)計坑道中可采用充填采礦、條帶采礦和多工作面協(xié)調(diào)［6]等多種相結(jié)合的采礦方法，坑道頂板和圍巖可采用錨固、加筋和噴漿［5]等方法，對構(gòu)造破碎帶附近的巖體可采用化學(xué)加固法等方案進行穩(wěn)步實施。

4.3 預(yù)防措施

4.3.1 完善開采規(guī)劃管理，切實保護礦山環(huán)境

在實施開發(fā)礦山之前，應(yīng)根據(jù)礦床規(guī)模、礦石牲和礦床開采技術(shù)條件等因素，將機械設(shè)備、棄石處置、尾礦選址、廢物排放等進行合理布局。對礦山開采后可能引起的生態(tài)環(huán)境的破壞程度進行評估、預(yù)測，并確定引起地質(zhì)災(zāi)害后，采取的治理方法。審核開采者從事開采和生態(tài)重建的技術(shù)和經(jīng)濟能力等。

4.3.2 規(guī)范礦山工程活動，合理有效利用資源

嚴格按照礦山流程進行有次序、合理、分期作業(yè)，禁止在礦山上隨意堆放礦渣和開挖切坡，減少礦床的后期荷載。要按照礦業(yè)標準進行合理運輸和排污。充分利用先進的采礦選冶工藝和方法，全面提高礦產(chǎn)資源的開（回）采率、選礦回收率、綜合利用率，提高污染物的無害化處理和綜合利用程度。積極推廣環(huán)?？萍夹鲁晒?，最大限度的使礦山廢物資源化。

4.3.3 強化執(zhí)法力度，發(fā)揮公眾監(jiān)督

礦山及環(huán)保部門嚴守《礦產(chǎn)資源法》和《環(huán)境保護法》規(guī)定的要求［3]，以法執(zhí)行，切忌顧“關(guān)系”，務(wù)必實行依法治礦，依法建礦，處罰公正、公開。通過各種渠道和媒體宣傳環(huán)保的重要性，使人們?nèi)罕妳⑴c環(huán)保行動中，充分發(fā)揮公眾的監(jiān)督作用，必要時還可以對預(yù)防和保護環(huán)境災(zāi)害做出貢獻的人們給予一定的物質(zhì)和精神獎勵，從而加強人們環(huán)保意識的重要性和自覺性［6]。

5 結(jié)語

保護礦山環(huán)境是實現(xiàn)礦業(yè)經(jīng)濟發(fā)展的基礎(chǔ)條件。因此，加強礦山的環(huán)境保護，既是一項長遠的基本策略，又是當(dāng)前必須重視和解決的難題。各級政府及相關(guān)管理部門一定要給予高度重視，防治因礦山開發(fā)而造成的環(huán)境污染與破壞。務(wù)必貫徹落實科學(xué)發(fā)展觀，做到經(jīng)濟建設(shè)與地質(zhì)環(huán)境的雙嬴，使開發(fā)資源、優(yōu)化環(huán)境、發(fā)展經(jīng)濟三者相互促進、和諧發(fā)展。

［1]何偉民，楊志強，等.甘肅省碌曲縣拉爾瑪金礦床水工環(huán)地質(zhì)勘查報告［R].河南省地礦局第二地質(zhì)勘查院.2014.2.

［2]陳劍平，付榮華，等.環(huán)境地質(zhì)與工程［M].北京：地質(zhì)出版社.2003.

［3]何偉民，宋麗娜，等.伊川高山煤礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境問題及治理措施［J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護.2011.22（2）：14－17.

［4]唐大雄，劉佑榮，等.工程巖土學(xué)［M].地質(zhì)出版社.2005.

［5]韓曉雷.工程地質(zhì)學(xué)原理［M].北京：機械工業(yè)出版社.2003.

［6]何偉民.礦山常見地質(zhì)災(zāi)害類型與治理對策［J].地質(zhì)災(zāi)害與環(huán)境保護.2014.25（3）：30－34.