（甘肅省有色工程勘察設(shè)計(jì)研究院 甘肅蘭州730000）

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通過(guò)對(duì)位于祁連山國(guó)家自然保護(hù)區(qū)內(nèi)肅南裕固族自治縣西大口煤礦礦山開(kāi)采引起的礦山地質(zhì)環(huán)境破壞進(jìn)行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)礦區(qū)存在不穩(wěn)定斜坡、地面塌陷及泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，水土流失劇烈，自然景觀破壞嚴(yán)重，影響了自然保護(hù)區(qū)建設(shè)的發(fā)展，須進(jìn)行礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理，方案采取工程措施和生物措施相結(jié)合的方式進(jìn)行綜合治理，以消除礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害隱患，恢復(fù)礦區(qū)生態(tài)地貌景觀。

肅南裕固族自治縣煤礦礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理

1 礦區(qū)基本情況

肅南裕固族自治縣西大口煤礦原為開(kāi)采多年的羅其生煤礦和大河煤礦整合而成的礦山。由于開(kāi)采技術(shù)落后形成露天采場(chǎng)，各開(kāi)采面均無(wú)安全開(kāi)采平臺(tái)，為自上而下一面坡，由于巖石裂隙發(fā)育，危巖體隨處可見(jiàn)，對(duì)居民生命財(cái)產(chǎn)和人身安全存在極大的隱患，自然生態(tài)破壞及其嚴(yán)重。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀

2.1 氣象水文

礦區(qū)位于河西冷溫帶干旱和祁連山高寒半干旱氣候區(qū)的過(guò)渡地帶，具有典型的大陸性氣候特征。區(qū)內(nèi)年平均氣溫3.6℃，年平均降水量250～350mm，最大冰結(jié)深度可達(dá)0.95m，一般0.4～0.7m；區(qū)內(nèi)常年多風(fēng)，風(fēng)向一般為東南或西北，風(fēng)力2～4級(jí)，最大6～8級(jí)。

礦區(qū)無(wú)長(zhǎng)流地表水系，有西大口溝及兩條支溝南岔溝和雁坎溝，均為季節(jié)性洪溝，僅在降雨時(shí)節(jié)有水流，其余時(shí)段為干溝，除此之外，區(qū)內(nèi)小型沖溝發(fā)育，溝短、坡降較大是其主要特點(diǎn)，剖面形態(tài)多呈“V”型。

2.2 地形地貌

礦區(qū)位于肅南縣大河鄉(xiāng)西大口一帶，為祁連山與河西走廊交接地帶，區(qū)內(nèi)高程2220～3134m，，地貌類型為構(gòu)造侵蝕中山區(qū)和侵蝕堆積溝谷區(qū)。

2.3 地層巖性

肅南裕固族自治縣西大口煤礦礦區(qū)第四系廣泛分布，分布于山體中下部的殘坡積層和溝道內(nèi)的洪積物，均以結(jié)構(gòu)松散的碎石土為主。礦區(qū)主要含煤地層為侏羅系中下統(tǒng)龍鳳山組（J1-2l），上部為灰～灰黑色石英粗砂巖、細(xì)砂巖、粉砂巖；下部為灰白色中、粗粒砂巖、砂礫巖，地層總厚為478.54m，煤層總厚為1.05～6.86m，平均4.4m，含煤系數(shù)0.9%。

3 礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀

通過(guò)多該礦山實(shí)地調(diào)查，該區(qū)主要存在以下地質(zhì)災(zāi)害隱患：

3.1 礦山開(kāi)采導(dǎo)致地面塌陷

煤礦被采出后，開(kāi)采區(qū)域周圍的巖體的原始應(yīng)力平衡狀態(tài)被破壞。上覆地層位于2個(gè)壓扭性逆斷層之間，巖石在構(gòu)造營(yíng)力作用下，結(jié)構(gòu)破碎，完整性差，煤層頂板冒落帶直通基巖面，至上部松散覆蓋層向下塌落，形成塌陷坑，地層的傾斜位移在地面形成地裂縫?，F(xiàn)狀條件下，礦區(qū)內(nèi)分布3個(gè)塌陷坑和4條地裂縫。塌陷坑地面形態(tài)呈不規(guī)則橢圓形，長(zhǎng)軸直徑13～40m，短軸直徑10～15m，坑壁直立，深度5～8m，坑壁巖性為第四系全新統(tǒng)洪積碎石土，碎石含量大于60%，呈棱角狀，磨圓度差，碎石土呈粗細(xì)顆粒物質(zhì)互層結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)中密，坑壁局部滑塌溜土，堆積于坑底，上游坑壁有水流沖刷痕跡。地面塌陷區(qū)出現(xiàn)4條地裂縫，其中1條延伸長(zhǎng)度50～70m，裂縫寬度5～10cm，裂縫錯(cuò)落距最大8cm。

3.2 礦渣堆置產(chǎn)生泥石流災(zāi)害

區(qū)內(nèi)有兩條泥石流溝，即雁坎溝（N1）和南岔溝（N2），兩條泥石流溝類型、特征相似，流域形態(tài)呈扇形，流域溝谷深切，呈“V”型，按照流域形態(tài)劃分，為溝谷型泥石流，可劃分形成區(qū)和流通區(qū)，無(wú)明顯堆積區(qū)。溝道堆積物為碎石土，按泥石流物質(zhì)組成劃分，屬稀性泥石流。

礦區(qū)有4個(gè)礦渣堆棄到坡腳河道內(nèi)，擠占溝道較為嚴(yán)重，堆棄位置使溝道明顯變窄，由于坡腳未設(shè)置有效的攔擋，雨季來(lái)臨時(shí)，成為新的泥石流物源，從而加劇泥石流災(zāi)害的強(qiáng)度。溝內(nèi)水量劇增，在沖刷搬運(yùn)等作用下，礦渣堆積體很容易失穩(wěn)，進(jìn)而形成礦渣滑塌及泥石流災(zāi)害。

3.3 露天采場(chǎng)開(kāi)挖及礦渣堆置形成不穩(wěn)定斜坡地質(zhì)災(zāi)害

礦區(qū)內(nèi)不穩(wěn)定斜坡主要為廢棄的渣堆邊坡和采坑邊緣斜坡。典型X1不穩(wěn)定斜坡為人工開(kāi)挖形成的露天采坑邊緣不穩(wěn)定斜坡，斜坡巖體位于西大口向斜軸部，在擠壓作用下，巖體破碎，完整性差，巖性為侏羅系中下統(tǒng)龍鳳山組砂礫巖、粉砂巖，斜坡巖體結(jié)構(gòu)破碎，常見(jiàn)局部掉塊，巖體崩落的可能性較大。

不穩(wěn)定斜坡X2為廢棄的渣堆形成的邊坡位于露天采場(chǎng)廢石棄渣排棄的過(guò)程中，沿山梁兩側(cè)順坡溜土至坡腳溝道內(nèi)，未經(jīng)碾壓夯實(shí)，斜坡物質(zhì)結(jié)構(gòu)松散；坡肩裂縫發(fā)育，裂縫寬5～20cm，沿坡緣展布，斜坡處于蠕滑變形階段；坡腳為雁坎溝溝口位置，因渣堆擠占溝道至溝道變窄，在暴雨條件下溝內(nèi)泥石流沖積物沖刷坡腳至坡體失穩(wěn)發(fā)生滑坡災(zāi)害的可能性大。

3.4 礦山開(kāi)采導(dǎo)致含水層結(jié)構(gòu)的破壞

西大口煤礦主要含水巖組為侏羅系中下統(tǒng)龍鳳山組，由砂礫巖，粗中、細(xì)砂巖及砂質(zhì)泥巖組成，富水性弱。但區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，主要以壓扭性斷裂為主的逆斷層，斷層帶兩盤巖石破碎，孔隙發(fā)育，透水性強(qiáng)，往往成為賦水區(qū)域，不僅破壞了含水巖組的空間完整性，還阻斷了含水層的水力聯(lián)系。

礦山在露天開(kāi)采過(guò)程中由于亂挖亂采以及開(kāi)挖后未進(jìn)行支護(hù)，導(dǎo)致圍巖應(yīng)力失去平衡，產(chǎn)生一系列裂隙，礦山開(kāi)采將不可避免的破壞該區(qū)域的含水層結(jié)構(gòu)。

3.5 礦渣堆放對(duì)地貌景觀破壞

該礦區(qū)位于祁連山區(qū)，為國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)。該煤礦已開(kāi)采多年，原有地貌已遭到破壞，地表植被已消耗殆盡，僅生長(zhǎng)少量植被，基巖裸露，廢石棄渣無(wú)規(guī)律堆放，對(duì)山體自然景觀破壞極大，使自然生態(tài)環(huán)境極度惡化，與祁連山自然保護(hù)區(qū)極不相稱。

4 礦山地質(zhì)環(huán)境治理方案

4.1 泥石流排導(dǎo)工程

該工程分溝道段導(dǎo)流堤和山體開(kāi)挖排導(dǎo)槽工程兩部分。設(shè)計(jì)在原大河煤礦副井井口以西440m處為導(dǎo)流堤起始端，以108°方向延伸385m，再開(kāi)挖排導(dǎo)槽起始端接至導(dǎo)流堤終止段，以108°方向延伸440m接至另一沖溝內(nèi)。設(shè)計(jì)排導(dǎo)槽斷面為梯形，設(shè)計(jì)開(kāi)挖排導(dǎo)槽底寬2m，坡比1:0.2，排導(dǎo)槽深度就地形變化而定，溝床坡比1: 17.6，開(kāi)挖排導(dǎo)槽剝離廢石選擇合適地段就地堆放，礦山開(kāi)采結(jié)束后回填采坑。

溝道段導(dǎo)流堤頂寬0.5m，底寬1.44m，高3.2m，地面以下埋深1.2m，地面以上2.0m，

面坡比1：0.2，背坡直立，砂漿強(qiáng)度M10，塊石強(qiáng)度M30，表面采用M10水泥砂漿勾凸縫，頂部采用C25混凝土壓頂，厚度20cm，間隔10m設(shè)置伸縮縫，縫寬2.0cm，縫內(nèi)填塞浸瀝青木板條。

4.2 塌陷坑、地裂縫回填工程

采礦塌陷區(qū)4處塌陷坑，塌陷坑坑壁直立，深度5～8m。礦區(qū)形成三處渣堆，渣堆土方能夠滿足回填塌陷坑及裂縫所需土方，剩余方量可就地整平。回填時(shí)，采用逐級(jí)回填的方法進(jìn)行施工，即先回填塌陷區(qū)底部，采用開(kāi)采時(shí)產(chǎn)生的粒徑較大的廢石對(duì)其進(jìn)行回填，然后回填其中心區(qū)和上部，采用粒徑較小的廢石對(duì)其表層進(jìn)行回填。

4.3 排土場(chǎng)壓實(shí)、逐級(jí)放坡

生產(chǎn)期將產(chǎn)生廢石剝離量，主要為工業(yè)場(chǎng)地建設(shè)多余廢石棄渣、渣堆清理回填塌陷坑和地裂縫剩余量和削方量，均拉運(yùn)至排土場(chǎng)堆放。排土場(chǎng)廢石棄渣堆棄的過(guò)程中，要逐層碾壓并按照1:1坡率逐級(jí)放坡，每級(jí)坡高4m，頂部平臺(tái)寬1m。

4.4 邊坡危巖清理工程

生產(chǎn)期間對(duì)露天采坑邊坡及工業(yè)場(chǎng)地后緣邊坡危巖、活石進(jìn)行及時(shí)清理，保護(hù)場(chǎng)地作業(yè)人員和設(shè)備安全，預(yù)計(jì)五年內(nèi)共需清理危巖方量7000m3，清理石渣運(yùn)至擬建排土場(chǎng)堆放。

4.5 不穩(wěn)定斜坡?lián)踉鼔Α⑵麦w切削工程

對(duì)不穩(wěn)定斜坡坡腳修筑擋渣墻，坡體分5級(jí)放坡，每一級(jí)高4m，坡比1:1，中間平臺(tái)寬度1m，斜坡放坡削方量拉至擬建排土場(chǎng)。擋渣墻高3.2m（其中基礎(chǔ)埋深1.2m，地面以上墻高2.0m），墻頂寬0.5m，墻底寬1.14m，胸坡比1：0.2，背坡直立。墻體砌筑材料采用M10漿砌塊石，頂部采用C25混凝土壓頂，每隔10m設(shè)一道伸縮縫，距地面30cm以上設(shè)置兩排泄水孔，兩排泄水孔的間距為1.0m，呈梅花型布置，內(nèi)置φ110PVC管，排水管坡率5%，進(jìn)水口用反濾土工布包裹，泄水孔進(jìn)水端以下填筑厚30cm的粘土（壓實(shí)），墻背填筑厚30cm，直徑2～5mm的礫石反濾層。

4.6 土地復(fù)墾與植被重建

為了與該地區(qū)生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)，治理區(qū)后期植被重建過(guò)程中，植物體系主要選擇喬灌木類、草本類植物。植物體系的選擇主要遵循以下原則[1]：

（1）首先對(duì)礦區(qū)及周邊的植物種類進(jìn)行調(diào)查，通過(guò)觀測(cè)篩選出適應(yīng)性較好的種類；

（2）采集初選植物的種子，選定不同場(chǎng)地條件進(jìn)行播植試驗(yàn)，通過(guò)評(píng)價(jià)成活率、生長(zhǎng)表現(xiàn)等指標(biāo)，篩選出復(fù)選植物種類；

（3）用復(fù)選植物體系進(jìn)行治理區(qū)的綠化施工，評(píng)價(jià)施工效果，確定可應(yīng)用推廣的植物種類，并大量繁殖推廣。

5 結(jié)語(yǔ)

地質(zhì)災(zāi)害隱患的解決是礦山地質(zhì)環(huán)境治理的基礎(chǔ)，必須要首先消除地質(zhì)災(zāi)害隱患，才能保障礦山生產(chǎn)的安全；恢復(fù)土地、植被資源、營(yíng)造礦區(qū)良好的生態(tài)環(huán)境是礦山地質(zhì)環(huán)境治理的最終目的。通過(guò)以上工程措施以及植被重建等生態(tài)措施治理后，不僅消除了礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害隱患，恢復(fù)了土地利用類型，提高了土地利用率，而且還改善了礦區(qū)的地質(zhì)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)了礦山與當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境之間的協(xié)調(diào)，從根本上解決礦山對(duì)當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè)的影響。

[1]李秀峰，等.淺談露天煤礦土地復(fù)墾技術(shù) [J]內(nèi)蒙古林業(yè)科技2010，36（4）84-85.

[2]陳殿勇，等.淺談露天煤礦環(huán)境問(wèn)題與對(duì)策 [J]露天采礦技術(shù)2010，78-79.

露天煤礦礦山地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)技術(shù)研究

■鄒麓 陳建國(guó)

X936[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-10-362-1