李易，許可，駱懷鵬

(1.昆明理工大學國土資源工程學院，昆明 650093；2.云南省核工業(yè)二○九地質(zhì)大隊，昆明 650032

1 前言

礦山地質(zhì)環(huán)境是資源與環(huán)境的統(tǒng)一體，礦產(chǎn)資源的不合理開發(fā)必然破壞礦山地質(zhì)環(huán)境，而地質(zhì)環(huán)境的惡化反過來又影響礦山資源的開采[1]。與地下開采礦山相比，露天開采礦山對土地資源及地形地貌景觀造成的影響和破壞更為嚴重[2]。既合理地開發(fā)礦產(chǎn)資源，又不至于造成礦山嚴重的地質(zhì)環(huán)境惡化及重大地質(zhì)災害事故發(fā)生，始終是資源環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的需要。本文以三岔河石英巖礦山為例，對露天礦山的地質(zhì)環(huán)境保護與恢復治理進行探討。

2 礦山概況及地質(zhì)環(huán)境背景

2.1 礦山概況

三岔河石英巖礦行政區(qū)劃屬臨滄市臨翔區(qū)章馱鄉(xiāng)，礦區(qū)位于臨滄市區(qū)220°方向，平距約25 km處，運距約40 km。礦區(qū)地理坐標：東經(jīng)99°57′30″～99°58′31″，北緯23°51′59″～23°52′39″，面積1.14 km2，開采標高2 250～1 850 m，礦山開采規(guī)模為3×104t/a，屬小型礦山，開采礦種為石英巖礦，開采方式為露天開采。礦山現(xiàn)已開采5 a，因前期剝土探礦及開采，現(xiàn)形成一個剝離面及兩個采坑(圖1)，剝離面面積0.069 hm2，采坑面積累計0.224 9 hm2。據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，評估區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀地質(zhì)災害主要為滑坡H1及不穩(wěn)定邊坡BW1。

1.第四系浮土及殘坡積層；2.上第三系中新統(tǒng)灰色泥巖、黏土巖及粉砂巖；3.不穩(wěn)定邊坡；4.滑坡；5.沖溝；6.地層界線；7.產(chǎn)狀；8.水系圖1 礦山開采現(xiàn)狀示意圖

礦山工業(yè)場地位于礦區(qū)中部沖溝1溝底端，排土場位于礦區(qū)中部的溝谷地帶，礦山中東部建有辦公生活區(qū)，沿礦區(qū)中部東西向水溝開拓有450 m簡易礦山公路(參見圖1)。目前礦山采礦設備俱全，于采礦證范圍中北部新近系中新統(tǒng)泥巖、黏土巖及粉砂巖地層中進行露天采掘。

2.2 礦山地質(zhì)環(huán)境背景

(1) 自然地理：臨滄市境內(nèi)屬中亞熱帶季風氣候，年平均氣溫17.2℃，年平均降水983 mm。評估區(qū)位于怒江支流南汀河上游左岸斜坡地帶，地表水系較發(fā)育，礦區(qū)地表、地下水向北匯聚到南汀河支流鴨子塘河，最終流到南汀河得到排泄。區(qū)內(nèi)植被以闊葉林和灌木為主，森林覆蓋率約45%。

(2) 地形地貌：評估區(qū)屬中山構(gòu)造侵蝕地貌，總體地勢西高東低、北高南低，海拔標高在1 865～2 300 m之間，山坡坡度在15°～45°之間。區(qū)內(nèi)溝谷較發(fā)育，沿南北兩側(cè)自西向東延伸，谷底寬3～45 m，沿溝谷為沖、洪積物，地表多出露第四系殘坡積物，最低侵蝕基準面位于礦區(qū)東部鴨子塘河河谷，標高1 865 m。

(4) 構(gòu)造：評估區(qū)地層為一單斜構(gòu)造，地層產(chǎn)狀20°∠60°。受外圍斷裂構(gòu)造的影響，礦區(qū)節(jié)理裂隙中等發(fā)育，且發(fā)育不均勻，據(jù)地表節(jié)理裂隙統(tǒng)計，區(qū)內(nèi)節(jié)理裂隙主要發(fā)育有兩組，產(chǎn)狀分別為j1：30°∠45°、j2：200°∠33°；這些節(jié)理裂隙均具有發(fā)育密度大、出現(xiàn)頻率高、裂面平直光滑、開啟性和延伸性一般，裂面半充填的特點。

3 礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估

礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估工作主要是通過對礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀進行調(diào)查，確定評估的范圍，分析并預測區(qū)內(nèi)地質(zhì)災害及不良工程地質(zhì)現(xiàn)象、采礦活動對含水層的影響或破壞情況及采礦活動對地形地貌景觀、土地資源的影響和破壞程度。

3.1 評估范圍確定

根據(jù)礦山礦權(quán)范圍，并考慮礦山開采可能帶來的環(huán)境影響，通過現(xiàn)場調(diào)查和探訪，結(jié)合衛(wèi)星影像(圖2)，劃定評估范圍為：東經(jīng)99°57′29.8″～99°58′35.2″；北緯 23°51′57.6″～23°52′39.8″，評估區(qū)面積為1.76 km2。評估區(qū)西部人類工程活動稀少，對礦山的影響僅限于匯水后流入礦區(qū)，對礦山開采影響極小，故只劃至次級分水嶺及礦界外海拔相對較高且影響不大的50～100 m處；礦山采坑朝向北東，對地質(zhì)環(huán)境影響最大的區(qū)域為采坑、工程設施分布區(qū)，因而評估范圍往北、往南擴50～100 m，往東盡量包絡礦界及礦山公路和下部鴨子塘河。

圖2 評估范圍示意圖

3.2 礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀評估

3.2.1 地質(zhì)災害現(xiàn)狀評估

礦山開采至今已有5 a，現(xiàn)處于開采狀態(tài)，目前已建設場地包括礦山公路、辦公生活區(qū)及排土場等，因前期剝土探礦及開采，現(xiàn)形成一個剝離面及兩個采坑，現(xiàn)狀地質(zhì)災害主要為滑坡H1及不穩(wěn)定邊坡BW1。

(1) 滑坡H1：位于礦區(qū)出口鄉(xiāng)村公路交接點南側(cè)，緊臨鄉(xiāng)村公路，圈椅狀，屬表層土體滑坡、新滑坡，滑動面寬約50 m，滑坡高約40 m，滑塌物為泥砂夾碎石?；履_建有漿砌石擋墻(約50 m長，1.5 m高)，并開挖有40 cm×40 cm排水溝，滑坡體上植被覆蓋率約10%。目前該滑坡基本穩(wěn)定，偶有松散砂土滑移至路面，對礦區(qū)生產(chǎn)生活影響較嚴重。

圖3 滑坡1照片(左)、剖面示意圖(右)

(2) 不穩(wěn)定邊坡BW1：位于礦山剝采區(qū)2(圖1、3)，坡向70°，坡度約40°，坡高15 m，寬約20 m，坡腳因剝土開挖形成采坑，采坑內(nèi)有少量積水，坡面上堆覆剝離松散砂石，堆積厚度0.3～1.5 m。因坡角大，上覆松散砂土易下滑，對下部礦山公路及過往人員、機械危害較大(圖1、4)。

圖4 不穩(wěn)定邊坡1照片(左)、剖面示意圖(右)

3.2.2 含水層現(xiàn)狀評估

礦山開采標高2 250～1 850 mm，相對高差400 m，目前實際開采最低標高1 940 m，開采區(qū)南北高中部低，沿中部溝渠自西向東高程遞減，最東部侵蝕基準面1 865 m，實際開采標高基本高于原始地表徑流面且位于最低侵蝕基準面以上。目前，未造成含水層疏干或倒灌，剝采礦石滲濾液無毒害，對地下水水質(zhì)影響較輕，現(xiàn)狀采礦活動對含水層的影響和破壞較小，不影響臨近區(qū)生產(chǎn)生活供水。評估區(qū)內(nèi)無泉點分布，臨近礦體有季節(jié)性溝渠流水，受此溝渠水影響，在現(xiàn)有采坑下部有少量匯水，匯水面積約12 m2，深0.1～0.4 m，對礦山開采影響小。

3.2.3 地形地貌景觀現(xiàn)狀評估

評估范圍內(nèi)無自然村落、水利水電設施分布，無國家級、省級、縣級自然保護區(qū)，不屬于地質(zhì)遺跡、風景名勝古跡，現(xiàn)采坑處剝采深0～8 m，挖損面積1.04 hm2，采坑處為原始坡面削坡，現(xiàn)狀采礦活動對原生地形地貌景觀破壞和影響較嚴重。

3.2.4 土地資源壓占與破壞現(xiàn)狀評估

礦山現(xiàn)為在采礦山，礦山已建工程及設施共占用與破壞土地資源3.31 hm2。其中，排土場占用破壞其它草地0.80 hm2；露天采場及剝土區(qū)占用破壞有林地0.28 hm2；礦山道路占用破壞有林地及其它草地共2.19 hm2；辦公生活區(qū)占用破壞有林地0.04 hm2；礦山現(xiàn)狀土地資源破壞較嚴重。

3.3 礦山地質(zhì)環(huán)境預測評估

3.3.1 地質(zhì)災害預測評估

位于礦區(qū)出口鄉(xiāng)村公路交接點南側(cè)的滑坡H1，滑塌物為泥砂夾碎石，在礦山建設和營運過程中，如大量降水滲入，在自重壓力下土體可能失穩(wěn)而滑動，其結(jié)果將造成公路堵塞，影響車輛通行，滑坡可能性中等，危險性中等。位于山間溝谷處的不穩(wěn)定邊坡BW1坡角遭受溝水沖蝕，頂部承受機械運作負壓，可能造成邊坡失穩(wěn)，從而發(fā)生崩塌、滑坡等地質(zhì)災害，對下方施工機械及人員再次危害，其發(fā)生可能性大，危害程度及危險性大。

礦山開采設計了南北兩個采場，采場開口北東向，在開采過程中，由于邊坡總體較高，邊坡地層工程力學性質(zhì)差，節(jié)理裂隙發(fā)育，總體穩(wěn)定性偏差，尤其在雨水季節(jié)，局部發(fā)生滑塌、崩塌可能性大，危害程度及危險性大，災害發(fā)生直接危及下方工作人員及設備安全。排土場設置在南北兩個采場之間的低洼處，原始地形坡度20°～35°，緊臨排土場修建有194 m排水溝，實際上受地形限制，溝渠水并不能繞過堆置棄土排出去，且排土場堆土后廢棄土石易滑落溝中造成堵塞，廢棄土石遭受溝渠水沖蝕，并兼有物源、地形坡度、水動力三個方面的泥石流形成條件，其誘發(fā)滑坡、泥石流的可能性大，危害程度及危險性大。

3.3.2 含水層影響與破壞的預測評估

礦山開采層位為新近系中新統(tǒng)泥巖、黏土巖及粉砂巖，開采對第四系地層亦有破壞，由于采場處于斜坡之上，形成采坑較深，臨近區(qū)地下水往采坑滲漏，地下水原始徑流路徑有一定變化，臨近地下水水位微有下降，而附近無重要取水水源、居民點、種植區(qū)等，地下水水位的變化造成的影響不大。礦山廢水主要來源于采場淋濾水、礦山生產(chǎn)和生活用水；淋濾水不含有害物質(zhì)，對地表水及地下水環(huán)境產(chǎn)生污染影響的可能性小。礦山生產(chǎn)用水量不大，主要用于礦山道路的灑水、機械散熱等，大部分不外排，故礦山廢水對水資源環(huán)境的影響較輕?？傮w上，礦業(yè)活動對含水層的水位、水質(zhì)以及補、徑、排等影響較輕。

3.3.3 地形地貌景觀預測評估

評估區(qū)非自然保護區(qū)、風景旅游區(qū)，礦山開采修建道路繁多，開采后露天采坑總面積17.15 hm2，采坑深10～167 m，預測礦業(yè)活動對原地形地貌景觀破壞嚴重。

3.3.4 土地資源壓占與破壞預測評估

礦山開采結(jié)束后，占用與破壞土地資源24.28 hm2。其中，露天采場占用與破壞土地資源最為嚴重，露天采場占用破壞有林地及其它草地17.15 hm2；排土場占用破壞其它草地0.80 hm2；礦山道路占用破壞有林地及其它草地共6.29 hm2；辦公生活區(qū)占用破壞有林地0.04 hm2。礦山土地資源的占用與破壞程度分級為嚴重。

4 礦山地質(zhì)環(huán)境防治措施

根據(jù)評估區(qū)的地質(zhì)環(huán)境條件，并結(jié)合礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估結(jié)果，按照“區(qū)內(nèi)相似，區(qū)際相異”、“就大不就小，整體不分割”的原則及現(xiàn)狀評估與預測評估結(jié)果不一致的采取就上原則，采用定量、半定量分析法對礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復治理進行分區(qū)[3]。將露天采場、工業(yè)場地、排土場及辦公生活區(qū)等礦山輔助設施劃定為礦山地質(zhì)環(huán)境重點防治區(qū)，將開采外圍的用地范圍及影響區(qū)域劃定為礦山地質(zhì)環(huán)境一般防治區(qū)。

4.1 地質(zhì)災害治理

位于礦區(qū)出口鄉(xiāng)村公路交接點南側(cè)的滑坡H1，現(xiàn)已有治理措施(下部建有漿砌石擋墻)，但鑒于滑坡體積較大，土質(zhì)松軟，宜采用削坡技術(shù)進行治理；排土場上游排水溝實際不能將溝水有效排出，因此針對排土場可能誘發(fā)和遭受地質(zhì)災害的評估，建議在排土場上游增設一條排水溝，溝長638 m，將排土場上游水流改道直接引入鴨子塘河，從而減輕沖溝水對排土場的危害；地表水淋濾對邊坡穩(wěn)定的不良影響較大，每個臺階邊坡腳應開挖一個簡易的土質(zhì)排水溝。

4.2 含水層破壞防治

采礦活動無有毒有害物質(zhì)滲濾，不影響臨近地區(qū)地下水水質(zhì)，對含水層影響主要表現(xiàn)在地下水的補、徑、排方面且影響較輕，故不設計具體的地下水治理措施，地下水含水層破壞和防治方面，建議礦山做好地面垃圾處理及機械用油等的防倒?jié)姖B漏。

4.3 地形地貌景觀恢復

礦山剝離廢棄土石體積巨大，采坑深，邊坡陡，采礦剝離的廢棄土石應堆放在排土場，礦山開采結(jié)束后，可將排土場中的廢棄土石回運至采場進行植被恢復。其中采坑地形相對平坦，坑內(nèi)松軟土層較厚，四周邊坡有一定匯水作用，故采坑可作為旱地復墾；開采臺階斜坡上覆土困難，斜坡出露基巖為泥巖、粉砂巖，節(jié)理裂隙發(fā)育，抗風化能力弱，基巖風化后對植被生長有利，在臺階斜坡腳的安全平臺上覆土0.6 m，采用灌、草混種可恢復為林地；排土場內(nèi)堆積渣土松軟，采礦結(jié)束后，場地經(jīng)平整后可恢復為旱地；辦公生活區(qū)地形平坦，在礦山開采過程中及開采結(jié)束后，原地表土未有遷移，適當松土后即可恢復為旱地。

4.4 礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測

根據(jù)礦山現(xiàn)狀地質(zhì)災害發(fā)育情況和預測危險性評估確定本礦山監(jiān)測重點為露天采場邊坡、排土場及植被恢復。其中露天采場邊坡監(jiān)測內(nèi)容為邊坡地面開裂、滑坡、崩塌及其它地質(zhì)災害，監(jiān)測方法主要采用實地調(diào)查法，監(jiān)測頻率雨季每兩周一次，旱季每月度一次；對排土場的監(jiān)測主要是周期性地面調(diào)查、巡視及對渣體穩(wěn)定性、攔擋措施安全性、排水措施完整性和通暢性進行定期巡查，監(jiān)測頻率雨季每兩周一次，旱季每月度一次；對植被恢復的監(jiān)測主要監(jiān)測植被的成活率、保存率，監(jiān)測頻率雨季每月一次，旱季每兩月一次。

5 結(jié)語

本文以露天開采石英巖礦為例，說明礦山開采引發(fā)邊坡崩塌地質(zhì)災害的可能性，分析并預測了含水層、地形地貌景觀和土地資源遭受破壞等主要地質(zhì)環(huán)境問題；結(jié)合礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估結(jié)果，將礦山地質(zhì)環(huán)境恢復治理分為礦山地質(zhì)環(huán)境重點防治區(qū)及礦山地質(zhì)環(huán)境一般防治區(qū)，并提出了具有針對性的地質(zhì)災害治理、含水層破壞防治、地形地貌景觀恢復及礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測措施。

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