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        塔吉克斯坦某金礦環(huán)境地質(zhì)條件評(píng)價(jià)及防護(hù)措施淺析

        2018-07-12 11:00:00
        世界有色金屬 2018年9期
        關(guān)鍵詞:泥石流礦床滑坡

        閆 行

        (廣東省地質(zhì)局第五地質(zhì)大隊(duì),廣東 肇慶 526020)

        1 礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)現(xiàn)狀

        1.1 區(qū)域穩(wěn)定性特征

        礦區(qū)處于南天山褶皺系的西延部分澤拉夫尚—突厥斯坦活動(dòng)帶中,該活動(dòng)帶北與澤拉夫尚—阿爾泰相鄰,南側(cè)受吉斯薩爾深斷裂制約。地質(zhì)構(gòu)造與中古生代拗陷有關(guān),本區(qū)地震基本烈度屬Ⅷ度區(qū),區(qū)域經(jīng)常發(fā)生5級(jí)以下地震,地震對(duì)礦山開(kāi)采有一定影響[1]。

        1.2 巖(礦)石放射性特征

        據(jù)本次對(duì)礦區(qū)圍巖、礦石進(jìn)行的放射性測(cè)試結(jié)果顯示,圍巖及礦體天然放射性核素鐳-226、釷-232、鉀-40放射性比活度值均可作為建筑主體材料,圍巖及礦體有明顯的放射性差異,但對(duì)人體及周邊環(huán)境條件影響不大(自然放射性特征見(jiàn)表1)。因此礦床開(kāi)采不會(huì)產(chǎn)生放射性污染。

        表1 礦石放射性分析結(jié)果表

        1.3 水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)

        礦區(qū)水環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)主要依據(jù)《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB3838-2002)和《地下水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T14848-2017)。地表水:水域功能和標(biāo)準(zhǔn)依據(jù)Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn),據(jù)礦區(qū)排泄區(qū)地表水水質(zhì)分析結(jié)果:水化學(xué)類型為HCO3·Cl—Ca·Na型,pH值8.30,總硬度0.14g/L,礦化度0.952g/L。砷超標(biāo)1.52倍,其他項(xiàng)目滿足集中飲用水要求;

        地下水:據(jù)礦區(qū)采集的泉水(風(fēng)化砂巖裂隙水)水質(zhì)分析結(jié)果,水化學(xué)類型為HCO3·Cl—Mg·Ca型,pH值8.2,礦化度0.847g/L,總硬度0.168g/L,屬微硬水,砷含量0.013mg/L(Ⅲ類水)地下水質(zhì)量綜合評(píng)分7.28(極差);鉆孔所采水樣,水化學(xué)類型為HCO3·Cl—Ca·Na型,pH值7.4,礦化度1.587g/L,總硬度0.248g/L,屬微硬水[2],砷含量0.017mg/L(Ⅲ類水),地下水質(zhì)量綜合評(píng)分7.41(極差)?;鶐r坑道(風(fēng)化砂巖裂隙水)水化學(xué)類型為SO4·HCO3—Mg·Ca型,pH值7.8,礦化度2.179g/L,總硬度0.716g/L,屬極硬水,砷含量0.380 mg/L(Ⅴ類水),地下水質(zhì)量綜合評(píng)分7.67(極差);區(qū)內(nèi)地下水水溫一般為1.0℃~5.2℃,礦床內(nèi)未見(jiàn)地?zé)岙惓3]。綜上所述,礦區(qū)地下水水質(zhì)總評(píng)屬差。

        1.4 地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀評(píng)價(jià)

        礦區(qū)地處高山區(qū),地形起伏大,切割劇烈,山體自然坡角陡峭,植被稀疏,局部區(qū)域存在終年積雪。因此,區(qū)內(nèi)地表出露的巖石物理風(fēng)化現(xiàn)象強(qiáng)烈,導(dǎo)致山嶺一帶裸露的巖石破碎,發(fā)生危巖崩塌現(xiàn)象較普遍;另外崩落的碎石土沿山坡堆積,由于地形陡,崩積物在降雨或融雪的地表水作用局部存在滑坡和泥石流的現(xiàn)象[4]。

        (1)崩塌主要分布于礦區(qū)南部和南東部的基巖裸露的陡峭山嶺區(qū)域一帶,由于出露巖石風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙發(fā)育強(qiáng)烈,巖石破碎,而且地形地勢(shì)陡峭,處于陡峭山坡上的破碎巖石較易沿外傾發(fā)育裂隙、節(jié)理面發(fā)生崩落現(xiàn)象,據(jù)觀察區(qū)內(nèi)的崩塌模式以傾倒式和拉裂式崩塌為主,崩落物多為中風(fēng)化巖石,呈不規(guī)則的塊狀、碎塊狀,崩落物堆積于陡坡坡腳形成較大面積的碎石堆積區(qū)。

        (2)滑坡主要分布于礦區(qū)北部的山坡存在較厚碎石土一帶坡面,由于上部的山嶺崩落的碎石土沿山坡堆積,堆積物一般較松散,處于較陡山坡上的松散坡積物在降雨或融雪的地表水作用下發(fā)生滑動(dòng)失穩(wěn)而形成滑坡現(xiàn)象,據(jù)本次對(duì)礦區(qū)滑坡調(diào)查,平面上呈縱長(zhǎng)式圈椅狀,構(gòu)成滑坡體巖性均為坡積的碎石土(成分以砂巖碎塊、碎屑和少量粉質(zhì)粘土),滑坡體厚1.0m~3.0m不等,主要為沿基巖面滑動(dòng),滑坡類型屬淺層的堆積層滑坡,以牽引式滑移為主,現(xiàn)狀穩(wěn)定性差。

        (3)泥石流主要分布于礦區(qū)北西部的谷口一帶,由于區(qū)內(nèi)風(fēng)化強(qiáng)烈,沿山坡分布有大量松散的坡積物,植被稀疏,山坡坡度陡,而且溝床坡降大,松散的坡積物在強(qiáng)降雨或融雪的地表水作用下沿溝谷或陡峭坡面發(fā)生泥石流現(xiàn)象,據(jù)本次礦區(qū)調(diào)查顯示,坡面泥石流的規(guī)模一般較小,沿坡面呈零星分布,主要為坡積物崩滑后形成,較明顯的泥石流主要表現(xiàn)為礦區(qū)北西溝口,順溝展布,沿溝谷延伸長(zhǎng)約800m,形成區(qū)寬約20m~30m,坡降約為650‰;于稍平緩(坡降約為240‰)的谷口形成了堆積區(qū),平面上呈長(zhǎng)舌狀,組成物以砂巖碎塊、碎屑和少量粉質(zhì)粘土,由于運(yùn)移距離較近,碎石塊的磨圓度和分選性差,該泥石流現(xiàn)狀穩(wěn)定性差[5]。

        2 礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)

        根據(jù)礦區(qū)現(xiàn)狀地質(zhì)環(huán)境條件,結(jié)合未來(lái)礦山建設(shè)類型、規(guī)模、礦石組分及礦體頂?shù)装鍑鷰r穩(wěn)定性,預(yù)測(cè)未來(lái)礦山在建設(shè)和開(kāi)采過(guò)程中,可能潛在有露天采場(chǎng)邊坡崩塌、滑坡,剝離廢石土引發(fā)泥石流;另外如進(jìn)行地下開(kāi)采可能潛在發(fā)生坑道坍塌、冒頂及片幫和礦區(qū)地表水環(huán)境污染等地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題。

        2.1 露天開(kāi)采環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題

        礦區(qū)地處高山區(qū),區(qū)內(nèi)地形較陡峭,未來(lái)礦床需剝離開(kāi)采深度大,形成的采場(chǎng)開(kāi)挖邊坡高,上部松散、破碎的軟弱巖組邊坡穩(wěn)定性差,在降水、降雪形成的地表水的影響下易引發(fā)崩塌、滑坡等邊坡失穩(wěn)問(wèn)題,尤其是礦床的南部和南東部現(xiàn)狀地形為陡峭山嶺,礦床露天采坑對(duì)礦區(qū)南、東部山體的穩(wěn)定性影響較大;中下部的半堅(jiān)硬和堅(jiān)硬巖組構(gòu)成的巖質(zhì)邊坡,邊坡穩(wěn)定性一般相對(duì)較好,但局部由于褶皺、斷裂構(gòu)造發(fā)育地段的構(gòu)造角礫巖、碎裂巖和強(qiáng)綠泥石化巖石等破碎、軟弱巖組,邊坡穩(wěn)定性較差,可能會(huì)發(fā)生崩塌、滑坡等邊坡失穩(wěn)問(wèn)題,礦山開(kāi)采必須確定合理的臺(tái)階高度、平臺(tái)寬度、工作臺(tái)階坡面角及礦山最終邊坡角。

        局部存在順曾結(jié)構(gòu)面需進(jìn)行邊坡加固工程,如錨索加固、鋪設(shè)礦山邊坡防護(hù)網(wǎng);另外礦區(qū)處于高山區(qū),礦山開(kāi)采過(guò)程中將產(chǎn)生大量廢石(土),由于地形較陡峭,溪溝和河床坡降較大,如果廢石(土)排放不當(dāng),在強(qiáng)降水或融雪的地表水的影響下,易造成水土流失,引發(fā)泥石流。

        2.2 地下開(kāi)采環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題

        礦山未來(lái)如果轉(zhuǎn)為地下坑道開(kāi)拓,礦體主要產(chǎn)出于層狀砂巖和構(gòu)造破碎帶中,頂?shù)装鍑鷰r以灰?guī)r或砂巖為主,由于區(qū)內(nèi)構(gòu)造破碎帶較發(fā)育,巖石節(jié)理、裂隙和構(gòu)造裂隙均發(fā)育,另外綠泥石化蝕變較強(qiáng),因此構(gòu)造裂隙發(fā)育地段的巖石普遍較破碎,均屬軟弱完整性差巖類,在地下水的作用下,較易軟化,穩(wěn)定性差,在采礦過(guò)程中潛在冒頂及片幫。必須采用合理的采礦工藝及支護(hù)等防范措施。

        2.3 水環(huán)境污染

        根據(jù)地表、地下水水樣化學(xué)分析結(jié)果,礦區(qū)地下水砷含量較高。礦石、圍巖及夾石由于含有毒砂、黃鐵礦、黃銅礦等金屬硫化物,受降雨淋濾及自然氧化作用,較易析出重金屬對(duì)其下游的地表水體造成污染。地表水下游存在村莊,礦山開(kāi)采必須重視礦坑水及尾礦庫(kù)廢水處理及排放問(wèn)題。

        綜合礦區(qū)水環(huán)境特征,建議使用吸附沉淀法除砷、錳等重金屬元素,采用活性氧化鋁作吸附劑,利用其高比表面積和不溶性的特性,通過(guò)物理吸附作用、化學(xué)吸附作用或離子交換作用等機(jī)制將水中的砷污染物固定在自身的表面上,從而達(dá)到除砷的目的。該方法適合于處理量大、濃度較低的水處理體系。同時(shí),砷可以通過(guò)與鐵鹽吸附共沉來(lái)去除,且除砷效果較好。水中初始鐵含量和水中鐵砷比對(duì)砷去除率有一定的影響。

        在除鐵工藝的起始處加入一些鐵鹽混凝劑,可有效優(yōu)化除砷工藝。建議結(jié)合生物法對(duì)礦區(qū)排放水體進(jìn)行優(yōu)化,水體中的砷主要是無(wú)機(jī)砷(砷酸鹽和亞砷酸鹽),生物能夠蓄積砷,而且也能對(duì)其進(jìn)行氧化和甲基化。由于甲基化的砷如甲基砷、二甲基砷、三甲基砷的毒性比無(wú)機(jī)砷低得多[6]。

        3 結(jié)論

        (1)礦區(qū)處于地震基本烈度Ⅷ度區(qū),區(qū)域地殼穩(wěn)定性為較不穩(wěn)定,地表水、地下水水質(zhì)原始砷元素背景值稍高,并且礦山開(kāi)采出的礦石、圍巖及夾石受降雨淋濾及自然氧化作用,易析出砷等重金屬元素對(duì)其下方的溪溝水造成污染。礦山地處高寒的大起伏高山區(qū),地表巖石受風(fēng)蝕、凍融作用較強(qiáng),礦區(qū)現(xiàn)狀崩塌、滑坡和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害較發(fā)育,礦區(qū)原生環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題較復(fù)雜;未來(lái)礦區(qū)首采段擬采用露天開(kāi)采,采場(chǎng)邊坡存在引發(fā)崩塌、滑坡等山體邊坡失穩(wěn)問(wèn)題,另外礦山開(kāi)采過(guò)程中將產(chǎn)生大量廢石(土)為泥石流的誘發(fā)提供大量松散碎屑物源。綜合本礦床的環(huán)境地質(zhì)條件屬?gòu)?fù)雜。

        (2)本礦床為金礦床,礦石中含硫化物較多,并含有微量的其他重金屬元素,因此尾礦水中含有重金屬元素,尾礦水必須經(jīng)吸附沉淀、生物吸附等方法處理達(dá)標(biāo)后才能排放。另外對(duì)開(kāi)采剝離過(guò)程中產(chǎn)生的廢石(土),應(yīng)選擇合適的排土場(chǎng)排放,以免誘發(fā)泥石流影響礦山開(kāi)采及周邊地質(zhì)環(huán)境。

        (3)礦床首采段的露天采場(chǎng)邊坡為高邊坡,開(kāi)采時(shí)易發(fā)生或可能發(fā)生崩塌、滑坡等礦山工程地質(zhì)問(wèn)題,設(shè)計(jì)和開(kāi)采時(shí)應(yīng)予重視,合理選擇邊坡角及工程防護(hù)措施。

        (4)未來(lái)礦床深部采用地下開(kāi)采,由于區(qū)內(nèi)局部褶皺、斷裂構(gòu)造發(fā)育,礦床頂?shù)装宕嬖谄扑榈能浫鯉r層,巖石破碎,結(jié)構(gòu)較松散,坑道開(kāi)拓時(shí)會(huì)造成坍塌、掉塊及片幫等不良工程地質(zhì)現(xiàn)象,因此礦山進(jìn)行地下開(kāi)采時(shí)必須采取支護(hù)等防范措施,以保障采礦坑道的安全。

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