(華東冶金地質(zhì)勘查局屯溪地質(zhì)調(diào)查所,安徽 黃山 245000)
隨著國民經(jīng)濟快速發(fā)展,交通、水利等基礎設施不斷完善,各行各業(yè)對礦產(chǎn)資源的需求不斷增加,在20世紀初期,國內(nèi)各省新立了無數(shù)家礦山,大多礦山以露天礦山為主。由于開采技術(shù)條件和經(jīng)濟條件限制,礦山在開采過程中形成了較多地質(zhì)環(huán)境問題,曾發(fā)生多起礦山安全事故,同時造成了大面積的土地資源破壞。因此,針對露天礦山開采過程中常見的地質(zhì)環(huán)境問題,選擇合適的治理方式是國民經(jīng)濟發(fā)展的迫切需求。
地質(zhì)災害是露天礦山最為常見的地質(zhì)環(huán)境問題,也是影響最為嚴重的地質(zhì)環(huán)境問題。露天礦山中常見的地質(zhì)災害類型有崩塌、滑坡、泥石流坡等,其中崩塌和滑坡地質(zhì)災害約占全國露天礦山地質(zhì)災害的95%以上,規(guī)模以小型居多。
露天礦山以露天開采為主,采礦活動必然造成原有地形地貌景觀的破壞。主要有露天采場、工業(yè)廣場、廢石堆場等對地形地貌景觀的破壞,有時也有地質(zhì)災害對地形地貌景觀的影響及破壞。特點是破壞面積廣、恢復治理費用高。
一些大、中型礦山開采深度大,開采結(jié)束后會形成大面積采坑,有時會破壞地下水平衡,個別礦山的采礦活動會破壞地表的補給、徑流及排泄條件等,造成淺層地下水枯竭和地下水量減少等問題。
(1)水、土環(huán)境污染。礦山開采和加工過程中往往會產(chǎn)生較多廢渣、尾礦等固體廢棄物,許多礦山將這些廢棄物直接暴露在大氣中或隨意傾倒,導致溝壑、河道淤塞,泄洪不暢,水患不斷。尾礦和廢渣中的硫化物也會發(fā)生氧化作用使大氣降雨變?yōu)樗嵊辏由嫌行┑V山選冶廢水的未能達標便排放,經(jīng)常造成礦區(qū)附近的地表水體遭受污染,甚至無法飲用和灌溉。
(2)大氣污染。露天礦山多采用公路開拓汽車運輸?shù)姆绞?,同時爆破工程常導致礦體及廢渣飛濺,形成大氣環(huán)境污染。產(chǎn)生的污染物主要包括粉塵、有毒、有害氣體(H2S,SO2,CO,NO2等)和放射性氣溶膠等。
礦山地質(zhì)環(huán)境問題形成因素包括人為因素和自然因素,其中人為因素是主要因素,在礦山地質(zhì)環(huán)境問題形成中起主導作用。包括開挖邊坡、增加邊坡荷載、礦渣隨意堆積和擾動地下水的工程活動等。據(jù)調(diào)查“甘肅白銀露天礦大型滑坡”形成原因是長期采礦破壞原始邊坡穩(wěn)定性形成;“安太堡露天礦排土場滑坡”主要是因為礦山隨意堆積廢渣并且沒有相應防護措施,廢渣荷載使底部巖土體內(nèi)部應力急劇增加導致廢渣邊坡失穩(wěn)形成。
自然因素指由非人為原因而形成的地質(zhì)災害等,包括地震、降雨、河流沖刷及融雪等。例如“安徽省黃山區(qū)三口鎮(zhèn)風景水庫溢洪口滑坡”形成原因為“短歷時、強降雨”導致巖土體抗剪性能減弱,在重力作用下發(fā)生滑坡。
滑坡和崩塌地質(zhì)災害的發(fā)生與水的影響息息相關(guān),在滑坡和崩塌地質(zhì)災害中水的作用往往起主導作用,因為水動力作用長期沖刷邊坡會導致巖土體軟化,巖土體抗剪性能減弱甚至溶解,因此消除水對邊坡的影響在地質(zhì)災害防治中至關(guān)重要。礦山崩塌和滑坡地質(zhì)災害形成以人為因素為主,在防治過程中要做到“防治結(jié)合、綜合治理”的原則,具體可以通過以下兩個方面進行防治。
(1)防止水對滑坡和崩塌區(qū)的影響。主要工程措施有:①在滑坡或崩塌區(qū)外圍修筑截、排水溝,防止外圍地表水流入滑坡和崩塌區(qū);②在滑坡和崩塌區(qū)地表修筑排水溝,將地表雨水排出影響區(qū),防止雨季地表水大面積下滲;③若邊坡為巖質(zhì)邊坡可在邊坡采用“掛網(wǎng)噴射混凝土”的方式防止地表水下滲。排除地下水的措施不局限以上三種,具體實例中需要根據(jù)項目區(qū)地質(zhì)和水文條件進行選擇。常用的方法有水平鉆孔疏干、垂直孔排水、豎井抽水、隧洞疏干、支撐盲溝等。
(2)通過治理工程改善邊坡穩(wěn)定性或清除潛在崩塌和滑坡體,改善邊坡提穩(wěn)定性的原則是“增加抗滑力、減小滑動力”。在露天礦山地質(zhì)災害治理中常用的措施有:①削坡減載:通過放坡降低臺階高度和坡度的形式使邊坡達到穩(wěn)定,此方法治理費用低,但環(huán)境破壞嚴重,在一些偏遠地區(qū)的中小型石料礦采用較多。②邊坡加固:主要是通過支撐工程(擋墻、抗滑樁、防護網(wǎng)、錨桿或錨索等)防治邊坡滑動,起到阻滑和阻崩作用。此方法治理效果明顯但治理費用高,在靠近城區(qū)或人類活動較多區(qū)采用較多。
(3)隔離滑坡和崩塌體。是近幾年來一種新型的治理措施,在江西和皖南偏遠山區(qū)部分礦山逐步開始采用。主要針對一些偏遠山區(qū)閉坑或廢棄無主礦山治理,這類礦山往往由于未嚴格按照礦產(chǎn)資源開發(fā)利用方案開采閉坑后形成了高、陡邊坡。若采用邊坡加固的方式進行工程治理,治理費用較高,一些中小型企業(yè)和政府難以承擔,若采用削坡減載的方式將會造成更大面積的土地資源破壞。因此針對這類礦山中的崩塌和滑坡地質(zhì)災害可采用修筑護欄網(wǎng)對邊坡影響區(qū)進行全封閉,禁止人畜進入待其自然穩(wěn)定。此方法未能根除滑坡和崩塌地質(zhì)災害,但可一定程度成功避免對人民生命財產(chǎn)的威脅。需要注意的是此方法多適用與人類活動較少、無人畜出入的地區(qū)。
泥石流地質(zhì)災害往往與不合理開挖、隨意堆積廢渣和亂砍濫伐等密切相關(guān),在礦山治理中要到“防治結(jié)合、綜合治理”的原則,以工程措施為主,兼顧生物措施。
(1)生物措施。包括林業(yè)措施、農(nóng)業(yè)措施和牧業(yè)措施等,主要是通過在泥石流全域栽植植被,防止水土流失,起到穩(wěn)固地表巖土體的作用。生物措施的優(yōu)點是投資少,風險小,但效果不明顯,通常需要5年以上才可見發(fā)揮作用。
(2)工程措施。通過防護工程、排導工程和攔擋工程起到“穩(wěn)、攔、排”的作用。防護工程是指通過擋墻、順壩等消除或減弱泥石流對影響區(qū)建筑物的影響;排導工程是通過改變泥石流在流域內(nèi)流動方式和范圍,起到按理想路線順利排泄的作用;攔擋工程是指通過攔渣壩、除淤場、支擋工程等減少泥石流對下游的沖刷和撞擊的危害。
本文主要介紹了露天礦山常見的地質(zhì)環(huán)境問題,分析了其形成因素,重點介紹了露天礦山中崩塌、滑坡及泥石流地質(zhì)災害的常見治理措施及方法,并分析了每種治理措施的優(yōu)缺點及其適用對象,為國內(nèi)其它露天礦山地質(zhì)環(huán)境治理有一定的參考作用。