李金東

（甘肅省地礦局第二勘查院，甘肅 蘭州 730020）

近年來(lái)眾多金屬冶煉工廠對(duì)礦產(chǎn)資源的需求量增加，導(dǎo)致富含礦產(chǎn)資源的產(chǎn)地生態(tài)環(huán)境遭受到破壞，不具有冶煉提取價(jià)值的礦石被隨意堆砌在產(chǎn)地周圍，經(jīng)過(guò)開采后的產(chǎn)地留下數(shù)量眾多的坑洞，運(yùn)輸?shù)V石的卡車在山地路途中碾壓原始生態(tài)草地，地表嚴(yán)重硬化，恢復(fù)時(shí)間難以確定，目前開采后礦山周圍環(huán)境問(wèn)題令人擔(dān)憂。所以研究礦山地質(zhì)環(huán)境治理技術(shù)對(duì)恢復(fù)礦山生態(tài)環(huán)境是很有必要的。

1 礦山地質(zhì)災(zāi)害的危害

礦山地質(zhì)災(zāi)害分為兩類，一類是突變性災(zāi)害，另一類是緩變性災(zāi)害，二者的劃分是依據(jù)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的快慢程度。山體滑坡、地震、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害屬于突變性地質(zhì)災(zāi)害；地面塌陷、地表裂縫、土地荒漠化等地質(zhì)災(zāi)害屬于緩變性災(zāi)害。這些地質(zhì)災(zāi)害會(huì)威脅生活在礦山周圍的居民和工人的生命和財(cái)產(chǎn)安全，所以在平常的生活和生產(chǎn)中需要多加注意地質(zhì)變化，有意識(shí)的減少危險(xiǎn)的發(fā)生。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境治理策略

2.1 對(duì)礦山進(jìn)行開采之前，做好礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查

做好礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查是為后續(xù)工作的開展打好基礎(chǔ)，地質(zhì)勘測(cè)人員在開采之前進(jìn)入礦山區(qū)域進(jìn)行巖石取樣，拍照繪圖，化驗(yàn)水質(zhì)，進(jìn)行各項(xiàng)評(píng)估工作，首先是水環(huán)境評(píng)估，判斷礦山開采是否會(huì)對(duì)地下水和地表水造成較大影響，此項(xiàng)評(píng)估包括礦山開采是否會(huì)導(dǎo)致地下水和地表水的枯竭、水質(zhì)是否會(huì)遭受到污染、水均衡性是否會(huì)失調(diào)等等；第二點(diǎn)是關(guān)于地質(zhì)災(zāi)害的評(píng)估，判斷礦山開采是否會(huì)引發(fā)地面塌陷、地表裂縫、山體滑坡等地質(zhì)災(zāi)害；第三點(diǎn)是地質(zhì)結(jié)構(gòu)評(píng)估，判斷礦山開采是否會(huì)影響土石環(huán)境變化，是否會(huì)將土地轉(zhuǎn)變?yōu)榛哪?/p>

由于礦山的開采范圍很大，各個(gè)礦山之間存在相互的影響作用，各個(gè)區(qū)域的地質(zhì)會(huì)有不同的差別，不能對(duì)礦山區(qū)域的地質(zhì)問(wèn)題一概而論，需要細(xì)致劃分礦山開采區(qū)域，將開采區(qū)域分割為單元體，對(duì)單元體的地質(zhì)構(gòu)造、地形外貌特點(diǎn)、地層巖性等信息進(jìn)行采集，建立礦山地質(zhì)模型，預(yù)測(cè)礦山地質(zhì)在受到外力影響下，地質(zhì)結(jié)構(gòu)會(huì)以何種形式進(jìn)行變化，提高礦山整體評(píng)估的準(zhǔn)確性。

在評(píng)估過(guò)程中，根據(jù)礦山的地質(zhì)特點(diǎn)制定開采方案，開采方案中涉及礦山開采的深度范圍，礦車的運(yùn)輸路線規(guī)劃，廢棄物堆放點(diǎn)設(shè)置，根據(jù)制定的開采方案預(yù)測(cè)對(duì)地質(zhì)環(huán)境的破壞程度，根據(jù)破壞的程度提出相應(yīng)的解決方案，將礦山開采給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)的損害降到最低。

例如河北的一項(xiàng)采礦工程在開采之前就進(jìn)行了詳細(xì)的地質(zhì)環(huán)境調(diào)查，礦區(qū)的采礦面積達(dá)到0.412km2，生產(chǎn)規(guī)模達(dá)到了每年五萬(wàn)噸，回采率達(dá)到了86%，地質(zhì)勘查人員經(jīng)過(guò)勘察發(fā)現(xiàn)，礦區(qū)內(nèi)的礦石性質(zhì)較為單一，所以穩(wěn)定性較好，并且?guī)r石層透水性比較好，地下水和地表水可以順利排出巖石層，基于這些因素將開采方式確定為露天開采；礦山區(qū)域的地形為低山丘陵，地勢(shì)高低起伏不明顯；礦山區(qū)域里面包含礦山工業(yè)園區(qū)、選礦廠、裸地、旱地等等，經(jīng)過(guò)評(píng)估預(yù)測(cè)，開采后產(chǎn)生的眾多礦坑會(huì)是影響當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的主要問(wèn)題。在開采過(guò)程中，為了增加礦坑的深度，采礦工人會(huì)使用爆破方法進(jìn)行取礦，爆破產(chǎn)生的沖擊波會(huì)有可能將礦坑邊緣崩塌，影響人身安全。

2.2 礦山開采過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)邊坡的治理

邊坡的治理是礦山地質(zhì)環(huán)境治理的基礎(chǔ)，邊坡有以下四種特點(diǎn)：

（1）邊坡的長(zhǎng)度范圍在幾百米到數(shù)公里，彎曲延伸。高度較高，地勢(shì)陡峭。

（2）邊坡的形成順序是先形成上邊坡，再?gòu)纳系较乱来涡纬上逻吰?，上邊坡地質(zhì)被運(yùn)輸車壓得很實(shí)，下邊坡則地質(zhì)比較松軟，所以上下邊坡的穩(wěn)定性不同。

（3）在開采過(guò)程中，礦車在邊坡上來(lái)來(lái)回回的行駛碾壓邊坡巖體，同時(shí)采礦過(guò)程需要使用炸藥進(jìn)行爆破，爆破產(chǎn)生的沖擊波會(huì)沖擊邊坡處的巖體，所以邊坡巖體受到震動(dòng)的影響很嚴(yán)重。

（4）邊坡的巖體缺乏必要的維護(hù)，露天采礦廠的邊坡上巖體風(fēng)化嚴(yán)重，巖體強(qiáng)度下降，容易導(dǎo)致塌方。

根據(jù)邊坡的特點(diǎn)提出一些解決方法，例如，當(dāng)邊坡的巖體比較松軟時(shí)，可以使用重型機(jī)械壓實(shí)邊坡上的巖土，保證上面車輛和行人的安全性。為了防止邊坡上的大塊石頭滾落到下層的邊坡上，可以在上下層斜坡之間鋪蓋一層金屬鐵絲網(wǎng)避免滾石落下，同時(shí)結(jié)合綠化作業(yè)，在坡面上栽種一些綠色植物，減少表面的水土流失。例如唐山的一家采礦工程公司，在邊坡治理上采用的方法就很好，他們將涂有防腐蝕材料的小孔鐵絲網(wǎng)覆蓋在斜坡表面，四周做好加固，將土壤肥料、有機(jī)質(zhì)、疏松材料、保水劑、粘合劑等混合料加水?dāng)嚢璩蓾{，再將這些漿料注入壓力噴混機(jī)中，依靠高壓力將漿料噴射到鐵絲網(wǎng)上，厚度達(dá)到五公分左右停止噴射，等待漿液固化，固化后在其表面播種含草籽的混合料，定期向表面灑水，讓種子發(fā)芽生根，通過(guò)植物的根須完成對(duì)斜坡的加固，緩慢恢復(fù)采礦對(duì)地表的破壞。

邊坡下層的巖體透水性有很大的區(qū)別，當(dāng)巖體的透水性不好時(shí)，內(nèi)部容易積水，受到力的作用會(huì)引發(fā)土層移位，所以為了減少這類情況的發(fā)生，可以選擇在坡面上鉆孔排水。

在開采過(guò)程中做好對(duì)邊坡的治理對(duì)后續(xù)工作的開展有一定的借鑒意義。

2.3 礦山開采后期的治理策略

當(dāng)?shù)V山的資源被開采完成后，礦山區(qū)域的地表已經(jīng)千瘡百孔，留下數(shù)量眾多的礦坑，成堆的廢石被擱置以及坡面破損嚴(yán)重。

對(duì)于礦洞和廢石，可以將兩者結(jié)合起來(lái)，把前期開采的廢石填入礦坑，回填后可以在礦坑表面種植綠植，改善地質(zhì)地貌。綠植的選擇要考慮當(dāng)?shù)氐牡乩須夂蚝统赏聊纲|(zhì)特性，可以選擇當(dāng)?shù)刂参锘蛘咄鈦?lái)植物，但是外來(lái)植物需要考慮其危害性，引進(jìn)的外來(lái)植物是否會(huì)侵襲本地植物，抑制本地植物的生長(zhǎng)。例如江蘇省選擇了爬山虎，絡(luò)石以及扶芳藤作為復(fù)綠物種，爬山虎有耐寒耐旱耐高溫特性，氣候適應(yīng)力強(qiáng)。絡(luò)石對(duì)土壤要求不高，耐旱，喜光，適合生長(zhǎng)在溫暖濕潤(rùn)氣候中，抗風(fēng)性強(qiáng)。扶芳藤適合生長(zhǎng)在氣候溫暖的環(huán)境中，對(duì)土壤要求不嚴(yán)，耐寒，耐旱，生命力強(qiáng)。這三種植物都非常適合攀附巖石，對(duì)當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境適應(yīng)力強(qiáng)，并且對(duì)當(dāng)?shù)氐闹参餂]有危害，所以很適合作為復(fù)綠物種；廢石中可能含有一些重金屬?gòu)U棄物，這些重金屬?gòu)U棄物會(huì)污染土壤和水質(zhì)，要把這些廢棄物集中處理，不能隨意丟棄在自然環(huán)境中，也不能將其回填到礦洞中，以此減少環(huán)境污染。

對(duì)于邊坡的治理方法有很多，綠化工藝是目前常常采用的治理技術(shù)，例如當(dāng)?shù)V山的坡度較大，高度較高，坡面致密穩(wěn)定，可以堆砌成臺(tái)階型，臺(tái)階型的尺寸有相關(guān)要求，長(zhǎng)度要小于10m，寬度在1m～2m之間，高度需要低于20m，在臺(tái)階上面清理出深度為60cm左右的種植槽，在槽中回填種植土，然后在種植土上面撒上草種，綠化邊坡，上下臺(tái)階選擇種的草種不同，上臺(tái)階可以選擇種植懸吊植物及灌木，下臺(tái)階可以選擇種植灌木和爬藤，這種方法施工難度大，前期投入的成本高，植綠效果緩慢。

液壓噴播是常常使用的一種方法，這種方法利用離心泵的離心力將容器內(nèi)的草種、灌木種子與水、木纖維、泥炭、有機(jī)肥、粘合劑、保水劑、化肥、土壤進(jìn)行混合，之后通過(guò)管道將混合料噴射到噴播坪床上，形成草種層，混合料中的水一部分滲入到土壤中，一部分繼續(xù)留在草種層中，草種層和土表粘合，種子在里面生根發(fā)芽，根須慢慢深入到土壤中，吸收土壤中的養(yǎng)分，疏松土壤，同時(shí)也減少了地表土的流失。這種方法存在一定的缺陷，當(dāng)粘合劑的量過(guò)多時(shí)，雨水沖刷草種層表面，表面徑流增大，下坡的植被遭受到?jīng)_刷，另外噴播機(jī)容易被大顆粒草籽堵塞，只能裝填小顆粒草籽，造成了邊坡表面植物種類單一，但是護(hù)坡效果顯著，而相應(yīng)的成本也在增加。

甘肅的一家礦山治理方法采用了堆土袋法，這種方法和噴播法同屬于綠化工藝，只是堆土袋法操作簡(jiǎn)單，不涉及離心力原理，該方法是將裝滿土的草袋子一個(gè)挨著一個(gè)鋪滿整個(gè)邊坡，然后將草籽撒在這些草袋子表面，定時(shí)澆水，保證種子吸收足夠的水分，生根發(fā)芽。這種方法操作簡(jiǎn)單，投入成本低，效果一般。

一些地方的小礦區(qū)常常使用空心磚進(jìn)行綠植，將空心磚壘好，在空心位置加入地表土，并將草籽撒在表面，后續(xù)進(jìn)行澆水作業(yè)，這種方法簡(jiǎn)單易操作，成本低，缺點(diǎn)是空心磚空心的空間比較小，可填充的土壤少，同時(shí)這種磚的蓄水能力比較差，水分易蒸發(fā)，植物容易受到干旱的威脅，植物的種類需要是耐旱型的。這種方法適合坡度較小，坡面水土保持較好的情況。

3 總結(jié)

礦山環(huán)境治理工作的進(jìn)行是非常有必要的，經(jīng)過(guò)在三個(gè)階段中采取相應(yīng)的治理措施，可以在一定程度上減少礦山開采對(duì)周圍環(huán)境的影響，因?yàn)榈刭|(zhì)環(huán)境種類的不同，所采取的方法各不相同，需要考慮礦山的地質(zhì)構(gòu)造，氣候條件，投入成本等因素，普遍接受的方法是使用廢石料填充礦坑和采用綠植工藝。