王曉燕，喬天榮，劉家橘，劉家橙，孟凡琳，邱慶倫

（1.河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局 第二地質(zhì)礦產(chǎn)調(diào)查院，河南 鄭州 450001；2.河南省地質(zhì)調(diào)查院，河南 鄭州 450001；3.河南省城鄉(xiāng)建筑設(shè)計(jì)院有限公司，河南 鄭州 450001）

嵩縣是資源豐富的山區(qū)大縣，礦產(chǎn)資源極其豐富，同時(shí)為省林業(yè)大縣和國家生態(tài)林保護(hù)重點(diǎn)縣。通過嵩縣鉛礦山地質(zhì)環(huán)境和土地資源調(diào)查，查明礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境條件，進(jìn)行規(guī)劃各種管理手段，采取防范性措施，減少地質(zhì)環(huán)境問題的發(fā)生和出現(xiàn)，盡量避免礦山地質(zhì)環(huán)境破壞或?qū)⑵湎诘V山建設(shè)、生產(chǎn)過程當(dāng)中，可以做到防患于未然；可以達(dá)到保護(hù)地質(zhì)環(huán)境和土地可持續(xù)利用目的。按照“誰損毀、誰復(fù)墾”的原則，明確礦權(quán)人在獲得開發(fā)權(quán)利的同時(shí)，必須承擔(dān)對(duì)損毀土地進(jìn)行復(fù)墾的義務(wù)，最大限度實(shí)現(xiàn)土地的集約節(jié)約利用[1]。

1 礦山地質(zhì)環(huán)境

1.1 礦區(qū)基本情況

礦區(qū)位于河南省嵩縣大王溝村，礦區(qū)面積為4.20 km2，開采深度620～378 m，礦體厚度為0.76～3.17 m，生產(chǎn)服務(wù)年限為9.5 年，生產(chǎn)規(guī)模為3.5×l04t/a，屬于小型礦山，開采3 個(gè)鉛礦體，采用平硐工程PD1、PD2、PD3，斜井開拓。礦區(qū)開采的水文地質(zhì)條件和工程地質(zhì)條件屬簡單類型。礦區(qū)主要布局有斜井工業(yè)場地、回風(fēng)平硐場地、廢石場，礦山道路等。出露巖石主要為熊耳群火山巖系，風(fēng)化帶深度一般5～20 m，最深達(dá)30 m，巖石較破碎，裂隙較發(fā)育，裂隙寬度0.10 cm 左右，具有一定的透水性，在雨季接受降水補(bǔ)給、水量較小，枯季無水，屬于季節(jié)性含水層，與地表第四系孔隙水有水力聯(lián)系。

區(qū)內(nèi)石英脈型鉛礦體，礦石一般較致密，局部裂隙發(fā)育，呈塊狀，加上鉀化、硅化作用普遍較強(qiáng)，無軟弱夾層，自身穩(wěn)定性良好。同時(shí)，其上、下盤圍巖為流紋斑巖，其整體強(qiáng)度、硬度較高，風(fēng)化程度弱，屬堅(jiān)硬類、抗壓強(qiáng)度較高、穩(wěn)固性好類巖石，雖局部構(gòu)造裂隙發(fā)育，但裂隙張開度小、延伸不長，近地表的風(fēng)化裂隙面平直光滑，多有鐵質(zhì)氧化薄膜，深部多被充填形成裂隙細(xì)脈，加上鉀化、硅化較強(qiáng)，不易坍塌。

1.2 礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)估

生態(tài)的破壞使得人們的生活和生產(chǎn)受到了嚴(yán)重的影響、因此礦山開采對(duì)環(huán)境影響評(píng)估尤為重要。礦區(qū)工業(yè)場地、礦山道路建設(shè)和一些基建設(shè)施進(jìn)行挖高填低挖損原有的自然地形和植被，對(duì)原生的地形地貌景觀破壞較大，影響較嚴(yán)重[2]。調(diào)查中開采共產(chǎn)生廢石2.5 萬m3，強(qiáng)降雨和自身重力等條件影響下，有可能作為泥石流災(zāi)害的物源，實(shí)地調(diào)查工業(yè)場地上部匯水面積均較小，石方量亦較小，雨水對(duì)廢石、礦石的沖擊力小，而且礦區(qū)溝谷發(fā)育，支溝較多，易于地表水的排泄，工業(yè)場地內(nèi)渣場引發(fā)泥石流的可能性小，危險(xiǎn)性??；在時(shí)間上與井下采掘工作面的開采速度、距離密切相關(guān)[3]；預(yù)測未來礦山地表可能出現(xiàn)的最大沉陷值、最大水平移動(dòng)采用公式為：

式中：Wmax為最大沉陷值，m；Umax為最大水平移動(dòng)值，m；η 為下沉系數(shù)，mm/m，與礦層傾角、開采方法和頂板管理方法有關(guān)，本礦取0.5；m 為礦層的采出厚度，m；b 為水平移動(dòng)系數(shù)，本礦取0.3。

鉛礦體厚度為0.73～2.90 m，石梯上鉛礦體預(yù)測地表塌陷深度為0.37～1.45 m。根據(jù)《可行性研究報(bào)告》對(duì)礦體塌陷范圍的預(yù)測，鉛礦體塌陷面積11.96 hm2。判斷采礦活動(dòng)引發(fā)地面塌陷、地裂縫災(zāi)害危害較大，危險(xiǎn)性中等。選礦廢石在雨水琳溶作用有可能將廢石中的污染物質(zhì)淋溶出來，造成土壤污染，根據(jù)測試分析，固體廢棄物廢石浸出液各項(xiàng)毒物指標(biāo)均達(dá)到了GB 14848—93 地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中的Ⅲ類標(biāo)準(zhǔn)限值要求，故影響不大[4]。

1.3 礦山土地?fù)p毀程度

在開采過程中造成破壞的主要環(huán)節(jié)是平硐工程、工業(yè)場地和礦山道路對(duì)土地的壓占；廢石場和臨時(shí)堆放場對(duì)土地的壓占、污染；采空塌陷影響區(qū)對(duì)土的塌陷損毀。在采空區(qū)影響下，采礦活動(dòng)引發(fā)和遭受地裂縫、地面塌陷的可能性大，危害程度較大。閉坑期礦山閉坑后地面仍然不穩(wěn)定，地裂縫和地面塌陷會(huì)發(fā)生，地表移動(dòng)期結(jié)束，地表基本穩(wěn)定。依據(jù)前期研究地表各損毀區(qū)域的損毀類型、原有地類、損毀面積、損毀程度，綜合分析其損毀程度，礦區(qū)土地?fù)p毀程度情況表見表1。

表1 礦區(qū)土地?fù)p毀程度情況表

1.4 礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境治理目標(biāo)和技術(shù)方案

充分考慮礦山的地質(zhì)環(huán)境條件的差異和潛在的地質(zhì)災(zāi)害隱患點(diǎn)的分布、危險(xiǎn)程度，進(jìn)行礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)治理。根據(jù)前期調(diào)查土地復(fù)墾適宜性評(píng)價(jià)的結(jié)果，礦山的自然條件恢復(fù)設(shè)計(jì)主要為塌陷區(qū)裂縫、廢石場堆積，采硐和工業(yè)場地壓占等問題。采取的措施為地裂縫充填、采硐封堵、砌筑擋渣墻、設(shè)計(jì)排水渠、拆除工業(yè)場地建筑物等。通過采取適當(dāng)?shù)墓こ碳夹g(shù)和植被重建措施，恢復(fù)生產(chǎn)建設(shè)過程中破壞的土地和植被，保護(hù)生態(tài)環(huán)境。

礦區(qū)有平硐工程、工業(yè)場地和礦山道路等地質(zhì)環(huán)境治理問題，結(jié)合破壞的土地類型同時(shí)調(diào)查礦山周邊的社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況，對(duì)壓占和地面塌陷等土地資源破壞區(qū)域，提出土地復(fù)墾治理方案分析，礦山環(huán)境治理與土地復(fù)墾技術(shù)路線如圖1。

2 礦山恢復(fù)治理工程

2.1 工業(yè)場地恢復(fù)治理工程

進(jìn)行工業(yè)場地平整工程，使場地盡可能避免出現(xiàn)高低不平的地段。在土地平整范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)土方量的填挖平衡，參照同類土、巖體的穩(wěn)定性邊坡度值確定，治理后同一標(biāo)高的平臺(tái)坡度一般不超過3°[5]。由于壓占等建筑因素導(dǎo)致土壤礫石含量過高，在進(jìn)行土地平整時(shí)對(duì)表面礫石含量高的土壤進(jìn)行礫石清理，以滿足林草的生長需要。

2.2 采硐封堵工程

圖1 礦山環(huán)境治理與土地復(fù)墾技術(shù)路線

礦山閉坑后，PD1～PD3、斜井工業(yè)場地和回風(fēng)平硐場地進(jìn)行硐口封堵。廢渣、廢石用于就近封堵井口，填補(bǔ)地面空穴，每回填0.5 m，進(jìn)行人工夯實(shí)，逐層向上回填，直至距離井口8 m 處，采用混合比1∶3的水泥、砂漿澆筑方式進(jìn)行封堵，預(yù)防盜采等現(xiàn)象，保護(hù)國家礦產(chǎn)資源，維護(hù)礦山秩序，確保礦山安全；閉坑后對(duì)占?jí)和恋厝繌?fù)墾為林地。

2.3 擋渣墻工程

在廢石場前緣實(shí)施攔擋工程，攔擋工程采用重力式、漿砌石結(jié)構(gòu)，根據(jù)《國家建筑標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)圖集04J008 擋土墻》設(shè)計(jì)，擋墻高3 m，地面以上高2 m，墻頂以上邊坡按1∶1 坡率放坡。擋墻均采用漿砌塊石重力式擋墻，材料選用M7.5 漿砌塊石，塊石強(qiáng)度不低于MU30。墻體距地面高0.3 m 處設(shè)置1 排排水孔，孔間距2 m；沿墻走向每隔10 m 或地基性狀突變時(shí)設(shè)置1 道伸縮縫，縫寬20 mm，縫中填塞瀝青麻筋，深度不小于150 mm[6-7]。擋墻排水孔后設(shè)置慮水層，墻后填土選用透水性較好的砂類土作為填料，修建擋土墻避免水土流失，及滿足要求的排水設(shè)施。

2.4 塌陷區(qū)恢復(fù)治理工程

對(duì)于地面塌陷造成的地裂縫進(jìn)行封填，礦區(qū)地表分布大范圍第四系黃土，裂縫封填可就近取土進(jìn)行地裂縫的填埋、整平。一般寬度小于100 mm 的裂縫為輕微等級(jí)，寬度為100～300 mm 的裂縫為中等裂縫，寬度大于300 mm 的裂縫為嚴(yán)重裂縫，礦區(qū)地表大部分被厚層黃土覆蓋，裂縫較大時(shí)，需剝離裂縫部位耕作層土壤、就近挖方取土、裝運(yùn)填土、充填裂縫，覆蓋耕作層土壤。

根據(jù)不同類型強(qiáng)度的裂縫情況其充填土方的工程量亦不同。計(jì)算塌陷區(qū)地裂縫的填充工作量采用經(jīng)驗(yàn)公式：

式中：W 為裂縫深度，m；U 為裂縫長度，m；V 為每畝土方量，m3；a 為沉陷裂縫寬度，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查沉陷裂縫寬度0.1 m；c 為塌陷裂縫的間距，裂縫的間距50 m；n 為裂縫系數(shù)，本礦取2.4；s為裂縫數(shù)量，調(diào)查為2 條。

裂縫深度、長度和每畝充填裂縫土方量分別為3.16 m、32 m 和10.1 m3，上述塌陷區(qū)土地復(fù)墾面積11.96 hm2，經(jīng)計(jì)算塌陷區(qū)地裂縫的填充工作量為1 812 m3，損壞程度為中等級(jí)，待閉坑后全部復(fù)墾為林地，期間為防止人畜誤入塌陷區(qū)發(fā)生危險(xiǎn)，在塌陷區(qū)入口醒目位置各設(shè)警示牌。

3 礦區(qū)土地復(fù)墾

3.1 土壤重構(gòu)工程

針對(duì)不同的開采時(shí)段，地表熟土進(jìn)行剝離，剝離厚度為0.60 m。將剝離的表土臨時(shí)堆放在廢石場的表土堆存區(qū)，表層與深層單獨(dú)存放。在土堆上播散草籽，周邊設(shè)排水溝，防止土壤被雨水沖刷，待土地復(fù)墾時(shí)利用。塌陷區(qū)在平整土地之前應(yīng)均勻剝離表面耕層熟土，并就近堆放。待開采結(jié)束后，對(duì)表土覆蓋，表土來源是來自基建期剝離的表土，根據(jù)礦山林地的種植標(biāo)準(zhǔn)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)，覆土厚度0.60 m，可滿足喬、灌木的生長需要。

3.2 植被重建工程

根據(jù)工業(yè)場地和塌陷區(qū)復(fù)墾面積為12.61 hm2，復(fù)墾方向?yàn)榱值兀帜緲浞N選用側(cè)柏，株距和行距均為2 m。造林前穴狀整地，預(yù)先備好坑，暴露一段時(shí)間，坑內(nèi)填適量土體；坑穴規(guī)格為徑寬0.6 m，坑深為0.6 m，株行距為2 m×2 m。植樹穴切忌挖成鍋底形或無規(guī)則形，使根系無法自然舒展，坑植時(shí)帶土球種植，滿足植物的生長需要。草類可選擇香根草、三葉草適生性極強(qiáng)播撒，覆蓋度高的植物配種，利用植物及根際圈微生物體系的吸收、揮發(fā)和轉(zhuǎn)化、講解等作用機(jī)理，來清除土壤中的污染物質(zhì)[8]。復(fù)墾后3～5 年，在某些初期種植草地的區(qū)域可以適當(dāng)加種一些灌木，隨復(fù)墾年限增加可以加種部分喬木，增加區(qū)域生物多樣性，生態(tài)環(huán)境趨于合理。

3.3 土壤改善措施

礦區(qū)雖然覆蓋有良好的土層，但因其養(yǎng)分貧瘠，尤其缺少氮素和有機(jī)質(zhì)，故必須進(jìn)行施肥。土壤物理性狀改良的目標(biāo)是提高土壤孔隙度、降低土壤密度、改善土壤結(jié)構(gòu)?？刹捎美绲睾褪┯棉r(nóng)家肥、復(fù)合肥等，研究表明粉煤灰可以變重土和輕沙土為中間結(jié)構(gòu)土壤，增加土層保水能力和孔隙度；降雨能有效地淋浸出土壤中的鹽分，覆蓋有機(jī)物料以增加淋漓效果[9]；深耕則能有效解除土壤壓實(shí)，對(duì)密度和水分入滲率的影響比穿透阻力和土壤水分含量要大。根據(jù)礦區(qū)的實(shí)際情況，施用有機(jī)肥來增加土壤養(yǎng)分，使植物生長良好，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，改良土壤的理化性質(zhì)。

3.4 地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測

地面塌陷監(jiān)測采取專業(yè)監(jiān)測與簡易監(jiān)測相結(jié)合方式開展。首先在礦區(qū)及周邊設(shè)立水準(zhǔn)基點(diǎn)網(wǎng)，利用全站儀、GPS 等儀器及鋼卷尺、木樁、貼紙等簡易方法，對(duì)地面塌陷和地裂縫相關(guān)要素的變化情況進(jìn)行定期監(jiān)測。監(jiān)測地表下沉量、水平移動(dòng)量；地裂縫主要監(jiān)測地裂縫寬度、深度、走向與長度、兩側(cè)相對(duì)位移等方面的變化等。

土壤質(zhì)量監(jiān)測，監(jiān)測復(fù)墾區(qū)內(nèi)的地形坡度、覆土厚度、土壤pH 值、重金屬含量、有效土壤厚度、土壤有機(jī)含量、土壤鹽分含量、土壤中有害物質(zhì)含量等，監(jiān)測方法以《土地復(fù)墾技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》為準(zhǔn)，監(jiān)測頻率為至少每年1 次。土地?fù)p毀監(jiān)測，監(jiān)測控制點(diǎn)建在預(yù)測地面塌陷影響區(qū)，布置4 個(gè)變形監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測，監(jiān)測方法采用經(jīng)緯儀、全站儀、水準(zhǔn)儀監(jiān)測，有條件的可采用GPS 監(jiān)測。及時(shí)進(jìn)行記錄，及時(shí)整理地表巖層移位和變化情況，每月監(jiān)測1 次，暴雨期間加密監(jiān)測次數(shù)。

3.5 經(jīng)費(fèi)分析

結(jié)合土地開發(fā)整理和復(fù)墾有其自身的特點(diǎn)和具體要求進(jìn)行靜態(tài)費(fèi)用估算，為保證恢復(fù)治理工程有序進(jìn)行，可按《河南省土地開發(fā)整理項(xiàng)目預(yù)算編制》的規(guī)定，用人工費(fèi)、材料費(fèi)、機(jī)械臺(tái)班費(fèi)、稅費(fèi)等計(jì)算施工費(fèi)，其它費(fèi)用按《河南省土地開發(fā)整理項(xiàng)目預(yù)算定額標(biāo)準(zhǔn)》的有關(guān)規(guī)定其他費(fèi)用，包括前期工作費(fèi)、工程監(jiān)理費(fèi)、竣工驗(yàn)收費(fèi)、業(yè)主管理費(fèi)等。地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測及土地復(fù)墾監(jiān)測費(fèi)用按監(jiān)測工程量計(jì)算，其監(jiān)測單價(jià)參考《工程勘察設(shè)計(jì)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)》中相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)來取費(fèi)，經(jīng)綜合計(jì)算嵩縣鉛礦區(qū)恢復(fù)治理及土地復(fù)墾靜態(tài)費(fèi)為200 萬元以上。并根據(jù)土地復(fù)墾工作計(jì)劃安排提供土地復(fù)墾動(dòng)態(tài)費(fèi)將會(huì)更高，恢復(fù)治理及土地復(fù)墾費(fèi)用應(yīng)納入到采礦權(quán)人生產(chǎn)成本。

4 結(jié)語

針對(duì)嵩縣小型鉛礦山存在地質(zhì)環(huán)境和地質(zhì)災(zāi)害的問題，提出地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)、土地復(fù)墾治理工程；土地復(fù)墾實(shí)施后，能恢復(fù)林地面積12.72 hm2，可以減少礦山開采工程帶來的新增水土流失，改善土地利用結(jié)構(gòu)、促進(jìn)生態(tài)良性循環(huán)、對(duì)周邊區(qū)域的土地利用結(jié)構(gòu)起到良好的促進(jìn)作用，從而促進(jìn)當(dāng)?shù)剞r(nóng)、林業(yè)協(xié)調(diào)發(fā)展。