許士華

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局325地質(zhì)隊(duì)，安徽 淮北 235000）

諸陽山項(xiàng)目區(qū)位于淮北市烈山區(qū)，總面積143553.08m2（215.33畝），為廢棄采石區(qū)，開采標(biāo)高75m～25m，因歷史建筑石料用灰?guī)r礦開采造成原始地形地貌遭到嚴(yán)重破壞，存在崩塌地質(zhì)災(zāi)害隱患。以下通過礦山地質(zhì)環(huán)境治理與金屬礦山尾礦的綜合利用相結(jié)合的方式進(jìn)行項(xiàng)目治理可行性探討。

1 項(xiàng)目區(qū)地質(zhì)特征

1.1 地層

項(xiàng)目區(qū)地層出露簡單，主要為寒武系上統(tǒng)鳳山組上段（∈3f2）、奧陶系下統(tǒng)賈汪組(O1j)、蕭縣組下段(O1x)及第四系。①寒武系（∈）。鳳山組（∈3f2）：主要分布在礦區(qū)南部，巖性下部為灰、灰黃色中薄層含泥質(zhì)白云質(zhì)灰?guī)r夾頁狀含泥質(zhì)灰?guī)r、中厚-薄層重結(jié)晶含生物碎屑灰?guī)r，上部為中厚層白云巖、含灰質(zhì)白云巖與灰?guī)r、頁狀薄層含泥質(zhì)白云巖互層。厚度大于20m。②奧陶系（O）。賈汪組（O1j）：主要分布在項(xiàng)目區(qū)南部及東部，巖性為土黃色、黃綠色頁巖、鈣質(zhì)頁巖，夾灰黃色中厚—薄層灰?guī)r。厚度小于15m，與下伏地層寒武系上統(tǒng)鳳山組上段為假整合接觸關(guān)系。③第四系（Q）。主要出露于治理區(qū)西部，巖性為棕紅色粘土夾礫石，礫石成份主要為灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r，形狀各異，大小不等。厚度0m～5m。

1.2 構(gòu)造

項(xiàng)目區(qū)構(gòu)造單元為皇藏峪復(fù)式背斜南段，褶皺和斷裂較發(fā)育，地層走向NW，傾向NE，傾角12°左右，東部走向NE，傾向ES，傾角32°左右。項(xiàng)目區(qū)中東部有一條北東向平移斷裂構(gòu)造，長度約4500m，水平斷距約200m，走向約40°，大致形成于燕山期。

1.3 巖漿巖

項(xiàng)目區(qū)中東部有一條N-S向閃長玢巖巖脈，巖脈呈縱穿礦區(qū)南北，脈寬約28m，巖漿巖侵入接觸帶附近圍巖普遍蝕變，有強(qiáng)烈蛇紋石化大理巖，簡單矽卡巖及黃鐵礦化，黃銅礦化等[1]。

圖1 項(xiàng)目區(qū)基巖地質(zhì)圖

1.4 水文地質(zhì)條件

（1）含、隔水層。①含（透）水巖組：巖溶裂隙含（透）水巖組由生物碎屑灰?guī)r、含白云質(zhì)灰?guī)r、鮞狀灰?guī)r所組成，以巖層面裂隙和構(gòu)造破碎裂隙處較發(fā)育，具有較大的不均一性，分帶性。局部地段見直徑1cm的溶蝕小孔和沿方解石脈發(fā)育的蜂窩狀溶孔。②隔水層：據(jù)普查資料顯示，項(xiàng)目區(qū)奧陶系下統(tǒng)賈汪組約11m，主要為薄層—葉片狀泥質(zhì)灰?guī)r、泥質(zhì)白云灰?guī)r及頁巖組成。寒武系鳳山組上段地層最大厚度約為40m，該層上部主要為薄層至頁片狀泥質(zhì)灰質(zhì)白云巖，中部為中厚層白云巖，含少量泥質(zhì)，下部為中厚層灰質(zhì)白云巖。

（2）地下水的補(bǔ)給、排泄。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)無地表水體，主要接受基巖裸露區(qū)的大氣降水補(bǔ)給，順地形排泄于外圍的徑流區(qū)；現(xiàn)狀徑流條件差，基本處于封閉狀態(tài)[2]。

1.5 工程、環(huán)境地質(zhì)條件

項(xiàng)目區(qū)巖體主要為奧陶系下統(tǒng)賈汪組和肖縣組、寒武系上統(tǒng)鳳山組碳酸鹽巖，表層風(fēng)化破碎，構(gòu)造裂隙發(fā)育，產(chǎn)狀較平緩。項(xiàng)目區(qū)內(nèi)基巖完整類為主，較破碎類巖層次之，巖體的整體性良好，工程地質(zhì)條件簡單。

2 存在的礦山地質(zhì)環(huán)境問題

（1）破壞和占用土地。治理區(qū)內(nèi)因歷史無序開采形成大片的基巖裸露區(qū)域，采坑長約615m，寬約260m，最大高差約40m，破壞山地面積143553.08m2（215.33畝）。

（2）嚴(yán)重破壞自然地貌景觀。采掘破壞大量的植被，對(duì)治理項(xiàng)目區(qū)地貌景觀和生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重影響，水土流失加劇，且鄰近009縣道造成視覺污染。

（3）存在崩塌地質(zhì)災(zāi)害隱患。項(xiàng)目區(qū)為低山丘陵地貌，原地形坡度一般10°～24°，因歷史采掘形成多處人工山體邊坡角在70°以上，陡坎相對(duì)高差約17m～40m，最大陡崖標(biāo)高+72.2m。

3 礦區(qū)鐵尾礦綜合利用類型特點(diǎn)

（1）化學(xué)成份。見表1。

表1 化學(xué)分析結(jié)果 單位：%

（2）礦物成份。

表2 主要礦物成份

（3）綜合利用主要途徑。根據(jù)檢測報(bào)告本地區(qū)鐵尾礦屬低硅（SiO2＜65%）、低鐵(Fe2O3＜10%）、高鈣鎂(CaO+MgO＞15%）,放射性檢測結(jié)果為使用量不受限制。細(xì)度模數(shù)（Mx）0.54，特細(xì)砂級(jí)，燒結(jié)溫度：1150℃～1170℃，密度1.06g/cm3。

4 綜合治理方案

4.1 治理方案比選分析

一般而言，采坑的治理優(yōu)先考慮采用回填的方式治理，但淮北地區(qū)耕地資源有限，人地矛盾突出，難以找到回填所需的大量土石方。

經(jīng)綜合考慮選用尾砂進(jìn)行采坑回填方案，優(yōu)點(diǎn)：①尾礦樣品經(jīng)檢測屬低硅、低鐵、高鈣鎂細(xì)粒型鐵尾礦，為建筑用特細(xì)砂級(jí)，建筑使用量不受限制。②減少地方政府地環(huán)治理資金投入。③金屬礦山無需大量尾礦地面的堆存，減少占用、破壞大量的土地資源。④多家金屬礦山距項(xiàng)目區(qū)均較近，最遠(yuǎn)的直線距離不足8km，最近約4.5km，運(yùn)輸方便。

4.2 尾礦回填采坑耕植土封閉復(fù)墾方案

在收集治理區(qū)資料及踏勘調(diào)查基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)?shù)亟饘俚V山的尾礦產(chǎn)出量并考慮階段驗(yàn)收的需要，經(jīng)綜合考慮將治理工程劃分為五個(gè)區(qū)，計(jì)劃約5年內(nèi)完成。

①項(xiàng)目一、二、三和五區(qū)為地層相對(duì)完整的有利地段，清基后直接采用尾砂分層壓實(shí)回填；項(xiàng)目四區(qū)斷裂發(fā)育的不利地段，采取設(shè)置泥質(zhì)防滲層，形成一道人工隔水層，用于減少對(duì)地下水的滲透影響。②尾砂分層回填接頂時(shí)，為防止固廢直接暴露和雨水滲入堆體內(nèi)，表面覆土50cm厚的耕植土，后進(jìn)行植草復(fù)綠，達(dá)到封閉采場目的。③通過以上手段進(jìn)行植被復(fù)綠形成可利用的土地，治理后邊坡2°～11°，大體恢復(fù)山體原貌，可使大部分降水能夠利用山體坡勢基本實(shí)現(xiàn)自然排泄，底部設(shè)置了防滲層可有效的減緩尾砂滲液可能產(chǎn)生的有害物質(zhì)富集對(duì)地下水的影響，從而達(dá)到全面綜合治理消除地質(zhì)災(zāi)害隱患的目標(biāo)。

圖2 工程布置圖

4.3 工程治理環(huán)境影響分析

（1）水環(huán)境影響分析。經(jīng)國家權(quán)威部門檢測，尾礦為低硅、低鐵、高鈣鎂細(xì)粒型鐵尾礦，屬建筑用砂特細(xì)砂級(jí)，其建筑使用量不受限制；采用尾砂回填采坑后，巖土體的滲流大體為準(zhǔn)均勻介質(zhì)滲流，根據(jù)尾砂擊實(shí)、滲透性試驗(yàn)檢測結(jié)果及《水利水電工程地質(zhì)勘察規(guī)范》（GB50287-99）巖土滲透性分級(jí)表3，顯示擊實(shí)后最大干密度為1.74g/cm3，最佳含水率為18%，測得壓實(shí)度85%時(shí)，滲透系數(shù)為9.85×10-6和壓實(shí)度93%時(shí)，滲透系數(shù)9.96×10-7（cm/s），其滲透性等級(jí)為極微透型。

表3 巖土滲透性分級(jí)表

經(jīng)分析項(xiàng)目一、二、三和五區(qū)尾砂充分壓實(shí)回填采坑后，回填體本身即形成一道人工弱隔水層，滲透極弱，呈相對(duì)封閉狀態(tài)；項(xiàng)目四區(qū)平移斷層發(fā)育部位，底部設(shè)置泥質(zhì)防滲層后，可有效減少滲漏及克服不良地質(zhì)條件的影響，且尾砂經(jīng)檢測無毒性超標(biāo)，故預(yù)測回填治理后，對(duì)項(xiàng)目區(qū)周邊地下水影響較小，不會(huì)引起項(xiàng)目區(qū)周邊地下水的水質(zhì)超標(biāo)現(xiàn)象。

（2）大氣環(huán)境影響分析。項(xiàng)目所用尾砂為特細(xì)砂級(jí)，氣候干燥，無遮擋覆蓋裸露時(shí)，可能對(duì)項(xiàng)目區(qū)周邊產(chǎn)生揚(yáng)塵污染，但采坑回填治理后采用頂部耕植土封層，輔以植被綠化的工程技術(shù)措施，完全可以避免，對(duì)項(xiàng)目區(qū)周邊大氣環(huán)境無影響。

4.4 治理措施與技術(shù)要求

施工工序：清基及危巖清理→泥質(zhì)防滲層（項(xiàng)目四區(qū)平移斷層發(fā)育部位）→尾砂運(yùn)輸→分層回填、整平、碾壓→控制測量→回填、整平、碾壓→覆耕植土→植草復(fù)綠。

①清基、危巖清理。清基時(shí)，應(yīng)將基底范圍內(nèi)的建筑垃圾、樹根、雜草、亂石等清除，后進(jìn)行平整，碾壓，使基底滿足承載力要求，避免不均勻沉陷。局部高陡邊坡零星危巖體，自上而下進(jìn)行清理。②泥質(zhì)防滲層。優(yōu)選塑性指數(shù)Ip>17的細(xì)粒級(jí)尾砂作為土源，含水量適當(dāng)，施工時(shí)保證含水量偏差最大不超過2%，振動(dòng)碾壓控制在4～6遍，根據(jù)土工試驗(yàn)結(jié)果，達(dá)到最大干密度，碾壓密實(shí)。構(gòu)造破碎地段可適量拌合膨潤土，機(jī)拌不少于2遍，做多組土樣配合對(duì)比分析，優(yōu)選最佳配合比。質(zhì)量合格標(biāo)準(zhǔn)為：該層滲透性達(dá)到10-7cm/s，滿足抗?jié)B要求。③尾砂運(yùn)輸。采用自卸運(yùn)輸機(jī)械將各金屬礦山企業(yè)尾砂運(yùn)輸?shù)交靥钪卫憩F(xiàn)場，運(yùn)輸過程中要遮擋覆蓋，道路無遺撒，避免揚(yáng)塵污染。④分層回填、整平、碾壓。底層回填細(xì)尾砂，攤鋪均勻，并控制攤鋪厚度，一般在250mm～350mm，采用振動(dòng)碾壓機(jī)械進(jìn)行碾壓。設(shè)計(jì)整平高程以與設(shè)計(jì)斷面高程為標(biāo)準(zhǔn)，壓實(shí)度達(dá)到93%以上。⑤封頂。采坑尾砂回填接頂后，覆50cm的耕植土，植草復(fù)綠，以達(dá)到封閉廢棄采場目的。

4.5 監(jiān)測工程布置

治理完成后，通過對(duì)項(xiàng)目區(qū)地質(zhì)環(huán)境的監(jiān)測，監(jiān)測的目的和任務(wù)主要為：①尾砂回填后地表水入滲對(duì)地下水影響程度。②治理后邊坡穩(wěn)定性及排水系統(tǒng)的暢通性。

表4 監(jiān)測點(diǎn)位置及其說明

5 結(jié)論

將尾礦處理及周邊廢棄采石場的地質(zhì)環(huán)境治理相結(jié)合，該方案技術(shù)上可行，即可低成本治理當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境問題，又可打開上述六家金屬礦山企業(yè)發(fā)展的瓶頸；方案的實(shí)施，能有效地消除崩塌地質(zhì)災(zāi)害，恢復(fù)可利用土地，提高土地利用率，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益和環(huán)境效益。