李復勇， 唐堯， 張成信， 楊力， 范冬麗

(1.四川省地質礦產(chǎn)勘查開發(fā)局207地質隊，四川 樂山 614000； 2.四川省安全科學技術研究院，四川 成都 610045； 3.四川安信科創(chuàng)科技有限公司，四川 成都 610045; 4.中化地質礦山總局地質研究院,北京 100101)

0 引言

礦山開采活動在帶來巨大經(jīng)濟效益的同時，也產(chǎn)生了一系列礦山地質環(huán)境問題，如植被破壞、土地裸露、地面塌陷及滑坡等[1-2]。這些礦山環(huán)境問題嚴重影響著礦區(qū)當?shù)鼐用竦纳姝h(huán)境，成為構建和諧社會的一大瓶頸[1,3]。礦山環(huán)境修復的主要目的是消除崩塌、滑坡、地裂縫等地質災害，防治水土流失，恢復植被，在保證地質環(huán)境穩(wěn)定的基礎上，修復和提升土地資源利用價值，結合植被恢復和山體修復，最大限度減少裸露地面，增加綠化面積[2,4-5]。礦山地質環(huán)境調查通常包括土地壓占與毀損調查、地形地貌景觀改變與影響調查、礦山地質災害調查、礦山地質環(huán)境綜合治理情況調查及礦山固體廢棄物調查等[1,4]。本文從礦山環(huán)境角度介紹了礦山生態(tài)環(huán)境的影響因素，開展礦山斜坡整體穩(wěn)定性、采場邊坡穩(wěn)定性、棄渣堆穩(wěn)定性及地形地貌景觀破壞等生態(tài)環(huán)境影響評價，劃分生態(tài)環(huán)境保護與恢復防治分區(qū)，同時針對評價結果提出相應的修復建議，為礦山地質環(huán)境保護與生態(tài)恢復治理提供重要的科學依據(jù)，為礦業(yè)經(jīng)濟和社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展服務。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于汶川縣西南的某露天礦山，距汶川縣城55 km，行政區(qū)劃隸屬于汶川縣漩口鎮(zhèn)群益村，采礦區(qū)距國道213線約200 km，為多年廢棄礦山，經(jīng)國道213線向北至汶川，向南至都江堰、成都，交通條件較好(圖1)。區(qū)內屬于四川盆地亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)，氣候濕潤，雨量充足，光照適宜，四季分明[5-6]。礦區(qū)范圍內地表第四系覆蓋薄，零星分布，陡坡地帶大面積基巖出露，土地利用性質主要為工礦用地、林地、旱地、其他草地等，礦區(qū)范圍內無居民居住，區(qū)內植被主要為自然植被類型，多由灌木及草本植物組成，夾雜大量柏樹、青岡、松樹，巖石裸露面積大。

圖1 礦山地理位置

2 礦山地質環(huán)境影響因素

2.1 地形地貌

礦山位于九頂山華夏系構造與青城山—青霞新華夏系構造之間，映秀斷層南東側，趙公山向斜北東側，懶板凳—白石飛來峰中部，山脈總體呈NE—SW走向。屬四川盆地西北部的中深切割中低山山地地貌[6]，區(qū)內海拔標高一般為1 028～1 121 m，相對高差近93 m，地形南西高、東北低，地勢相對較陡，自然坡度一般為15°～60°，局部形成陡崖[7]。礦區(qū)周圍為林地、荒坡，植被發(fā)育，主要為柏樹、灌木、雜草等，山體植被覆蓋良好，礦區(qū)范圍內由于開采面基巖裸露，工業(yè)場地碎石鋪墊，植被難以生長。

2.2 地層巖性

區(qū)內地層系統(tǒng)屬于龍門山分區(qū)與四川盆地分區(qū)結合部，主要出露地層為三疊系上統(tǒng)須家河組三段(T3x3)。其下部韻律層厚520～1 100 m，由灰、褐灰色中層—厚層細—中粒巖屑石英砂巖和黃灰、深灰色細砂巖、粉砂巖與灰、深灰色頁巖夾煤線組成正向不等韻律式互層[2,6-7]。底部以灰、灰黃色塊狀礫巖為主，與下伏中段砂頁巖呈突變接觸。本韻律縱向上可再分為2～4個次一級韻律。每個次級韻律一般厚度200～300 m，韻律層下部為細礫巖或礫狀砂巖，發(fā)育大型緩流型單向斜層理，砂巖底面之下沖刷現(xiàn)象明顯。上部韻律層厚210～440 m，下部為黃灰、青灰色中層塊狀細—中粒巖屑石英砂巖、巖屑砂巖夾多層褐黃、黃灰色礫巖。礫巖成分以灰?guī)r為主，次為石英巖、砂巖和少許燧石、煤塊等。底部有時夾菱鐵礦結核、透鏡體。礫巖為薄層狀，具不穩(wěn)定的遷移型多層結構。

本段整合于中段之上，厚709～1 430 m。

2.3 地質構造

開采區(qū)位于九頂山華夏系構造與青城山—青霞新華夏系構造之間，映秀斷層南東側，趙公山向斜北東側，懶板凳—白石飛來峰中部，區(qū)內地層產(chǎn)出不完整[6,8]，成層性差，大致測量地層產(chǎn)狀約為175°∠18°，在區(qū)內見有明顯斷裂及褶皺形跡，總體構造較復雜。

2008年5月12日汶川發(fā)生里氏8.0級特大地震，屬地震影響區(qū)，為目前記錄最大震級地震； 據(jù)國家地震活動區(qū)劃表(1∶300萬)，該區(qū)地震基本烈度為Ⅶ度[2,6,8-9]。區(qū)內新構造運動表現(xiàn)為區(qū)域性地殼急劇上升并伴隨斷裂活動，在上升中有短暫間歇，上升幅度隨時間推移遞減。區(qū)域地質構造復雜，地震活動較為頻繁，地震基本烈度為Ⅷ度，地震動峰值加速度為0.20g，地震反應譜特征周期0.40g。

2.4 水文地質

礦區(qū)屬中低山淺切割地貌，位于岷江東南側，礦區(qū)地勢總體西南高、東北低，地形以斜坡為主，地表坡度一般15°～60°，局部地段為陡坎，地形有利于地表水的排泄[6,9]。開采區(qū)范圍內地表無水體，礦區(qū)北側有一季節(jié)性河流，受季節(jié)影響大，局部河段表現(xiàn)為干谷，調查時河流水面標高為865 m，流速為0.5～1 m/s,最高洪水位867 m，高于河床2 m,河流坡降比約13%，向東匯遇岷江河，屬岷江水系。

礦區(qū)主要含水層為三疊系上統(tǒng)須家河組三段(T3x3)砂巖含水層、裂隙水含水層； 地層表現(xiàn)為單斜構造，裂隙較發(fā)育，導致區(qū)內地下水賦存條件差，富水性弱，地下水補給以大氣降水為主，其徑流特征是沿裂隙和層面運移，地下水主要流向為北西，地下水類型為裂隙水。礦區(qū)出露于當?shù)刈畹颓治g準面(858 m)之上，由于地形斜坡，地形有利于地表水的排泄，在礦區(qū)內無法富集[6,9-10]。綜上所述，礦區(qū)水文地質條件相對簡單。

2.5 工程地質

礦區(qū)為中深切割中低山區(qū)斜坡地貌，斜坡類型為斜交型斜坡，斜坡整體穩(wěn)定性較好，不良地質現(xiàn)象少[9,11]。根據(jù)區(qū)內分布的巖土類型及特征分析認為，區(qū)內巖土體可劃分為第四系松散堆積物和堅硬基巖巖組。第四系松散堆積物主要包含第四系人工堆積物、殘坡積物等成因的松散堆積層，該套巖組力學強度較低，承載力較低，分布不均勻，可壓縮性大[12]。半堅硬基巖巖組為區(qū)內砂巖、粉砂巖、頁巖，巖體較破碎，根據(jù)巖質堅硬程度和完整程度，巖體基本質量等級為Ⅳ級，出現(xiàn)大規(guī)模順層滑坡災害可能性較小，但受采礦活動影響，采場局部地帶形成的人工邊坡超度較大，邊坡下部形成凹腔，使巖體處于懸空狀態(tài)，出現(xiàn)小規(guī)?；茐目赡苄暂^大。

2.6 周邊人類工程活動

礦山為小型生產(chǎn)規(guī)模礦山，礦區(qū)及其周邊區(qū)域工業(yè)企業(yè)有一定基礎，以礦產(chǎn)資源開發(fā)為主，主要為黏土礦物，根據(jù)礦石品質、雜質含量，區(qū)內頁巖礦是燒制機磚的優(yōu)質原料[2,4,6]。礦區(qū)范圍內目前不存在礦權設置，為廢棄露天礦山，現(xiàn)狀破壞損毀面積169.82 m2，礦區(qū)屬于貧困山區(qū)，采礦活動區(qū)所在的斜坡無居民住戶及附屬設施，礦區(qū)有簡易公路相連，該礦山在公路可視范圍內。開采區(qū)外有鄉(xiāng)村公路，與村落相連，其居民居住較少，分布分散，人口在200人以下，居民主要從事農(nóng)業(yè)。根據(jù)礦山以往開采情況，礦山開采爆破對其爆破安全距離范圍內的交通和居民生活未產(chǎn)生影響。

3 礦山地質環(huán)境影響評價

依據(jù)《礦山地質環(huán)境保護與恢復治理方案編制規(guī)范》(DZ/T 0223—2011)[13]、《土地復墾技術標準(試行)》[14]、原國土資源部頒布的《礦山地質環(huán)境保護與土地復墾方案編制指南》[15]和《中華人民共和國土地管理法》[16]等相關要求，礦山地質環(huán)境影響評價主要包括礦山土地占損現(xiàn)狀與環(huán)境影響評價，前者涵蓋礦山土地占損包括生產(chǎn)挖損、土地壓占范圍、面積和程度調查等，土地占損程度評價因素及標準如表1所示。土地占損程度分為一級(輕度損毀)、二級(中度損毀)和三級(重度損毀)； 后者涉及礦山斜坡的穩(wěn)定性分析、采場邊坡的穩(wěn)定性分析、生產(chǎn)建筑區(qū)的穩(wěn)定性分析及地形地貌景觀破壞等，目前礦山無棄渣堆，礦區(qū)內生產(chǎn)建筑物已撤除，撤除的建筑垃圾已清運； 生產(chǎn)場地內堆放少量黏土礦，目前正在清理中； 礦山未進行土地修復。本文廢棄露天礦山地質環(huán)境影響主要包括礦山所處斜坡的穩(wěn)定性分析、采場邊坡的穩(wěn)定性分析、生產(chǎn)建筑區(qū)的穩(wěn)定性分析及地形地貌景觀破壞等幾方面。

表1 土地占損程度評價因素及標準

3.1 斜坡整體穩(wěn)定性

礦山所處位置總體為斜坡地形，方位348°，坡度15°～60°，基巖為須家河組頁巖、砂巖等，產(chǎn)狀175°∠18°，斜坡類型為斜交邊坡，地表土層覆蓋較薄，部分地表基巖裸露，附近有少量斷層通過，基巖局部見褶皺，巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，總體巖層較為穩(wěn)定。本次調查在勘查范圍內未發(fā)現(xiàn)滑坡、崩塌、泥石流等地質災害現(xiàn)狀，屬穩(wěn)定巖質斜坡類型。斜坡局部巖體受開采影響，可能產(chǎn)生小規(guī)模的滑塌、剝落掉塊等不良地質現(xiàn)象，但斜坡整體結構較完整，現(xiàn)狀基本穩(wěn)定，發(fā)生地質災害的可能性小，危害程度小，危險性小。

3.2 采場邊坡穩(wěn)定性

礦山采用露天開采，共2個開采面，經(jīng)調查，現(xiàn)采場形成的邊坡橫向長約70 m，高為13～26 m，整體坡向348°，總體坡度約50°，地形較緩，局部陡峭，巖層產(chǎn)狀175°∠18°，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，在礦山采礦區(qū)域未見明顯因采礦活動引發(fā)或者誘發(fā)的滑坡、大面積崩塌垮塌、地面沉降、地裂縫及泥石流等地質災害，總體上采場邊坡處于較穩(wěn)定狀態(tài)，但礦山采場邊坡頂部和坡壁中存在小塊危巖和浮石，常有小塊碎石順坡向下滾動、崩落現(xiàn)象，穩(wěn)定性較差，目前礦山處于關閉狀態(tài)，人員活動較少，危害程度和危險性小。

3.3 棄渣堆穩(wěn)定性

礦山廢渣主要堆積于場地南側，主采面平臺前緣。棄渣堆呈近扇形狀，主要由礦渣碎石夾少量土組成，邊坡坡度55°左右，長約45 m、寬約27 m，厚約4 m，高度為1～30 m，棄渣方量約4 956 m3，坡面整體坡度為30°。經(jīng)調查，其為小塊碎石受雨水沖刷堆積于坡腳而成，坡體受雨水沖刷，局部出現(xiàn)溜滑、垮塌現(xiàn)象，垮塌棄渣基本已被流水帶走，現(xiàn)階段棄渣堆處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，整體穩(wěn)定性較好。

3.4 地形地貌景觀破壞

礦山開采方式為露采，用途為磚瓦用頁巖，其特有的開采方式與用途對礦山及周邊地形地貌景觀破壞甚為嚴重，區(qū)內有地表綠植被人為砍伐移除情況，山丘成坑、棄渣成堆極大地改變了地形，造成山體破損、植被破壞等自然景觀破壞的現(xiàn)象[2,4,6]。目前礦山開采多年，形成2處采場邊坡，坡度約 50°，礦山公路、開采區(qū)等占用了小部分土地，破壞了植被資源，現(xiàn)狀條件下礦業(yè)活動對土地的損毀以及植被資源的破壞較小，對原生的地形地貌景觀影響和破壞程度較小，礦山所處位置附近無自然保護區(qū)、人文景觀、地質遺跡及風景旅游區(qū)，采礦活動對原生的地形地貌景觀影響和破壞程度中等。

4 礦山環(huán)境修復區(qū)劃及建議

4.1 礦山環(huán)境修復區(qū)劃

依據(jù)《礦山地質環(huán)境保護與治理恢復方案編制規(guī)范》(DZ/T 0223—2011)及《國土資源部辦公廳關于做好礦山地質環(huán)境保護與土地復墾方案編報有關工作的通知》(國土資規(guī)〔2016〕21號 )等相關規(guī)范與通知[13-15]要求，開展礦山地質環(huán)境保護與恢復治理區(qū)劃分，按礦山地質環(huán)境影響程度輕重級別劃分礦山環(huán)境保護與恢復治理區(qū)，然后按環(huán)境問題的差異劃分恢復治理亞區(qū)，再按防治區(qū)分布的自然地段劃分礦山環(huán)境恢復治理地段。礦山地質環(huán)境影響程度可分為嚴重、較嚴重和較輕3個基本級別(圖2，表2)，分別對應劃分為礦山地質環(huán)境保護與恢復治理重點區(qū)、次重點區(qū)和一般防治區(qū)。

圖2 礦山地質環(huán)境影響分區(qū)及修復建議區(qū)劃

表2 礦山地質環(huán)境影響程度分級

研究區(qū)礦山地質環(huán)境保護與恢復治理總區(qū)劃面積約739.5 m2。據(jù)采礦活動礦山對地質災害、含水層、地形地貌景觀(地質遺跡、水文景觀)、水土環(huán)境等方面的影響程度，將該區(qū)劃分為礦山地質環(huán)境保護與恢復治理一般防治區(qū)和較嚴重防治區(qū)。其中，一般防治區(qū)面積553.73 m2，區(qū)內無因采礦活動引發(fā)或者誘發(fā)的滑坡、崩塌、地面沉降、地裂縫及泥石流等地質災害，災害發(fā)生的可能性小，采場影響區(qū)內無居民居住，無威脅對象，礦區(qū)及周圍地表水體未漏失，礦業(yè)活動對水土環(huán)境影響程度為影響程度小，未影響到礦區(qū)及周圍生活供水； 較嚴重防治區(qū)面積185.77 m2，礦區(qū)及其影響區(qū)不發(fā)育滑坡、崩塌、泥石流災害，區(qū)內對原生地形地貌景觀影響和破壞程度較嚴重，破壞旱地34.55 m2，有林地9.62 m2，采礦用地60.34 m2，農(nóng)村宅基地141.6 m2，可視范圍內地形地貌景觀影響較嚴重，將其劃分為礦山地質環(huán)境保護與恢復治理較嚴重防治區(qū)。

4.2 礦山地質修復措施建議

礦山存在的地質環(huán)境問題擬采用“坡面浮石清理+清除建筑垃圾、塊石+植被重建”工程，對礦山進行地質治理修復。對礦山開采過程中挖損、壓占、損毀及地表土壤和農(nóng)作物被破壞，結合當?shù)卮迳缛罕姷囊庖娂爸苓呏脖惶攸c，建議修復方向為林地，修復土地主要包括礦山損毀土地和永久性建設用地，礦山擬修復現(xiàn)狀地類占比如表3所示。

表3 礦山擬修復現(xiàn)狀地類占比

對礦山已關閉，但前期未對表土進行剝離堆放的地區(qū)，建議以拆除及清理工程、坑穴回填工程、土地培肥工程、植被重建工程等方法實現(xiàn)礦山環(huán)境修復。具體包括： 露天采場、礦山道路修復方向為喬木林地； 陡坡陡坎地帶由于坡度較陡，在陡坡頂部或底部種植爬山虎等藤蔓類植物進行護坡和自然復綠，修復方向為其他林地。喬木林地植樹面積約1.87 hm2，種植樹種為柏樹，株行距按1.5 m×1.5 m設置，采用穴狀整地方式造林，整地規(guī)格為50 cm×50 cm×50 cm，經(jīng)概算需要栽種樹苗約1 734株； 對棄渣堆在洪水位以上區(qū)域，建議種植爬山虎等藤蔓類植物輔助其自然復綠，設計種植間距50 cm，爬山虎藤徑1 cm左右。針對礦山修復區(qū)降雨量大雨需水量，考慮在修復植被幼苗期生長初期和干旱少雨季節(jié)，為保證幼苗存活，可利用礦山西側的河流進行灌溉，灌溉方式為提桶； 同時以現(xiàn)有低洼平臺處修建蓄水池，以滿足修復植被季節(jié)性缺水難題。

4.3 礦山環(huán)境修復監(jiān)測建議

通過運用各種技術手段與方法，對影響礦山環(huán)境修復過程與結果的各類現(xiàn)狀參數(shù)進行監(jiān)測，是準確掌握礦山地質環(huán)境動態(tài)變化及修復措施效果的重要手段和基礎性工作。本文監(jiān)測的重點是對礦山環(huán)境修復影響最大的礦區(qū)崩塌地質災害監(jiān)測與土地修復監(jiān)測等內容。

5 結論

通過對汶川某廢棄露天礦山開展地質環(huán)境影響評價與修復研究，分析礦山斜坡整體穩(wěn)定性、采場邊坡穩(wěn)定性、棄渣堆穩(wěn)定性及地形地貌景觀破壞等，劃分防治區(qū)劃，主要取得以下幾點結論。

(1)從地形地貌、地層巖性、地質構造、水文地質、工程地質及周邊人類工程活動等角度，分析露天礦山地質環(huán)境影響因素，研究區(qū)廢棄露天礦山現(xiàn)狀破壞損毀面積169.82 m2，礦山開采爆破對其爆破安全距離范圍內交通、居民生活未產(chǎn)生影響。

(2)從礦山斜坡、采場邊坡、棄渣堆、地形地貌景觀等角度分析其穩(wěn)定性，開展礦山地質環(huán)境影響評價，礦山所處位置總體為斜坡地形，斜坡局部巖體受開采影響現(xiàn)狀基本穩(wěn)定，發(fā)生地質災害的可能性小，危害程度小，危險性??； 總體上采場邊坡處于較穩(wěn)定狀態(tài)，但礦山采場邊坡頂部和坡壁中存在小塊危巖和浮石，危害程度小，危險性小； 棄渣堆現(xiàn)階段處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，整體穩(wěn)定性較好； 采礦活動對原生的地形地貌景觀影響和破壞程度中等。

(3)依據(jù)《礦山地質環(huán)境保護與恢復治理方案編制規(guī)范》等規(guī)范，將研究區(qū)礦山地質環(huán)境保護與恢復治理防治區(qū)劃分為治理重點、次重點與一般等3個等級，其中一般防治區(qū)面積約554 m2(礦區(qū)無因采礦活動誘發(fā)的地質災害，影響區(qū)內無居民居住，無威脅對象，礦區(qū)及周圍地表水體未漏失，礦業(yè)活動對水土環(huán)境影響程度為影響程度小，未影響到礦區(qū)及周圍生活供水)、較嚴重防治區(qū)面積186 m2(礦區(qū)與影響區(qū)地質災害發(fā)生可能性小，地形地貌景觀影響和破壞程度較嚴重)。

(4)礦山地質環(huán)境影響評價結果表明： 礦山所在斜坡整體穩(wěn)定性較好，未出現(xiàn)明顯變形破壞跡象； 采場邊坡整體穩(wěn)定，未出現(xiàn)明顯變形破壞； 礦山棄渣邊坡整體未出現(xiàn)明顯變化破壞，僅局部在地表集中水流沖涮及洪水作用下有溜滑現(xiàn)象。在地質災害方面，礦區(qū)及影響區(qū)不發(fā)育滑坡、崩塌、泥石流災害。在地形地貌景觀方面，礦山生產(chǎn)活動對原地形地貌產(chǎn)生了一定的改造，破壞了原地表的植被，使地表裸露，礦區(qū)生產(chǎn)活動沒有造成地質遺跡、人文景觀等破壞現(xiàn)象，周邊也沒有風景名勝、地質遺跡、人文景觀保護區(qū)。

(5)礦山地質修復區(qū)主要涵蓋礦山開采區(qū)、棄渣堆、加工場和礦區(qū)道路等區(qū)域，建議重點對礦山地質環(huán)境破壞區(qū)開展土地修復，具體為對礦山采場的平緩臺地、礦區(qū)道路等區(qū)域修復方向為種植方竹，露天采場(陡坡陡坎)單元在采場邊坡底部種植爬山虎等藤蔓類植物進行護坡和自然復綠，礦渣堆在洪水位以上種植爬山虎等藤蔓類植物進行護坡和自然復綠。盡快開展該礦山的地質修復工程，消除地質災害隱患，恢復礦山地質環(huán)境，且施工過程中加強監(jiān)測，保障施工安全。