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        貴州遵義某礦山主要環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題及治理方案研究

        2021-12-05 07:17:03王克穎
        世界有色金屬 2021年10期
        關(guān)鍵詞:礦山

        王克穎

        (貴州省有色地質(zhì)勘察局物化探總隊(duì),貴州 都勻 558000)

        1 礦山基本概況

        礦區(qū)位于貴州省北部,礦區(qū)面積2.6266km2,礦山可采儲(chǔ)量為596.65萬(wàn)噸,規(guī)劃生產(chǎn)能力為40萬(wàn)噸/年,礦山服務(wù)年限為16.2年,開(kāi)采礦種為鋁土礦、鎵;開(kāi)采方式為地下開(kāi)采;開(kāi)采深度標(biāo)高+1439m~+300m。

        礦區(qū)屬?gòu)?qiáng)烈切割的中山山岳地貌,總體地勢(shì)北高南低最大相對(duì)高差900m,地形起伏大。礦區(qū)氣候?qū)僦衼啛釒駶?rùn)氣候,年最大降雨量1212.8mm,最小768.8mm,多年平均降雨量946.7mm。礦區(qū)為長(zhǎng)江流域?yàn)踅?,位于芙蓉江的一?jí)支流三江與梅江地表分水嶺地帶。

        地質(zhì)概況。礦區(qū)出露地層有志留系中下統(tǒng)韓家店組,石炭系上統(tǒng)黃龍組,二疊系中統(tǒng)梁山組、棲霞組、茅口組、吳家坪組、上統(tǒng)長(zhǎng)興組,三疊系下統(tǒng)夜郎組、茅草鋪組和中統(tǒng)松子坎組。礦區(qū)鋁土礦產(chǎn)于石炭系中統(tǒng)黃龍組(C2hn)碳酸鹽巖或志留系中下統(tǒng)韓家店組(S1-2hj)頁(yè)巖、泥巖、砂質(zhì)頁(yè)巖及粉砂質(zhì)泥巖侵蝕間斷面上的沉積型鋁土礦床。

        礦區(qū)構(gòu)造較為發(fā)育,其中褶皺為后槽向斜,該向斜軸走向北東;礦區(qū)發(fā)育一條貫穿礦區(qū)的F1斷層,走向近20°~30°,傾向110°~120°,傾角60°~75°,為平移斷層。

        2 礦山主要地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題分析

        2.1 礦山地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀分析與預(yù)測(cè)

        礦山開(kāi)采至今,礦區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)崩塌(危巖)、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂縫及地面不均勻沉降等地質(zhì)災(zāi)害,現(xiàn)狀地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育,危害程度小。

        但隨著礦山的進(jìn)一步開(kāi)采,可能會(huì)有地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生,在礦山開(kāi)采的影響范圍內(nèi)采空區(qū)頂板塌落必將導(dǎo)致地表移動(dòng)變形,引發(fā)山體崩塌、滑坡、地裂縫的可能性大,對(duì)礦山及生產(chǎn)人員等危害程度大;同時(shí)礦山開(kāi)采加劇原有滑坡、崩塌及地裂縫的可能性大。隨著井下開(kāi)采活動(dòng)的進(jìn)行,極易誘發(fā)地面塌陷、地裂縫,礦山井下開(kāi)采導(dǎo)致礦內(nèi)西部礦層埋深較淺的區(qū)域發(fā)生地面塌陷、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害可能性大,破壞面積約4.9995km2。

        礦山建有廢石場(chǎng)和堆礦場(chǎng),其中,廢石場(chǎng)位于場(chǎng)地西部的邊坡底,場(chǎng)地切方高度為0m~21m;填方高度0m~7m,廢石場(chǎng)施工過(guò)程中邊坡引發(fā)滑坡、崩塌、滑塌的可能性大;此外,廢石場(chǎng)位于斜坡地帶,廢石堆放不當(dāng),造成廢石滑坡的可能性大。堆礦場(chǎng)緊鄰廢石場(chǎng),位于廢石場(chǎng)東側(cè),場(chǎng)地切方高度為20m~40m,施工過(guò)程中引發(fā)滑坡、崩塌、滑塌的可能性大;同樣,堆礦場(chǎng)位于斜坡地帶,礦石堆放不當(dāng),造成礦石滑坡的可能性大。

        2.2 礦區(qū)含水層破壞現(xiàn)狀分析與預(yù)測(cè)

        現(xiàn)狀條件下礦山尚處于基建階段,地下含水層結(jié)構(gòu)未受破壞,水位、水量無(wú)大的變化,故不存在礦山開(kāi)采對(duì)礦區(qū)及周?chē)用竦纳a(chǎn)生活供水造成影響的問(wèn)題,現(xiàn)狀條件對(duì)地下含水層未受礦山開(kāi)采造成的破壞。

        在今后礦山開(kāi)采過(guò)程中,地下含水層會(huì)發(fā)生整體變形移動(dòng)和破壞,從而導(dǎo)致地下水的走向發(fā)生變化,井泉流量發(fā)生改變,甚至干涸,后期坑采會(huì)抽排一定量地下水,對(duì)地下水平衡及水位有一定影響。礦區(qū)村寨居民的生活用水及礦山建設(shè)所需的生產(chǎn)生活用水主要為泉,而采礦活動(dòng)易導(dǎo)致地下水水位下降,導(dǎo)致地表水、泉流量減少,對(duì)礦區(qū)村民的生活及礦山建設(shè)的生產(chǎn)生活用水造成影響較嚴(yán)重。

        綜上所述,預(yù)測(cè)礦山地下開(kāi)采對(duì)含水層結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重;采礦活動(dòng)對(duì)含水層水位、水量的影響程度為嚴(yán)重。

        2.3 礦區(qū)地形地貌景觀破壞情況分析與預(yù)測(cè)

        礦山的工業(yè)場(chǎng)地正在建設(shè)中,現(xiàn)狀條件下區(qū)內(nèi)地形地貌景觀未遭受?chē)?yán)重破壞。隨著工業(yè)場(chǎng)地的建設(shè),區(qū)內(nèi)局部的地形地貌將會(huì)遭到破壞,未來(lái)可能發(fā)生的地質(zhì)災(zāi)害會(huì)改變?cè)械匦蔚孛?,且在一段時(shí)間內(nèi)處于不可修復(fù)狀態(tài),預(yù)測(cè)采礦對(duì)原生的地形地貌破壞程度大,影響嚴(yán)重。礦山地下開(kāi)采形成采空區(qū)后,擬形成采空區(qū)移動(dòng)變形影響范圍內(nèi)引發(fā)地面沉降、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害造成山體破損、破壞,地形地貌景觀可能受到嚴(yán)重破壞。

        3 地質(zhì)環(huán)境治理方案研究

        礦山采用地下開(kāi)采,地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題主要為地下采空移動(dòng)變形范圍塌陷、地裂縫地質(zhì)災(zāi)害[1-3]以及含水層的破壞等。地質(zhì)災(zāi)害區(qū)應(yīng)及時(shí)發(fā)現(xiàn)和治理,防治造成人畜傷害,尚未穩(wěn)定的地質(zhì)災(zāi)害需采取措施將地質(zhì)災(zāi)害的危害降到最低。

        該礦山需要進(jìn)行地質(zhì)環(huán)境治理的地區(qū)主要有主工業(yè)場(chǎng)地、4個(gè)風(fēng)井場(chǎng)地(風(fēng)井1、2、3、4工業(yè)場(chǎng)地)及其影響范圍;采取的主要技術(shù)措施有修建擋墻、截排水溝、設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn)、污水處理并達(dá)標(biāo)排放等。

        3.1 礦山地質(zhì)災(zāi)害治理

        根據(jù)可能誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的種類(lèi)規(guī)模特征,提出具體的治理措施。本礦山地處山區(qū),地形高差較大,采空區(qū)引起的地表塌陷,可能會(huì)引起地形陡峭的地方發(fā)生崩塌、滑坡。

        3.1.1 地裂縫防治工程

        地裂縫經(jīng)常伴隨著地表塌陷同時(shí)產(chǎn)生,區(qū)內(nèi)礦山開(kāi)采產(chǎn)生的地裂縫,將對(duì)礦山公路、村莊居民等造成危害。礦山開(kāi)采過(guò)程中應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況優(yōu)化開(kāi)采方案,采取充填及排供結(jié)合等措施控制疏排水,防治巖溶塌陷,盡量回填采空區(qū),避免或減輕采空區(qū)塌陷和地裂縫的產(chǎn)生。對(duì)于已形成的較小裂縫(寬度小于100mm),可直接充填土壤,夯實(shí);而對(duì)于較大裂縫(寬度大于100mm)則需先填入廢石,再將裂縫兩側(cè)表土填入并搗實(shí)。

        3.1.2 崩塌防治工程

        礦區(qū)范圍內(nèi)陡崖分布較多,在礦山開(kāi)采過(guò)程中并嚴(yán)格執(zhí)行小規(guī)模爆破,及時(shí)回填和封堵采空區(qū)及廢棄巷道等措施,防止發(fā)生崩塌。在危石突出的山嘴以及巖層表面風(fēng)化破碎不穩(wěn)定的山坡地段建議進(jìn)行削坡處理,并清除危巖體,在山體下部設(shè)置鐵質(zhì)防護(hù)網(wǎng),對(duì)陡崖上崩塌的小石塊進(jìn)行攔擋。

        3.1.3 滑坡治理工程

        礦區(qū)地形較陡,區(qū)內(nèi)均為滑坡易發(fā)區(qū),在開(kāi)采過(guò)程中需時(shí)刻監(jiān)測(cè)。為避免斜坡上的危巖(土)體產(chǎn)生危害,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行清理,然后進(jìn)行支護(hù),同時(shí)修建排水溝。支擋措施可采用抗滑片石垛、抗滑擋墻、抗滑樁等;其中,抗滑片石垛適用于規(guī)模較小的滑體,抗滑擋墻適用于治理因河流沖刷或因人為切割支撐部分而產(chǎn)生的中、小型滑坡,但不適宜治理滑床比較松軟、滑面容易向下或向上發(fā)展的滑坡。

        3.2 含水層破壞修復(fù)措施

        根據(jù)含水層結(jié)構(gòu)及地下水賦存條件,結(jié)合采礦工程,在礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題現(xiàn)狀分析和預(yù)測(cè)分析的基礎(chǔ)上,本礦山主要是采取封堵地下水漏失點(diǎn),主要是進(jìn)行井口封填。開(kāi)采過(guò)程中應(yīng)加強(qiáng)地下水監(jiān)測(cè),通過(guò)布設(shè)地下水位觀測(cè)點(diǎn),加強(qiáng)對(duì)地下水位的跟蹤監(jiān)測(cè);必要時(shí)對(duì)采空區(qū)填充并膠結(jié)充填,減少對(duì)含水層結(jié)構(gòu)的破壞。此外,根據(jù)地面塌陷、地裂縫治理工程,大力開(kāi)展植樹(shù)種草活動(dòng),擴(kuò)大礦區(qū)內(nèi)植被覆蓋面積,加快地下水位的回升。

        3.3 地形地貌景觀保護(hù)措施

        礦井固體廢棄物主要包括井下掘進(jìn)廢石、鍋爐灰渣和工業(yè)場(chǎng)地少量生活垃圾。礦山對(duì)產(chǎn)生的矸石贈(zèng)送與磚廠作原料或?qū)U石進(jìn)行綜合利用,減少礦山地質(zhì)環(huán)境的影響負(fù)荷。礦區(qū)內(nèi)地形多為山地,礦山開(kāi)采結(jié)束后應(yīng)對(duì)其進(jìn)行復(fù)綠,綠化范圍含礦井工業(yè)場(chǎng)地、塌陷區(qū)范圍。對(duì)于工業(yè)場(chǎng)地等區(qū)域應(yīng)進(jìn)行土地復(fù)墾,盡可能恢復(fù)生產(chǎn)前的地類(lèi),并對(duì)地貌景觀破損嚴(yán)重的地區(qū)進(jìn)行相應(yīng)的治理。對(duì)于塌陷區(qū)應(yīng)采取相應(yīng)的預(yù)防措施,如留設(shè)井巷保護(hù)礦柱等,礦山開(kāi)采時(shí)可考慮采用廢石不出井工藝,即“充填式”開(kāi)采工藝,利用井下掘進(jìn)廢石回填采空區(qū)。

        3.4 礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)

        為保護(hù)礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境,能夠讓主體工程安全、正常、穩(wěn)定的運(yùn)行,針對(duì)礦山開(kāi)發(fā)建設(shè)過(guò)程中存在的礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題以及水土保持生態(tài)環(huán)境建設(shè)效益等進(jìn)行監(jiān)測(cè)[2,3]。

        主要監(jiān)測(cè)地面沉陷、地裂縫、滑坡發(fā)生征兆的區(qū)。其中,工業(yè)場(chǎng)地區(qū)需對(duì)挖填方區(qū)域邊坡穩(wěn)定性觀測(cè),陡坡區(qū)域需對(duì)陡崖區(qū)域穩(wěn)定性觀測(cè)。礦區(qū)布設(shè)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)點(diǎn),對(duì)地質(zhì)災(zāi)害地段每隔50m~300m布置一個(gè)GPS監(jiān)測(cè)點(diǎn)全天監(jiān)測(cè),對(duì)地形較陡地段增加滑坡、崩塌監(jiān)測(cè)點(diǎn)。此外,應(yīng)對(duì)礦區(qū)水位、水量、水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測(cè),并由企業(yè)進(jìn)行監(jiān)測(cè)或委托有資質(zhì)的單位專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

        4 結(jié)論

        (1)該礦山目前地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題不突出,但隨著礦山的進(jìn)一步開(kāi)采,礦山主要的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題主要有崩塌、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害、含水層和地形地貌景觀的破壞。

        (2)礦山開(kāi)采將導(dǎo)致地下水的走向發(fā)生變化,井泉流量發(fā)生改變,甚至干涸,對(duì)礦區(qū)村民的生活及礦山建設(shè)的生產(chǎn)生活用水造成影響較嚴(yán)重。

        (3)根據(jù)礦山的實(shí)際情況進(jìn)行開(kāi)采方案的優(yōu)化,并加強(qiáng)地質(zhì)災(zāi)害的防治和監(jiān)測(cè)工作,可減少礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題發(fā)生。

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