孫春曉，張廣山，馬 群

(中國建筑材料工業(yè)地質勘查中心河南總隊，河南 信陽 464000)

我國礦產資源較為豐富，在大力開發(fā)礦產資源的同時誘發(fā)了地質災害，破壞了地形地貌景觀，污染了生態(tài)環(huán)境，影響了當地居民的生產和生活，因此礦山地質環(huán)境保護與恢復治理工作迫在眉睫[1-3]。近年來，為實現礦產資源開發(fā)與礦山地質環(huán)境保護并重的綠色礦業(yè)發(fā)展目標，國家和河南省有關部門分別頒布了《礦山地質環(huán)境保護規(guī)定》、《河南省地質環(huán)境保護條例》等文件[4-6]，使得礦山地質環(huán)境恢復治理工作取得了一定成效。結合當前礦山開采與環(huán)境保護同步走的原則，在查閱大量相關資料的基礎上[7-11]，本文以某水泥企業(yè)水泥用灰?guī)r礦為例，對其礦山開采過程中的地質環(huán)境問題進行了分析評估，預測了礦山開采將會產生的地質環(huán)境問題，在已有政策、法規(guī)的基礎上提出了針對性的地質環(huán)境保護與恢復治理措施，以期為類似礦山地質環(huán)境保護與恢復治理提供參考。

1 礦山概況與地質環(huán)境背景

1.1 礦山概況

礦區(qū)行政區(qū)劃隸屬汝州市臨汝鎮(zhèn)管轄，礦區(qū)面積0.6 285km2，分兩個露天采場同時進行開采，開采標高+760～+500m，生產規(guī)模230×104t/a。按照開發(fā)利用方案設計，礦山采用自上而下水平分臺階式露天開采，公路開拓、汽車運輸。目前，礦區(qū)1號拐點至2號拐點已采至最低標高(圖1)。

1.2 地形地貌

礦區(qū)屬侵蝕剝蝕低山區(qū)，區(qū)內海拔標高+500m～+760m，相對高差260m，一般相對高差150m。區(qū)內地形屬平緩坡地，總體地勢呈東高西底?，F狀條件下礦山已形成3處露天采坑(圖1)。

圖1 礦區(qū)開采現狀圖

1.3 地層巖性與構造

礦區(qū)出露地層主要為下古生界寒武系中統(tǒng)徐莊組(?2x)、張夏組(?2zh)和新生界第四系(Q)。中統(tǒng)徐莊組(?2x)為礦體底板，分布于礦區(qū)南部，呈近東西向展布，巖性為紫紅、黃綠色頁巖夾泥質灰?guī)r、鮞?；?guī)r、含泥質條帶鮞?；?guī)r，巖層總厚＞100m。中統(tǒng)張夏組(?2zh)呈近東西向帶狀分布，為礦區(qū)含礦層，分為五個巖性層，第一層(?2zh1)為灰色、灰黃色薄層泥質條帶灰?guī)r，巖層厚15～35m，平均厚度25m，為礦體直接底板；第二層(?2zh2)為淺灰—青灰色鮞豆灰?guī)r，巖層厚3.5～4m；第三層(?2zh3)為淺灰色豹皮灰?guī)r，巖層厚10.8m；第四層(?2zh4)為灰色鮞粒條帶灰?guī)r，巖層厚41.75～42.5m；第五層(?2zh5)為淺灰、灰白色、風化面呈暗灰色鮞粒白云質灰?guī)r，巖層厚度＞30m，為礦體直接頂板。新生界第四系(Q)巖性主要為黃褐色粘土，夾少量碎石和有機質，分布在溝谷低洼地帶，厚0～5m。

礦區(qū)總體構造為單斜構造，巖層傾向北西325°左右，傾角15°～25°。區(qū)內未見明顯大型褶皺和斷裂構造，僅出露兩條小型斷裂構造。

1.4 礦體特征

礦體呈單斜層狀產出，傾向為北西325°左右，傾角15°～25°，賦存標高+500～+760m，礦體整體呈近東西向延伸，東西長約1 000m，南北寬600～1 000m。礦體厚度40.07～69.80m，平均厚55.56m。

2 礦山地質環(huán)境保護現狀評估

依據礦區(qū)地形地貌特征和有關規(guī)范要求，從地質災害、含水層、地形地貌景觀和水土環(huán)境污染四方面[12]對該區(qū)地質環(huán)境保護現狀進行了地質環(huán)境分析與評估。

2.1 地質災害現狀評估

現狀條件下，該礦山已形成3處露天采坑，4條礦山道路，露天采坑開采深度5～35m，坡度30～60°，露天采坑和礦山道路均不存在崩塌、滑坡等地質災害點，地質災害危險性小，造成的危害程度小，對地質環(huán)境影響程度輕。

2.2 含水層破壞現狀評估

礦區(qū)最低開采標高為+500m，位于最低侵蝕基準面+330m之上，礦區(qū)開采礦種為水泥用灰?guī)r礦，不含重金屬離子和有毒元素。因此，采礦活動不會造成礦區(qū)及其周圍含水層水位下降，對含水層影響較輕。

2.3 地形地貌景觀破壞現狀評估

現狀條件下，該礦山已形成3處露天采坑，4條礦山道路，露天采坑面積18.872 1hm2，礦山道路面積1.59hm2，采坑面積較大，采坑以挖損方式、礦山道路以壓占方式破壞了原有的地表植被，使原有地形地貌發(fā)生變化。故現狀條件下，露天采場對原生地形地貌景觀破壞為嚴重，礦山道路對原生地形地貌景觀破壞為較嚴重。

2.4 水土環(huán)境污染現狀評估

礦山開采對水環(huán)境的影響是指礦山開采產生的廢水對水環(huán)境造成的影響。礦山開采產生的廢水主要指生活廢水，而生活廢水呈中性或弱酸性，不含重金屬離子及有毒元素，懸浮物含量小，經污水池處理后達到二級排放標準，可自然排放或用于礦區(qū)綠化，且區(qū)內無大型地表水體及泉水出露點，農民飲用水水位也在開采標高或底板以下。因此，礦山開采不會造成水系污染現象，對水環(huán)境污染影響較輕。

礦山開采對土壤環(huán)境影響是指礦山開采產生的廢石廢渣暴露于空氣中，受雨水沖刷和淋溶等作用將其中有毒有害成分滲入土壤中，對土壤環(huán)境造成影響。而該礦山產生的廢石廢渣全部用于混凝土粗細骨料，不存在廢石廢渣暴露于空氣中。因此，礦山開采不會造成土壤環(huán)境污染，對土壤環(huán)境污染影響較輕。

3 礦山地質環(huán)境保護預測評估與治理分區(qū)

3.1 礦山地質環(huán)境保護預測評估

根據礦山地質環(huán)境保護現狀評估結果，對采礦活動可能引發(fā)的地質環(huán)境問題進行了預測評估，結果見表1。

表1 礦山地質環(huán)境保護預測評估結果表

3.2 礦山地質環(huán)境保護與恢復治理分區(qū)

根據礦山地質環(huán)境保護現狀和預測評估結果，將礦山地質環(huán)境保護與恢復治理區(qū)劃分為重點防治區(qū)(Ⅰ)、次重點區(qū)防治區(qū)(Ⅱ)和一般防治區(qū)(Ⅲ)，其中露天采場為重點防治區(qū)(Ⅰ)，臨時表土堆場、礦山道路為次重點防治區(qū)(Ⅱ)，其它區(qū)域為一般防治區(qū)(Ⅲ)，見表2。

表2 礦山地質環(huán)境保護與恢復治理分區(qū)表

4 礦山地質環(huán)境保護措施

4.1 露天采場地質環(huán)境保護措施

針對礦山生產過程中露天采場可能出現的地質環(huán)境問題采取了如下保護措施：①為保障礦山有序安全生產，在露天采場外圍設置警示牌并牽拉防護網以警告路人注意安全，防止路人、牲畜進入采場。②礦山開采期間對可能引發(fā)崩塌、滑坡等地質災害的隱患區(qū)域，采取削方減載、坡腳堆載、清除危巖等措施[13]消除隱患。開采期間嚴格按照開采設計進行施工，杜絕不規(guī)范開采，臺階工作臺面應保持平整，臨近最終邊坡角的采掘作業(yè)，按設計確定的寬度預留安保、運輸平臺，保持階段的安全坡面角，不超挖坡底，以保證最終邊坡的穩(wěn)定性。③采礦期間為防止雨水沖刷露天采場形成地質災害，露天采場開采境界線外圍迎水面一側修建截排水溝將上部地表匯水區(qū)域形成的匯流攔截后導入到礦區(qū)山溝山坳處，統(tǒng)一匯至礦區(qū)低側沖溝，以確保礦區(qū)內部邊坡、工程結構穩(wěn)定性。④采礦期間設置監(jiān)測點，建立長期邊坡觀測網，以便發(fā)現異常及時解決。

4.2 臨時表土堆場、礦山道路地質環(huán)境保護措施

臨時表土堆場用于存放待復墾的表土，易引發(fā)泥石流地質災害，因此采取周圍設置警示牌警告路人注意安全。上游開挖截水溝攔截上部匯水引流至礦山山溝處，下游修筑擋土墻防止表土在自重及雨水等外力作用下向下游發(fā)生滑動等保護措施。

礦山道路易受雨水沖刷，引發(fā)地質災害，造成道路損毀，因此要在道路一側修建截排水溝預防地質災害的發(fā)生。

5 礦山地質環(huán)境恢復治理措施

5.1 露天采場恢復治理措施

(1)采坑回填。露天采場基底、平臺達到開采標高后，為便于后期土地復墾，在基底、平臺需回填0.5m厚的廢渣，廢渣來源于礦山拆除工程類的廢棄渣石，廢渣回填工程量見表3。

表3 露天采場廢渣回填及覆土工作量表

(2)場地平整。露天采場回填渣石后，用壓路機和推土機對回填場地進行壓實平整，以便后續(xù)覆土工程的實施，渣石規(guī)格取用粒度為80mm以下，且顆粒級配合理，平整壓實度達到90%以上。

(3)覆土綠化。露天采場基底及上部臺階回填渣石平整后覆土綠化，覆土厚度0.5m，覆土工程量見表3。覆土后為防止水土流失，設計在臺階外側修建擋土保水墻，內側修建截排水溝。擋土保水墻距離臺階邊緣0.2m，墻體采用漿砌塊石，墻面采用砂漿抹面，砂漿級配M7.5，擋土墻斷面尺寸為頂寬0.6m，底寬0.6m，高1.0m。截排水溝選用矩形過水斷面，斷面尺寸0.5m×0.5m，截排水溝斷面示意圖見圖2。

圖2 截排水溝斷面示意圖

根據原土地利用現狀及周邊生態(tài)環(huán)境，綠化方式采用灌草套種。灌木樹種為黃荊和胡枝子，草本植物為黃背草和白羊草草籽。灌木樹種要求胸徑2cm以上，苗高1.0m以上，株距2.0m×2.0m，草本植物撒播標準為30kg/hm2。鑒于邊坡巖石較硬，且坡度陡，為達到快速復綠，恢復環(huán)境，選擇在坡腳種植攀爬植物爬山虎[14]，株距為0.5m。經估算，露天采場綠化栽植灌木89 356株，爬山虎21 150株，撒播草籽1 072.27kg。露天采場復墾示意圖見圖3。

圖3 露天采場復墾示意圖

5.2 臨時表土堆場、礦山道路恢復治理措施

礦山生產結束后對臨時表土堆場的堆土進行清理，礦山道路硬化路面進行挖除，挖除清理完畢后進行場地平整并覆土綠化，覆土厚度0.5m，綠化方式為灌草套種，灌木樹種為黃荊和胡枝子，株距2.0m×2.0m，草本植物為黃背草和白羊草草籽，撒播標準30kg/hm2。臨時表土堆場綠化栽植黃荊和胡枝子2 100株，撒播白羊草和黃背草草籽25.20kg。礦山道路綠化栽植黃荊和胡枝子共5 857株，撒播白羊草和黃背草草籽70.28kg。

6 結論

(1)現狀條件下，該水泥用灰?guī)r礦山地質災害危險性小、含水層破壞影響較輕、地形地貌景觀破壞嚴重，水土環(huán)境污染影響較輕。

(2)通過對該礦山地質環(huán)境保護現狀評估，預測了評估區(qū)內露天采場地質災害危險性中等，地形地貌景觀破壞嚴重；臨時表土堆場及礦山道路地質災害危險小，地形地貌景觀破壞較嚴重。

(3)通過對評估區(qū)地質環(huán)境保護現狀的評估及發(fā)展趨勢的預測，劃分了礦山地質環(huán)境保護與恢復治理區(qū)，其中露天采場為重點防治區(qū)，臨時表土堆場及礦山道路為次重點防治區(qū)，評估區(qū)其它區(qū)為一般防治區(qū)。

(4)針對不同恢復治理區(qū)采取不同的地質環(huán)境保護與恢復治理措施，能夠使礦山在開采礦產資源的同時減少生態(tài)環(huán)境的污染與破壞。

礦山地質環(huán)境保護與恢復治理是是一項長期而艱巨的任務，礦山在今后的生產過程中，我們要以雙贏的理念實現礦產資源開發(fā)利用與環(huán)境保護相結合，保持和促進當地生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。