陳秀清，黃曉輝

（1.蘭州資源環(huán)境職業(yè)技術(shù)大學(xué)；2.甘肅省有色工程勘察設(shè)計研究院，蘭州 730000）

酒泉市西溝石灰?guī)r礦山地質(zhì)儲量為2 億t，設(shè)計生產(chǎn)規(guī)模為500萬t/a，其屬于大型礦山，采用露天開采方式，自上而下進(jìn)行臺階式開采。但是，開采過程中，原有生態(tài)環(huán)境條件遭受嚴(yán)重的破壞[1]。根據(jù)當(dāng)?shù)卣畬ΦV山地質(zhì)環(huán)境保護與土地復(fù)墾工作的基本要求，進(jìn)行生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)，最大可能緩解礦山開發(fā)與環(huán)境保護的矛盾[2]。

1 地質(zhì)環(huán)境概況

1.1 礦區(qū)地質(zhì)

西溝石灰?guī)r礦地處河西走廊中段南部祁連山區(qū)北部，屬華北板塊的河西走廊加里東褶帶，走向近于西北-東南向構(gòu)造較發(fā)育。礦區(qū)內(nèi)地層較為簡單，僅為奧陶系中統(tǒng)妖魔山組和第四系全新統(tǒng)，妖魔山組巖性主要為石灰?guī)r、硅質(zhì)巖、硅質(zhì)灰?guī)r、鈣質(zhì)絹云母千枚巖、凝灰質(zhì)千枚巖和變質(zhì)凝灰?guī)r等，它是礦區(qū)主要含礦地層。礦區(qū)新構(gòu)造運動活動強烈，具有頻率高、強度大等特點，致使區(qū)內(nèi)地層強烈褶曲，裂隙發(fā)育，巖體破碎，滑坡、坍塌、落石等重力地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育。

1.2 工程地質(zhì)

1.2.1 礦體工程地質(zhì)特征

礦體主要為薄-厚層細(xì)晶灰?guī)r和中-厚層細(xì)晶灰?guī)r，該類巖石一般堅硬完整，而構(gòu)造破碎帶附近巖石破碎，裂隙發(fā)育，局部見有小溶洞，一般直徑小于3 cm，個別溶洞直徑達(dá)0.82 m。其比重為1.93～2.81 g/cm3，抗壓強度為37.5～100.5 MPa，堅固性系數(shù)為3～12，抗剪強度為11.2～24.5 MPa，內(nèi)摩擦角為71°33′～85°14′，屬于中等堅硬-堅硬巖石。

1.2.2 圍巖工程地質(zhì)特征

礦體頂板圍巖主要為褐灰色變質(zhì)凝灰?guī)r、綠灰色硅質(zhì)巖等。該類巖石一般比較完整，裂隙不甚發(fā)育，底板圍巖除部分薄層細(xì)晶灰?guī)r外，則是千枚巖，一般都比較破碎，裂隙發(fā)育。其比重為1.93～2.81 g/cm3，抗壓強度為32.6～81.4 MPa，堅固性系數(shù)為4～8，抗剪強度為9.4～16.0 MPa，內(nèi)摩擦角為75°58′～85°14′，屬于中等堅硬-堅硬巖石。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估

2.1 不穩(wěn)定斜坡特征及成因

礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境問題主要表現(xiàn)為采礦活動形成的不穩(wěn)定斜坡，其主要分布在露天采場、排土場等地[3]。下面以X03、X05 不穩(wěn)定斜坡為例，進(jìn)行具體分析。

2.1.1 X03 不穩(wěn)定斜坡

如圖1所示，X03 不穩(wěn)定斜坡為露天采場3 272 m開采平臺形成的臨時邊坡，該斜坡為開采礦體時開挖山體所形成的巖質(zhì)邊坡，坡長約為13 m，坡寬約為1 250 m，坡高約為12 m，坡度為65°～70°，平面形態(tài)呈圈椅狀，剖面形態(tài)呈直線形。坡體組成物質(zhì)為石灰?guī)r，其產(chǎn)狀為200°∠50°，節(jié)理裂隙發(fā)育。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，該不穩(wěn)定斜坡發(fā)育多條爆破后沖引起的張拉裂縫，沿坡肩后緣呈圈椅狀平行分布，可視深度最大約為0.5 m，裂縫寬為2～5 cm，延伸性好。在機械振動、開采爆破及地震等不利工況條件下，發(fā)生變形失穩(wěn)而產(chǎn)生崩塌災(zāi)害的可能性較大，主要威脅坡頂和坡底采礦機械設(shè)備及工作人員。

圖1 X03 不穩(wěn)定斜坡剖面圖

2.1.2 X05 不穩(wěn)定斜坡

如圖2所示，X05 不穩(wěn)定斜坡位于南排土場所在斜坡地帶，為渣堆人工堆積作用所形成的土質(zhì)不穩(wěn)定斜坡，斜坡平面形態(tài)呈圈椅狀，剖面形態(tài)呈直線形。不穩(wěn)定斜坡高為200～300 m，寬約為350 m，坡度為50°～60°，局部可達(dá)70°。斜坡體由開礦的剝離物料組成，剝離物料主要為碎石土。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，該排土場后緣發(fā)育多條沉降裂縫，其沿排土場后緣呈圈椅狀平行分布，可視深度最大約為0.8 m，裂縫寬為2～50 cm，延伸性好，局部地段已貫通，沉降錯臺差為10～50 cm。其物質(zhì)結(jié)構(gòu)松散，干燥，具大孔隙，降水易入滲，在降雨、機械振動及地震等不利工況條件下，極易變形失穩(wěn)而產(chǎn)生滑坡災(zāi)害。

圖2 X05 不穩(wěn)定斜坡剖面圖

2.2 不穩(wěn)定斜坡穩(wěn)定性評價

礦區(qū)內(nèi)不穩(wěn)定斜坡臨空條件良好，坡腳處均無地表徑流對其沖刷，巖體干燥，不穩(wěn)定斜坡坡度均大于45°，坡面基本無植被。坡腳均無支擋措施，局部坡面小型崩塌發(fā)育，坡腳散落有大塊石，局部坡頂見小型裂縫。不穩(wěn)定斜坡穩(wěn)定性均為較差，處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，失穩(wěn)發(fā)生災(zāi)害的可能性較大。不穩(wěn)定斜坡危險性中等，發(fā)生災(zāi)害的可能性均為較大，主要影響礦山工人和機械設(shè)備。不穩(wěn)定斜坡穩(wěn)定性評價如表1所示。

表1 不穩(wěn)定斜坡穩(wěn)定性評價

3 礦山土地?fù)p毀評估

西溝石灰?guī)r礦礦層位于山脊部位，礦產(chǎn)開采方式為露天開采，采礦已造成的土地?fù)p毀主要為采場挖損和工業(yè)場地、排土場、礦區(qū)道路、生活辦公區(qū)、炸藥庫及水源地的壓占損毀。

目前，礦山處于正常生產(chǎn)期，采用山坡露天開采、降段溜井運輸?shù)拈_拓方式，進(jìn)行平行推進(jìn)式分平臺開拓。項目占地面積為59.98 hm2，對土地造成挖損。礦山設(shè)置2 處生活辦公區(qū)，總占地面積為17.66 hm2，土地破壞方式為壓占。礦山道路建設(shè)對土地的壓占損毀面積為4.75 hm2。從礦山生產(chǎn)角度來看，礦山開采對土地的損壞主要包括采礦區(qū)溜井、平硐、皮帶等對礦山的壓占破壞。采礦所需的運輸破碎系統(tǒng)對土地的壓占損毀面積約為4.81 hm2，工業(yè)場地對土地的壓占損毀面積約為19.61 hm2，炸藥庫及水源地對土地的壓占損毀面積約為11.26 hm2。礦山排土場建設(shè)對土地的壓占損毀面積為90.42 hm2。

4 礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境治理與土地復(fù)墾

4.1 礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境治理

采礦活動使前期開采形成的臨時人工邊坡（X03）逐漸消失。排土場X05 不穩(wěn)定斜坡需要進(jìn)行治理。在X05 不穩(wěn)定斜坡周邊修筑截水渠，底部邊坡與溝谷之間建筑擋渣墻，墻上設(shè)置泄水孔，墻腳布設(shè)排水渠。同時，修整清理邊坡，將排土場邊坡壓實。

設(shè)計截排水渠斷面為矩形，截排水渠凈寬為0.3 m，凈深為0.3 m，壁厚為0.15 m，底厚為0.15 m，材料為C25 混凝土，渠底地基夯實，夯實后設(shè)0.15 m厚混凝土墊層。排水渠每隔10.0 m 設(shè)置一道伸縮縫，縫寬為2 cm，伸縮縫底鋪防水土工布，伸縮縫內(nèi)填閉孔泡沫板，上部采用聚氯乙烯膠泥封口。

攔渣墻采用漿砌塊石結(jié)構(gòu)，設(shè)計攔渣墻高為4.5 m，其中基礎(chǔ)埋深為1.5 m，地面以上高3.0 m。頂寬為1.0 m，胸坡比為1.00 ∶0.35，背坡比為1.00 ∶0.05。墻體采用M10 漿砌塊石。自背坡距地面0.5 m 處起設(shè)置泄水孔，泄水孔豎向間距為1.5 m，橫向間距為2.0 m，泄水孔孔徑為110 mm，材料為聚氯乙烯管，坡率為4%，呈梅花形布置。

4.2 礦區(qū)土地復(fù)墾

4.2.1 土地平整工程

礦山閉礦后，對露天采坑坑底及平臺場地、北排土場（后期堆排產(chǎn)生的平臺）進(jìn)行平整，使區(qū)內(nèi)地形坡度不大于5°，地面高差不大于0.5 m。平整面積約為66.07 hm2，平均平整厚度約為0.2 m，平整土方量約為13.21 萬m3。

4.2.2 覆土工程

對平整后的場地表層進(jìn)行覆土，露天采場平臺、坑底及排土場平臺區(qū)域覆土面積約為66.07 hm2，覆土厚度為0.80 m，覆土量為52.86 萬m3。生活辦公區(qū)、工業(yè)場地及其他壓占場地覆土面積約為74.20 hm2，覆土厚度為0.30 m，覆土量為22.26 萬m3。

4.2.3 植樹種草工程

場地平整、覆土等工程結(jié)束后，按照1 ∶1 配比，播撒草籽綠化，播撒密度按10 kg/hm2計算，草籽總量為742.0 kg；在露天采場平臺、坑底及排土場平臺區(qū)域植樹綠化，按栽植行間距3 m 確定苗木位置，共需要約22 300 株。

5 結(jié)論

西溝石灰?guī)r礦設(shè)計生產(chǎn)規(guī)模為500 萬t/a，礦山建設(shè)規(guī)模為大型。礦山地質(zhì)環(huán)境條件較差，現(xiàn)狀發(fā)育的不穩(wěn)定斜坡對礦山地質(zhì)環(huán)境的影響程度為較嚴(yán)重，采礦活動對礦區(qū)地形地貌景觀的影響程度為較嚴(yán)重或較輕，對土地資源的影響程度為嚴(yán)重或較嚴(yán)重。研究表明，地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理可以減少礦區(qū)開采工程帶來的新增水土流失，減輕所造成的損失和危害，創(chuàng)造良好的生態(tài)環(huán)境，確保礦山安全生產(chǎn)。