趙海亮

（安徽省核工業(yè)勘查技術(shù)總院，安徽 蕪湖 241002）

安徽省涇縣礦區(qū)作為我國重要的方解石生產(chǎn)基地，方解石礦產(chǎn)資源儲量豐富，截至2021年12月8日，累計查明資源儲備量達到126.00萬噸，累計消耗資源儲量為38.00萬噸，為國家提供豐富的方解石資源，并且給人們的生活帶來了極大的便利。然而，隨著方解石的開采和加工，使礦區(qū)周邊地質(zhì)環(huán)境受到嚴重的破壞，不利于涇縣礦區(qū)經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。因此，應(yīng)當加強涇縣礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境的治理工作，改善目前的環(huán)境地質(zhì)問題及危害，實現(xiàn)資源開發(fā)與環(huán)境保護協(xié)同發(fā)展。

1 涇縣礦區(qū)自然地理

1.1 地形地貌

涇縣礦區(qū)及其周邊的地質(zhì)環(huán)境屬于低山地貌單元，地貌類型為丘陵，并且呈現(xiàn)出孤體狀，山脊走向呈現(xiàn)北西－南東向，丘體寬300m～450m，長度約為800m。涇縣礦區(qū)的最高海拔為+194.96m，最低標高為+98.56m，高度差最大值為96.40m[1]。具體礦區(qū)的地貌如下圖1所示。

圖1 涇縣礦區(qū)地貌

就目前涇縣礦區(qū)地貌情況來看，剝蝕特征較為明顯，山脊較寬，丘頂呈現(xiàn)出渾圓狀，丘坡陡緩不均勻，丘坡坡度在20°～30°，最高處可以達到35°以上。同時，坡面溝槽的發(fā)育程度一般，且溝槽較寬、下蝕深度較淺。

1.2 氣象、水文特征

1.2.1 氣象

涇縣礦區(qū)地處北亞熱帶濕潤季風氣候區(qū)，該地區(qū)四季分明，氣候溫和濕潤，夏季無高溫，冬季無嚴寒，氣溫多變，雨水充足，降雨集中，梅雨季節(jié)明顯，具有較長的無霜期，達到230～240天。礦區(qū)平均氣溫在15.6℃左右，具有垂直變化與地區(qū)差異；氣溫最高值為41.2℃，最高氣溫集中在七月份，平均氣溫在28.1℃；氣溫最低值為－14.7℃，最低氣溫集中在一月份，平均氣溫在2.8℃。該礦區(qū)年平均降水量在1526.1mm，最大降水量達到2270mm，最小降水量在970mm左右，年降水量分布不均衡，一般集中在5～8月。年平均蒸發(fā)量在1243.6mm，最大蒸發(fā)量在1602.5mm，七月份的蒸發(fā)量高達359mm；最小蒸發(fā)量在1147.3mm。礦區(qū)年平均濕度在82%；年日照時數(shù)達到2621.2小時。

1.2.2 水文

涇縣礦區(qū)附近無大的水體，開采區(qū)域內(nèi)沒有地表水系的分布；礦山東側(cè)坡腳有一條水渠，自北向南東徑流；礦區(qū)補給來源于大氣降水，因此內(nèi)部水量容易受到降雨量的影響。

1.2.3 植被

由于涇縣礦區(qū)屬于亞熱帶季風濕潤性氣候，因此地表植被生長茂盛，其中以灌木為主，并且存在少量的松樹和杉樹。林草覆蓋率達到70%左右。

1.2.4 土壤

涇縣礦區(qū)的地表裸巖達到95%以上，土壤層較少，僅分布于石窩、石縫及斷層之中；土壤層主要由砂泥土組成，厚度為0.2m～1m。同時，礦區(qū)的土體較薄，并且其中夾雜著較多的云巖質(zhì)礫石，保水性較差，非常容易造成礦區(qū)的水土流失；土壤肥沃力較低，積累的生物種類較少，林木生長環(huán)境較差[2]。

2 涇縣礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境概況

2.1 水文地質(zhì)

涇縣礦區(qū)由兩個含水巖組構(gòu)成，具體分為松散巖類孔隙含水巖組和碳酸鹽巖類裂縫巖溶水。其中，松散巖類孔隙含水巖組主要在礦區(qū)地表的殘坡積層和沖洪積層中，含水層為第四系，巖性為黃褐色松散粘土、砂質(zhì)粘土和沙礫，結(jié)構(gòu)較為松散，且富水性較弱；碳酸鹽巖類裂隙巖溶水主要在基巖中，含水層為湯頭組、寶塔組、侖山組，巖性為白色、灰白色灰?guī)r，地表巖溶以溶溝、溶蝕坑為主，深部巖溶不發(fā)育，富水性較差，為弱含水層。

涇縣礦區(qū)受到其地形的影響，地下水補給區(qū)域主要分布在礦區(qū)的基巖出露區(qū)，并且地下水補給來源主要有兩處，一處為大氣降水下降到礦區(qū)土壤層，并且通過下滲達到補給的目的；另一處則是受到不同類型地下水的影響，實現(xiàn)彼此之間的補給。礦區(qū)內(nèi)的地下水流向主要從高向低徑流，以實現(xiàn)最終補給地表水體的目的，主要形式為下降泉、溢流，最終形成溪流和水塘。

2.2 環(huán)境地質(zhì)

涇縣礦區(qū)主要巖石類型為白色粒狀或塊狀方解石礦石，巖石及地下水具有的有害元素較少。同時，礦區(qū)經(jīng)過長時間的開采，并未出現(xiàn)土壤及地下水中有害元素含量提升的現(xiàn)象，并且沒有伴隨失穩(wěn)現(xiàn)象的出現(xiàn)。礦山最終產(chǎn)品為方解石礦石，且開采標高較低，不會出現(xiàn)礦區(qū)大面積崩落或泥石流等地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象。

涇縣礦區(qū)周邊無村莊和耕地，無三級及三級以上的道路，無大型水庫。因此，從上述分析可以看出，涇縣礦區(qū)的水文地質(zhì)條件和環(huán)境地質(zhì)條件均為簡單類型，開采技術(shù)條件同樣為簡單類型。

3 涇縣礦區(qū)主要環(huán)境地質(zhì)問題及危害

由于涇縣礦區(qū)經(jīng)過長時間的開采，因此形成兩個較大的露天采場，在開采過程中非常容易造成較嚴重的環(huán)境地質(zhì)問題，具體表現(xiàn)在礦區(qū)地貌景觀、土地資源和周邊生態(tài)環(huán)境受到破壞。

3.1 地面塌陷問題

在礦山建設(shè)和方解石開發(fā)過程中，由于占用了大量的土地資源，因此造成了大面積地面塌陷的問題。大面積的地面塌陷容易造成礦區(qū)出現(xiàn)常年積水或季節(jié)性積水的問題，因此礦區(qū)附近的農(nóng)田逐漸變成荒灘洼地。同時，在塌陷區(qū)域邊緣出現(xiàn)了大量的裂縫，導(dǎo)致農(nóng)業(yè)用地含水量下降，灌溉工作面臨較大的挑戰(zhàn)，土地中水分和營養(yǎng)物質(zhì)流失嚴重，土壤的肥沃力難以滿足農(nóng)作物生長的需求，最終導(dǎo)致礦區(qū)周邊農(nóng)田的農(nóng)作物產(chǎn)量下降。

同時，方解石開采區(qū)域上方地表的不均勻沉降還會造成地面房屋、高壓電線等建筑物出現(xiàn)大幅度的傾斜，嚴重時甚至會出現(xiàn)倒塌現(xiàn)象，不僅危及到開采工人的生命健康，還會影響到周邊居民的正常生活。受到地面塌陷問題的影響，塌陷區(qū)域周邊的潛水位隨即下降，導(dǎo)致地表水滲入到地面以下，造成礦區(qū)部分區(qū)域的水位下降，使整個礦區(qū)水資源出現(xiàn)不均衡的現(xiàn)象，周邊農(nóng)業(yè)用地的灌溉和用水問題也會受到影響。此外，地面塌陷會造成礦區(qū)周邊生態(tài)環(huán)境受到嚴重的影響，使得農(nóng)作物和其他植物難以得到茁壯的成長，生物種類及數(shù)量減少，導(dǎo)致礦區(qū)周邊的生態(tài)環(huán)境遭到嚴重破壞[3]。

3.2 水資源系統(tǒng)破壞

隨著礦區(qū)的大面積開采，還會出現(xiàn)水資源系統(tǒng)遭到破壞的現(xiàn)象，其主要原因有以下幾個方面：①在方解石開采過程中，由于大量的工業(yè)廢水未經(jīng)過處理直接排放，導(dǎo)致礦區(qū)周邊水資源受到污染；②方解石開采會出現(xiàn)大面積、大流量的疏干排水，導(dǎo)致周邊水資源逐漸枯竭，農(nóng)田灌溉及生產(chǎn)需求無法得到保障；③在方解石開采過程中，由于經(jīng)常出現(xiàn)礦井脫水問題，導(dǎo)致產(chǎn)生較為嚴重的礦井災(zāi)害，使開采人員的生命安全受到影響，并且給礦山企業(yè)帶來了較為嚴重的經(jīng)濟損失；④由于礦山的地面塌陷問題，導(dǎo)致礦山周圍前水位下降，地表水流入地面以下，使整體水位下降，最終造成礦區(qū)水均衡系統(tǒng)受到嚴重的影響，周邊農(nóng)田無法滿足灌溉和生產(chǎn)的需求。

由于涇縣礦區(qū)每年需要排放大量的礦井水，在一定程度上造成了水資源的浪費，并且對周邊生態(tài)環(huán)境造成嚴重的破壞。同時，礦區(qū)在開采過程中，各級含水層出現(xiàn)較大的變化，導(dǎo)致地下水滲流場隨之改變，最終造成十分嚴重的突水事故。

3.3 土地資源破壞

在礦區(qū)露天開采過程中，會對表層土壤進行剝離，使土壤以下的巖石暴露在空氣中，從而形成凹凸不平的巖石坡面，最終使土壤受到破壞，同時也造成了土地的挖損和破壞。在礦山建設(shè)時，會占用大量的土地資源，長時間的開采導(dǎo)致地面出現(xiàn)沉降，因此使得大量的土地資源被污染和破壞。在調(diào)查過程中發(fā)現(xiàn)，涇縣礦區(qū)破壞土地面積達到5.9622hm2。土地開采造成大量的地層出現(xiàn)塌陷，并且使大量的農(nóng)業(yè)耕地和經(jīng)濟用地被占用，使其喪失原有的種植功能，不僅給周邊居民的生產(chǎn)生活造成了影響，同時嚴重影響到國家農(nóng)業(yè)和經(jīng)濟的發(fā)展。

3.4 邊坡穩(wěn)定性問題

通過對礦區(qū)現(xiàn)場環(huán)境進行調(diào)查，發(fā)現(xiàn)礦山開采臺階坡度為65°～75°，局部甚至呈現(xiàn)直立狀態(tài)。由于礦區(qū)開采前期并未按照相關(guān)要求進行規(guī)范開采，并且受到礦區(qū)巖體構(gòu)造的影響，導(dǎo)致礦區(qū)坡體表面原本閉合的裂縫震開，一些鑲嵌緊密的巖塊出現(xiàn)了松動現(xiàn)象，極大降低了邊坡巖體的強度。在礦區(qū)形成陡坡后，由于臨空面卸荷作用，方解石開采區(qū)域的邊坡發(fā)現(xiàn)發(fā)生小規(guī)模的崩塌現(xiàn)象，從而形成一定規(guī)模的危巖體。在當?shù)乇┯昶陂g，極易產(chǎn)生滑移和崩塌現(xiàn)象。在此次現(xiàn)場調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，邊坡巖石的裂縫中夾有少量的黏土，并且處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。此外，邊坡穩(wěn)定性還受到邊坡巖性、類型、結(jié)構(gòu)面、降雨、地表水入滲等方面因素的影響。

4 涇縣礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)問題的治理對策

為了使礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境得到有效地保護和改善，應(yīng)當首先處理好礦區(qū)經(jīng)濟發(fā)展和地質(zhì)環(huán)境保護之間的關(guān)系，科學開發(fā)和有效運用礦山資源，最大程度上保護礦區(qū)周邊的生態(tài)環(huán)境，使礦山企業(yè)能夠朝著可持續(xù)性方向發(fā)展。

4.1 地面塌陷問題的治理

針對礦區(qū)常見的地面塌陷問題，應(yīng)當加大綜合治理力度，采取針對性的塌陷治理措施，具體可以從以下幾個方面入手：①在礦區(qū)開展挖溝開渠工作，建設(shè)溝渠配套工程，實現(xiàn)土地干旱及時灌溉、土地洪澇及時排水的目標，最大程度上改善塌陷區(qū)域的積水現(xiàn)象；②針對一些已經(jīng)完成積水排放工作的塌陷區(qū)域，應(yīng)當及時開展平整工作，對土地進行復(fù)墾作業(yè)，強化土地的耕地功能，或者采取剝離煤矸石的方式來進行復(fù)墾還耕工作；③針對礦區(qū)一些無法有效排放積水的塌陷區(qū)域，可以在該區(qū)域開發(fā)魚塘，并且改造菜田，實現(xiàn)對土地資源的充分利用。

在地面塌陷問題的治理過程中，應(yīng)當堅持以預(yù)防為主，預(yù)防與治理相結(jié)合的方式，充分做好環(huán)境保護工作。在治理過程中，要嚴格遵循預(yù)防為主的原則，針對當前礦區(qū)地面塌陷問題進行深入的分析，探究出現(xiàn)塌陷問題的主要原因，并制定出具有針對性的解決措施。同時，在方解石開采過程中，應(yīng)當合理運用相關(guān)減塌技術(shù)和措施，運用充填采礦法、條帶采礦法等有效的采礦方法，充分對礦山巖層進行加固，最大程度上避免地面塌陷問題。

4.2 平臺治理方法

在方解石開采過程中，礦井瓦斯事故和礦井水排放問題都會直接影響到方解石的開采情況。由于礦井水資源十分豐富，因此在開采過程中若不進行有效的處理就進行運用，不僅會造成嚴重的水資源浪費現(xiàn)象，大量排放的礦井水還會造成環(huán)境污染。針對這種現(xiàn)象，可以通過在礦區(qū)周圍建設(shè)礦井水處理工廠的方法，將礦井水進行集中處理，最大程度上實現(xiàn)礦井水的再利用，并且使礦井水有效運用到各環(huán)節(jié)的用水作業(yè)中，科學、合理地運用礦井水。

此外，瓦斯氣體作為一種清潔能源，能夠有效實現(xiàn)環(huán)境保護的目的。因此，礦山企業(yè)可以充分開發(fā)和利用瓦斯氣體資源，以降低瓦斯氣體對礦井作業(yè)的安全危害，最大程度上避免因瓦斯氣體排放而對大氣環(huán)境造成的污染，并且有效降低方解石開發(fā)成本，為礦山企業(yè)帶來更高的經(jīng)濟效益[4]。

4.3 加大地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測與養(yǎng)護力度

在礦山開采過程中，為了有效避免環(huán)境地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，應(yīng)當加大對地質(zhì)環(huán)境的勘探管理力度，勘探人員要不斷提升自身的專業(yè)技能，運用自身的專業(yè)知識來開展勘探工作。針對涇縣礦區(qū)的勘探工作，勘探人員應(yīng)當首先進行細致的考察工作，嚴格控制勘探過程的規(guī)范性，從而確保勘探結(jié)果的真實、有效性，充分保障煤礦開采人員的生命安全。同時，還應(yīng)當構(gòu)建完善的地質(zhì)環(huán)境勘探系統(tǒng)，設(shè)置專門的部門和人員來開展技術(shù)研究工作，針對礦區(qū)開采過程中存在的問題進行深入分析，并制定出科學、合理的解決措施，做好預(yù)防工作，有效避免人員傷亡和經(jīng)濟損失問題。

此外，可以采用植被養(yǎng)護方法，對植被進行定期澆水工作，并且按照植被種類進行松土和除草。其中，灌木一年內(nèi)至少需要松土三到四次，小喬木一年內(nèi)至少兩次，樹木每個月需要松土一次。由于植被周圍雜草會消耗其大量的水分和養(yǎng)分，影響了植物的正常生長，因此相關(guān)工作人員需要及時對植被進行除草工作。施肥能夠確保植被的旺盛生長，因此通過采取針對性的施肥手段，結(jié)合植被的種類、年齡、生長周期、肥料需求量等因素，定期為植被追加肥料。

5 結(jié)語

綜上所述，由于大部分礦山企業(yè)對生態(tài)環(huán)境保護的認知不足，在礦山開采過程中的執(zhí)法監(jiān)督力度不夠，導(dǎo)致礦山開發(fā)過程中的礦區(qū)水文地質(zhì)環(huán)境遭受到不同程度地污染和破壞，且經(jīng)常出現(xiàn)礦山采空塌陷、礦山泥石流等災(zāi)害問題。因此，應(yīng)當建立嚴格的礦業(yè)開發(fā)環(huán)境保護制度，加大礦區(qū)環(huán)境保護的執(zhí)法力度，從各方面途徑入手來開展礦山地質(zhì)環(huán)境治理工作，實現(xiàn)采礦行業(yè)的可持續(xù)性發(fā)展。