摘要：生態(tài)破壞是水泥用石灰?guī)r礦山開采工作面臨的一大挑戰(zhàn)。以內(nèi)蒙古自治區(qū)某礦區(qū)的水泥用石灰?guī)r礦山開采工程的生態(tài)修復(fù)與治理為例，概括分析水泥用石灰?guī)r礦山開采現(xiàn)狀，并結(jié)合案例分析法與問題研究法，總結(jié)現(xiàn)階段水泥用石灰?guī)r礦山開采存在的環(huán)境問題，探究適用于水泥用石灰?guī)r礦山開采作業(yè)的生態(tài)修復(fù)技術(shù)，并深度剖析生態(tài)修復(fù)技術(shù)的使用要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：生態(tài)修復(fù)；水泥用石灰?guī)r礦山；礦山開采

中圖分類號：TD175 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2025）03-0-03

Research on Mining Status and Ecological Restoration Technology of Cement Limestone Mine

WEN Yongliang

（Inner Mongolia Branch of China National Geological Exploration Center of Building Materials Industry， Hohhot 010010， China）

Abstract： Ecological destruction is a major challenge faced by cement limestone mining operations. Taking the ecological restoration and management of a cement limestone mining project in a certain mining area of Inner Mongolia Autonomous Region as an example， this paper summarizes and analyzes the current situation of cement limestone mining， and combines case analysis and problem research methods to summarize the environmental problems existing in the current stage of cement limestone mining. It explores the ecological restoration technology applicable to cement limestone mining operations and deeply analyzes the key points of using ecological restoration technology.

Keywords： ecological restoration; limestone mines for cement; mining

水泥用石灰?guī)r礦山開采作業(yè)具有復(fù)雜性特征，開采過程需借助露天開采形式和相關(guān)施工工藝來完成開采作業(yè)。石灰?guī)r礦山的露天開采對生態(tài)環(huán)境造成的影響較大，導(dǎo)致多數(shù)水泥用石灰?guī)r礦山開采工程現(xiàn)場出現(xiàn)土地退化、地質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞等現(xiàn)象，破壞礦區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)。因此，分析水泥用石灰?guī)r礦山開采過程中存在的環(huán)境問題，并基于環(huán)境治理問題制定有效的生態(tài)修復(fù)技術(shù)使用計(jì)劃，對于推動(dòng)礦山生態(tài)修復(fù)工作的開展具有關(guān)鍵作用。

1 內(nèi)蒙古自治區(qū)某礦區(qū)的水泥用石灰?guī)r礦山開采現(xiàn)狀

水泥用石灰?guī)r礦山開采工程通常因規(guī)模龐大而呈現(xiàn)顯著的復(fù)雜性，因此水泥用石灰?guī)r礦山開采工作常采用高級開采器械及關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)礦山開采作業(yè)的全過程安全化、效率化。內(nèi)蒙古自治區(qū)某礦區(qū)的水泥用石灰?guī)r礦山開采工程位于內(nèi)蒙古自治區(qū)烏特拉前旗政府所在地東北方向約60 km，礦山面積規(guī)模超過12 000 km2、開采標(biāo)高為1 472～1 245 m，屬于極具復(fù)雜性的石灰石礦開采工程。該工程由于規(guī)模龐大、標(biāo)高極深，只有采用臺階式開采與垂直分層開采聯(lián)合實(shí)施的露天開采方式，才能夠保證開采量及開采效率達(dá)到目標(biāo)要求。同時(shí)，依托爆破技術(shù)以及設(shè)備破碎技術(shù)，礦山開采工程才能得到持續(xù)推進(jìn)?，F(xiàn)階段，水泥用石灰?guī)r礦山開采工作最大的問題即生態(tài)破壞問題。其原因是礦山開采使用大量破壞技術(shù)如器械破碎及控制爆破技術(shù)等，石灰?guī)r礦山出現(xiàn)嚴(yán)重崩裂、地質(zhì)受損等問題，加之現(xiàn)階段生態(tài)修復(fù)技術(shù)的使用存在滯后性，礦山開采場地的生態(tài)修復(fù)進(jìn)度難以與開采進(jìn)度相匹配，影響礦山開采工作的生態(tài)效益。

2 水泥用石灰?guī)r礦山開采問題分析

2.1 礦山開采破壞地層巖性

水泥用石灰?guī)r礦山常采用露天開采獲取石灰?guī)r資源。該開采方法需要大量移除表層巖石及土壤，導(dǎo)致礦區(qū)內(nèi)地層穩(wěn)定性變差，并逐步削弱使巖石密度、抗壓強(qiáng)度，降低開采區(qū)域的巖石性能。例如，該工程開采區(qū)域內(nèi)的地層巖性主要以厚層灰?guī)r與白云質(zhì)灰?guī)r互層為主，表層為厚度在180～580 m的白云質(zhì)灰?guī)r。在礦山開采作業(yè)下，機(jī)械破壞、水侵蝕以及物理風(fēng)化等因素會(huì)影響白云質(zhì)灰?guī)r的巖性。

2.2 開采作業(yè)破壞地質(zhì)構(gòu)造及地殼穩(wěn)定性

在長期、高強(qiáng)度的礦山開采作業(yè)的影響下，該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)造會(huì)產(chǎn)生變化，降低后續(xù)礦山開采作業(yè)的安全性，并且不利于保護(hù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)生態(tài)。本工程礦區(qū)內(nèi)的地質(zhì)構(gòu)造以褶皺構(gòu)造為主，古生代地層呈現(xiàn)近東西向的走勢，并且以單斜構(gòu)造為主[1]。礦區(qū)內(nèi)褶皺構(gòu)造產(chǎn)生的斷裂構(gòu)造面十分復(fù)雜，在大規(guī)模露天開采的過程中，采礦區(qū)應(yīng)力場會(huì)受開采作用的影響而重新分布，導(dǎo)致原有的斷裂帶出現(xiàn)擴(kuò)大傾向，從而加劇傾角變化。該工程地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育情況如表1所示，可以看出，采礦區(qū)域存在分布不均的小型規(guī)模崩塌地質(zhì)災(zāi)害，發(fā)生的可能性為中等，在大規(guī)模采礦工作的影響下，采礦區(qū)域地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生等級將會(huì)進(jìn)一步上升。久而久之，高強(qiáng)度的礦山開采工作使斷裂帶與周圍巖體發(fā)生相互作用，導(dǎo)致礦層沿?cái)嗔衙娉霈F(xiàn)滑動(dòng)或位移現(xiàn)象。

2.3 開采作業(yè)影響當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)條件

本工程礦區(qū)的含水巖層主要以松散巖類孔隙水層和基巖裂隙水層為主。這類含水巖層具有較強(qiáng)的滲透性及存儲(chǔ)性，且本身的水質(zhì)波動(dòng)較大。在高強(qiáng)度礦山開采工作中，松散巖類孔隙水層和基巖裂隙水層均會(huì)受到礦山開采震動(dòng)及沖擊等因素的影響，大大增加海水巖層的孔隙率。長此以往，開采區(qū)域地表會(huì)在降水之后出現(xiàn)地面表層溶蝕現(xiàn)象，或者因斷層活動(dòng)導(dǎo)致巖層破裂，影響開采區(qū)生態(tài)效益[2]。

3 礦山開采工程的生態(tài)修復(fù)技術(shù)使用策略

3.1 危巖體清理技術(shù)及應(yīng)用要點(diǎn)

本工程露天采場邊界總長約2 830 m，并且存在巖體堅(jiān)硬致密、裂隙發(fā)育不完全等現(xiàn)象。因此，相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)采用削坡控制法處理危巖體，依托更緩的巖體坡度來增加巖體穩(wěn)定性。首先，考慮該工程采場上部風(fēng)化層邊坡坑壁易產(chǎn)生塌陷風(fēng)險(xiǎn)，危巖體清理工作應(yīng)當(dāng)控制削坡坡度，采用挖掘機(jī)等設(shè)備執(zhí)行削坡作業(yè)。其次，為保障削坡作業(yè)的安全性，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)針對危巖體清理實(shí)施安全治理工作，即應(yīng)用網(wǎng)圍欄或者支撐樁提高邊坡穩(wěn)定性，保障危巖體清理過程不被外界因素干擾。以10 m高邊坡的清理工作為例，選用規(guī)格為0.10 m×0.25 m×2.00 m（長×寬×高）的支撐樁設(shè)置于邊坡附近，控制埋樁深度不得低于0.5 m，每隔3～4 m埋設(shè)一處樁點(diǎn)，增強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性之后進(jìn)行危巖體清理施工。最后，在邊坡坡角放緩后，相關(guān)人員可采用混凝土邊坡穩(wěn)定法，在邊坡表層覆蓋一層混凝土層，進(jìn)一步增強(qiáng)邊坡穩(wěn)定性，以此來保護(hù)開采現(xiàn)場的地質(zhì)生態(tài)。

3.2 含水層保護(hù)技術(shù)及應(yīng)用要點(diǎn)

本工程地下50 m以上的區(qū)域含有大量松散巖類孔隙水層，在生態(tài)修復(fù)過程中，相關(guān)部門可采用高壓注水修復(fù)法改善含水層孔隙結(jié)構(gòu)，從而提高含水層的透水性。該技術(shù)的使用要點(diǎn)如下。由于松散巖內(nèi)孔隙水層本身的富水性較弱，土壤孔隙大小不一，生態(tài)修復(fù)作業(yè)中可采用液壓注水機(jī)控制注水壓強(qiáng)為0.5～3.0 MPa，在保障不破壞土層結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，控制注水量為5～50 L/min，提高土壤透水性能。針對含水層穩(wěn)定性存在隱患的現(xiàn)象，相關(guān)部門可以采用含水層修復(fù)技術(shù)，在間隔巖層之間注入修復(fù)體，提高含水層下層結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，防止地下水滲透巖層進(jìn)入開采區(qū)域。某煤礦單位在采用分層采煤技術(shù)時(shí)，實(shí)施的含水層修復(fù)方案如圖1所示。在采煤工作中，目標(biāo)覆巖巖性為軟弱巖性，松散層底部黏性土層厚度小于累計(jì)采厚，因此含水層保護(hù)施工中選用注入修復(fù)體技術(shù)，在間隔巖層之中注入含水層修復(fù)體，并在下層布置導(dǎo)水裂隙帶，提升分層巖層的防透水性能，防止礦山開采產(chǎn)生的廢料對地下水造成嚴(yán)重污染[3]。

3.3 地形地貌修復(fù)技術(shù)及應(yīng)用要點(diǎn)

相關(guān)部門需要依托地形地貌修復(fù)技術(shù)，有效修復(fù)開采區(qū)域內(nèi)的露天采場、排土場、表土存放場以及廢石堆的地勢地貌，避免地勢地貌受開采因素影響而出現(xiàn)地層缺陷、高低嚴(yán)重不平等現(xiàn)象。例如，在露天采場的地形地貌修復(fù)中，考慮露天采場規(guī)模龐大，生態(tài)修復(fù)作業(yè)中應(yīng)當(dāng)通過表土回填以及石方整平等手段，修復(fù)露天采場內(nèi)存在生態(tài)隱患的地面區(qū)域。由于露天采場表面呈凹狀，相關(guān)人員應(yīng)當(dāng)著重對下部采坑位置進(jìn)行回填處理，控制下部采坑的回填量不得低于坑體體積的50%，并利用碾壓機(jī)在回填完畢后對回填處與周圍地形進(jìn)行反復(fù)碾壓，使回填區(qū)域的地勢地貌更加規(guī)整。

3.4 土地剝離復(fù)墾技術(shù)及應(yīng)用要點(diǎn)

礦山開采區(qū)域的土地復(fù)墾工作需要參考《土地復(fù)墾質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》（TD/T 1036—2013），依托復(fù)墾工程來提高土地質(zhì)量。相關(guān)部門需要綜合評價(jià)礦山開采區(qū)域的復(fù)墾土地適宜性，確定符合復(fù)墾要求且適合復(fù)墾的開采區(qū)域進(jìn)行復(fù)墾施工，確保復(fù)墾工程改良程度的難易度水平與開采區(qū)域的自然條件相互匹配[4]。選擇有效土層厚度、土壤質(zhì)地、灌溉條件、地形坡度、降雨量、損毀程度、區(qū)位條件作為土地剝離復(fù)墾技術(shù)評價(jià)因子，對應(yīng)的權(quán)重分別為0.20、0.15、0.15、0.15、0.10、0.15、0.10。土地剝離復(fù)墾技術(shù)評估結(jié)果如表2所示，相關(guān)部門可根據(jù)開采區(qū)域各項(xiàng)自然條件評價(jià)因子的實(shí)際結(jié)果，選擇復(fù)墾適宜性系數(shù)達(dá)到目標(biāo)要求的開采場地進(jìn)行復(fù)墾工作，保障土地復(fù)墾工程的可行性。

在礦山實(shí)施開采作業(yè)之前，相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)采用表土剝離技術(shù)，對未開挖區(qū)域進(jìn)行生態(tài)修復(fù)與處理，增強(qiáng)開采場地表土的穩(wěn)定性。例如，相關(guān)部門應(yīng)當(dāng)在表土存儲(chǔ)區(qū)四周沿坡腳側(cè)50 cm處開展排水溝工程，控制排水溝坡度不得低于15°，確保表土存儲(chǔ)區(qū)的積水能夠自然流入低洼處，同時(shí)四周區(qū)域則采用袋裝土進(jìn)行加固，形成人工分層堆碼形成的穩(wěn)固設(shè)施。

4 結(jié)論

研究主要提出采用地質(zhì)災(zāi)害防治、含水層防治及土地復(fù)墾等生態(tài)修復(fù)技術(shù)來應(yīng)對水泥用石灰?guī)r礦山開采過程存在的生態(tài)問題，經(jīng)過案例分析與實(shí)踐驗(yàn)證，證實(shí)多元化生態(tài)修復(fù)技術(shù)的應(yīng)用確實(shí)能夠改善現(xiàn)階段礦山開采現(xiàn)場的生態(tài)現(xiàn)狀。這對于促進(jìn)水泥用石灰?guī)r礦山開采工程的可持續(xù)化開展具有重要意義，也可為后續(xù)相關(guān)同類工程提供借鑒。

參考文獻(xiàn)

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