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冶金与材料第 44 卷甘肃省某金矿矿山地质环境问题及生态修复治理李天珍（甘肃陇源水工环勘测技术服务有限公司，甘肃 兰州730000）冶 金 与 材 料Metallurgy and materials第 44 卷 第 4 期2024 年 4 月Vol.44 No.4Apr.2024摘要：某金矿矿山开采方式为地下开采，由于长期开采，对矿山地质环境造成很大破坏。现状条件下在评估区范围内发育的地质灾害为 1 处不稳定斜坡（X1），位于 2#废石场前缘。矿山开采可能会使采空区土地产生地面塌陷对土地造成的损毁。矿山开采对含水层结构的破坏影响程度较轻，井巷疏干排水对含水层的影响程度较轻，产生的废石、矿石不含有毒有害物质，废石场对土壤环境污染程度较轻。文章针对不同的矿山地质环境问题，提出有针对性的生态修复治理措施，研究结果为矿山地质环境治理提供重要的地质依据。关键词：矿山地质环境；矿山地质灾害；生态修复治理作者简介：李天珍（1987），女，宁夏中卫人，主要从事水工环地质工作。1矿山地质环境条件矿区地处祁吕贺兰山字型构造体系前弧西翼与秦岭纬向构造体系的复合部位，矿区内断裂构造较为发育，以北西向断裂为主。矿区地貌类型属构造侵蚀低中山，区内岩体类型属坚硬岩类，表层岩体结构面发育，以节理、裂隙、层面为主，结合一般。矿区土体类型主要有碎石类土，主要分布于沟谷地带。区内坡面型冲沟汇水面积较小，沟道纵坡降小，且区内植被覆盖率达 75%以上，发育泥石流灾害的水动力条件不充分。区内抗震设防烈度为 8 度，抗震设计基本加速度取值为 0.30g。矿山及周边除河（沟）谷平缓开阔地带外，其余山地属李子园林场，为限制开发区，对区内地质环境条件起到保护作用。其它人类工程活动主要包括矿山采掘、公路及乡村道路、农业耕作、居民聚居区建设咱1暂。2矿山地质灾害根据现场调查，虽有 1 处废石场分布于沟坡之上，废石场前缘已修建挡渣墙，无冲刷现象，未成为泥石流物源，区内泥石流地质灾害不发育；现状办公生活区及矿区道路建设过程中未进行大规模挖填平整，周边挖填陡坎均高度小于 2m，周边不良工程地质作用不发育，现状条件下未引发不稳定斜坡等地质灾害。现状条件下在评估区范围内发育的地质灾害为 1 处不稳定斜坡（X1），位于 2#废石场前缘。2.1不稳定斜坡基本特征X1 不稳定斜坡位于 1#废石场南侧前缘，平面形态呈曲线形，坡面顺直。根据土质组成，属土质边坡。边坡外沿呈弧形，坡宽约 145m，坡高 815m，坡度 35毅耀45毅遥坡体组成物质均为碎石土，其结构松散。现状斜坡未进行平整，斜坡局部已垮塌，垮塌处坡体表面溜土现象严重。斜坡在降雨、振动等不利工况条件下，易产生变形失稳，发生崩塌、滑坡等地质灾害。2.2稳定性分析根据边坡所处的地质环境条件，以变形标志和与同类边坡条件的类比为重点，通过现场判别和综合分析确定边坡的稳定性。不稳定边坡主要由砾质土构成。其中，砾石土结构疏松，孔隙大，降水容易渗透。因此，在降雨、机械振动、地震等恶劣工况下，边坡可能发生失稳变形，导致土体滑动。评价结果表明，评价区内发育的不稳定边坡稳定性较差。2.3潜在损失分析评价区内发育的不稳定边坡主要受小规模滑坡和崩塌的破坏。在目前的情况下，不稳定的边坡对过往车辆和工人的安全构成威胁和损害。正常运行时受威胁人数约 26 人，直接经济损失小于 50 万元。3矿山土地及地形地貌破坏3.1现状评估矿区开采方式为地下开采，可能会使采空区土地产生地面塌陷对土地造成的损毁方式为：基础设施建设对土地的压占损毁；硐口建设对土地的挖损损毁；地下开采造成的地面塌陷。已损毁土地：基础设施建设（办公生活区、矿石堆放场、1#废石场、炸药库、矿区道路）对土地的压占损毁，硐口建设（PD1、PD2）环节；拟损毁土地：基础设施建设（2#废石场）对土地的压占损毁，硐口建设（PD3）环节；地下开采对土地的塌陷损毁。矿石堆放场位于山坡处，面积 2000m2，在平整场地的过程中对局部的微地貌形态造成了破坏，局部进行了开挖回填。办公生活区位于山坡处，面积 1900m2，在平整场地的过程中对局部的微地貌形态造成了破坏，局部进行了开挖回填。炸药库布置在地形较缓的山体坡脚一带，面积为 300m2，在平整场地的过程中对局部的微地172第 4 期貌形态造成了破坏，局部进行了开挖回填，开挖回填厚度小于 1m。平硐（PD1、PD2）矿区中分布 2 处平硐，局部对微地貌形态造成了破坏。前期矿山建设过程中，采出废石堆积于 PD2 硐口，形成废石场 1 处。1#废石场面积为 5700m2。1#废石场未经过治理，不仅地表植被全部破坏，由于废石堆积，土壤表层布满废石。矿区道路沿地势而建，长 175m，宽约 6m，占地面积 1100m2，损毁地类为有林地。道路修建过程中，对局部地面进行了挖填，挖填厚度均小于 2m。损毁地类为有林地，对矿区地形地貌景观产生了影响，且对周边李子园林场影响较严重，对乡村道路两侧可视范围内且对周边地形地貌的原始性、完整性、连续性、可视性影响较严重，对矿山地质环境影响程度较严重。3.2预测评估根据矿山开发利用方案，矿区还需新建 1 处废石场、1 处平硐，并形成地面塌陷。2#废石场后期采矿过程中，采出废石堆积于 PD3 硐口，形成废石场 1 处。2#废石场面积为 0.15hm2。平硐（PD3）后期矿山开采过程中，需新建 1 处平硐，局部将进行硐口开挖，损毁地类为有林地。对局部微地貌形态造成了破坏，对矿区地形地貌景观产生了影响，且对周边李子园林场影响较严重，对乡村道路两侧可视范围内且对周边对地形地貌的原始性、完整性、连续性、可视性影响较严重，对周围环境的协调性影响较严重，对矿山地质环境影响程度较严重。地面塌陷，矿体开采形成地下采空区，可能引发地面塌陷灾害。矿山开采后，损毁地类为有林地，规模属于小型，面积较小，会发生地裂缝，但是由于生成的地裂缝宽度小，也不会生产较大的错台，对植被影响小，对原生的地形地貌景观影响破坏程度较轻，对矿山地质环境影响程度较轻咱2暂。4矿区含水层破坏4.1含水层结构的破坏现状条件下，探矿活动对含水层结构的破坏包括对含水层结构的物理挖损破坏和采空区对含水层结构的破坏。根据现场调查，区内已建采矿巷道均揭露含水层，造成局部含水层结构的破坏，使局部含水层的连续性遭受破坏，进而对地下水原始流场特征产生局部影响。区内进行矿山开采量较小，未形成较大规模采空区，对含水层结构的破坏影响程度较轻咱3暂。4.2井巷疏干排水对含水层影响根据矿山采矿期间平硐涌水观测记录，平巷内涌水以渗、滴水现象为主，个别见线状滴水，掘进过程中，现场实测枯水期最大涌水量 10.25m3/h，单位涌水量0.013L/m s，其中巷道平均单位涌水量 0.008L/m s。部分平硐洞内仅局部有滴水现象，极少见线状滴水，大部硐壁为稍湿-潮湿状，硐口稳定涌水量 0.023L/s。探矿期间井巷涌水量较小，井巷疏干排水未造成区域地下水位下降，未形成降落漏斗，综上所述，井巷疏干排水对含水层的影响程度较轻。5矿区水土环境污染土壤本底调查项目为 pH 值、有机质、铬、铅、锌共 5项，土壤呈碱性，主要由于该区属温带湿润气候，年降雨量较大，土壤盐基饱和度较高。土壤中铬、铅、锌均符合 土壤环境质量标准（GB 156181995）中当 pH 值大于 7.5 的二级标准限值。区内长流地表水系主要为营房河，对地表水污染情况进行监测。检测项目包括汞、铬、砷、铅、镉，经检测，所测项目的测定值均符合 地表水环境质量标准（BB 38382002）类标准限值。根据监测结果，矿区上游、下游监测结果基本无变化，采矿活动对地表水环境影响程度较轻。根据调查及已有资料，矿山开采产生的废石、矿石不含有毒有害物质，废石场对土壤环境污染程度较轻。6生态修复治理措施6.1矿山地质灾害治理6.1.1分级放坡针对 X1 不稳定斜坡进行分级放坡处理，放坡坡率为 1颐2，每级放坡高度为 8m，两级放坡之间设 2m 宽马道，保证坡面安全。6.1.2坡面压实针对 1#废石场前缘不稳定斜坡分级放坡后的坡面和 2#废石场前缘不稳定斜坡坡面进行坡面压实，防止斜坡坡面碎石滚落。1#废石场前缘不稳定斜坡压实面积为 3300m2，2#废石场前缘不稳定斜坡压实面积为1500m2，压实厚度为 0.2m，坡面压实工程量为 960m3。6.1.3挡渣墙由于 1#废石场前缘不稳定斜坡已设置挡渣墙，所以针对 2#废石场前缘不稳定斜坡，在斜坡前缘设置挡渣墙进行治理，坡脚挡渣墙长度 103m。挡渣墙为 C25混凝土结构，设计高度 2.5m（其中基础埋深 1.0m），墙顶宽 0.5m，墙底宽 1.0m，胸坡比 1颐0.4，背坡比 1颐0.2。6.1.4排水渠针对 2 处不稳定斜坡，设置排水渠对坡面汇水进行排导，1#废石场前缘不稳定斜坡设置排水渠长度232m，2#废石场前缘不稳定斜坡设置排水渠长度102m，排水渠采用矩形断面，宽 0.3m，深 0.3m，壁厚0.15m，材料为 C25 混凝土。6.1.5裂缝夯填塌陷区裂缝夯填工程是针对塌陷区周边发育的永久裂缝进行夯填。塌陷区发育裂缝的预测工作较复杂，李天珍：甘肃省某金矿矿山地质环境问题及生态修复治理173冶金与材料第 44 卷一般不能做到较准确的预测，所以根据一般地面塌陷发生情况类比，围绕塌陷区形成一圈永久裂缝，裂缝长度与塌陷区周长相等，对裂缝进行夯填。6.1.6地面塌陷警示牌、围栏在预测整个服务年限的地面塌陷区外围 3m 设立警示牌，明确地质灾害隐患区范围、危险性及注意事项，警示人们远离危险区或在区内谨慎行事，注意自身安全，防止意外发生。设立的警示牌采用预制水泥桩和牌，桩长 1.5m，桩截面 5伊20cm，警示牌长宽厚尺寸100伊50伊5cm。桩埋置于地下 0.5m，高出地面 1.5m。警示牌设置间距视山坡及沟道地形条件确定，对于地下低洼起伏地段间距为 80m，开阔平坦、通视性较好的地段其间距为 200350m。估算警示牌数量为 6 个。在地面塌陷周边设置围栏，防止有人进入。围栏采用在水泥桩上绕三箍铁丝进行设置，设计高度 1.5m，围栏长度642m。6.2矿区土地复垦治理6.2.1建筑物拆除该工程主要在闭坑后进行，一次性将复垦区内地面建（构）筑物如办公生活区、炸药库等地面建筑垃圾拆除、清运，拆除建筑物为砖混结构。拆迁方式建议人工加机械。拆除的建筑垃圾可直接堆积于地下矿井内，用于充填矿井。地面建筑垃圾拆除、清运面积为2200m2，办公生活区、炸药库拆除、清运厚度为 0.5m 计总地面建筑垃圾拆除、清运方量为 5850m3。6.2.2土地平整在地表建（构）筑物清理拆除完成后，进行人工场地平整，以减少矿山开采后造成不平整的土地坡度，使场地达到可利用状态，坡度不小于 5毅。办公生活区、矿石堆放场、炸药库、1#废石场、2#废石场、矿区道路，面积 12500m2，平整压实厚度按 10cm 计，总平整压实工程量为 1250m3。6.2.3井口封堵地下开采共有 3 个井口，闭坑后为了安全和恢复地貌景观，需要将其全部封闭。建议采用浆砌块石将平硐井口进行封堵，封堵厚度为 1m。6.2.4表土剥离、回铺针对拟建 2#废石场进行表土剥离，剥离厚度为0.4m。根据水土资源平衡分析，剥离土方量为 600m3。剥离的表土可以就近堆放在矿区附近，根据附近矿山实际复垦经验，由于矿区当地雨水充沛，堆土不用进行管护，自然堆放不影响后期表土回铺。堆土设计一般为棱台状，平摊于场地内，坡角不大于 45毅，堆土高度、宽度按实际确定，用堆土机及人工运土。剩余土方量3150m3，需从娘娘坝镇拉运。当矿山开采工程结束，需对办公生活区、炸药库、采矿工业场地进行覆土工作。工作过程中，主要的机器设备为 10 台 59kW 推土机、1 台挖掘机和 3 台 5t 自卸汽车，覆土厚度 0.30m，应保证土壤中杂质（碎石、砖瓦、垃圾等）含量不大于 5%。6.2.5植树绿化设计在闭矿后对办公生活区、矿石堆放场、炸药库、1#废石场、2#废石场进行植树绿化，面积为 11400m2，树种选择适宜当地气候环境的油松，高度不小于 50cm，株胸径不小于 3cm，选择在春季栽植，株间距 2.0m，植树 2850 株。6.3含水层破坏修复6.3.1抽出-处理在对污染场地进行调查的基础上，确定抽井的数量、位置和抽井速率。污水提取后，采用吹脱+颗粒活性炭吸附处理。6.3.2生物修复技术确定污染物羽流下游的污染物总质量是否明显减少；确定水中常规参数作为间接生物降解指标；检测有机污染物沿渗流路径的比例变化；建立监测系统，设置监测井，监测污染羽流分布区域内外烃类污染物浓度变化。6.3.3化学氧化技术选择适宜的化学氧化剂，计算氧化剂需求量，注入井中。7结论矿山地质环境治理措施主要为塌陷裂缝回填、废石场分级放坡、坡面压实、坡脚挡渣墙、排水渠建设及警示牌、围栏设置、矿山地质环境监测。土地复垦主要措施为建筑物拆除、土地平整及覆土、井口封堵、废石堆覆土、土地复垦监测。通过治理可缓解或消除一系列业已存在的矿山地质环境问题，实现了矿区经济与生态环境的可持续和循环发展。矿山地质环境是在采矿爆破、岩移、降水及可能地震波等综合影响下复杂变化的地质环境，因此高度重视动态监测、超前防治。参考文献1 刘在铭，贾升霞.甘肃渭源县下寨村连片采石场生态环境问题及治理对策 J.资源信息与工程，2021，36（2）：100-102.2 刘宇忠.甘肃省花崖沟矿山地质环境修复治理方法研究J.冶金与材料，2023，43（7）：62-64.3 周虎东.甘肃省东峡矿区矿山地质环境影响评估及土地复垦措施 J.中国井矿盐，2022，53（2）：31-33+37.174