浅谈矿山地质环境保护与恢复治理措施—以某水泥企业水泥用灰岩矿为例

孙春晓，张广山，马 群

(中国建筑材料工业地质勘查中心河南总队，河南 信阳 464000)

我国矿产资源较为丰富，在大力开发矿产资源的同时诱发了地质灾害，破坏了地形地貌景观，污染了生态环境，影响了当地居民的生产和生活，因此矿山地质环境保护与恢复治理工作迫在眉睫[1-3]。近年来，为实现矿产资源开发与矿山地质环境保护并重的绿色矿业发展目标，国家和河南省有关部门分别颁布了《矿山地质环境保护规定》、《河南省地质环境保护条例》等文件[4-6]，使得矿山地质环境恢复治理工作取得了一定成效。结合当前矿山开采与环境保护同步走的原则，在查阅大量相关资料的基础上[7-11]，本文以某水泥企业水泥用灰岩矿为例，对其矿山开采过程中的地质环境问题进行了分析评估，预测了矿山开采将会产生的地质环境问题，在已有政策、法规的基础上提出了针对性的地质环境保护与恢复治理措施，以期为类似矿山地质环境保护与恢复治理提供参考。

1 矿山概况与地质环境背景

1.1 矿山概况

矿区行政区划隶属汝州市临汝镇管辖，矿区面积0.6 285km2，分两个露天采场同时进行开采，开采标高+760～+500m，生产规模230×104t/a。按照开发利用方案设计，矿山采用自上而下水平分台阶式露天开采，公路开拓、汽车运输。目前，矿区1号拐点至2号拐点已采至最低标高(图1)。

1.2 地形地貌

矿区属侵蚀剥蚀低山区，区内海拔标高+500m～+760m，相对高差260m，一般相对高差150m。区内地形属平缓坡地，总体地势呈东高西底。现状条件下矿山已形成3处露天采坑(图1)。

图1 矿区开采现状图

1.3 地层岩性与构造

矿区出露地层主要为下古生界寒武系中统徐庄组(Є2x)、张夏组(Є2zh)和新生界第四系(Q)。中统徐庄组(Є2x)为矿体底板，分布于矿区南部，呈近东西向展布，岩性为紫红、黄绿色页岩夹泥质灰岩、鲕粒灰岩、含泥质条带鲕粒灰岩，岩层总厚＞100m。中统张夏组(Є2zh)呈近东西向带状分布，为矿区含矿层，分为五个岩性层，第一层(Є2zh1)为灰色、灰黄色薄层泥质条带灰岩，岩层厚15～35m，平均厚度25m，为矿体直接底板；第二层(Є2zh2)为浅灰—青灰色鲕豆灰岩，岩层厚3.5～4m；第三层(Є2zh3)为浅灰色豹皮灰岩，岩层厚10.8m；第四层(Є2zh4)为灰色鲕粒条带灰岩，岩层厚41.75～42.5m；第五层(Є2zh5)为浅灰、灰白色、风化面呈暗灰色鲕粒白云质灰岩，岩层厚度＞30m，为矿体直接顶板。新生界第四系(Q)岩性主要为黄褐色粘土，夹少量碎石和有机质，分布在沟谷低洼地带，厚0～5m。

矿区总体构造为单斜构造，岩层倾向北西325°左右，倾角15°～25°。区内未见明显大型褶皱和断裂构造，仅出露两条小型断裂构造。

1.4 矿体特征

矿体呈单斜层状产出，倾向为北西325°左右，倾角15°～25°，赋存标高+500～+760m，矿体整体呈近东西向延伸，东西长约1 000m，南北宽600～1 000m。矿体厚度40.07～69.80m，平均厚55.56m。

2 矿山地质环境保护现状评估

依据矿区地形地貌特征和有关规范要求，从地质灾害、含水层、地形地貌景观和水土环境污染四方面[12]对该区地质环境保护现状进行了地质环境分析与评估。

2.1 地质灾害现状评估

现状条件下，该矿山已形成3处露天采坑，4条矿山道路，露天采坑开采深度5～35m，坡度30～60°，露天采坑和矿山道路均不存在崩塌、滑坡等地质灾害点，地质灾害危险性小，造成的危害程度小，对地质环境影响程度轻。

2.2 含水层破坏现状评估

矿区最低开采标高为+500m，位于最低侵蚀基准面+330m之上，矿区开采矿种为水泥用灰岩矿，不含重金属离子和有毒元素。因此，采矿活动不会造成矿区及其周围含水层水位下降，对含水层影响较轻。

2.3 地形地貌景观破坏现状评估

现状条件下，该矿山已形成3处露天采坑，4条矿山道路，露天采坑面积18.872 1hm2，矿山道路面积1.59hm2，采坑面积较大，采坑以挖损方式、矿山道路以压占方式破坏了原有的地表植被，使原有地形地貌发生变化。故现状条件下，露天采场对原生地形地貌景观破坏为严重，矿山道路对原生地形地貌景观破坏为较严重。

2.4 水土环境污染现状评估

矿山开采对水环境的影响是指矿山开采产生的废水对水环境造成的影响。矿山开采产生的废水主要指生活废水，而生活废水呈中性或弱酸性，不含重金属离子及有毒元素，悬浮物含量小，经污水池处理后达到二级排放标准，可自然排放或用于矿区绿化，且区内无大型地表水体及泉水出露点，农民饮用水水位也在开采标高或底板以下。因此，矿山开采不会造成水系污染现象，对水环境污染影响较轻。

矿山开采对土壤环境影响是指矿山开采产生的废石废渣暴露于空气中，受雨水冲刷和淋溶等作用将其中有毒有害成分渗入土壤中，对土壤环境造成影响。而该矿山产生的废石废渣全部用于混凝土粗细骨料，不存在废石废渣暴露于空气中。因此，矿山开采不会造成土壤环境污染，对土壤环境污染影响较轻。

3 矿山地质环境保护预测评估与治理分区

3.1 矿山地质环境保护预测评估

根据矿山地质环境保护现状评估结果，对采矿活动可能引发的地质环境问题进行了预测评估，结果见表1。

表1 矿山地质环境保护预测评估结果表

3.2 矿山地质环境保护与恢复治理分区

根据矿山地质环境保护现状和预测评估结果，将矿山地质环境保护与恢复治理区划分为重点防治区(Ⅰ)、次重点区防治区(Ⅱ)和一般防治区(Ⅲ)，其中露天采场为重点防治区(Ⅰ)，临时表土堆场、矿山道路为次重点防治区(Ⅱ)，其它区域为一般防治区(Ⅲ)，见表2。

表2 矿山地质环境保护与恢复治理分区表

4 矿山地质环境保护措施

4.1 露天采场地质环境保护措施

针对矿山生产过程中露天采场可能出现的地质环境问题采取了如下保护措施：①为保障矿山有序安全生产，在露天采场外围设置警示牌并牵拉防护网以警告路人注意安全，防止路人、牲畜进入采场。②矿山开采期间对可能引发崩塌、滑坡等地质灾害的隐患区域，采取削方减载、坡脚堆载、清除危岩等措施[13]消除隐患。开采期间严格按照开采设计进行施工，杜绝不规范开采，台阶工作台面应保持平整，临近最终边坡角的采掘作业，按设计确定的宽度预留安保、运输平台，保持阶段的安全坡面角，不超挖坡底，以保证最终边坡的稳定性。③采矿期间为防止雨水冲刷露天采场形成地质灾害，露天采场开采境界线外围迎水面一侧修建截排水沟将上部地表汇水区域形成的汇流拦截后导入到矿区山沟山坳处，统一汇至矿区低侧冲沟，以确保矿区内部边坡、工程结构稳定性。④采矿期间设置监测点，建立长期边坡观测网，以便发现异常及时解决。

4.2 临时表土堆场、矿山道路地质环境保护措施

临时表土堆场用于存放待复垦的表土，易引发泥石流地质灾害，因此采取周围设置警示牌警告路人注意安全。上游开挖截水沟拦截上部汇水引流至矿山山沟处，下游修筑挡土墙防止表土在自重及雨水等外力作用下向下游发生滑动等保护措施。

矿山道路易受雨水冲刷，引发地质灾害，造成道路损毁，因此要在道路一侧修建截排水沟预防地质灾害的发生。

5 矿山地质环境恢复治理措施

5.1 露天采场恢复治理措施

(1)采坑回填。露天采场基底、平台达到开采标高后，为便于后期土地复垦，在基底、平台需回填0.5m厚的废渣，废渣来源于矿山拆除工程类的废弃渣石，废渣回填工程量见表3。

表3 露天采场废渣回填及覆土工作量表

(2)场地平整。露天采场回填渣石后，用压路机和推土机对回填场地进行压实平整，以便后续覆土工程的实施，渣石规格取用粒度为80mm以下，且颗粒级配合理，平整压实度达到90%以上。

(3)覆土绿化。露天采场基底及上部台阶回填渣石平整后覆土绿化，覆土厚度0.5m，覆土工程量见表3。覆土后为防止水土流失，设计在台阶外侧修建挡土保水墙，内侧修建截排水沟。挡土保水墙距离台阶边缘0.2m，墙体采用浆砌块石，墙面采用砂浆抹面，砂浆级配M7.5，挡土墙断面尺寸为顶宽0.6m，底宽0.6m，高1.0m。截排水沟选用矩形过水断面，断面尺寸0.5m×0.5m，截排水沟断面示意图见图2。

图2 截排水沟断面示意图

根据原土地利用现状及周边生态环境，绿化方式采用灌草套种。灌木树种为黄荆和胡枝子，草本植物为黄背草和白羊草草籽。灌木树种要求胸径2cm以上，苗高1.0m以上，株距2.0m×2.0m，草本植物撒播标准为30kg/hm2。鉴于边坡岩石较硬，且坡度陡，为达到快速复绿，恢复环境，选择在坡脚种植攀爬植物爬山虎[14]，株距为0.5m。经估算，露天采场绿化栽植灌木89 356株，爬山虎21 150株，撒播草籽1 072.27kg。露天采场复垦示意图见图3。

图3 露天采场复垦示意图

5.2 临时表土堆场、矿山道路恢复治理措施

矿山生产结束后对临时表土堆场的堆土进行清理，矿山道路硬化路面进行挖除，挖除清理完毕后进行场地平整并覆土绿化，覆土厚度0.5m，绿化方式为灌草套种，灌木树种为黄荆和胡枝子，株距2.0m×2.0m，草本植物为黄背草和白羊草草籽，撒播标准30kg/hm2。临时表土堆场绿化栽植黄荆和胡枝子2 100株，撒播白羊草和黄背草草籽25.20kg。矿山道路绿化栽植黄荆和胡枝子共5 857株，撒播白羊草和黄背草草籽70.28kg。

6 结论

(1)现状条件下，该水泥用灰岩矿山地质灾害危险性小、含水层破坏影响较轻、地形地貌景观破坏严重，水土环境污染影响较轻。

(2)通过对该矿山地质环境保护现状评估，预测了评估区内露天采场地质灾害危险性中等，地形地貌景观破坏严重；临时表土堆场及矿山道路地质灾害危险小，地形地貌景观破坏较严重。

(3)通过对评估区地质环境保护现状的评估及发展趋势的预测，划分了矿山地质环境保护与恢复治理区，其中露天采场为重点防治区，临时表土堆场及矿山道路为次重点防治区，评估区其它区为一般防治区。

(4)针对不同恢复治理区采取不同的地质环境保护与恢复治理措施，能够使矿山在开采矿产资源的同时减少生态环境的污染与破坏。

矿山地质环境保护与恢复治理是是一项长期而艰巨的任务，矿山在今后的生产过程中，我们要以双赢的理念实现矿产资源开发利用与环境保护相结合，保持和促进当地生态系统的良性循环。