平遠縣坪山崗石灰石礦礦山地質環境影響評估及防治對策

摘 要：在扼要介紹平遠縣坪山崗石灰石礦基本概況與地質條件的基礎上，著重分析了該礦山存在的主要地質環境問題與成因。綜合考慮其危害程度，依照“預防為主、防治結合”的基本原則，分別從保護性措施、工程治理措施以及監測措施四個方面提出了該礦山地質環境綜合防治對策。通過預防與治理相結合，可使日益加劇的礦山地質環境問題得到有效遏制，消除或減弱礦山地質災害安全隱患，并全面恢復礦山地質環境。

關鍵詞：平遠縣坪山崗石灰石礦；礦山地質環境；防治對策

1 礦山地質環境背景

平遠縣坪山崗石灰石礦屬在建地下開采石灰巖礦山，礦井為豎井-回風斜井的開拓方式。于2009年5月取得采礦許可證，目前正在進行三同時施工階段，生產系統尚未形成。

1.1 氣象水文

1.1.1氣象。礦區位于平遠縣城北東33°方向，距平遠縣城約14km。屬亞熱帶氣候，受東南季風影響明顯，且處于低緯度地區，太陽輻射強，夏季炎熱，冬季溫暖，偶有奇寒。多年平均氣溫20.5℃，多年平均降雨量1692.9mm，多年平均蒸發量1466.2mm，多年平均風速2.1m/s（平遠縣氣象局提供）。

1.1.2水文。礦區為丘陵地貌，周邊大的地表水體主要為流經評估區西北角的東石河，距離礦區范圍最近距離約600m，評估區周邊可見幾口魚塘及山間小溪流分布。整體呈自東南至西北流向，常年有水，但水流量較小。區內地表水系以季節性溪流為主，多在雨后形成暫時性水流。

1.2地形地貌

礦區屬丘陵地貌，海拔標高+408.4～+170m。相對最大高差238.4m；礦區最高處為位于南部坪山崗山頂，海拔標高+408.4m，最低點為東北部溪溝，海拔標高+170m，礦區地形總體呈南部高，北部低趨勢。山坡坡度一般10～25°，植被較發育，自然山體較穩定，溝谷較發育，地形切割中等，地表自然排水條件良好，西北角的東石河為礦區的最低水位排泄處。

1.3區域地層與巖石

1.3.1區域地層。根據區域資料，區域出露的地層主要有震旦系（Z）、泥盆系中統老虎坳組（D2l）、泥盆系上統雙頭群（D2Sh）、石炭系下統忠信組（C1z）、石炭系中上統壺天群（C2+3ht）、二疊系下統棲霞組（P1q）、二疊系下統孤峰組（P1g）、二疊系上統龍譚組（P2l）、三疊系上統小坪組（T3x）、侏羅系下統金雞組（J1j）、侏羅系上統高基坪群（J3gj）及第四系(Q)。

1.3.2區域巖石區。域內出露巖石主要為侵入巖，為燕山三期（γ52(3)）花崗巖、花崗斑巖、石英斑巖、石英閃長巖、輝綠巖脈等。

1.4礦區地層與巖石

1.4.1礦區地層。礦區地表均為第四系殘坡積層覆蓋，根據區域地質資料及礦山揭露情況，礦區地層有二疊系下統棲霞組（P1q）及第四系（Q）。二疊系下統棲霞組（P1q）：為礦區的主要地層，同時也是主要含礦層。地層產狀為走向NW，傾向127°，傾角平緩，大多在20～25°之間，局部達30°。其巖性上部為灰黑色～深灰色厚層狀灰巖，下部為淺灰色灰巖、白云質灰巖和含硅質團塊灰巖。上部灰黑色厚層狀灰巖為礦區開采水泥用灰巖含礦層。第四系（Q）廣泛分布于礦區及其外圍地表淺部，主要為坡殘積物及沖積層，由黃褐色、深灰色、雜色含礫砂土、粘性土組成，結構較松散。呈松散的堆積體，分布山頂及山坡地帶、礦區溝谷及山前-帶，厚11.5～39.5m。

1.4.2礦區巖石。礦區內未見巖漿巖出露。

2礦山地質環境影響評估

礦山生產建設規模為小型，評估區重要程度為較重要區，礦山地質環境條件復雜程度為中等級別。根據《礦山地質環境保護與恢復治理方案編制規范》（DZ/T 0223-2011）的礦山環境影響評估分級標準，確定該礦山地質環境影響評估級別為二級。

預測評估開采活動可能引發、加劇并可能的地質災害有：采空區地面塌陷、巖溶地面塌陷、崩塌、滑坡等，其中：巖溶地面塌陷潛在的危害性大、危險性大，對礦山地質環境影響程度嚴重；采空區地面塌陷潛在的危害性中等，危險性中等，對礦山地質環境影響程度較嚴重；崩塌或滑坡其潛在的危害性均小，危險性均小，對礦山地質環境影響程度較輕；預測評估區含水層影響程度分級為較嚴重；預測地形地貌景觀影響程度為較輕；預測礦山開采對土地資源影響程度為較輕。

礦山地質環境影響預測評估分為兩個區：礦山地質環境影響嚴重區及較嚴重區。其中影響嚴重區面積0.2407km2，占評估區面積的13.21%；影響較嚴重區面積1.5809km2，占評估區面積的86.79%。

3礦山地質環境防治對策

礦山地質環境保護與恢復治理的基本原則是“預防為主，防治結合，科學治理”。預防為主就是以保護為主，以不破壞、少破壞為主，最大限度降低其破壞程度。防治結合就是對不可避免的破壞，要邊開發、邊治理、邊恢復。科學治理就是以地質環境保護與恢復治理的基本目標為依托，因地制宜的恢復或再造符合環境友好和社會和諧的地質環境。根據上述的基本原則，礦山地質環境保護措施主要從如下四個方面進行。

3.1采空區地面塌陷的防治對策

目前礦山正在進行三同時施工，設計開采水平為+140、+120m，隨著地下開采的基建、開拓延深，采空區面積將不斷變大。如一旦出現井筒支護不當、安全柱間距過大、措施不當或開采高度、寬度超過有關規定，達不到安全要求等原因，以及在采空區堆載過重和建筑，都有可能引起采空區地面塌陷，同時原有采空區地面塌陷引發的地裂縫亦可能進一步發展形成采空區地面塌陷，以及因中段高度不一致，頂柱厚薄不均，上下中段礦柱不對應，礦房超寬、超高、礦柱（頂柱）出現結構軟弱面時發生冒頂，都可能引發采空區地面塌陷。采空區引起的地面塌陷所帶來的安全問題將日趨嚴重，必須進行監測。

3.1.1處理措施。（1）對采空區進行監測；在采空區上部地表按網格布設GPS監測點，間距為150m，定期監測是否發生位移、沉降，同時結合人工監測，定期監測地表是否發生地裂縫等前兆，根據監測結果，再行決定具體的防治措施。（2）確定采空區塌陷的范圍、規模，針對性地進行處理方案設計。（3）待礦山閉坑，塌陷穩定后，對原采空區地面塌陷及其形成的地裂縫進行治理（主要采用工程措施及生物措施、監測措施）。（4）未治理期間，在其周邊設置鐵護欄或警示牌。

3.1.2預防措施。（1）礦山在開采時要按設計施工；確保巖柱上、下對應、頂柱厚度足夠。（2）礦山在設計及開采中要明確巖柱遇斷層、裂隙或巖溶、破碎帶時，可采用人工砌筑礦柱、礦墻等措施，確保巖柱、頂柱能受力、有效。（3)采取有效的檢查、監測手段和制度。

3.2巖溶地面塌陷的防治對策

3.2.1已發巖溶地面塌陷分析。據野外綜合地質調查，評估區內發生了1處巖溶地面塌陷，現將其分述如下：巖溶地面塌陷位于礦區西北角，距豎井井口約100m。2012年8月13日至29日，林緒華等4戶房屋地板及墻體發生十幾處裂隙，其中有1處地板開裂并伴有土體下陷的情況，同時周邊的水井水位下降明顯，影響面積約8400m2，未造成人員傷亡，有進一步引發塌陷的可能。原因分析為井下開拓時突水，造成地下水下降直接串通巖溶所致。

3.2.2防治措施。（1）采用搬遷避險方式，拆除受損建筑物，樹立警示牌，拉起警戒線。（2）利用客土進行充填壓實治理，種植樹木進行綠化；環挖35×35cm的截排水溝，減少地表水的下滲。（3）對塌陷區進行監測。（4）確定塌陷區的范圍、規模，針對性地進行處理方案設計。

3.2.3巖溶地面塌陷預測區

坪山崗石灰石礦設計開采范圍位于灰巖較發育區，上部第四系覆蓋層較薄，設計地下開采，位于地下水位及當地侵蝕面以下，坑道疏干排水必然會引起地下水位的下降，地下水位下降可導致巖溶地面塌陷。巖溶地面塌陷所帶來的安全問題將日趨嚴重，必須進行監測。開采過程中采用超前孔探水，防止突水事故，遇巖溶水應進行注漿封堵，禁止采用強排水，鉆到斷層破碎帶時應及時進行封堵。

（1）對巖溶區進行監測；在巖溶區上部地表按網格布設GPS監測點，間距為150m，定期監測是否發生位移、沉降，同時結合人工監測，定期監測地表是否發生地裂縫等前兆，同時對每天的礦井抽水量進行記錄，發現涌水量異常時應進行分析，查明原因。根據監測結果，再行決定具體的防治措施。（2）確定巖溶區塌陷的范圍、規模，針對性地進行處理方案設計。（3）待礦山閉坑，塌陷穩定后，對已發的巖溶地面塌陷及其形成的地裂縫進行治理（主要采用工程措施及生物措施、監測措施）。（4）未治理期間，在其周邊設置鐵護欄或警示牌。

在礦山生產過程中，應進行超前鉆探水。超前鉆探水發現遇水時，應采取封堵措施，主要可采取灌注水泥漿進行封堵，禁止采用強排水，同時將開拓方向進行修改，繞開巖溶地段。

3.3崩塌或滑坡的防治對策

據《平遠縣地質災害防治規劃(2008-2020)》(平遠縣國土資源局，2008年6月)，評估區位于平遠縣中南部崩塌、滑坡、地面塌陷高易發亞區（A1），據野外綜合地質調查，評估區內已發生1處巖溶地面塌陷，地質災害現狀中等發育。

3.3.1預測崩塌、滑坡的防治對策。礦山在生產過程中，人為形成高陡邊坡，在雨水沖刷浸潤和重力作用下，容易使巖土體失穩而產生崩塌或滑坡。預測容易引發崩塌的地段主要有礦山道路、自然山體等。

3.3.2治理措施。（1）對可能發生崩塌、滑坡的范圍布設臨時截排水溝，采取臨時性的鐵欄圍擋，豎立警示牌，以警示行人與車輛靠近，并且及時清理崩塌堆積物。（2）對永久邊坡、重要邊坡，主要采取護坡的形式，選擇重力式擋墻、漿砌塊石護坡等措施。

3.4含水層破壞的防治對策

礦區含水層的破壞主要體現在地下水污染、含水層結構改變及地下水位下降三方面。

3.4.1地下水污染。礦山開采對地質環境及地下水資源影響較輕，預測影響亦較輕，環境水污染程度較輕，對礦山地質環境影響較輕。

采用水質監測措施和修建一座容量10.41m3的沉淀池沉淀，對礦坑排放水進行沉淀后排放。同時對水質進行長期監測，根據水質的變化情況，采取有效的處治措施。對地下水位下降及含水層結構改變進行長期監測，根據水位下降情況，采取有效的處治措施。

3.4.2含水層結構的改變。礦山開采會形成大量的采空區和巷道，這些挖掘對被挖掘的地段的含水層的結構破壞較大。隨著向深部和橫向的開采，將進一步加劇對含水層結構的影響。預測含水層結構的改變對礦山地質環境影響較嚴重，但僅局限于礦界礦坑采場及其影響范圍內。主要采用監測措施，對礦坑采場進行長期監測。

3.4.3地下水位下降。隨著礦山的基建和開采，礦區的水文地質條件會發生變化，部分含水層將被疏干。隨著開采深度的增加，地下水位下降是無法避免的，但地下水位下降僅限于礦區范圍內及附近影響半徑內，對周圍的地下水下降影響不明顯。因此，暫時不對礦界范圍內的地下水位下降進行治理，以監測措施為主。

確保地下水位穩定的止水措施：一是采取有效的探水措施，探明可疑含水、導水帶、溶洞水等。二是采取注漿堵水等工程措施止水，最大限度的阻止地下水進入礦坑，減少礦坑排水量，保護地下水資源。

參考文獻

[1]《廣東省平遠縣坪山崗礦區水泥用灰巖礦普查報告》，深圳地質建設工程公司，2006年6月.

[2]《平遠縣地質災害防治規劃(2008-2020)》，平遠縣國土資源局，2008年9月.

[3]《1：20萬興寧水文地質普查報告》，廣東省地質局水文工程地質二大隊，1982年10月.

作者簡介：李國亮（1965，9－），男，1989年7月畢業于中南工業大學選礦物工程專業，工程師，梅州市地質環境監測站工作，主要從事地質災害調查、監測、治理及預警預報等工作。