廣西灌陽方解石礦礦山地質環境影響評估及治理恢復措施

謝永彬，毛煜露

(1.桂林理工大學地球科學學院，廣西 桂林 541004；2.廣西金秀茂源礦業開發有限公司，廣西 金秀 545709)

礦山地質災害是指由于人類采礦生產活動而引發的一種破壞地質環境，危及生命財產安全，并帶來重大經濟損失的礦區災害[1]，礦山的開采、挖掘是直接在巖土圈進行的，伴隨著我國礦山開采強度的增大，其所形成的環境破壞也越來越嚴重[2]。礦山地質環境保護與恢復治理主要從地質災害影響，地下含水層破壞、地形地貌景觀及土地資源影響4個方面進行現狀評估及預測[3]。因此，通過野外實地調研，針對礦山現存在破壞的地質環境問題，對其進行礦山地質環境影響評估，提出切實的恢復治理措施，保證礦山活動進行及人身財產安全。

1 礦山基本概況

廣西灌陽某方解石采礦場位于灌陽縣城北直距約4km，行政隸屬灌陽縣灌陽鎮管轄，礦區東側3km有百灌陽二級公路通過，有簡易公路相連，交通較為便利。礦區總面積8.58hm2，開發利用方案設計開采標高為+425m～+320m，采用地下開采的方式，礦山推斷的內蘊經濟資源量(333)15.48萬t，設計生產能力1.5萬t/a，為小型礦山。該礦區礦體埋藏深度大，中厚礦體，礦體呈脈狀以NE向產出，礦體嚴格受斷層控制，傾向110°，傾角67°。

該區屬于亞熱帶季風性氣候，氣候溫暖濕潤，年平均氣溫16～18℃，以7—8月份氣溫較高，月平均氣溫23～27℃，1—2月份氣溫較低，最低氣溫-6～7℃。雨量多集中于3—9月，占全年的70%，年降雨1800～2400mm，期間常有大雨或暴雨，平均濕度76%；冬季降水量少，較干燥，年平均蒸發量為1491.4mm，常遇風速在20m/s以上，極端最大風速34m/s。

2 礦山地質環境條件

2.1 地形地貌

礦區屬于巖溶峰叢洼地地貌區，地貌類型單一，海拔標高+430m～+330m，相對高差約100m。區域上總體地勢為西高東低，坡度35°～50°，地形起伏變化中等。區內山體主要為晚泥盆世錫礦山組下段灰巖組成，山坡部分基巖裸露，其余區段覆蓋有較薄的第四系松散土層，山體生長有低矮荊棘、灌木雜草等植被，原始生態環境保存較好，植被覆蓋率約80%。

2.2 地層巖性

礦區內分布地層由老到新主要有：晚泥盆世錫礦山組下段，巖性為深灰色微晶生物屑灰巖，見生物碎屑，微晶結構，厚層狀構造，主要礦物成分為方解石，地層厚度大于200m；第四系，主要包括第四系溶余堆積紅粘土和腐殖土，其中溶余堆積紅粘土為紅褐—黃褐色粘土，稍濕—濕，成分主要為粘土物質，含少量碎石，主要分布于礦區山坡表層及坡腳低洼處，厚約0.1～2m；腐殖土為富含有機質的粘土夾植物根系組成，多呈松散狀態，厚約0.1～1m。

2.3 地質構造

區域上位于灌陽復式向斜的近核部，區內斷裂構造主要發育有同安-沙江斷裂和灌陽斷層。其中，同安-沙江斷裂位于礦區南西部，距礦區約2.8km，區內可見長約3.0km，總體走向NNE，傾角80°～82°，沿斷層地層缺失，角礫巖、破碎帶發育；灌陽斷層從礦區東部通過，距礦區約3.4km，區內可見長約8.0km，總體走向NNW，部分地段發生彎曲。礦區內巖層節理裂隙較發育，以剪節理為主，節理走向以近EW向、SN向為主，節理面多平直，節理延伸一般0.1～1m，一般無膠結充填。總體看，地質構造較簡單，地殼穩定性較好。

2.4 水文地質特征

礦區所處區域為灌江西側上游支流巖溶水文地質單元補給徑流區，主要接受大氣降水滲入補給，其次為溝溪水，地下水流量、水位與大氣降水密切相關，雨季接受降雨補給后向下滲透補給下伏基巖裂隙溶洞水；礦坑涌水主要沿斷裂帶下滲，涌水量較小，采礦最低標高位于當地最低侵蝕基準面之上，采用平硐開拓，有一定坡度，礦坑充水能自然排泄；區域地下水總體由西向東徑流，最終以泉或地下水形式經溪溝排泄于灌江附近支流最終匯入進灌江。

3 礦山地質環境現狀評估

礦區山體局部較陡峭，節理、裂隙發育，在平硐口兩側邊坡上有危巖發育，為采礦活動形成，主要是開采形成切坡，使巖體內的初始應力得以釋放，卸荷帶的巖體由于圍壓的降低導致強度降低，加上采礦、暴雨及機械振動作用逐漸發育成形。調查時尚未發現平硐發生冒頂、片幫等現象，平硐及礦山公路邊坡也未發生崩塌、滑坡。現狀調查表明，礦區內地質災害弱發育，各地質災害點的危害程度小，危險性小；采礦活動均處于當地最低侵蝕基準面以上，對地下含水層影響程度較輕；因前期礦山配套設施建設及采礦活動對原生地形地貌景觀和對土地資源的影響和破壞程度較嚴重。現狀條件下采礦活動占用、破壞土地資源情況見表1。

表1 礦山地質環境現狀評估

4 礦山地質災害預測評估

(1)采礦活動可能引發崩塌、滑坡地質災害危險性預測評估。在礦山建設過程中，已進行了場地平整、爆破、開拓、掘進，以及廢渣堆積等人類工程活動。這些活動已經部分地改變了礦區的地形地貌，特別是巖土體的力學平衡狀態和邊坡穩定性，隨著礦山建設的進行，上述改變和破壞活動還將進一步發展。預測采礦活動可能引發的地質災害主要有崩塌、滑坡、泥石流、巖溶地面塌陷、采空區地面塌陷和采空區地面沉陷。礦山在開采過程中，因修建平硐口、廢石場和礦山公路等形成多處不穩定邊坡，在受降雨沖刷、浸潤作用下，雨水滲入會降低巖土體的抗剪強度，進一步削弱邊坡的穩定性，尤其是上覆土層厚度不大，結構較松散，穩定性較差，遇水強度易減弱，從而導致邊坡失穩。預測平硐口、廢石場和礦山公路等建設引發崩塌、滑坡地質災害的可能性中等，危害程度中等，危險性中等；礦區雨量充足，地形起伏較大，坡高谷深，上覆第四系殘坡積層較為松散，廢渣主要集中在平硐口斜坡或沖溝中，廢渣堆積體結構松散、穩定系數低、防沖刷能力弱，為泥石流的產生提供了物源，在遇到持續強降雨時，地下排泄區的地下水排量增大，孔隙水壓力加強，在地表水的沖刷及地下水的滲透作用下，使得堆放的廢渣堆積體飽和、流動，引發泥石流地質災害。鑒于各廢渣堆積體規模較小，部分廢渣會被用于回填采空區，且區內植被茂密，客觀降低了泥石流發生的概率。預測采礦活動引發泥石流地質災害發生的可能性中等，危害程度小，危險性小；區內下伏基巖為可溶性的碳酸鹽巖，巖溶發育，地下水活動變化較大，上覆第四系土層厚度較薄，具備發育巖溶地面塌陷的基本條件。在礦山開采以及汽車運輸等所產生的振動和荷載作用下，可能破壞地下巖溶管道和溶洞的支撐平衡，致使頂板塌落，形成塌陷。預測采礦活動引發巖溶地面塌陷的可能性中等，危害程度中等，危險性中等；礦山對礦體的開采，必將形成地下采空區，為不穩定巖體提供了臨空面，巖體應力重新分布，在重力作用下，礦體上方地表巖體、土體可能向下陷落引發采空區地面塌陷和頂部基巖及危巖可能會發生移動和變形引起地表發生下錯、移動，最終引發采空區地面沉陷。通過對采空區的垮落帶高度及導水裂隙帶高度進行估算，預測采礦活動引發采空區地面塌陷的可能性小，危害程度小，危險性小。通過對采空區的各變形要素分析，采空區采深越大，其對應地表影響范圍越大。預測采礦活動引發采空區地面沉陷的可能性中等，危害程度小，危險性小。

(2)預測采礦活動可能加劇的地質災害。經野外調查，礦區內危巖均處于不穩定狀態，在降雨、重力、運輸車輛及采礦爆破震(振)動等作用下有可能使其規模進一步擴大，主要危害采場內的工作人員、運輸車輛及設備。鑒于其危巖體積較小，預測采礦活動加劇危巖崩塌的可能性中等，危害程度小，危險性小。

(3)預測礦山本身可能遭受的地質災害。預測礦區本身遭受崩塌、滑坡地質災害的區段主要在平硐口、廢石場、生活區、礦山公路及其附近，上述區段可能遭受崩塌、滑坡的可能性中等，危害程度中等，危險性中等；礦區遭受泥石流的區段主要在各廢石場下游溝谷及附近，預測廢石場本身遭受泥石流地質災害的可能性中等，危害程度小，危險性小；礦區遭受巖溶塌陷的區域主要集中在采場及附近，預測礦區遭受巖溶地面塌陷的可能性中等，危害程度小，危險性小；預測礦區本身可能遭受采空區地面塌陷和采空區地面沉陷主要在平硐延伸區域，預測礦區遭受采空區地面塌陷地質災害的可能性小，危害程度小，危險性小；預測礦區遭受采空區地面沉陷地質災害的可能性中等，危害程度小，危險性小。

(4)預測采礦活動對地下含水層、地形地貌景觀和土地資源的影響和破壞程度。礦山采礦活動均處于當地侵蝕基準面以上，對地下水產生疏干影響較小，只對該區地下水補給造成影響或破壞，但影響程度較輕。礦山采礦活動對原有地形地貌景觀和土地資源的破壞和影響程度較嚴重，主要包括平硐挖損、廢石場廢渣堆積，取土場的取土與堆土，生活區的修建等，具體預測結果見表2。

表2 礦山地質環境預測評估

5 礦山地質環境治理恢復措施

采用地質環境問題及影響程度分區法，根據礦山開采設計方案，礦山地質災害類型、分布特征及其危害性，綜合礦山地質環境影響現狀與預測的評估結果，將評估區劃分為次重點防治區和一般防治區[4,5]。礦山地質環境治理恢復是通過對礦山地質環境問題勘查和監測，設計和實施有針對性的預防、以及工程技術和植被恢復技術相結合的防治措施，結合礦山開發利用方案及礦山實際情況，同時考慮當地農業生產、地形地貌特征因素有效解決礦山地質環境問題(表3)，使礦山地質環境達到與周圍環境相協調，與土地利用規劃相吻合。

表3 礦山地質環境保護與恢復治理工程措施

6 結語

加強礦山地質環境治理恢復工作是我國建設礦業生態文明的重要措施。礦山生產應全面貫徹“在開發中保護，在保護中開發”方針，堅持“誰開發，誰保護；誰破壞，誰恢復”基本原則[6]，加強對礦山地質災害、生態環境的動態監測，制定合理的礦山開采技術方案。以廣西某方解石礦山為例，簡要分析其現狀及其預測地質災害狀況，提出了該類礦山的恢復治理措施的基本思路和方法，有利于全面保護礦山地質環境、消除和減輕地質災害安全隱患，促進國民經濟的可持續發展。

參考文獻：

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[2] 周利華.礦山安全減災系統科學[J].中國工程科學，2003，5(7)：90-92.

[3] 林碧華，馬曉軒，陶波.石灰石礦山地質環境保護與恢復治理探討[J].地質災害與環境保護，2012，23(2)：48-53.

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