礦山地質環境治理技術及治理策略研究

李金東

（甘肅省地礦局第二勘查院，甘肅 蘭州 730020）

近年來眾多金屬冶煉工廠對礦產資源的需求量增加，導致富含礦產資源的產地生態環境遭受到破壞，不具有冶煉提取價值的礦石被隨意堆砌在產地周圍，經過開采后的產地留下數量眾多的坑洞，運輸礦石的卡車在山地路途中碾壓原始生態草地，地表嚴重硬化，恢復時間難以確定，目前開采后礦山周圍環境問題令人擔憂。所以研究礦山地質環境治理技術對恢復礦山生態環境是很有必要的。

1 礦山地質災害的危害

礦山地質災害分為兩類，一類是突變性災害，另一類是緩變性災害，二者的劃分是依據地質災害發生的快慢程度。山體滑坡、地震、泥石流等地質災害屬于突變性地質災害；地面塌陷、地表裂縫、土地荒漠化等地質災害屬于緩變性災害。這些地質災害會威脅生活在礦山周圍的居民和工人的生命和財產安全，所以在平常的生活和生產中需要多加注意地質變化，有意識的減少危險的發生。

2 礦山地質環境治理策略

2.1 對礦山進行開采之前，做好礦山地質環境調查

做好礦山地質環境調查是為后續工作的開展打好基礎，地質勘測人員在開采之前進入礦山區域進行巖石取樣，拍照繪圖，化驗水質，進行各項評估工作，首先是水環境評估，判斷礦山開采是否會對地下水和地表水造成較大影響，此項評估包括礦山開采是否會導致地下水和地表水的枯竭、水質是否會遭受到污染、水均衡性是否會失調等等；第二點是關于地質災害的評估，判斷礦山開采是否會引發地面塌陷、地表裂縫、山體滑坡等地質災害；第三點是地質結構評估，判斷礦山開采是否會影響土石環境變化，是否會將土地轉變為荒漠化。

由于礦山的開采范圍很大，各個礦山之間存在相互的影響作用，各個區域的地質會有不同的差別，不能對礦山區域的地質問題一概而論，需要細致劃分礦山開采區域，將開采區域分割為單元體，對單元體的地質構造、地形外貌特點、地層巖性等信息進行采集，建立礦山地質模型，預測礦山地質在受到外力影響下，地質結構會以何種形式進行變化，提高礦山整體評估的準確性。

在評估過程中，根據礦山的地質特點制定開采方案，開采方案中涉及礦山開采的深度范圍，礦車的運輸路線規劃，廢棄物堆放點設置，根據制定的開采方案預測對地質環境的破壞程度，根據破壞的程度提出相應的解決方案，將礦山開采給生態環境帶來的損害降到最低。

例如河北的一項采礦工程在開采之前就進行了詳細的地質環境調查，礦區的采礦面積達到0.412km2，生產規模達到了每年五萬噸，回采率達到了86%，地質勘查人員經過勘察發現，礦區內的礦石性質較為單一，所以穩定性較好，并且巖石層透水性比較好，地下水和地表水可以順利排出巖石層，基于這些因素將開采方式確定為露天開采；礦山區域的地形為低山丘陵，地勢高低起伏不明顯；礦山區域里面包含礦山工業園區、選礦廠、裸地、旱地等等，經過評估預測，開采后產生的眾多礦坑會是影響當地生態環境的主要問題。在開采過程中，為了增加礦坑的深度，采礦工人會使用爆破方法進行取礦，爆破產生的沖擊波會有可能將礦坑邊緣崩塌，影響人身安全。

2.2 礦山開采過程中加強對邊坡的治理

邊坡的治理是礦山地質環境治理的基礎，邊坡有以下四種特點：

（1）邊坡的長度范圍在幾百米到數公里，彎曲延伸。高度較高，地勢陡峭。

（2）邊坡的形成順序是先形成上邊坡，再從上到下依次形成下邊坡，上邊坡地質被運輸車壓得很實，下邊坡則地質比較松軟，所以上下邊坡的穩定性不同。

（3）在開采過程中，礦車在邊坡上來來回回的行駛碾壓邊坡巖體，同時采礦過程需要使用炸藥進行爆破，爆破產生的沖擊波會沖擊邊坡處的巖體，所以邊坡巖體受到震動的影響很嚴重。

（4）邊坡的巖體缺乏必要的維護，露天采礦廠的邊坡上巖體風化嚴重，巖體強度下降，容易導致塌方。

根據邊坡的特點提出一些解決方法，例如，當邊坡的巖體比較松軟時，可以使用重型機械壓實邊坡上的巖土，保證上面車輛和行人的安全性。為了防止邊坡上的大塊石頭滾落到下層的邊坡上，可以在上下層斜坡之間鋪蓋一層金屬鐵絲網避免滾石落下，同時結合綠化作業，在坡面上栽種一些綠色植物，減少表面的水土流失。例如唐山的一家采礦工程公司，在邊坡治理上采用的方法就很好，他們將涂有防腐蝕材料的小孔鐵絲網覆蓋在斜坡表面，四周做好加固，將土壤肥料、有機質、疏松材料、保水劑、粘合劑等混合料加水攪拌成漿，再將這些漿料注入壓力噴混機中，依靠高壓力將漿料噴射到鐵絲網上，厚度達到五公分左右停止噴射，等待漿液固化，固化后在其表面播種含草籽的混合料，定期向表面灑水，讓種子發芽生根，通過植物的根須完成對斜坡的加固，緩慢恢復采礦對地表的破壞。

邊坡下層的巖體透水性有很大的區別，當巖體的透水性不好時，內部容易積水，受到力的作用會引發土層移位，所以為了減少這類情況的發生，可以選擇在坡面上鉆孔排水。

在開采過程中做好對邊坡的治理對后續工作的開展有一定的借鑒意義。

2.3 礦山開采后期的治理策略

當礦山的資源被開采完成后，礦山區域的地表已經千瘡百孔，留下數量眾多的礦坑，成堆的廢石被擱置以及坡面破損嚴重。

對于礦洞和廢石，可以將兩者結合起來，把前期開采的廢石填入礦坑，回填后可以在礦坑表面種植綠植，改善地質地貌。綠植的選擇要考慮當地的地理氣候和成土母質特性，可以選擇當地植物或者外來植物，但是外來植物需要考慮其危害性，引進的外來植物是否會侵襲本地植物，抑制本地植物的生長。例如江蘇省選擇了爬山虎，絡石以及扶芳藤作為復綠物種，爬山虎有耐寒耐旱耐高溫特性，氣候適應力強。絡石對土壤要求不高，耐旱，喜光，適合生長在溫暖濕潤氣候中，抗風性強。扶芳藤適合生長在氣候溫暖的環境中，對土壤要求不嚴，耐寒，耐旱，生命力強。這三種植物都非常適合攀附巖石，對當地的環境適應力強，并且對當地的植物沒有危害，所以很適合作為復綠物種；廢石中可能含有一些重金屬廢棄物，這些重金屬廢棄物會污染土壤和水質，要把這些廢棄物集中處理，不能隨意丟棄在自然環境中，也不能將其回填到礦洞中，以此減少環境污染。

對于邊坡的治理方法有很多，綠化工藝是目前常常采用的治理技術，例如當礦山的坡度較大，高度較高，坡面致密穩定，可以堆砌成臺階型，臺階型的尺寸有相關要求，長度要小于10m，寬度在1m～2m之間，高度需要低于20m，在臺階上面清理出深度為60cm左右的種植槽，在槽中回填種植土，然后在種植土上面撒上草種，綠化邊坡，上下臺階選擇種的草種不同，上臺階可以選擇種植懸吊植物及灌木，下臺階可以選擇種植灌木和爬藤，這種方法施工難度大，前期投入的成本高，植綠效果緩慢。

液壓噴播是常常使用的一種方法，這種方法利用離心泵的離心力將容器內的草種、灌木種子與水、木纖維、泥炭、有機肥、粘合劑、保水劑、化肥、土壤進行混合，之后通過管道將混合料噴射到噴播坪床上，形成草種層，混合料中的水一部分滲入到土壤中，一部分繼續留在草種層中，草種層和土表粘合，種子在里面生根發芽，根須慢慢深入到土壤中，吸收土壤中的養分，疏松土壤，同時也減少了地表土的流失。這種方法存在一定的缺陷，當粘合劑的量過多時，雨水沖刷草種層表面，表面徑流增大，下坡的植被遭受到沖刷，另外噴播機容易被大顆粒草籽堵塞，只能裝填小顆粒草籽，造成了邊坡表面植物種類單一，但是護坡效果顯著，而相應的成本也在增加。

甘肅的一家礦山治理方法采用了堆土袋法，這種方法和噴播法同屬于綠化工藝，只是堆土袋法操作簡單，不涉及離心力原理，該方法是將裝滿土的草袋子一個挨著一個鋪滿整個邊坡，然后將草籽撒在這些草袋子表面，定時澆水，保證種子吸收足夠的水分，生根發芽。這種方法操作簡單，投入成本低，效果一般。

一些地方的小礦區常常使用空心磚進行綠植，將空心磚壘好，在空心位置加入地表土，并將草籽撒在表面，后續進行澆水作業，這種方法簡單易操作，成本低，缺點是空心磚空心的空間比較小，可填充的土壤少，同時這種磚的蓄水能力比較差，水分易蒸發，植物容易受到干旱的威脅，植物的種類需要是耐旱型的。這種方法適合坡度較小，坡面水土保持較好的情況。

3 總結

礦山環境治理工作的進行是非常有必要的，經過在三個階段中采取相應的治理措施，可以在一定程度上減少礦山開采對周圍環境的影響，因為地質環境種類的不同，所采取的方法各不相同，需要考慮礦山的地質構造，氣候條件，投入成本等因素，普遍接受的方法是使用廢石料填充礦坑和采用綠植工藝。