廢棄礦山地質環境特征與治理措施研究

陳 靜，程繼鋒，王鳳娟

（河南省航空物探遙感中心，河南 鄭州 450053）

按照河南省委、省政府關于生態河南建設的決策部署，以礦山地質環境保護與治理恢復目標。新建和生產礦山地質環境得到同步治理，歷史遺留礦山地質環境問題得到緩解和治理，“三區兩線”，即景觀區、自然保護區、居民集中區，主要交通干線、河流湖泊，另外，對歷史遺留的礦山和重要的生態保護區加強綜合治理，使其恢復率達到70%，建立健全的礦山地質環境動態監測網絡體系[1]。2025年展望目標：礦產資源保障和有效供給能力進一步提升，礦產資源開發利用布局更加合理，如今礦產開發企業正在向綠色和環保方向轉變，經過政府和相關部門的共同努力，使很多歷史遺留的礦山和生態保護區得到了全面的治理。

基于目前我國人口和資源的矛盾日益加劇，河南政府對一些采石場進行的關停處理。這些采石場經過多年的不合理開采，導致環境破壞問題十分嚴重，有關部門加強了地質環境特征的問題分析，并以此為依據，開展了一系列治理和恢復工程，比如豫北某廢棄石灰巖礦山項目[2]。結合具體實例對廢棄礦山地質環境特征和治理方法進行研究，僅供參考。

1 廢棄礦山的位置分布

廢棄礦山主要位于河南省豫南、豫中和豫北三個地區，豫中石灰巖在構造上主要為寒武紀灰巖,豫北石灰巖，在構造上主要為奧陶紀灰巖,分布地域廣闊,礦體豐富,豫南石灰巖主要以震旦紀大理巖為主,河南石灰巖是北多南少，西多東少。

2 地質環境條件

2.1 自然條件

河南省處于亞熱帶地區，具有大陸季風氣候，四季比較分明，氣象災害頻發，氣候條件十分復雜。氣溫地區差異東西大于南北。年均降水量407.7mm～1295.8mm，全年降水量在60%～70%左右，主要集中在夏季，年均日照1285.7h～2292.9h，全年無霜期201～285天。

2.2 水文地質條件

廢棄礦山的地表水主要以洼地存水的方式存在，受到降水量和冰雪融化的影響，對地表水進行補給，通過徑流和滲透的方式排泄，地下水分為基巖裂隙水和孔隙水兩類。孔隙水具有一定的潛水性質，通過大氣降水和邊坡基巖裂隙水進行補給，水動態特征極為不明顯[3]。廢氣的巖石堆顆粒粒徑很大，容易形成排水口，在大量雨水的沖擊下，會導致廢氣巖石堆發生形變。基巖裂隙水主要賦存于厚度不等的互層裂隙結構中，沒有固定的排水位，排水與水供給具有就近特征，大量的降水可以很快的排出坡體，出現了地下水缺乏的現象。

3 廢氣礦山地質環境問題分析

經過現場實地調查發現，該廢棄礦山面臨的地質環境問題主要是由于長時期不合理的露天開發導致的，該廢棄礦山的地質環境問題十分嚴重，地質災害頻發，比如泥石流、滑坡、崩塌等等，造成了嚴重的生態破壞問題。

3.1 崩塌災害

豫北廢棄石灰巖礦山開采的坡度大多數在70°以上，很多坡度接近直角。開采面高度在10m～60m左右，有的甚至達到了100m或者100m以上。隨著開采工作的深入，對地質結構的影響也十分明顯，打破了原始的地質結構均衡狀態，使整個破面的平衡性受到了影響，在資源開采過程中，很多地質結構出現了破碎和危巖，在自然因素和重力的影響下，會導致地應力發生改變，地質崩塌的災害發生幾率變高，嚴重威脅著當地人們的生命安全。

3.2 泥石流災害

豫北廢棄石灰巖礦山由于坡面十分陡峭，這就為泥石流災害的發生提供的條件，也大大增加了泥石流災害發生的幾率。在開采過程中，將大量的廢棄石料進行順坡堆放，分別堆放在山坡兩側和溝谷兩側，廢棄礦石堆砌出來的廢料堆坡度在30°～60°左右，高度在5m～40m左右。在雨水頻發季節，為泥石流的發生提供了條件，而且當地由于受到大陸性季風氣候的影響，每年的降水量很多，暴雨通常會提高泥石流發生的幾率，也是泥石流發生的必然水源條件，在水源條件和地形條件以及物質條件都具備的情況下，導致泥石流災害頻發，危險系數極高[4]。

3.3 生態系統破壞

通過實地調查和分析，豫北地區由于長時間的礦產資源露天開采，開采方式不合理，對當地的生態環境造成了嚴重的破壞。主要表現在大量的露天采礦會形成很多規模和大小不同的采礦坑，這些采礦坑大量的分布于山坡之上，造成了很多區域形成了負地形，對該區域的原有地貌和地形產生了直接的破壞和影響，地貌景觀和植物景觀都受了很大的破壞。另外，在采礦工作中，很多廢棄礦渣也堆放在山坡，采礦工作結束后，沒有進行科學合理的處置，對原有的地形地貌也造成了嚴重的破壞和影響，導致大面積的植被被廢棄礦渣覆蓋，不合理的礦渣堆放以及大面積的露天開采是造成當地生態系統破壞的主要原因，對周圍的居民會產生不利的影響，同時容易引發礦山荒漠化，并出現水土流失和沙塵暴災害，不利于社會經濟持續和穩定的發展。

4 廢棄礦山地質環境恢復與治理措施

4.1 崩塌災害治理措施分析

崩塌災害的治理需要采取有效的工程措施，比如遮擋、護坡、攔截、排水等等，在豫北廢棄礦山環境治理工作中，基于礦山實際條件和破壞程度的了解和分析，應采取有效的治理方法，利用攔截與削坡結合的方式進行治理較為有效。

豫北某廢棄石灰巖的開采面高差在37m左右，坡度是82°，并存在負角和節理裂隙發育的問題，是主要的崩塌災害發生隱患。采用攔截和削坡相結合的治理方案，對削坡臺階的要求主要有角度應為60°、高度為8m、寬度在4m以上，設置擋石墻，對石墻的寬度和入基巖的深度有一定的要求，應結合具體的擋護需求進行科學設置。擋石墻主要采用毛石進行堆砌，墻體中每5m需要設置100mmPVC管排水設施，同時在15m出設置變形縫，并利用麻絲與瀝青等物質進行填充，具體情況見圖1，采用這種方式可以有效的改變危巖結構，避免崩塌災害發生。

圖1 開采面崩塌隱患治理示意圖

4.2 泥石流災害的治理

4.2.1 應改變物源與水源條件

首先，應該對采礦工作中的廢棄礦渣和礦石進行科學合理的處理，改變泥石流災害的物源條件，通過有效的清理和運輸，使廢棄的礦石材料得到有效的利用，對一些采礦坑和采礦溝進行填充。對于一些不方便運輸的廢棄礦石材料可以通過填埋的方式對礦山采空區進行填充。其次，還需要在礦山的坡腳位置建設擋石墻，防止雨水頻發季節造成廢棄礦石流動成為泥石流的物源。還需要在邊坡頂部建設防水墻，防止大量的雨水和洪水將廢棄礦渣沖入溝道，在邊坡的不同位置設置人字型的排水溝，能夠有效的減少雨水的滲入量，進一步提高了邊坡的穩定性。

4.2.2 加強生態環境修復

當地生態環境修復工程應該注重景觀的協調性和生態的兼容性，在恢復植被覆蓋率的前提下，采取有效的措施對邊坡和其他結構進行加固。運用種植植物的方法不但起到了加固邊坡的作用，同時還有效調節了生態系統，使生態環境破壞問題有所緩解，植物的品種選擇也十分重要，應該選擇發育迅速、固地效果良好的植物進行培育。植被的種植恢復工程應該形成規模，實現大區域的綠化和覆蓋。

豫北廢棄石灰巖礦山的土壤條件很差，具有干旱和少肥的劣勢，結合當地的具體情況應該制定合理的綠化方案，首先應該選擇合適的品種進行培育，發揮植被美化環境和保持水土的生態功能，削坡平臺適合種植側柏、刺槐等植物，而臺階處應種植爬山虎等攀援類植物，整個治理工程不但具有良好的加固作用，有效地抑制和防止自然災害的發生，同時也美化了當地的生態環境，減少了礦產開發對環境的不利影響。

5 結語

加強廢氣礦山地質環境分析，采取有效的措施進行治理，對有效防止自然災害的發生具有重要的作用。在治理工作中，應該結合廢棄礦山的具體情況，選擇科學合理的治理方法，秉承生態兼容性和景觀的協調性的治理原則，通過植物修復功能，對邊坡和其他結構實現了加固。同時，有效調節了生態環境系統，對消除地質災害的發生、保障人們的生命安全具有重要的現實意義。