山東半島礦山地質環境問題及成因研究

宋明忠

（山東省地質礦產勘查開發局第六地質大隊，山東 威海 264209）

山東半島是我國著名的黃金儲備基地和生產基地，同時也是銅、鉛、鋅、鐵多金屬礦以及花崗石、粘土、石墨礦等非金屬礦的重要產地。多年來持續開采以及民眾的非法開采等活動，導致山東半島因采礦活動而誘發的礦山地質環境問題極為突出[1]。鑒于此，本文在對山東半島礦山地質環境問題調查統計的基礎上，總結了常見的礦山地質環境問題，并對地面塌陷及地裂縫和崩塌、滑坡與泥石流的形成原因進行了簡要的分析，為進一步制定治理措施提供參考。

1 礦山地質環境問題

1.1 破損山體及露天采坑

根據調查統計結果顯示：由于多年來金礦、石墨礦、花崗巖礦山開采，導致山東半島現有各類關閉及廢棄礦山開采形成的破損山體1115處，露天采坑721處，總面積約6164.11公頃。破損山體及露天采坑造成的危害主要為山體破損導致的視覺污染、破壞山體及植被。破損山體及露天采坑的主要危害為破壞土地、破壞植被、影響地形地貌景觀等（圖1）。

圖1 礦山破損山體

1.2 工業廣場

山東半島已關閉及廢棄礦山存在工業廣場地質環境問題110處，總面積約574.97公頃，造成此類礦山地質環境問題的礦山開采的礦種主要為建筑石料、石墨、金、鐵、磚瓦用粘土（頁巖）等開采引起。這些因采礦活動而形成的廢棄工業廣場，大部分處于閑置狀態，占用了大量的土地資源，未能得到合理利用，造成了土地閑置、資源浪費等（圖2）。

圖2 關閉礦山工業廣場示意圖

1.3 采空區及廢棄礦井

山東半島已關閉及廢棄礦山存在采空區99處，分布面積513.64hm2，采空區內大部分已充水，終采時間均大于3年，最長30年。造成此類礦山地質環境問題的礦山開采的礦種主要為金礦、鐵礦、鉛鋅礦、重晶石、螢石、滑石等開采引起。此外，山東半島現存廢棄礦井眾多，約643個，集中分布于采空區周圍。山東半島遺留廢棄礦井主要位于各開采區內礦體附近，沿礦脈走向呈條帶狀分布，絕大部分為民采形成[2]。其中，廢棄豎井井深一般20m～120m，井徑5m2～10m2；廢棄平硐一般垂直于礦體發育方向，個別廢棄豎井深部存在開采巷道，相鄰廢棄豎井間的開采巷道少量相通，巷道規模小（圖3）。

圖3 礦山廢棄平硐

1.4 采空塌陷及地裂縫

由于山東半島大規模開采金礦、鐵礦、煤礦、重晶石礦、滑石礦等，導致已關閉及廢棄礦山存在采空塌陷及地裂縫地質環境問題29處，但規模均為小型。采空塌陷及地裂縫是一種危害極大的礦山地質災害，它不僅直接影響當地人們的生活、生產環境，制約國民經濟建設的正常發展，而且使地表植被、土壤及地層結構遭到破壞，嚴重惡化了當地的自然生態環境。采空塌陷具有較強的危害性，對地表建筑、人民生命財產安全構成嚴重威脅，同時破壞生態環境，影響社會穩定。隨著煤、鐵礦采空范圍的擴大，采空塌陷及地裂縫仍會發生。

1.5 崩塌、滑坡、泥 （渣）石流

根據調查統計數據可知：山東半島已發生的崩塌、滑坡、泥（渣）石流地質環境問題92處，直接經濟損失207萬元，規模全部為小型，造成此類礦山地質環境問題的礦山開采的礦種主要為露天開采的非金屬礦山采掘活動導致的。

2 成因分析

2.1 地面塌陷與地裂縫

根據調查，山東半島產生地面塌陷及地裂縫等礦山地質環境問題主要為地下開采礦山形成地下采空區導致，主要發生在煙臺礦產開采區，大多數為開采金礦、鐵礦、煤礦、滑石礦等礦產資源而產生的地面塌陷。地面塌陷及地裂縫造成耕地報廢或減產，損壞地面建筑，惡化礦山地質環境，嚴重影響礦區群眾的生活及生產環境。其中，區內地面塌陷均與采礦活動有關，大多數為開采金礦、煤礦等礦產資源而產生的地面塌陷，受礦區開采方式的影響，其塌陷方式可將其歸為累進突發型冒落式塌陷，采空塌陷誘發因素為采空區頂板冒落；山東半島已發現的地裂縫均為非構造地裂縫，屬拉張性質，屬于采空塌陷的伴生災害，在塌陷坑體周圍常伴有傾向塌陷坑的平行、環狀裂縫或沿陷坑長軸方向的延伸裂縫，同時獨體地裂縫一般是塌陷的前兆，由于附近存在大量不明空區，在重力作用下巖體發生整體位移開裂，開裂形態一般為折線型。

2.2 崩塌、滑坡、泥石流

根據調查，山東半島產生崩塌、滑坡、泥石流等礦山地質環境問題多為露天開采的非金屬礦山采掘活動導致的，多發生于魯中南及魯東變質巖、侵入巖、寒武系石灰巖組成的中低山丘陵區，具有突發性強特點。露天開采形成的高陡邊坡通常存在諸多不穩定因素，在強降雨、凍融或較強震動條件下易造成邊坡巖體產生崩塌、滑坡、泥（渣）石流等重力地質災害。不同類型的地質災害成因如下：

（1）崩塌形成原因。由于原來礦山開采及民采時，多數沒有規劃設計指導或未按規劃設計采礦，形成大量高陡邊坡，這些邊坡巖體多以塊狀構造為主，近地表地段或不同巖性接觸的坡段，巖石裂隙發育，破壞了巖體的完整性，坡體穩定性差，易形成拉裂形式的崩塌；邊坡經過卸荷回彈，在重力和降水入滲、沖刷及爆破震動等因素影響下，在邊坡巖體松馳帶內容易產生鼓脹形式的崩塌[3]；在具有層理構造的采場，隨著開采深度增加，自然應力均衡場不斷遭到破壞，沿層理或其它軟弱結構面易發生滑移形式的崩塌。尤其是在汛期或受震動影響時，極易形成崩塌礦山地質環境問題。

（2）滑坡形成原因。山東半島出現的滑坡地質災害形成主要是由于軟弱結構面的存在而形成的，以外窯滑坡為例，工程開挖形成的邊坡坡度為70°，而順向的軟弱結構面傾角為51°，該軟弱結構面存在為該滑坡地質災害形成的主要誘發因素；而蓬家夼滑坡為牽引式巖質工程滑坡，滑坡體東西向韌性剪切帶和脆性構造均很發育，且所處區域暴雨量較大，在水動力和爆破震動下發生滑坡；俚島滑坡為多年、漸變式、以蠕滑變形為主的滑坡，誘發因素主要包括降水、地震、人工開挖等，其中暴雨、長時間連續降雨是產生滑坡的最主要自然因素。

（3）泥石流形成原因。山東半島礦山活動強度高的山區，尾礦、毛石等固廢堆積的規模和匯水面積均較大，其中穩定性差的堆積體是泥石流的主要物質來源，主要災害類型為泥石流(區內稱為渣石流)，大型尾礦庫一旦發生潰壩，則產生的渣石流造成財產生命損失巨大。據調查，工作區礦渣占地數百公頃，尾礦總占地面積可達上千公頃。礦渣、尾礦現分布于招遠、萊州、蓬萊，牟平和威海等地，固廢堆積以金礦最為嚴重，僅招遠市大大小小的尾礦庫就有230多處，其中60%堆積于低山丘陵區溝谷匯水處，泥(渣)石流災害隱患突出。

3 結束語

綜上所述，山東半島礦山地質環境問題突出，其主要誘發原因為金礦、鐵礦、花崗石礦等的大規模開采，同時由于居民的非法開采等導致大量的采坑、破損山體等遺留，而未能進行綜合的治理恢復。因此，在今后的采礦活動中應加強礦山生態恢復治理方面的研究。