山東飾面石材礦山地質環境現狀及治理建議

畢泗棟，歐陽友和，顏玲亞

(中國建筑材料工業地質勘查中心山東總隊，山東 濟南 250010)

山東飾面石材礦產資源豐富，主要從20世紀70年代中后期開始開發利用，飾面石材礦產的開發為山東省社會經濟高速發展提供了資源保障，同時也引發了較多的礦山地質環境問題。本文收集了山東飾面石材礦山開發利用歷史及現狀資料，調查了礦山恢復治理情況，提出了仍存在的部分地質環境問題，包括地形地貌的改變、廢石堆放、危險邊坡、環境影響等地質環境問題，并針對以上問題提出了恢復治理建議。

1 飾面石材礦山現狀

山東飾面石材礦山最多時達到478個，由于資源枯竭及相關政策等原因部分礦山已關停。2015～2019年，受政策等影響山東省持有有效采礦許可證的飾面石材礦山逐年減少，由270個減少至61個。歷史遺留礦山多達400多處，大部分“三區兩線”可視范圍內的歷史遺留礦山得到了治理[1]。2015～2018年山東省飾面石材礦山實際產能逐年降低，由1 609.31萬m3降 到925.68萬m3，2019年由于日照五蓮縣多家礦山恢復生產，總產能出現回升(表1)。

表1 2015～2019年山東飾面石材礦山數量及礦石產量

山東飾面石材礦山的主要開采工藝流程[2]如下：①采準剝離：先期對破碎礦體、裂隙、色斑、色線發育的礦體進行剝離，剝離工作采用控制爆破，挖掘機裝車，汽車運輸，最終形成水平平面；②架設圓盤鋸石機：在平臺上架設圓盤鋸導軌，接通水、電路，架設圓盤鋸石機；③鋸切：根據節理裂隙分布情況，在垂直方向采用圓盤鋸石機切割礦體；④分離：用鑿巖機進行水平開鑿，采用繩鋸機將其底部進行分離；⑤分解荒料：采用液壓鉆車按荒料設計規格進行鑿巖排孔，用劈裂車進行荒料分解；⑥裝運荒料：采用叉裝車將工作面的荒料鏟裝至運輸車外運；⑦清理場地：用挖掘機(或裝載機)將工作面上不成荒料碎石裝入運輸車外運。

工藝流程中，采準剝離會改變礦山地形地貌、并產生大量剝離物；鋸切、分離及清理場地會產生巖粉造成環境問題；分解荒料會產生廢石問題；清理的碎石外運堆積后會造成土地占壓問題。

2 存在的地質環境問題

2.1 地形地貌的破壞

山東飾面石材礦山一般采用山坡露天開采方式，少量為露天凹陷開采方式，礦山開采改變了山體原有的地形地貌形態(圖1)。大量的礦石被采走形成采坑，改變了原有的地形地貌，破壞了自然景觀[3-4]。隨著開采規模的增大及開采時間的增加，破壞程度會逐步加大。另外工業場地及外運道路也會對地形地貌產生一定影響。礦石的開采對地形地貌景觀的影響是很大的而且是長期的，大部分礦山都出現一定程度的水土流失和植被破壞的情況。部分歷史遺留礦山和關停礦山未能及時進行恢復治理是目前主要的問題。

圖1 地形地貌的破壞現狀

2.2 廢石的堆放

飾面石材開采會產生大量剝離物和廢棄礦石(圖2)。剝離物主要包括殘坡積物、風化巖，廢棄礦石主要為加工荒料時產生的廢石。未綜合利用的廢石堆放造成土地資源的浪費，同時受雨水的沖刷，堆積物中的小顆粒物被沖到土地中，對土地造成污染。剝離物中細小顆粒進入空氣，會造成粉塵污染[5]。

圖2 廢石的堆積

山東飾面石材礦山的平均荒料率約30%，2019年飾面石材的實際產能約1 422萬m3，產生的廢石約4 740萬m3。目前山東飾面石材礦山在資源節約、環境保護和資源綜合利用等方面取得一定成效，廢石的綜合利用率約70%，仍有部分廢石未得到綜合利用。

2.3 邊坡安全隱患

飾面石材礦山邊坡巖石大多為堅硬巖且巖石較完整，邊坡整體穩定性較好。如果按照開采規范及設計要求開采，發生邊坡崩塌的可能性較小。但部分歷史遺留礦山未按照開發利用方案或開采設計要求留設邊坡角[6]，臺階坡面角近直立，終了邊坡角嚴重超規范要求，形成較嚴重的安全隱患。開挖過后的表層殘坡積物及危巖體在雨季或受重力影響下容易發生墜石、崩塌等災害[7]。

2.4 環境問題

2.4.1 水環境問題

飾面石材礦山的含水層以基巖裂隙水為主，礦區內含水層富水性極弱，地表水不甚發育，地下水補給條件差，第四系覆蓋層及基巖風化層薄，礦體的開采均在地下水位之上，礦山開采對礦區及周圍地下水資源影響一般較小[7]。通過對山東9個飾面石材礦山周邊23個地表水體調查、取樣分析，飾面石材礦山對地表水的污染主要是石材加工企業的污水排放前不處理，使河流遭受石粉污染而混濁。

2.4.2 大氣環境問題

飾面石材礦在鋸切、鑿巖、裝礦、運礦、卸礦(廢石)等生產環節都要產生揚塵。圓盤鋸石機在切割時，會產生大量巖粉，如不采取防塵措施，會對周圍環境造成污染。礦山道路由于生產車輛來往頻繁，特別是干旱季節容易引起路面揚塵[8]。對9個飾面石材礦山采坑附近及運輸道路等地設置100處空氣質量監測(表2)，飾面石材礦山開采對SO2、NO2、CO濃度幾乎無影響，只對粉塵濃度產生明顯影響。

表2 調查礦山空氣質量指數一覽表

3 恢復治理建議

3.1 地形地貌的恢復治理

對于“三區兩線”可視范圍內的歷史遺留礦山采取以下措施恢復地形地貌：①由于飾面石材邊坡較平整不適宜采取直接覆土綠化，可采用植生袋，將裝營養土的植生袋按施工工藝壘砌在臺階上、澆水管養便可長出綠化植被[9]；②由于坡面不宜覆土，一般在平臺的內側靠近邊坡處種植當地適宜生長的爬山虎等蔓藤植物，使其沿坡面向上生長，使坡面形成一定密度的植被，對礦山裸露山體進行有效遮擋，改善視覺效果；③采坑底部盡量利用周圍廢石回填，回填后平整場地覆土種植松柏等植物[10-11]；④工業場地及外運道路可以通過砌體拆除、翻耕、覆土、平整等治理措施，可治理為符合當地情況的地類[12]。

對于人跡罕至、不處于重要交通干線直觀可視范圍內、關閉時間較長、礦山地質環境問題較輕、影響不嚴重的破損山體和露天采坑，主要通過自然恢復并配合簡易工程綠化措施，達到與周圍環境相協調[13-14]。

生產礦山應貫徹“邊開采、邊治理、邊修復”的原則，及時治理恢復礦山地質環境，復墾礦山壓占和損毀土地。

3.2 廢石的綜合利用

殘坡積層中含有較多的腐殖層及粘土礦物，可用于土地復墾、回填采坑。風化巖石可用作筑路、回填采坑和加工機制砂。如果加工機制砂必須依據GB/T4684-2011《建設用砂》中砂的一般工業要求，評價硫酸鹽及硫化物、含泥量、堅固性等指標是否達到要求。無法加工板材的廢石邊角廢料主要用于加工成建筑用石料、景觀石、肖像石等產品[13]。飾面用花崗巖廢石還可用于生產再生花崗巖板材，將花崗巖邊角廢料粉碎后添加不飽和聚酯樹脂，倒模拋光制成板材，此方法工藝簡單、無污染、成本低，可變廢為寶。

對體量巨大、短期內無法綜合利用的，應在消除滑塌、渣石流等安全隱患的基礎上，因地制宜采取生態修復、土地復墾、景觀再造等措施加以治理。生產礦山企業應爭取做到“大材大用，小材小用”，做到開采及生產加工環節所產生的廢棄物的綜合利用，實現污染物的減量化、資源化、無害化，減少對土地的壓占。

3.3 邊坡問題治理

針對邊坡上的危巖體，可采取人工或機械方式進行排險，使山體更穩固，減少崩塌等地質災害發生，同時修復邊坡使其與周圍自然景觀協調[14]。生產礦山應遵循“采剝并舉，剝離先行”的原則，實行自上而下分水平臺階式開采，做到安全、規范生產。生產、終了臺階的高度、平臺寬度及坡面角等主要參數應符合礦產資源開發利用方案[15-16]。

3.4 環境問題治理

為了有效地防止礦區周邊地下水遭受污染，新建和生產礦山必須設置污水沉淀池，污水不允許直接排放到地表，以免污染地表水體，沉淀處理后的水可用于綠化、降塵灑水[15]。

巖粉問題主要通過在鋸切、分離、碎石外運等環節增加降塵、防塵的措施[9，16]。其中圓盤鋸石機在切割時，采用濕式降塵，既可以冷卻鋸片也可以起到降塵的作用；金剛石繩鋸機切割時，將水管插入切割縫內行注水消塵，既起到對金剛石串珠繩的冷卻作用又起到帶走巖屑的作用；對吊裝設備司機室的防塵，可采用司機室的密閉、凈化和空調措施，能起到良好的防塵效果。在工作平臺架設霧炮等噴淋設備，減少作業面的揚塵。加強礦區周邊的植樹造林措施，可以防止礦區的粉塵擴散，消除對周邊居民點的影響。

4 結語

飾面石材礦山地質環境問題的解決需要保護和治理雙管齊下，既要按照“在保護中開發，在開發中保護”的原則，從源頭上做好礦產資源在開發過程中的地質環境保護工作，減少礦山地質環境問題“增量”；也要按照“因地制宜”的原則[15]，選擇使用自然恢復、工程治理、土地整治等適宜的治理方式，以較小的成本實現治理工程經濟效益、社會效益和環境效益的最大化，從而構建良好的礦山生態環境系統，真正踐行綠色礦山建設目標[16]。