魯山縣下寺鉛鋅礦采礦活動對礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境的影響分析及恢復(fù)治理研究

王 旭，張 晨，王 偉，劉思聰

(1. 河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第四地質(zhì)大隊，河南 鄭州 450000； 2. 河南省有色金屬礦產(chǎn)探測工程技術(shù)研究中心，河南 鄭州 450000； 3. 河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第六地質(zhì)大隊，河南 鄭州 450000； 4. 河南有色地礦鉆探有限公司，河南 鄭州 45000)

0 前 言

礦山在開采建設(shè)過程中，會造成原始地面、地形地貌景觀等的重塑，重塑的過程會造成地表植被的破壞、地下水體的污染及周邊生態(tài)環(huán)境的影響[1-4]。礦山現(xiàn)狀條件下，已形成的廢石堆場、礦石堆場、工業(yè)場地、高位水池、礦石道路等，對地質(zhì)環(huán)境影響較大，對地形地貌景觀破壞影響較嚴(yán)重[5]。本次通過礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查、礦山地質(zhì)環(huán)境影響范圍，并結(jié)合采礦工程布局，確定評估區(qū)面積為73.89 hm2。對因采礦活動造成的地質(zhì)環(huán)境影響進(jìn)行評估，未發(fā)現(xiàn)崩塌、滑坡、泥石流、采空塌陷、地裂縫、地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害，主要影響為對地形地貌的挖損、占壓等，采取地質(zhì)環(huán)境治理與土地復(fù)墾工程，使礦區(qū)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)，為后期礦山生態(tài)環(huán)境治理恢復(fù)提供依據(jù)[6-7]。

1 地質(zhì)環(huán)境概況

礦區(qū)大地構(gòu)造屬華北地塊南緣，區(qū)域上構(gòu)造-巖漿活動發(fā)育，是熱液金屬礦產(chǎn)的成礦有利地段，為外方山金、鉛、鋅Ⅳ級成礦帶，分布有鉛、鋅、銅、鉬、銀及螢石、水晶、金等多種礦床(點)，是豫西地區(qū)有色貴金屬礦產(chǎn)的主要成礦區(qū)[3-4](見圖1)。地層分區(qū)屬華北地層區(qū)豫西分區(qū)澠池-確山小區(qū)，出露巖性有英安質(zhì)流紋巖、玄武質(zhì)安山巖、凝灰質(zhì)砂巖、紫紅色礫巖及石英砂巖等。構(gòu)造位于拔萊坪-廖莊背斜的南翼，發(fā)育斷層主要有EW、SN、NW、NE向4組。侵入巖主要為燕山晚期的花崗巖。

圖1 區(qū)域地質(zhì)

2 礦山地質(zhì)環(huán)境

礦山開采建設(shè)造成礦山地質(zhì)環(huán)境影響，現(xiàn)狀條件下未發(fā)現(xiàn)崩塌、滑坡、泥石流、采空塌陷、地裂縫、地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害。采空區(qū)未發(fā)現(xiàn)地面塌陷地裂縫現(xiàn)象，地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度弱，其他區(qū)域均為原始地貌，地質(zhì)災(zāi)害不發(fā)育，地質(zhì)災(zāi)害對礦山地質(zhì)環(huán)境影響較輕，造成含水層破壞較輕，廢石堆場1、廢石堆場2對地形地貌景觀破壞嚴(yán)重，工業(yè)場地、高位水池、礦石道路對地形地貌景觀破壞較嚴(yán)重，廢石廢渣對水土環(huán)境污染較嚴(yán)重。共造成土地?fù)p毀面積0.909 6 hm2。

3 礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境影響評估

3.1 評估范圍及重要性

根據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查結(jié)果、礦山地質(zhì)環(huán)境問題影響范圍，并結(jié)合采礦工程布局，確定本次評估范圍[4-8]。礦區(qū)面積0.728 2 km2，結(jié)合采礦活動影響范圍，最終確定評估區(qū)面積73.89 hm2。評估區(qū)內(nèi)有居民住房，已無人居住，無交通要道或重要建筑設(shè)施，緊鄰一處重要旅游景區(qū)(點)，區(qū)內(nèi)無較重要水源地，采礦活動破壞的有耕地、林地、村莊，因此評估區(qū)屬重要區(qū)。

3.2 地質(zhì)災(zāi)害危險性現(xiàn)狀評估

評估區(qū)屬中低山地貌，地勢高低起伏，地形坡度較大，位于外方山脈南部的中低山區(qū)，整個地勢西高東低。據(jù)現(xiàn)場實地調(diào)查，評估區(qū)已形成2個廢石堆場、1個工業(yè)場地、1條礦山道路和1個高位水池及小面積采空區(qū)。現(xiàn)狀條件下未發(fā)現(xiàn)崩塌、滑坡、泥石流、采空塌陷、地裂縫、地面沉降等地質(zhì)災(zāi)害。廢石場目前正在使用，歷年來未見崩塌、滑坡、泥石流現(xiàn)象，但堆積較高較陡，廢石結(jié)構(gòu)較松散，遇強降雨斜坡面廢石較易滑落，威脅對象為運送廢石的車輛和人員，受威脅的人數(shù)<10人，可能造成的直接經(jīng)濟損失<100萬元[2]。因此現(xiàn)狀條件下，廢石場崩塌、滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度中等，危害程度小，地質(zhì)災(zāi)害危險性小，對地質(zhì)環(huán)境影響程度較輕。

3.3 地形地貌景觀破壞現(xiàn)狀評估

工業(yè)場地1處，占地面積共約0.192 1 hm2，場地內(nèi)還有辦公生活用房、井口房、卷揚機房、變壓器房、空壓機房等建筑物，對原生的地形地貌景觀產(chǎn)生了破壞，其破壞程度較大，影響較嚴(yán)重。

廢石堆場2處，廢石堆場1，面積為0.163 6 hm2，廢石堆積總量約3 000 m3；廢石堆場2，面積為0.350 5 hm2，廢石堆積總量約5 000 m3。2處廢石堆場對原生的地形地貌景觀產(chǎn)生了破壞，其破壞程度大，影響嚴(yán)重。

高位水池1個，面積0.011 5 hm2，其破壞程度較大，影響較嚴(yán)重。

礦山道路面積0.206 8 hm2，對原有山坡地形地貌景觀造成破壞，直達(dá)鄉(xiāng)村道路，其破壞程度較嚴(yán)重。

除此之外，現(xiàn)狀情況下，評估區(qū)其他區(qū)域地形地貌景觀影響和破壞程度較輕。

3.4 水土環(huán)境污染現(xiàn)狀評估

礦山排出的廢水主要為生產(chǎn)廢水，礦井排水監(jiān)測因子中的pH、色度、總硬度、Pb、Cd、As及硫化物均沒有超出標(biāo)準(zhǔn)值，監(jiān)測因子中的懸浮物SS含量為81 mg/L，COD含量為128 mg/L，礦井排水中重金屬總鉛平均濃度值為0.04 mg/L(排放標(biāo)準(zhǔn)限值為1.0 mg/L)，總鋅平均濃度為0.11 mg/L[6-7](見表1)。現(xiàn)狀條件下，礦山開采對水環(huán)境污染較輕。

表1 礦山主要污染物監(jiān)測值 mg/L

礦區(qū)內(nèi)有2處廢石堆場，廢石堆積總量約8 000 m3。依據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查，廢石堆場未采取防滲及覆蓋措施，根據(jù)本礦山的環(huán)評報告判斷，廢石中的硫化物礦與水接觸，會形成各種重金屬離子和硫酸根離子，現(xiàn)狀條件下礦山開采對土環(huán)境污染影響程度較嚴(yán)重。

3.5 礦山土地?fù)p毀現(xiàn)狀評估

礦山已損毀土地共計0.909 6 hm2，已損毀土地情況見表2。

表2 已損毀土地單元情況匯總

1)工業(yè)場地?fù)p毀土地現(xiàn)狀

開采平硐590、608硐口位于礦區(qū)南部，形成工業(yè)場地，其損毀的土地利用類型為其他林地和村莊用地，面積分別為0.183 6 hm2和0.008 5 hm2，損毀類型為壓占，壓占時間1.6 a，損毀程度為重度。

2)廢石堆場1和廢石堆場2損毀土地現(xiàn)狀

廢石堆場1位于工業(yè)場地南側(cè)，頂部長約20 m，寬約10 m，高約10 m，面積0.163 6 hm2，損毀地類為其他林地和村莊用地，面積分別為0.158 5 hm2和0.005 1 hm2，沒有采取防滲圍擋措施，損毀類型為壓占和污染，壓占時間大于3 a，土地?fù)p毀程度為重度(見圖2a)。

廢石堆場2位于廢石堆場1南側(cè)，外緣長約30 m，頂寬約10 m，坡度約60°，面積0.350 5 hm2，損毀地類為其他林地。沒有采取防滲圍擋措施，損毀類型為壓占，壓占時間大于3 a，土地?fù)p毀程度為重度(見圖2b)。

圖2 廢石堆場1(a)、廢石堆場2(b)

3)礦山道路損毀土地現(xiàn)狀

依據(jù)前述分析預(yù)測，礦山道路損毀土地利用類型為其他林地，面積0.206 8 hm2，其中有0.014 9 hm2的面積與廢石堆場1重疊。損毀類型為壓占，壓占時間大于3 a，損毀程度為重度。

4)高位水池?fù)p毀土地現(xiàn)狀

高位水池位于工業(yè)場地西側(cè)，面積0.011 5 hm2，損毀地類主要為其他林地，損毀類型為壓占，壓占時間大于3 a，土地?fù)p毀程度為重度。

4 礦山地質(zhì)環(huán)境治理與土地復(fù)墾工程

4.1 礦山地質(zhì)環(huán)境防治分區(qū)

根據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度綜合評估[5]，將評估區(qū)劃分為4個重點防治區(qū)，包括廢石堆場、礦山堆場、表土堆場，3個次重點防治區(qū)工業(yè)場地、礦山道路、高位水池，其他地區(qū)為一般防治區(qū)。

4.2 礦山地質(zhì)環(huán)境治理

4.2.1 廢石堆場治理

廢石堆場在堆放廢石前，應(yīng)鋪設(shè)800 g/m2防滲土工膜，滲漏系數(shù)可達(dá)到0.171×10-7～0.899×10-7cm/s，可做到基本不滲漏。在廢石堆場外圍修建截排水溝，截排水溝斷面采用梯形，上口寬0.9 m，下口寬0.5 m，邊坡1∶0.4。沿廢石堆場底部修建重力式擋渣墻，擋渣墻高5 m，長度28 m。廢石堆場治理工程設(shè)計見圖3。

圖3 廢石堆場治理工程設(shè)計

4.2.2 表土堆場治理

表土堆場上、下游修建截、排水溝，上游防止降雨匯入表土堆場內(nèi)，下游疏導(dǎo)雨水。表土堆存期間，在表土上撒播狗牙根草籽(計入土地復(fù)墾工程量)，面積共0.114 7 hm2。在表土堆場下游設(shè)置植生袋圍堰，防止土壤被雨水沖刷，表土堆場整體保護(hù)工程見圖4。

圖4 表土堆場保護(hù)工程設(shè)計

4.2.3 工業(yè)場地治理

礦山閉坑后，對工業(yè)場地的附屬物全部拆除，并對地基和硬化地面進(jìn)行挖除，進(jìn)行場地清理[6-8]。建筑物包括有空壓機房、變電所、機修間、材料庫、辦公室、宿舍等。經(jīng)統(tǒng)計建筑物面積共385 m2，地下部分構(gòu)筑物拆除192.5 m3。本次設(shè)計按每平方米產(chǎn)生建筑物垃圾5 m3(包括地基拆除)計算，共拆除建筑垃圾2 117.5 m3，需及時清運，可用于回填就近廢棄井口硐口，運距小于500 m。對井口硐口進(jìn)行回填封堵，包括平硐、風(fēng)井、斜井。

4.2.4 塌陷影響區(qū)治理

區(qū)內(nèi)表土覆蓋層與風(fēng)化層較厚，充填裂縫需土量較少，就近人工挖土充填搗實即可，充填高度與原地面一致。對寬度小于20 cm的裂縫，就近挖土充填，對于大于20 cm的裂縫，先挖表土，然后下部充填碎石土，上部充填0.5 m厚表土，最后搗實即可，充填高度與原地面一致。充填方法見圖5。

圖5 縫充填示意

4.3 礦區(qū)土地復(fù)墾

根據(jù)土地復(fù)墾適宜性評價，復(fù)墾地類有旱地、有林地、其他林地、農(nóng)村道路，旱地不需要設(shè)計灌排工程，因地塊較小，也不需要設(shè)計田間道、生產(chǎn)路、林網(wǎng)，高位水池繼續(xù)保留，只在周圍栽植樹木恢復(fù)周邊生態(tài)環(huán)境，礦山生產(chǎn)道路留作農(nóng)村道路，路邊栽植樹木[9-11]。

4.3.1 土壤重構(gòu)工程

廢石堆場復(fù)墾為有林地，在進(jìn)行坡面整形之后，對廢石堆場坡面及坡頂進(jìn)行覆土，覆土厚度0.8 m；礦石堆場復(fù)墾為有林地，在礦石全部運走之后去除土工防滲膜，挖坑植樹，樹坑覆土0.8 m；表土堆場復(fù)墾為有林地及旱地，林地挖坑植樹，樹坑覆土0.8 m，旱地覆土0.6 m；工業(yè)場地復(fù)墾為有林地及旱地，林地挖坑植樹，樹坑覆土0.8 m，旱地覆土0.6 m。

4.3.2 植被重建工程

林草恢復(fù)工程，廢石堆場、礦石堆場、表土堆場、工業(yè)場地進(jìn)行林草恢復(fù)，對塌陷影響區(qū)受地裂縫和地面塌陷影響的其他林地進(jìn)行補植。對高位水池和礦山道路進(jìn)行景觀恢復(fù)，在高位水池周邊和礦山道路兩側(cè)栽植樹木。

廢石堆場平臺上刺槐和紫穗槐隔行種植，種植間距1.5 m×1.5 m，林間撒播小鱗苔草；坡面按照2 m×2.5 m的間距種植刺槐，林間穴播蒼耳，行距0.3 m×0.3 m，坡腳栽植一行爬山虎，株距1 m。礦石堆場刺槐和紫穗槐隔行種植，種植間距1.5 m×1.5 m。表土堆場按1.5 m×1.5 m的間距種植刺槐，刺槐中間撒播小鱗苔草。工業(yè)場地按1.5 m×1.5 m的間距種植刺槐，刺槐中間撒播小鱗苔草。道路兩側(cè)及高位水池周邊栽植刺槐，種植間距2 m。

5 結(jié) 語

通過對礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀調(diào)查，評估了礦業(yè)活動對該地區(qū)的地質(zhì)環(huán)境影響程度，采取礦山地質(zhì)環(huán)境治理和土地復(fù)墾方法，達(dá)到消除地質(zhì)災(zāi)害隱患和改善生態(tài)環(huán)境的目標(biāo)。

1)礦區(qū)位于華北地塊南緣，屬外方山多金屬成礦帶，區(qū)域內(nèi)采礦活動頻繁。礦區(qū)因開采形成了廢石堆場、礦石堆場、工業(yè)場地、高位水池、礦石道路等，共造成土地?fù)p毀面積0.909 6 hm2，對地形地貌景觀、水土環(huán)境污染破壞較嚴(yán)重。

2)根據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查結(jié)果，本次評估區(qū)面積劃定為73.89 hm2，評估區(qū)屬重要區(qū)。通過地質(zhì)災(zāi)害危險性現(xiàn)狀評估，對地質(zhì)環(huán)境影響程度較輕。通過水土環(huán)境污染現(xiàn)狀評估，礦山開采對土環(huán)境污染影響程度較嚴(yán)重。通過廢石堆場、礦石堆場、工業(yè)場地、高位水池、礦石道路等現(xiàn)狀評估，對地形地貌景觀破壞影響較嚴(yán)重。

3)根據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度綜合評估，將評估區(qū)劃分為重點防治區(qū)、次重點防治區(qū)和一般防治區(qū)。并針對防治區(qū)特征，開展礦山地質(zhì)環(huán)境治理與土地復(fù)墾工程，力求將地質(zhì)環(huán)境影響程度降至最低。