尖锋山石灰岩矿山地质环境保护与恢复治理

田正伟,燕永锋,陈正学

(1.昆明理工大学国土资源工程学院，昆明　650093；2.中国建筑材料工业地质勘查中心云南总队，昆明　650106)



尖锋山石灰岩矿山地质环境保护与恢复治理

田正伟1,燕永锋1,陈正学2

(1.昆明理工大学国土资源工程学院，昆明650093；2.中国建筑材料工业地质勘查中心云南总队，昆明650106)

摘要：以云南省澄江县尖锋山石灰岩矿为例，从地质灾害、含水层、地形地貌景观和土地资源4个方面对露天开采矿山可能发生的地质环境问题进行探讨，提出预防及恢复措施，对同类矿山地质环境的保护与恢复治理有部分借鉴意义[1]。

关键词：露天矿山；地质环境；预防；生态恢复

矿产资源是社会经济发展的物质基础，但采矿活动诱发了大量的地质灾害，损毁了土地资源，破坏了地质环境，影响了社会经济的协调和可持续发展。因此，开展矿山地质环境保护与恢复治理研究有利于生态文明建设。本文以云南省澄江县尖锋山石灰岩矿为例，对矿山地质环境保护与恢复治理进行探讨。

1矿山概况及地质环境背景

1.1矿山概况

澄江县尖锋山石灰岩矿位于澄江县城(凤麓镇)31°方向,平距约16.5 km，矿区地理坐标：东经103°00′19″～103°00′24″、北纬24°47′45″～24°47′54″。矿区面积0.049 8 km2。

矿山已开采5 a，开采矿种为石灰岩矿，开采方式为露天开采。现形成采空区1个，长约350 m，宽约173 m，面积约3.777 7 hm2，开采形成2 300 m、2 325 m和2 340 m三个平台，开采台阶高15～20 m。开采边坡角>60°，开采标高2 369.20～2 300 m。

露天采坑内仅采场顶部地表松散土体出现部分滑动，未发生过崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害。评估区现状下地质灾害主要为BW1、BW2不稳定边坡，矿山现状见图1、图2。

图1　评估区不稳定边坡BW1

图2　评估区不稳定边坡BW2

矿山开采产生的废石、弃土量较少，矿山在矿区南部设置有排土场，矿山开采过程中排出的废石、弃土一部分用于工业场地整平，一部分堆放于排土场，根据现场调查，矿山在南部设置有工业场地、排土场、破碎站及办公生活区。矿山生产用水量不大，大部分用于对矿山公路、工业场地及排土场的洒水而不外排，厕所废水经化粪池净化处理后外排，其他生活废水，经沉淀后外排。目前，矿山公路、水、电已接通矿区，矿山的基础设施基本完善，外部条件良好。

1.2矿山地质环境背景

(1) 自然地理：澂江县境内属亚热带高原季风气候，年平均气温15.5℃，年平均降水量947 mm，自然排泄条件良好，自然降水对矿区开采影响小。项目区内植被以次生灌木林为主，少量耕地和草地，另外有大量裸地。评估区大部分基岩裸露于地表，仅少数为第四系残坡积层石灰岩风化形成的褐黄、褐红色红粘土覆盖，分布于山顶、近山顶缓坡和低洼地带。

(2) 地形地貌：矿区属裸露型岩溶中低山地貌类型，主要有岩溶孤锋连成的山体。最高海拔标高2 369.2 m，最低海拔标高约2 289 m，相对高差80.2 m。地形切割中等，坡度10°～30°，局部大于35°，整个区域地形呈北部高、南部周低，矿区外围北部的阳宗海水面为当地最低侵蚀基准面，海拔标高约1 770 m。

(3) 地层岩性与地质构造：评估区出露地层主要为第四系残坡积层(Qel+dl)、二叠系上统峨眉山组玄武岩(P2β)及二叠系下统栖霞茅口组灰岩、白云岩(P1q+m)。

(4) 评估区构造：评估区内地层总体呈单斜构造，地层总体走向N52°～73°E，倾向SE，倾角21°～30°。断层构造不发育，仅在矿区南西部发育一推测断层，走向NW，断层性质不清，破碎带主要由灰岩角砾、粘土岩等物质充填。评估区周边节理裂隙较发育，主要表现为溶隙、溶沟，裂隙面粗糙，为粘土所充填。评估区地质构造复杂程度为中等类型。

2矿山地质环境影响评估

2.1矿山地质环境现状评估

2.1.1地质灾害现状评估

矿山开采至今已达5 a之久，矿区现形成一采空区，采空区长约350 m，宽约173 m，面积约37 777.04 m2(3.777 7 hm2)。矿山在开采过程中未发生过滑坡，雨季曾发生一些小规模的崩塌，崩塌原因为边坡角较陡，爆破震动震松的岩石在强降雨条件下发生小规模崩塌，由于矿山的开采及时清理，现状已看不出崩塌形态、迹象、位置；评估区现状下地质灾害主要为BW1、BW2不稳定边坡，但边坡角较陡应进行削坡处理。

不稳定边坡(BW1)：位于矿区西部，平面形态呈半月牙形，近南北向展布，长约376 m，边坡高度2～62 m，边坡坡向132°，坡面角约76°(见图1及剖面图3)。主要为矿山开采形成，坡体组成主要为二叠系下统栖霞茅口组(P1q+m)灰岩、白云岩。由于边坡坡向与岩层倾向一致，为顺向坡，但坡体组成物质为石灰岩，力学性质较好，开挖将引发边坡失稳。现状基本稳定，但暴雨条件及爆破震动下边坡产生顺层滑坡、崩塌及掉块的可能性较大，对下方采矿人员、运输车辆及采矿设施危害较大。

不稳定边坡(BW2)：位于矿区北东部，平面形态呈半月牙形，近北南向展布，长约382 m，边坡高度2～53 m，边坡坡向230°，坡面角约79°(见图1、图2及剖面图4)。主要为矿山开采形成，坡体组成物质主要为二叠系下统栖霞茅口组(P1q+m)灰岩、白云岩。由于边坡坡向与岩层倾向相反，为逆向坡，但坡体组成物质为石灰岩、白云岩，力学性质较好，开挖将引发边坡失稳。现状基本稳定，暴雨条件及爆破震动下边坡产生崩塌、掉块的可能性较小，对下方采矿人员、运输车辆及采矿设施危害较小。

1.矿界范围；2.不稳定边坡；3.原地表线；4.二叠系栖霞、茅口组(未分)；5.灰岩图3　BW1工程地质剖面图

1.矿界范围；2.不稳定边坡；3.原地表线；4.第四系残坡积层；5.二叠系栖霞、茅口组(未分)；6.含砾粘土；7.灰岩图4　BW2工程地质剖面图

2.1.2地下含水层的影响或破坏情况现状评估

本矿山开采方式为露天开采，开采标高为2 369.2～2 300 m之间，位于评估区最低侵蚀基准面之上；现状矿区范围内采挖形成一个采空区，最大采深约69.2 m；据现场调查，矿区及周围主要含水层水位下降幅度小；地表水体未漏失；未影响到矿区及周围生产生活用水。现状下矿业活动对评估区地下水含水层的影响和破坏程度较轻。

2.1.3地形地貌景观现状

矿山开采已形成一个采空区，最高点为2 369.2 m，最低点为2 300 m，采深约69.2 m，面积3.777 7 hm2，采空区在开采前为旱地、灌木林地、裸地及其他草地。露天采场面积小于10 hm2，深度大于50 m，项目区内及周围无名胜古迹、自然保护区和地质灾害敏感点，对矿山地形地貌景观破坏较严重。

2.1.4土地资源占压与破坏现状

矿区目前进行矿山开采活动，占用及破坏土地资源总面积为6.848 9 hm2，矿山占用或破坏的土地资源主要分为两部分，一部分为矿山辅助设施占用的土地资源，另一部分为露天采场破坏的土地资源。矿山辅助设施占用和破坏土地类型主要为旱地1.578 6 hm2、灌木林地1.350 0 hm2、农村道路0.000 5 hm2，裸地0.142 1 hm2；露天采场破坏土地类型主要为旱地0.087 4 hm2、灌木林地0.651 1 hm2、其他草地0.022 2 hm2、农村道路0.000 3 hm2，裸地3.016 7 hm2；矿山占用和破坏的旱地总面积1.666 0 hm2、灌木林地总面积2.001 1 hm2、其他草地总面积0.022 2 hm2、农村道路0.000 8 hm2，裸地总面积3.158 8 hm2，对土地资源的破坏程度为较严重。

2.1.5其他地质环境问题

办公生活区、破碎站位于矿区南部，在爆破安全距离300 m内，矿山开采爆破时，将威胁办公生活区、破碎站人员及设备安全，矿山人数为15人，其危险性、危害性中等。澄江县尖锋山四号采石场与澄江县尖锋山三号采石场、小团山采矿权相距较近，距离不足300 m，矿山开采、爆破等都将会相互影响，将威胁相邻矿山工作人员安全，其危险性、危害性中等。

2.2矿山地质环境预测评估

2.2.1地质灾害预测评估

据现场调查，评估区现状地质灾害主要发育2个不稳定边坡BW1、BW2。BW1不稳定边坡位于矿区西部，边坡高度2～62 m，边坡坡向132°，坡面角约76°，平面形态呈半月牙形；BW2不稳定边坡位于矿区北东部，边坡高度2～53 m，边坡坡向230°，坡面角约79°，平面形态呈半月牙形。地层产状156°∠21°～30°，发育两组节理：①组节理裂隙走向N40°W，直立，频率为3条/2m，宽20～30 cm;②组节理裂隙走向N30°～40°E，倾向SE，倾角80°～85°。BW1为顺层切脚高陡边坡，节理裂隙发育，预测开挖将引发边坡失稳，产生滑坡、崩塌、掉石的地质灾害可能性大，其危险性大，对下方采矿人员、运输车辆及采矿设施的危害中等。BW2不稳定边坡现状基本稳定，由于节理裂隙的切割，开挖将引发边坡失稳，暴雨条件下边坡产生崩塌、掉石的地质灾害可能性中等，其危险性、危害性中等；对下方采矿人员、运输车辆及采矿设施的危害中等。

2.2.2含水层影响和破坏的预测评估

本矿山开采方式为露天开采，开采标高为2 369.2～2 300 m之间，位于评估区最低侵蚀基准面之上；开采终了面积为4.98 hm2，最大采深69.2 m；据现场调查，矿区及周围主要含水层水位下降幅度小；地表水体未漏失；未影响到矿区及周围生产生活用水。现状下矿业活动对评估区地下水含水层的影响和破坏程度较轻。

2.2.3地形地貌景观预测

矿业活动开采结束后，最终形成露天采空区面积为4.98 hm2，采空区最低标高2 300 m，最高标高2 369.2 m，最大采深69.2 m，矿业活动对地形地貌景观的影响和破坏较严重。

2.2.4土地资源占压与破坏预测

矿业活动开采结束后，占用及破坏土地资源总面积为8.367 6 hm2，矿山占用或破坏的土地资源主要分为两部分，一部分为矿山辅助设施占用的土地资源，另一部分为露天采场破坏的土地资源。矿山辅助设施占用和破坏土地类型主要为旱地1.587 0 hm2、灌木林地1.426 8 hm2、其他草地0.029 4 hm2、农村道路0.000 5 hm2、裸地0.391 7 hm2；露天采场破坏土地类型主要为旱地0.295 6 hm2、灌木林地0.651 8 hm2、其他草地0.022 2 hm2、农村道路0.000 3 hm2、裸地3.962 3 hm2；矿山占用和破坏的旱地总面积1.882 6 hm2、灌木林地总面积2.078 6 hm2、其他草地总面积0.051 6 hm2、农村道路0.000 8 hm2、裸地总面积4.354 0 hm2，对土地资源的破坏程度为较严重。

3矿山地质环境防治措施

根据矿产资源开发利用方案，结合矿山地质环境问题类型、分布特征及危害性、矿山地质环境影响评估结果，按照“区内相似，区际相异”，“就大不就小，整体不分割”的原则，现状评估与预测评估结果不一致的采取就上原则，采用定量、半定量分析法对矿山地质环境保护与恢复治理进行分区。划分露天采场、工业场地、排土场、办公生活区等矿山辅助设施、矿山道路矿山地质环境重点防治区；划分开采外围等用地范围及影响区域为矿山地质环境一般防治区。矿山地质环境保护与恢复治理工程主要包括地质灾害治理、含水层破坏防治工作、地形地貌景观恢复治理、土地资源影响与破坏防治工程。

3.1地质灾害治理

本矿山为露天开采矿山，地质灾害不发育，后期主要是针对潜在不稳定边坡BW1、BW2进行削坡、清理危岩。

3.2含水层破坏防治工作

矿山开采主要为石灰岩矿，矿石有毒、有害元素甚微，对含水层破坏较小。矿山开采对地下含水层顶部结构造成局部破坏，可能增大含水层的渗透性能和造成岩溶水的污染。矿山开采及生产加工产生的粉尘、废气，融入大气降水渗透将对地下水造成一定的污染，生活污水主要为食堂污水、浴室废水、职工日常生活废水等，生活污水的粪便等污水经粪池或旱厕收集后用作农肥，其它较清洁生活污水应经收集后用于矿区洒水降尘、绿化等，生活污水将不外排。矿山其它生产废水(含初期雨水)经沉淀后，用于矿区洒水降尘或达标排放。

3.3地形地貌景观恢复治理

矿山开采过程中剥离的残坡积层粘土应集中堆放于排土场，可作为地质环境恢复治理工作的土壤来源。矿区适合农业耕种和植物生长。办公生活区土壤类型为褐黄、褐红色红粘土，土体疏松，土层厚0.0～2.5 m，适宜农耕种地，应恢复为旱地。工业场地、排土场现已整平，地形平缓，面积较大，以褐黄、褐红色红粘土为主，适宜农耕种地，应恢复为旱地。露天采场底部地形平缓，适宜农耕种地，应恢复为旱地；露采平台采用灌、草混种恢复为林地，露采斜坡坡度较陡，采用藤、草混种恢复为草地。

3.4矿山地质环境监测工程

采场边坡稳定性监测主要监测稳定性、变形、运动拉裂等情况，植被恢复措施监测主要监测林草植被成活率、保存率。其监测方法主要采用实地调查法进行监测，边坡稳定性监测频率一周一次，若边坡爆破过于频繁，雨季或变形速度加剧时应加密观测频率；植被恢复措施监测频率建设期雨季每月一次，旱季每两个月监测一次，监测0.5 a；施工结束后雨季每一个月一次，旱季每三个月一次。

4结论

(1) 本文以露天开采石灰岩矿为例，说明矿山开采引发边坡崩塌地质灾害的可能性，并介绍了地形地貌景观和土地资源遭受破坏等主要地质环境问题。

(2) 恢复治理分为矿山地质环境重点防治区和矿山地质环境一般防治区，矿山地质环境保护与恢复治理工程主要包括地质灾害治理、含水层破坏防治工作、地形地貌景观恢复治理、土地资源影响与破坏防治工程、矿山地质环境监测工程。

(3) 对矿山地质环境问题进行分析，提出应对边坡进行削坡治理，对破坏的地形地貌景观和土地资源进行覆土，恢复土地功能，并对边坡稳定性进行实地调查监测等，这些防治措施对该类型矿山的地质环境保护与恢复治理工作具有一定的指导意义[2]。

参考文献

[1]刘超良,孙涛,魏增超,等.露天矿山地质环境保护与恢复治理[J].地质灾害与环境保护,2013,24(2);34-36.

[2]林碧华,马晓轩,陶波.石灰石矿山地质环境保护与恢复治理探讨[J].地质灾害与环境保护,2012,23(2);48-53.

GEO-ENVIRONMENTAL PROTECTION AND RESTORATION OF JIAN FENG MOUNTAIN STONE PIT

TIAN Zheng-wei1,YAN Yong-feng1,CHEN Zheng-xue2

(1.School of land and Resource Engineering,Kunming University of Science and Technology,Kunming650093China;2.Yunnan Branch,Chian National Geological Exploration Center of Building Material Industry 650106,China)

Abstract:With a limestone mine in No.4 stone pit of jianfeng mountain chengjiang country Yunnan province for example , possible geo-environmental issues in opencast mines are discussed in terms of geo-hazard , acuifer , topography , land resources .And corresponding prevention and restoration measures have some reference significance for the geo-environmental protection and recovery in similar mines.

Key words：opencast mine; geological environment; prevention; restoration

文章编号：1006-4362(2016)02-0100-05

收稿日期：2016-01-20改回日期：2016-02-25

中图分类号：TD167

文献标识码：A

作者简介：田正伟(1991-)，男，硕士研究生，主要研究方向为资源信息技术。E-mail：tianzhengwei59@163.com