礦區地質環境問題防治對策

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摘要：礦產資源開發會造成區域環境的嚴重破壞。通過調查，對肅南縣紅石窩礦區地質環境問題類型、規模和防治對策進行研究。結果表明：該礦區土地嚴重損毀，共發現采硐37處，渣堆42處，地面塌陷5處，破壞面積97343m2，主要分布在紅旗、宏安和紅旗北坡煤礦；采硐規模以0~20m3為主，占總數的59.46%，渣堆規模以0~200m3為主，占總數的61.9%；建議根據不同的破壞規模，采用采洞封堵、塌陷坑回填、廢棄渣堆整理、攔渣墻、排水渠、綠化、圍欄等治理措施進行處理。

關鍵詞：紅石窩礦區；地質環境問題；礦山生態修復

1礦區概況

礦產資源的開采在給人類提供財富的同時，也給礦區帶來生態破壞、地質災害、環境污染等一系列的地質環境問題，尤其對土地的破壞極為嚴重[1-2]。土地破壞不僅造成區域環境惡化，而且帶來嚴重的經濟、社會問題，對人類的生存環境造成極大影響[3-5]。因此必須對礦業開發造成的土地破壞進行研究，制定合理的恢復、防治方案。肅南縣地處河西走廊中部、祁連山北麓，總面積2.38×104km2。縣境內礦產資源豐富，主要有金、銀、銅、鐵、錳、鉻、鎢、煤等，次為花崗巖、石灰巖、石膏等非金屬礦產。紅石窩礦區地處祁連山國家級自然保護區中部北側。20世紀70~80年代，私人違法違規開發礦產資源對生態環境造成了極大的破壞。本文通過調查礦區地質環境問題類型、分布和規模，提出防治對策。1礦區概況紅石窩礦區劃分為4個片區，均位于祁連山國家級保護區試驗區，包括3處煤礦和1處砂石料場，煤礦均為20世紀私人進行開采，現已關閉停用，責任主體滅失。建筑用砂石料場為夾木溝建筑用砂石料場，已依法關閉。礦山開采過程中的挖損、固體廢棄物堆積對地表景觀造成極大的破壞，土地資源損毀嚴重。

2礦山地質環境問題

2.1地質環境問題類型紅石窩礦區煤礦資源的開采方式主要包括露天開采和井工開采，產量分別占總體產量的4%和96%。主要的占地方式包括采煤沉陷地、露天挖損地、矸石占壓地、露天排土占地和未被采礦作業利用的其他類型土地。該礦區主要的地質環境問題為土地破壞，主要的土地破壞方式為采硐挖損、廢棄礦渣壓占和采煤塌陷。共發現采硐37處，渣堆49處，地面塌陷5處，破壞面積97343m2；主要分布在紅旗、宏安、紅旗北坡煤礦，平均采硐體積24.56~33.67m3；平均渣堆體積620.91~78421.42m3(表1、圖1)。紅旗北坡1#煤礦為例，采硐集中分布在東、南部，多接近道路邊緣，渣堆主要分布在東部及北部，采硐與渣堆鄰近，距離不超過100m。2.2采硐及渣堆規模紅石窩礦區37個采硐(圖2)的體積范圍為2~120m3，平均體積25.09m3，體積在0~20m3的有22個，占總數的59.46%，20~40m3和大于60m3的分別有5個，各占總數的13.51%，40~60m3的有4個，占總數的10.81%。42個渣堆(圖3)的體積范圍為3.85~43695.3m3，平均體積2646.11m3，0~200m3有16個，占渣堆總數的61.9%，2000m3以上共9個，占渣堆總數的21.43%。

3防治對策

紅石窩礦區自從20世紀80年代亂采亂挖開始，原來粗放型的開采方式，不僅造成礦產資源的嚴重浪費，而且也使得區內的土地資源、自然景觀造成極大破壞，采硐挖損、廢渣堆積是造成礦區土地損毀的主要原因。應從根本上消除隱患，覆土覆綠，最大限度地恢復植被、自然生態景觀，恢復原林草地的土地使用功能，為重筑祁連山國家級自然保護區生態屏障做出貢獻。針對紅石窩礦區內各區域的土地損毀問題，經綜合研究論證，可采用采洞封堵、塌陷坑回填、廢棄渣堆整理、攔渣墻、排水渠、綠化、圍欄等治理措施：(1)根據規模。對于規模較小的采硐及塌陷坑，采取封堵回填措施，可利用廢棄礦渣進行就近填埋、夯實，然后進行覆土處理。對廢棄渣堆分級處理：①對規模較小的渣堆進行整平，利用廢渣回填鄰近采硐及塌陷坑；②規模大200m3的渣堆，在盡量減小工程量的基礎上，對其進行整理平均推平深度約0.5~1.5m，表層覆土處理，局部渣堆處缺少覆土，將原始渣堆挖出，堆積在一側，剝離原始地表土，填埋廢渣，應輔以人力夯或小型夯實機具夯實后進行覆土。(2)根據地形。采硐及塌陷坑：①對于豎直采硐及塌陷坑，直接進行封堵回填，下部采用大顆粒的礦渣，上部采用細顆粒的礦渣，然后表層覆土；②對于水平采硐，若鄰近建筑物、道路，可利用廢棄礦渣進行填埋；若采硐附近空曠，可進行垮落填埋。渣堆:①平地堆積渣堆根據其規模進行分級處理；②斜坡堆積渣堆：對邊坡表層棄渣進行清理，整平放緩角度，表層覆土。此外，在廢棄渣堆整理前緣設置攔渣墻，用以穩固渣堆，消除地質災害隱患。對于堆積在溝道的渣堆進行整理后，在堆渣整治外圍設置漿砌石排水渠工程，將降雨形成的地表匯流引導排泄于坡外，減少沖刷坡面，影響坡體穩定性，確保治理后斜坡體安全。表層覆土后，因地適宜地選擇綠化目標物種，使其與立地生境寄生共存，植被種類的選擇上要具有耐干旱貧瘠、易栽種成活、速生性能好、固氮保土性能強等，特別是立科固氮植物可以作為選擇的重點物種，可以改善礦區土壤結構與養分狀況，有利于植物的快速生長和改善惡劣的生境條件。此外，在外圍設置鋼絲網圍欄，防止牲畜踩踏，破壞表土及植被。對修復后土地進行檢測，采取監測員地表巡視方法，不定期對礦區地質環境保護與恢復治理區進行巡視。

4結論

紅石窩礦區位于祁連山國家級自然保護區，礦山開采造成了土地嚴重損毀，全區共發現采硐37處，渣堆42處，地面塌陷5處，共破壞面積97343m2；主要分布在紅旗、宏安、紅旗北坡煤礦。采硐規模以0~20m3為主，占總數的59.46%，渣堆規模以0~200m3為主，占總數的61.9%。針對礦區內各區域的土地損毀問題，建議采用采洞封堵、塌陷坑回填、廢棄渣堆整理、攔渣墻、排水渠、綠化、圍欄等治理措施，根據不同規模及地形進行分級處理。應對礦區形成強有力的管理機制，堅決取締亂采亂挖、亂堆亂放行為，嚴格規劃、規范人類工程活動，把地質災害的防治與生態環境保護統一起來，促進生態環境向良性發展。

參考文獻：

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[2]徐友寧.礦山環境地質與地質環境[J].西北地質,2005(4):108-112.

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[4]何原榮,朱建軍,龍四春,等.基于VRMap的礦區土地資源破壞三維可視化與分析模型集成系統[J].自然災害學報,2014,23(2):264-270.

[5]金洪波,張世文,黃元仿.可拓理論在礦區土地破壞程度評價中的應用[J].巖土力學,2010,31(9):2704-2710.

作者：唐家凱 賈雪梅 張國信 王運興 周自強 李霞 單位：甘肅省科學院地質自然災害防治研究所