矿区地质环境问题防治对策

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摘要：矿产资源开发会造成区域环境的严重破坏。通过调查，对肃南县红石窝矿区地质环境问题类型、规模和防治对策进行研究。结果表明：该矿区土地严重损毁，共发现采硐37处，渣堆42处，地面塌陷5处，破坏面积97343m2，主要分布在红旗、宏安和红旗北坡煤矿；采硐规模以0~20m3为主，占总数的59.46%，渣堆规模以0~200m3为主，占总数的61.9%；建议根据不同的破坏规模，采用采洞封堵、塌陷坑回填、废弃渣堆整理、拦渣墙、排水渠、绿化、围栏等治理措施进行处理。

关键词：红石窝矿区；地质环境问题；矿山生态修复

1矿区概况

矿产资源的开采在给人类提供财富的同时，也给矿区带来生态破坏、地质灾害、环境污染等一系列的地质环境问题，尤其对土地的破坏极为严重[1-2]。土地破坏不仅造成区域环境恶化，而且带来严重的经济、社会问题，对人类的生存环境造成极大影响[3-5]。因此必须对矿业开发造成的土地破坏进行研究，制定合理的恢复、防治方案。肃南县地处河西走廊中部、祁连山北麓，总面积2.38×104km2。县境内矿产资源丰富，主要有金、银、铜、铁、锰、铬、钨、煤等，次为花岗岩、石灰岩、石膏等非金属矿产。红石窝矿区地处祁连山国家级自然保护区中部北侧。20世纪70~80年代，私人违法违规开发矿产资源对生态环境造成了极大的破坏。本文通过调查矿区地质环境问题类型、分布和规模，提出防治对策。1矿区概况红石窝矿区划分为4个片区，均位于祁连山国家级保护区试验区，包括3处煤矿和1处砂石料场，煤矿均为20世纪私人进行开采，现已关闭停用，责任主体灭失。建筑用砂石料场为夹木沟建筑用砂石料场，已依法关闭。矿山开采过程中的挖损、固体废弃物堆积对地表景观造成极大的破坏，土地资源损毁严重。

2矿山地质环境问题

2.1地质环境问题类型红石窝矿区煤矿资源的开采方式主要包括露天开采和井工开采，产量分别占总体产量的4%和96%。主要的占地方式包括采煤沉陷地、露天挖损地、矸石占压地、露天排土占地和未被采矿作业利用的其他类型土地。该矿区主要的地质环境问题为土地破坏，主要的土地破坏方式为采硐挖损、废弃矿渣压占和采煤塌陷。共发现采硐37处，渣堆49处，地面塌陷5处，破坏面积97343m2；主要分布在红旗、宏安、红旗北坡煤矿，平均采硐体积24.56~33.67m3；平均渣堆体积620.91~78421.42m3(表1、图1)。红旗北坡1#煤矿为例，采硐集中分布在东、南部，多接近道路边缘，渣堆主要分布在东部及北部，采硐与渣堆邻近，距离不超过100m。2.2采硐及渣堆规模红石窝矿区37个采硐(图2)的体积范围为2~120m3，平均体积25.09m3，体积在0~20m3的有22个，占总数的59.46%，20~40m3和大于60m3的分别有5个，各占总数的13.51%，40~60m3的有4个，占总数的10.81%。42个渣堆(图3)的体积范围为3.85~43695.3m3，平均体积2646.11m3，0~200m3有16个，占渣堆总数的61.9%，2000m3以上共9个，占渣堆总数的21.43%。

3防治对策

红石窝矿区自从20世纪80年代乱采乱挖开始，原来粗放型的开采方式，不仅造成矿产资源的严重浪费，而且也使得区内的土地资源、自然景观造成极大破坏，采硐挖损、废渣堆积是造成矿区土地损毁的主要原因。应从根本上消除隐患，覆土覆绿，最大限度地恢复植被、自然生态景观，恢复原林草地的土地使用功能，为重筑祁连山国家级自然保护区生态屏障做出贡献。针对红石窝矿区内各区域的土地损毁问题，经综合研究论证，可采用采洞封堵、塌陷坑回填、废弃渣堆整理、拦渣墙、排水渠、绿化、围栏等治理措施：(1)根据规模。对于规模较小的采硐及塌陷坑，采取封堵回填措施，可利用废弃矿渣进行就近填埋、夯实，然后进行覆土处理。对废弃渣堆分级处理：①对规模较小的渣堆进行整平，利用废渣回填邻近采硐及塌陷坑；②规模大200m3的渣堆，在尽量减小工程量的基础上，对其进行整理平均推平深度约0.5~1.5m，表层覆土处理，局部渣堆处缺少覆土，将原始渣堆挖出，堆积在一侧，剥离原始地表土，填埋废渣，应辅以人力夯或小型夯实机具夯实后进行覆土。(2)根据地形。采硐及塌陷坑：①对于竖直采硐及塌陷坑，直接进行封堵回填，下部采用大颗粒的矿渣，上部采用细颗粒的矿渣，然后表层覆土；②对于水平采硐，若邻近建筑物、道路，可利用废弃矿渣进行填埋；若采硐附近空旷，可进行垮落填埋。渣堆:①平地堆积渣堆根据其规模进行分级处理；②斜坡堆积渣堆：对边坡表层弃渣进行清理，整平放缓角度，表层覆土。此外，在废弃渣堆整理前缘设置拦渣墙，用以稳固渣堆，消除地质灾害隐患。对于堆积在沟道的渣堆进行整理后，在堆渣整治外围设置浆砌石排水渠工程，将降雨形成的地表汇流引导排泄于坡外，减少冲刷坡面，影响坡体稳定性，确保治理后斜坡体安全。表层覆土后，因地适宜地选择绿化目标物种，使其与立地生境寄生共存，植被种类的选择上要具有耐干旱贫瘠、易栽种成活、速生性能好、固氮保土性能强等，特别是立科固氮植物可以作为选择的重点物种，可以改善矿区土壤结构与养分状况，有利于植物的快速生长和改善恶劣的生境条件。此外，在外围设置钢丝网围栏，防止牲畜踩踏，破坏表土及植被。对修复后土地进行检测，采取监测员地表巡视方法，不定期对矿区地质环境保护与恢复治理区进行巡视。

4结论

红石窝矿区位于祁连山国家级自然保护区，矿山开采造成了土地严重损毁，全区共发现采硐37处，渣堆42处，地面塌陷5处，共破坏面积97343m2；主要分布在红旗、宏安、红旗北坡煤矿。采硐规模以0~20m3为主，占总数的59.46%，渣堆规模以0~200m3为主，占总数的61.9%。针对矿区内各区域的土地损毁问题，建议采用采洞封堵、塌陷坑回填、废弃渣堆整理、拦渣墙、排水渠、绿化、围栏等治理措施，根据不同规模及地形进行分级处理。应对矿区形成强有力的管理机制，坚决取缔乱采乱挖、乱堆乱放行为，严格规划、规范人类工程活动，把地质灾害的防治与生态环境保护统一起来，促进生态环境向良性发展。

参考文献：

[1]马潇潇.煤矿区土地利用变化及驱动力分析[D].河南理工大学,2011.

[2]徐友宁.矿山环境地质与地质环境[J].西北地质,2005(4):108-112.

[3]徐涵洵.井工开采引起煤矿区土地破坏状况及趋势分析[D].太原理工大学,2015.

[4]何原荣,朱建军,龙四春,等.基于VRMap的矿区土地资源破坏三维可视化与分析模型集成系统[J].自然灾害学报,2014,23(2):264-270.

[5]金洪波,张世文,黄元仿.可拓理论在矿区土地破坏程度评价中的应用[J].岩土力学,2010,31(9):2704-2710.

作者：唐家凯 贾雪梅 张国信 王运兴 周自强 李霞 单位：甘肃省科学院地质自然灾害防治研究所