牛振波

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第一地質(zhì)環(huán)境調(diào)查院，河南 鄭州 450045）

1 地質(zhì)背景

河南省小秦嶺礦區(qū)位于河南省靈寶市朱陽鎮(zhèn)，行政隸屬于河南省靈寶市朱陽鎮(zhèn)管轄。地理坐標(biāo)：東經(jīng)110°30′40″～110°31′58″北緯34°23°05″～34°24′10″，項(xiàng)目治理區(qū)面積14.1km2。

礦區(qū)至靈寶市約65km。礦區(qū)于1979年建成投產(chǎn)，礦區(qū)內(nèi)有采礦坑口40余處，尾礦庫4座。礦區(qū)經(jīng)過30多年的采礦生產(chǎn)，累計(jì)排放廢石礦渣約450多萬m3，礦渣侵占損毀山坡林地面積214855萬m2（約322畝）。形成的崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害隱患店多達(dá)30余處，對(duì)1500多名礦山企業(yè)職工和300多名當(dāng)?shù)卮迕竦纳?cái)產(chǎn)構(gòu)成了嚴(yán)重威脅；對(duì)礦區(qū)周邊的生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重破壞。為此，當(dāng)?shù)卣?、礦山企業(yè)、和居民對(duì)礦山環(huán)境治理十分迫切。

2 礦區(qū)主要地質(zhì)環(huán)境問題

礦區(qū)于1979年建礦投產(chǎn)，計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)期由于礦山企業(yè)缺乏礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)和國(guó)家缺少相關(guān)的法律政策，使礦山地質(zhì)環(huán)境遭到了嚴(yán)重破壞，產(chǎn)生了較多的礦山地質(zhì)環(huán)境問題：

（1）地形地貌景破壞嚴(yán)重，引起多處地面塌陷、地裂縫、不穩(wěn)定邊坡、泥石流。經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，治理工程區(qū)槍馬峪、白樺峪、黑馬峪三個(gè)礦區(qū)經(jīng)過30多年的開采，亂堆亂放的礦渣造成山體破損、大片原始植被死亡，使礦區(qū)地形地貌景觀遭到了嚴(yán)重破壞。

（2）亂堆亂放的礦渣堆嚴(yán)重威脅著企業(yè)職工和周邊居民的人身財(cái)產(chǎn)安全。由于各時(shí)期產(chǎn)生的礦渣大多順坡堆放在溝谷兩側(cè)山坡上和山區(qū)運(yùn)輸?shù)缆穬蓚?cè)，每到汛期礦渣堆經(jīng)常發(fā)生滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，嚴(yán)重威脅著礦山企業(yè)職工和周邊居民的人身財(cái)產(chǎn)安全。

（3）礦山企業(yè)亂堆亂放礦渣的歷史遺留問題，嚴(yán)重制約了現(xiàn)有礦山企業(yè)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展?，F(xiàn)有礦山企業(yè)多次要求當(dāng)?shù)卣枰越鉀Q歷史遺留問題，要求當(dāng)?shù)卣鲑Y對(duì)原計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)期破壞的礦山地質(zhì)環(huán)境予以恢復(fù)治理。

3 礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)措施

3.1 地面塌陷、地裂縫地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防措施

礦山開采時(shí)，應(yīng)該按照自然資源部對(duì)建筑物、水體、鐵路及主要井巷礦柱留設(shè)與壓礦開采規(guī)程[1，2]，為這些地表建筑物留設(shè)保安礦柱，防止礦山開采對(duì)這些地表建筑造成破壞。

3.2 不穩(wěn)定邊坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害預(yù)防措施

礦區(qū)內(nèi)生產(chǎn)場(chǎng)地等整平過程中會(huì)有許多挖填方邊坡，生產(chǎn)場(chǎng)地建設(shè)過程中要為這些挖填方邊坡按照相關(guān)規(guī)范設(shè)計(jì)合理的邊坡坡率[1，2]，做好護(hù)坡及排水工程，防止挖填方邊坡滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

4 礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理工程方案探究

4.1 地裂縫、地面塌陷治理方案探究

依據(jù)地裂縫破壞程度，針對(duì)不同地層構(gòu)造和土層厚度，裂縫處理方案及工藝如下：對(duì)輕度破壞，土層較厚、裂縫未貫穿土層的土地，采用黃土填堵方法，也就是將裂縫挖開，填土夯實(shí)，此方法已在以往整治中采用，經(jīng)濟(jì)可行[3]。較深的地裂縫應(yīng)分段開挖，分段全部充填夯實(shí)，開挖寬度為裂縫兩側(cè)0.3m～0.5m，開挖剝離的表土就近堆放在裂縫兩側(cè)，用新土充填裂縫；當(dāng)充填高度距地表1m左右時(shí)，開始作第一次夯實(shí)，然后每充填40cm左右夯實(shí)一次，直到與原地表基本平齊時(shí)為止，耕作層以下裂縫的回填要求夯實(shí)到干容重1.3t/m3以上。

對(duì)破壞程度嚴(yán)重、裂縫穿透土層的土地，按反濾層的原理去填堵裂縫、孔洞。具體操作步驟：首先開挖至基巖頂面后用粗礫石填堵孔隙，其次用次粗礫，最后用礫、細(xì)砂、土填堵。

根據(jù)預(yù)測(cè)評(píng)估結(jié)果，礦層采空后，地表變形加劇，會(huì)在地表產(chǎn)生地裂縫、地面塌陷等，對(duì)于不完全采動(dòng)區(qū)可采用人工階段性恢復(fù)治理，通過就近取土填堵裂縫，局部平整土地，臨時(shí)恢復(fù)土地的使用價(jià)值；對(duì)于完全采動(dòng)區(qū)在可采礦層全部開采結(jié)束且地表移動(dòng)時(shí)間超過穩(wěn)定時(shí)間后，地表變形進(jìn)入穩(wěn)定期，可以采用最終恢復(fù)治理方案。

目前治理區(qū)內(nèi)沒有明顯的地面塌陷區(qū)，根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)評(píng)估，礦山采空后，地表最大下沉值為0.67m～1.46m，結(jié)合以往調(diào)查地面塌陷的特征分析，采空區(qū)上方呈緩慢下沉狀態(tài)，地面沉陷一般發(fā)生于回采工作面1年后，以面狀下沉為特征，5年后基本趨于穩(wěn)定，本次沉陷區(qū)下沉均值取預(yù)測(cè)地表最大下沉值的平均值為1m，全礦區(qū)開采后，形成采空面積4526737m3，地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害治理需填埋土方量4526737m3。

4.2 滑坡段治理方案探究

治理區(qū)發(fā)育滑坡8處，滑坡危害對(duì)象為公路或者村莊居民和廠礦安全，未來采礦活動(dòng)采動(dòng)可能誘使其失穩(wěn)，防治措施首先對(duì)這些坡體要進(jìn)行監(jiān)測(cè)，防止災(zāi)害發(fā)生；然后對(duì)其治理，包括采取削方減載、布設(shè)擋墻、排水渠等工程，現(xiàn)初步按這些工程估算工程量。

首先根據(jù)坡體巖性、坡高設(shè)計(jì)坡比，對(duì)坡體上不穩(wěn)定巖土體進(jìn)行削方減載，一來降低坡體高度，減緩坡度，二來清理危巖（土）體，以防土石墜落，以免危及坡腳建筑及工作人員，為土質(zhì)滑坡，其他滑坡體均為砂巖頁巖互層，較穩(wěn)定。本次依據(jù)坡度60°削方減載，預(yù)計(jì)削方量13080m3。

在坡腳布設(shè)，初步設(shè)計(jì)漿砌石擋土墻高2m～5m，底寬1.5m左右，頂寬0.5m，基礎(chǔ)埋置深度約1m～1.5m，擋墻體設(shè)計(jì)為加筋漿砌片石墻，背坡面坡比為1：0.25，每隔2m設(shè)φ100mm泄水孔，墻后側(cè)設(shè)計(jì)埋置300mm的反濾層。擋墻沉降逢每10m設(shè)置一道。預(yù)計(jì)擋墻總長(zhǎng)約2170m，預(yù)計(jì)挖方量12206.25m3，漿砌石約12206.25m3。

在坡體后緣、側(cè)緣、前緣、坡面布設(shè)截排水水渠，用于攔截地表水，減少下滲量，減弱其對(duì)坡面及坡腳的沖蝕。初步設(shè)計(jì)為梯形斷面，頂寬0.8m，底寬0.5m，深0.45m，漿砌石砌筑，壁厚0.15m，每10m留設(shè)伸縮縫，伸縮縫寬10mm。預(yù)計(jì)總長(zhǎng)1500m，開挖土石方量約1341.4m3，需漿砌石等約791.01m3。

4.3 泥石流治理方案探究

為對(duì)上游主溝松散堆積物進(jìn)行及時(shí)清理，最大限度地減少和控制入溝土石量。

根據(jù)地形條件在主溝溝谷中修筑1號(hào)、2號(hào)、3號(hào)截排水渠，分流、疏導(dǎo)雨季坡體上可能形成的洪水，定期對(duì)截排水渠內(nèi)的淤積物進(jìn)行清理，確保截排水渠的排泄通暢，尤其是雨季，并對(duì)溝谷洪水位進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

設(shè)計(jì)1號(hào)截排水渠初步設(shè)計(jì)為梯形斷面，頂寬0.8m，底寬0.5m，深0.45m，長(zhǎng)540m，漿砌石砌筑，壁厚0.15m，預(yù)計(jì)開挖土石方量約157.95m3，需漿砌石等約93.15m3；2號(hào)截排水渠初步設(shè)計(jì)為梯形斷面，頂寬0.8m，底寬0.5m，深0.45m，長(zhǎng)320m，漿砌石砌筑，壁厚0.15m，預(yù)計(jì)開挖土石方量約93.6m3，需漿砌石等約55.2m3；3號(hào)排水渠初步設(shè)計(jì)為梯形斷面，頂寬0.8m，底寬0.5m，深0.45m，長(zhǎng)355m，漿砌石砌筑，壁厚0.15m，預(yù)計(jì)開挖土石方量約103.84m3，需漿砌石等約61.24m3。

4.4 含水層治理方案探究

現(xiàn)狀條件下，在已有開采地段，周邊村莊基巖裂隙水含水層呈半疏干狀態(tài)，目前，各個(gè)村莊的主要供水水源均為奧陶系巖溶水。

礦山開采對(duì)各村村民生產(chǎn)生活用水影響較小。預(yù)測(cè)礦層開采后對(duì)主要含水層結(jié)構(gòu)破壞，產(chǎn)生導(dǎo)水通道，區(qū)域地下水水位下降；礦區(qū)周圍主要含水層呈疏干狀態(tài)，地表水體漏失嚴(yán)重，預(yù)測(cè)采礦活動(dòng)對(duì)含水層的影響嚴(yán)重。

礦山開采中，合理利用礦井排水，可用于農(nóng)田、樹木澆灌等，對(duì)于上覆松散層孔隙水和基巖裂隙水破壞后，采取自然恢復(fù)的方法；對(duì)于巖溶地下水主要采取限量開采的方法進(jìn)行水資源的保護(hù)。

4.5 地形地貌景觀恢復(fù)方案

工作區(qū)主要治理地段分為兩個(gè)方面，一方面為矸石場(chǎng)周邊，通過植樹來美化環(huán)境，防止水土流失；第二方面對(duì)采空地段采取裂縫、塌陷回填，對(duì)破壞的林地和草地進(jìn)行補(bǔ)種和修復(fù)。通過土地利用調(diào)整，促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。