魯山縣下寺鉛鋅礦采礦活動對礦區地質環境的影響分析及恢復治理研究

王 旭，張 晨，王 偉，劉思聰

(1. 河南省有色金屬地質礦產局第四地質大隊，河南 鄭州 450000； 2. 河南省有色金屬礦產探測工程技術研究中心，河南 鄭州 450000； 3. 河南省有色金屬地質礦產局第六地質大隊，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環境的影響[1-4]。礦山現狀條件下，已形成的廢石堆場、礦石堆場、工業場地、高位水池、礦石道路等，對地質環境影響較大，對地形地貌景觀破壞影響較嚴重[5]。本次通過礦山地質環境調查、礦山地質環境影響范圍，并結合采礦工程布局，確定評估區面積為73.89 hm2。對因采礦活動造成的地質環境影響進行評估，未發現崩塌、滑坡、泥石流、采空塌陷、地裂縫、地面沉降等地質災害，主要影響為對地形地貌的挖損、占壓等，采取地質環境治理與土地復墾工程，使礦區生態環境恢復，為后期礦山生態環境治理恢復提供依據[6-7]。

1 地質環境概況

礦區大地構造屬華北地塊南緣，區域上構造-巖漿活動發育，是熱液金屬礦產的成礦有利地段，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)，是豫西地區有色貴金屬礦產的主要成礦區[3-4](見圖1)。地層分區屬華北地層區豫西分區澠池-確山小區，出露巖性有英安質流紋巖、玄武質安山巖、凝灰質砂巖、紫紅色礫巖及石英砂巖等。構造位于拔萊坪-廖莊背斜的南翼，發育斷層主要有EW、SN、NW、NE向4組。侵入巖主要為燕山晚期的花崗巖。

圖1 區域地質

2 礦山地質環境

礦山開采建設造成礦山地質環境影響，現狀條件下未發現崩塌、滑坡、泥石流、采空塌陷、地裂縫、地面沉降等地質災害。采空區未發現地面塌陷地裂縫現象，地質災害發育程度弱，其他區域均為原始地貌，地質災害不發育，地質災害對礦山地質環境影響較輕，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重，工業場地、高位水池、礦石道路對地形地貌景觀破壞較嚴重，廢石廢渣對水土環境污染較嚴重。共造成土地損毀面積0.909 6 hm2。

3 礦區地質環境影響評估

3.1 評估范圍及重要性

根據礦山地質環境調查結果、礦山地質環境問題影響范圍，并結合采礦工程布局，確定本次評估范圍[4-8]。礦區面積0.728 2 km2，結合采礦活動影響范圍，最終確定評估區面積73.89 hm2。評估區內有居民住房，已無人居住，無交通要道或重要建筑設施，緊鄰一處重要旅游景區(點)，區內無較重要水源地，采礦活動破壞的有耕地、林地、村莊，因此評估區屬重要區。

3.2 地質災害危險性現狀評估

評估區屬中低山地貌，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，整個地勢西高東低。據現場實地調查，評估區已形成2個廢石堆場、1個工業場地、1條礦山道路和1個高位水池及小面積采空區?，F狀條件下未發現崩塌、滑坡、泥石流、采空塌陷、地裂縫、地面沉降等地質災害。廢石場目前正在使用，歷年來未見崩塌、滑坡、泥石流現象，但堆積較高較陡，廢石結構較松散，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<10人，可能造成的直接經濟損失<100萬元[2]。因此現狀條件下，廢石場崩塌、滑坡、泥石流地質災害發育程度中等，危害程度小，地質災害危險性小，對地質環境影響程度較輕。

3.3 地形地貌景觀破壞現狀評估

工業場地1處，占地面積共約0.192 1 hm2，場地內還有辦公生活用房、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生了破壞，其破壞程度較大，影響較嚴重。

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生了破壞，其破壞程度大，影響嚴重。

高位水池1個，面積0.011 5 hm2，其破壞程度較大，影響較嚴重。

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，直達鄉村道路，其破壞程度較嚴重。

除此之外，現狀情況下，評估區其他區域地形地貌景觀影響和破壞程度較輕。

3.4 水土環境污染現狀評估

礦山排出的廢水主要為生產廢水，礦井排水監測因子中的pH、色度、總硬度、Pb、Cd、As及硫化物均沒有超出標準值，監測因子中的懸浮物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(排放標準限值為1.0 mg/L)，總鋅平均濃度為0.11 mg/L[6-7](見表1)?，F狀條件下，礦山開采對水環境污染較輕。

表1 礦山主要污染物監測值 mg/L

礦區內有2處廢石堆場，廢石堆積總量約8 000 m3。依據現狀調查，廢石堆場未采取防滲及覆蓋措施，根據本礦山的環評報告判斷，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，現狀條件下礦山開采對土環境污染影響程度較嚴重。

3.5 礦山土地損毀現狀評估

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)工業場地損毀土地現狀

開采平硐590、608硐口位于礦區南部，形成工業場地，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損毀土地現狀

廢石堆場1位于工業場地南側，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，土地損毀程度為重度(見圖2a)。

廢石堆場2位于廢石堆場1南側，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，土地損毀程度為重度(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狀

依據前述分析預測，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)高位水池損毀土地現狀

高位水池位于工業場地西側，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，土地損毀程度為重度。

4 礦山地質環境治理與土地復墾工程

4.1 礦山地質環境防治分區

根據礦山地質環境影響程度綜合評估[5]，將評估區劃分為4個重點防治區，包括廢石堆場、礦山堆場、表土堆場，3個次重點防治區工業場地、礦山道路、高位水池，其他地區為一般防治區。

4.2 礦山地質環境治理

4.2.1 廢石堆場治理

廢石堆場在堆放廢石前，應鋪設800 g/m2防滲土工膜，滲漏系數可達到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計見圖3。

圖3 廢石堆場治理工程設計

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，下游疏導雨水。表土堆存期間，在表土上撒播狗牙根草籽(計入土地復墾工程量)，面積共0.114 7 hm2。在表土堆場下游設置植生袋圍堰，防止土壤被雨水沖刷，表土堆場整體保護工程見圖4。

圖4 表土堆場保護工程設計

4.2.3 工業場地治理

礦山閉坑后，對工業場地的附屬物全部拆除，并對地基和硬化地面進行挖除，進行場地清理[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。經統計建筑物面積共385 m2，地下部分構筑物拆除192.5 m3。本次設計按每平方米產生建筑物垃圾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。對井口硐口進行回填封堵，包括平硐、風井、斜井。

4.2.4 塌陷影響區治理

區內表土覆蓋層與風化層較厚，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 礦區土地復墾

根據土地復墾適宜性評價，復墾地類有旱地、有林地、其他林地、農村道路，旱地不需要設計灌排工程，因地塊較小，也不需要設計田間道、生產路、林網，高位水池繼續保留，只在周圍栽植樹木恢復周邊生態環境，礦山生產道路留作農村道路，路邊栽植樹木[9-11]。

4.3.1 土壤重構工程

廢石堆場復墾為有林地，在進行坡面整形之后，對廢石堆場坡面及坡頂進行覆土，覆土厚度0.8 m；礦石堆場復墾為有林地，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；工業場地復墾為有林地及旱地，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

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

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。道路兩側及高位水池周邊栽植刺槐，種植間距2 m。

5 結 語

通過對礦山地質環境現狀調查，評估了礦業活動對該地區的地質環境影響程度，采取礦山地質環境治理和土地復墾方法，達到消除地質災害隱患和改善生態環境的目標。

1)礦區位于華北地塊南緣，屬外方山多金屬成礦帶，區域內采礦活動頻繁。礦區因開采形成了廢石堆場、礦石堆場、工業場地、高位水池、礦石道路等，共造成土地損毀面積0.909 6 hm2，對地形地貌景觀、水土環境污染破壞較嚴重。

2)根據礦山地質環境調查結果，本次評估區面積劃定為73.89 hm2，評估區屬重要區。通過地質災害危險性現狀評估，對地質環境影響程度較輕。通過水土環境污染現狀評估，礦山開采對土環境污染影響程度較嚴重。通過廢石堆場、礦石堆場、工業場地、高位水池、礦石道路等現狀評估，對地形地貌景觀破壞影響較嚴重。

3)根據礦山地質環境影響程度綜合評估，將評估區劃分為重點防治區、次重點防治區和一般防治區。并針對防治區特征，開展礦山地質環境治理與土地復墾工程，力求將地質環境影響程度降至最低。