河南省煤田地质局三队 453000
摘要：以实际工程为例，探讨在矿山生产过程中对地质环境的破坏，通过现状评估和预测评估结果对矿区进行分区治理，采取相应的保护措施和工程恢复措施，尽可能恢复矿山生态环境，达到矿山环境保护的效果，同时促进矿区生态平衡。
关键词：矿山；地质环境；恢复治理
随着社会经济的发展，矿产资源开发的加大，矿产资源在开采过程中破坏了原始矿山的地质结构，从而引发了众多的矿山地质环境问题，为保护矿山地质环境，减少矿产资源开采活动造成的矿山地质环境破坏，在此以荥阳市张沟铝土矿为例进行矿山地质环境保护与恢复治理措施分析。
张沟铝土矿虽然为小型矿山，但具体情况较为复杂，根据开发利用方案该矿山为地下开采，在项目区内又有露天开采形成的、具有高陡边坡的采坑；在进行矿山地质环境恢复治理分析时，还需要综合考虑新农村建设、G310国道建设形成的压覆情况，需要计算其压覆资源储量，并在沉陷预测时予以扣除；在进行矿山地质环境恢复治理时需要与G310国道建设项目划分责任范围，最终做到责任范围明确，对矿山地质环境分析合理，治理措施简单有效。
1 矿山地质环境背景
矿山隶属荥阳市崔庙镇管辖。矿区属半干旱大陆性季风气候，四季分明。矿区位于黄河流域南侧，区域内主要有汜水河、索水河、枯河三条河流。矿区距离丁店水库5km。矿区位于嵩山山脉北坡，地势为南高北低的缓坡地形。矿区斜坡形态主要以直线形、阶梯形为主，台阶高差3-5m，矿区南高北低，区内大面积被黄土覆盖，属黄土覆盖丘陵地貌。该矿区内共圈定出矿体6个，其中高铝粘土矿体1个，硬质粘土矿体2个，共生铝土矿体3个。
2 矿山地质环境影响评估
2.1矿山地质环境影响评估范围
依据《矿山地质环境保护与恢复治理方案编制规范》有关规定，矿山环境影响评估的范围除矿山用地范围外，还应包括矿业活动影响范围。
由于在矿区范围内有G310国道经过，故该评估范围由矿区范围、外扩范围之和扣除G310国道施工影响范围所构成。
2.2 矿山地质环境影响现状
在现状条件下，在矿区范围内有崩塌点一处、露天采坑两处、排土场两处，露天采坑深38～53m，坡度≥70°，边坡岩性主要为粘土、泥岩。两个排土场分别堆土高1m、34m，主要为粘土，含砾石约5%。露天采坑、排土场在现状条件下未发生崩塌滑坡等地质灾害。矿山开采活动未引起地质灾害。现状条件下，评估区地质灾害不发育，危险性小。
该矿山仅在巷道建设过程中开采了少量矿产，故该矿山的开采活动未对矿山地质环境造成较大的影响，工业广场、废石场、排土场对地形地貌破坏较严重，露天采坑对地形地貌景观破坏严重。
矿山开采活动对含水层、水土环境影响较小。
2.3 矿山地质环境影响预测
2.3.1矿山地质灾害预测
（1）该矿山的开采方式为地下开采，需要对其开采活动可能引发地面塌陷（含地裂缝）地质灾害危险性预测。
为定量评估张沟铝土矿开采后的地表变形特征，根据铝土矿矿层赋存条件、采矿方法及工艺，采用概率积分法中的最大值预测方法对铝土矿层开采后的地表变形量预测。
在进行预测时，关于矿山可采储量范围，矿区东部有新农村建设压占了矿区范围及资源储量，两处露天采坑挖损了部分资源储量，G310国道压占了部分矿区范围及资源储量，在进行矿山地质环境影响预测时，应将该相应部分扣除。
根据参数m- 2.8～14.2m、q-0.8、α-13°、tgβ-1.8、b-0.33、采深16～87m，利用MSCS软件预测，张沟铝土矿最大下沉值为2750mm，最大倾斜值为194.4mm/m，最大曲率值为25.85×10-3/m，最大水平移动值为924mm，最大水平变形值为119.6mm/m。
根据预测结果，预测矿山开采引发采空塌陷、地面裂缝的可能性为大，采空塌陷引发地裂缝灾害的危险性为大，对地形地貌景观破坏严重。
（2）露天采坑边坡主要为粘土、泥岩，机械稳固性较差，易风化，遇水变软，易产生层间滑动，对矿床开采有一定的影响，铝土矿自身为半坚硬岩石，其中节理较发育。高差为53m的高陡边坡，引发崩塌的可能性大，崩塌发育程度中等，崩塌危害程度中等。
由于采坑为遗留采坑，无开挖扰动、机械振动，所以诱发滑坡的因素主要为降水；滑坡发生后的主要威胁对象为附近村民，危害程度中等。
（3）废石场是用于在基建期、开采期的废石及建筑垃圾、矿渣等的堆放，堆放物堆放往往不规则，较松散，有引发崩塌、滑坡的可能性，发育程度中等，危害程度中等。排土场已经堆放了大量表土、渣土，堆放物堆放不规则，较松散，有引发崩塌、滑坡的可能性，发育程度中等，危害程度中等。其他区域危害程度较小。
2.3.2地形地貌景观预测评估
如前所述，采矿活动有引发地面塌陷和地裂缝的可能性，地面塌陷和地裂缝一旦发生，轻者可能造成道路和耕地地面下沉、开裂，严重者可能造成矿区大面积塌陷，使平坦的农田变成高低不平，使地貌形态发生了改变。对地形地貌景观的影响和破坏程度为严重。
露天采坑对原生地形地貌景观影响严重，恢复难度大。对地形地貌景观的影响和破坏程度为严重。
工业广场、废石场、排土场的建设将耕地转变为建设用地，破坏了原生的景观植被，井口建筑物与周围的自然环境不协调，对地形地貌景观造成了不良影响，对地形地貌景观的影响和破坏程度为较严重。其他区域较轻。
2.3.3矿区含水层破坏、水土污染预测分析
预测评估区内采矿活动对地下含水层影响或破坏程度较轻，在采取相应的环保措施后，废气、废水、噪声均能达标排放，废矿石淋溶水的化验结果小于污水综合排放标准，固体废弃物均得到综合利用或合理处置，对外环境影响很小。
3 恢复治理分区
根据前述本矿山现状评估和预测评估结果，对本矿山进行矿山地质环境保护与恢复治理分区，共划分为3个区，重点防治区：主要指预测拟塌陷区、露天采坑；次重点防治区：工业广场、排土场、废石场；一般防治区：主要指其它区。
表1 矿山地质环境保护与恢复治理区划分表
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4 防治工程
4.1 预防措施
根据矿山地质环境影响评估的结果，针对矿山地质环境治理分区，可采取以下措施：
（1）监测工作
1）做好对滑坡区域的巡査、监测，及时对危岩进行清理。
2）做好地面变形监测，发现问题及时采取补救措施，若对村庄损毁严重，必要时应组织安排村庄搬迁。
3）做好地形地貌监测，尽可能避免或减轻破坏地形地貌；
4）做好地下水、矿井涌水及生活污水水质、土壤环境监测，若数据有异常应立即上报并采取相应的措施。
（2）矿山地质灾害预防措施
1）对废石场、排土场表面进行绿化；
2）开采阶段严格按照设计留设保护矿柱，在地面塌陷区边缘路口设立警示牌。
3）在漏天采坑边缘路口设立警示牌。
（3）含水层保护措施
揭穿含水层的井巷工程，采取止水措施，防止地下水串层污染，减少矿坑排水量，保护地下水资源。
（4）地形地貌景观保护措施
1）合理堆放固体废弃物，选用合适的综合利用技术，加大综合利用量，减少土地资源的占用和破坏；
2）边开采边治理，及时恢复植被。
（5）水土环境污染预防措施
1）矿山生产、生活污废水收集处理后用于采场及道路洒水，矿井涌水经处理后用于井下消防和洒水降尘、绿化用水，不外排。
2）生活垃圾集中处理。
4.2恢复治理措施
（1）露天采坑治理工程
评估区范围内共有1个露天采坑，面积3.2491hm2，边坡累计面积3.8266hm2，采坑边坡较陡，偶有不稳定土方，不利于复垦，需要进行边坡清理。经过现场勘查测量，边坡清理土方量约1148m³。
鉴于采坑为矿方于2017年至2019年在原来的冲沟里进行的开挖，排土场只有第四系粘土层，其他废矿石及目的矿石都被运走，没有足够的 废弃矿石回填露天采坑至与地面平齐。该次回填利用拆迁的工业广场、村庄以及排土 场的渣土、表土进行填埋，建筑垃圾在下，其次为渣土，表土在上，填埋至标高 200m 处，共需填方量 20.94 万 m³。在采坑四周堆填两个台阶，台阶宽 4m，高 8m，坡度40°，共需填方量 6 万 m³。将采坑平台及斜坡恢复为林地。设计坡脚穴植爬山虎，株距 0.5m，种植穴规格为直径φ=0.3m、深 h=0.3m。
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图1 采坑复垦示意图
复垦区内林地为其他林地，多为野生树种，树种不统一，此处设计林地补植树种选择本地已有的、耐干旱贫瘠的常绿树种——侧柏。根据《造林技术规程》（GB/T15776－2016）附录 B中查得项目区属于暖温带区，由附录 C中查得为侧柏的最低初植密度 1111 株/hm2，本项目确定种植密度为 1111 株/hm2，胸径 3~4cm，排距为 3.0m、行距为 3.0m，种植穴规格直径0.7m，深0.7m。
（2）塌陷坑回填
本矿山1个采区，根据沉降预测等值线，预测采空塌陷面积为8.7646hm2，最大塌陷深度为2.75m。当塌陷区未达到稳定状态时主要采取监测、示警措施，发现地质灾害问题立即进行整治。当塌陷区达到稳定状态后，对塌陷区有地质灾害隐患的地段进行削高填低、回填整平；对塌陷区边缘裂隙处采用土石填充、夯实并适当平整；在塌陷区坡度较大的区域复垦时复垦为梯田。
（3）地裂缝回填
塌陷地裂缝是塌陷区地表变形的主要形式，治理时根据地裂缝的尺寸，可采取不同的措施：
1）自然恢复：裂缝宽度小于10cm，以自然恢复为主，治理区土地利用主要为旱地、其他林地、其他草地，10cm以下的裂缝对地表植被影响有限。借助风沉积、雨水冲击等自然动力，这类裂缝在较短时间内可以恢复。
2）人工治理：裂缝宽度大于10cm，拟采用人工就近挖取高处土石方直接充填，并将土地挖高填低进行 平整。这种方法土方工程量小，土地类型和土壤的理化性质不变。
（4）工业广场环境治理设计
矿山闭坑后，对工业广场的附属物全部拆除，并对地基和硬化地面进行挖除，进行场地清理，对井口进行封堵，对场地进行土 地平整、覆土，复垦为旱地。
5 效益分析
《方案》实施后，复垦耕地11.8536hm2（新增1.29hm2）、林地4.0019hm2（新增2.8705hm2）和道路0.1348hm2，在保证耕地有所增加的同时，也保证了林地的覆盖率，道路质量也大幅提高，在管护后均能产生一定经济效益。
在恢复治理后，能增加项目区内地表植被，可对周围环境进行美化，可防风、防水土流失，可很好的改善项目区的生态环境，具有较好的生态效益。
6 结论
本文通过对张沟铝土矿矿山地质环境的现状分析、预测及防治工程的布置，阐述了矿山开采对地质环境造成的破坏。要更好的恢复治理矿山地质环境，应做好以下几点：
（1）在开采的过程中严格按照开发利用方案施工，杜绝私挖滥采，杜绝粗暴施工，以减轻对矿山地质环境的破坏，并为后期恢复治理打好基础。
（2）做好预防、监测工作，数据有异常时应立即采取相应的措施。
（3）边开采边治理，尽可能减轻对矿山地质环境的损毁。
（4）在开采结束后应采用简单而行之有效的治理措施将矿山地质环境恢复治理，并通过有关部门的验收。
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