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[摘要]资源开采活动过程中潜在伴随着地质灾害的发生、含水层、地形地貌景观和土地资源的破坏。通过矿山地质环境保护与恢复治理工作最大限度地减少矿产资源开发利用过程中的环境污染和生态破坏,逐步治理历史遗留的矿山环境问题。
[关键字]恢复治理 露天矿山 评估
[中图分类号] TD164 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-4-197-2
1 矿山地质环境现状
随着我国工业化、城镇化进度加快,资源需求持续增长,截至2008年底,全国因采矿活动占用、破坏土地面积达330万公顷,其中地面塌陷面积43万公顷,2006年至2008年引发的矿山地质灾害5000余次,造成直接经济损失70亿元。矿山地质环境问题较突出,危害较严重。因此,矿山地质环境保护与治理对矿山环境影响具有全局性、长期性、累积性的特征,是实行矿山环境监督管理的基本依据。
2 恢复治理实例
2.1 矿山基本情况
广东省清远市某半山坡半凹陷露天开采矿山,开采对象为褐铁矿石,拟开采深度+130m~+20m,现已开至+90m。采用机械“自上往下分水平台阶开采”的采矿方法,公路开拓汽车运输的开拓方式,矿山不设置选矿厂,采矿回收率为90%。,矿石外运出售。
矿山自1991年开始经历了大规模无序开采,主要开采V1褐铁矿体,采用浅凹露天开采方式。目前该矿山已经形成露天采坑、排土场(A、B、C区)、临时堆矿场、办公生活区、临时停车及机修场地以及矿山公路等。露天采坑最低采矿标高+94m,采坑沿矿体走向方向长约365m、垂直走向宽约320m,采坑西南——南部形成三级开采台阶,西北——北部形成一级开采台阶,台阶高度为10m,最终阶段坡面角48°~70°,采场边坡稳定性较差。此外,矿区外东部为民采废弃区,包括民采废弃采坑和民采排土场。因不规范开采使得民采南部采坑边坡发生了多级滑坡和崩塌地质灾害;废弃采坑北面为民采排土场,排土场堆积时未进行碾压压实,边坡稳定较差,局部地段经雨水冲刷后形成多处拉钩,水土流失较严重。
2.2 矿山地质环境背景
该矿山水文地质和工程地质条件复杂、地质构造条件复杂、地质环境问题复杂、矿山开采情况中等、地形地貌条件复杂;矿区外东部存在大量民采,人类工程活动较强烈,综合评估其地质环境条件为复杂。
2.3 矿山地质环境影响评估
2.3.1 现状评估
现状评估主要针对评估区内地质灾害、含水层、地形地貌景观和土地资源四个方面实地进行的矿山地质环境全面调查。
(1)地质灾害危险性影响现状评估。经野外实地调查,发现评估区内已发生地质灾害有5处滑坡(HP1~HP5)和2处崩塌(BT1、BT2),滑坡和崩塌规模均为小型,其中民采采场边坡HP4发育程度较强,对坡脚采坑内的施工作业造成较大的威胁,目前未造成人员伤亡,但估算其对矿山生产造成的间接经济损失大于100万,现状评估滑坡和崩塌危险性和危害性中等。
(2)含水层影响现状评估。露天采场、民采采场、排土场等排出的废水,渗入地下,使地下水受到污染。采场疏干排水,使矿山开采地段的储水构造发生变化,水文的自然平衡被破坏。野外调查取了两组水样进行水质量检测,检测结果与标准值进行比较显示,露天采坑外排水样S1已受到严重污染,采坑下游溪水样S2受到轻微污染。现状评估矿山开采对地下水影响程度严重。
(3)地形地貌景观和土地资源影响现状评估。经过多年开采,矿区内的原始地形地貌景观和土地资源已严重破坏,主要为露天开采挖损土地和排土堆场压占土地,总共挖损和占用破坏林地21.4246hm2(>4hm2)、工矿用地25.8473hm2,现状评价采矿活动对地形地貌和土地资源影响程度严重。
2.3.2 预测评估
在现状评估的基础上,根据开采设计和矿山地质环境条件特征,预测评估矿山建设和生产可能引发或加剧的地质环境问题及其危害性。主要亦从地质灾害、含水层、地形地貌景观和土地资源四个方面进行预测分析。
(1)地质灾害危险性影响预测评估。①滑坡(崩塌):土质边坡主要根据岩土力学参数运用理正软件、岩质边坡采用赤平投影进行预测分析,如本矿山采场西南部岩质边坡节理特征如表1,运用赤平投影分析:该段边坡稳定较差,易产生顺层滑坡和松散岩石掉块的危害,若不采取适当治理措施或继续无序开挖,发生滑坡可能性大,主要危害对象是坡脚工作人员及设备等,预测发生滑坡的危害性大,危险性大。
同理综合预测分析,采坑边坡和排土场(以民采排土场为主)边坡发生滑坡或者崩塌可能性较大,危害性和危险性大。
②泥石流:评估区内可能发生泥石流区域主要为民采废弃区的排土场,该处地形切割强烈,沟谷较发育,南部地势较为陡峭,为泥石流形成提供了有利的地形条件;排土场为泥石流的发生提供了丰富的物质来源;该区域有效汇水面积约0.89km2,在特殊气候下,对激发泥石流的形成提供了水力条件。
根据表2分析:在特大山洪时,可能发生小型泥石流。但其与下游农田、道路相邻,若发生泥石流,可能会直接危害到周边农作物和林地,对人民生命财产造成一定损失,预测其潜在的危害性和危险性中等,对地质环境影响程度较严重。
(2)含水层影响预测评估。预测今后采矿活动对含水层的影响主要是采坑排水、排土场淋滤水对地下水的污染;另外,矿山开采进行抽排矿坑涌水,也将造成周围的地下水位的下降。预测评估区矿山开采对含水层影响程度为严重。
(3)地形地貌景观和土地资源影响预测评估。随着矿山的不断开采,废土弃渣产生量也不断增加,评估区内遭受的破坏也会加剧。预测未来采矿活动对评估区地形地貌和土地资源影响程度为较严重。
2.4 矿山地质环境防治工程 (1)地灾治理。①滑坡、崩塌。清理采坑滑坡面上的松散堆积物,在上游或周围布设截排水沟2#,安全平台内缘设置排水沟1#。另外采取临时性的铁栏围挡,竖立警示牌。滑坡、崩塌治理后,在台阶内采用“乔、灌、草”、坡面采用攀爬植物和草本植物相结合进行景观恢复。
②泥石流。可能产生泥石流隐患的区域为排土场区,应采取拦、截、固三大工程和生物措施。在排土区域下游修筑挡土坝①,在各平台内缘设有排水沟1#,在上游修筑截水沟2#,防止排土场外地表水大量流入。平整排土场顶面,使顶面形成3~5%,的反坡,防止雨水沿地表裂缝进入排土场。
(2)采场边坡。露天采坑主要进行景观恢复,主要包括平台和边坡的恢复。平台复垦首先沿平台内缘挖掘排水沟1#,平台内坑栽乔灌、坡面播撒草籽、坡脚扦插攀爬植物进行植被恢复。
(3)排土场边坡。对排土场中的局部高度偏高,坡度偏陡,水土流失较严重,防治措施有:高边坡削坡、台阶内缘修筑排水沟1#、坡面和坡顶的平整、设置变形监测点,坡脚修筑拦挡措施。对平台和坡面覆土进行“乔、灌、草”、坡面采用攀爬植物和草本植物相结合的景观恢复。
(4)地质灾害、含水层破坏、地形地貌景观破坏的监测。①该矿山设计监测点17个,分别布置旧露采采坑发生过滑坡地段、终采采坑边坡、排土场A、C区边坡、民采边坡和临时排土场边坡上。在布设监测点时,要在工业场地设立基准点(1个),并确定级别。监测频率一般每年雨季和旱季各监测2次。② 该矿山在采坑排水口、排土场下游沉淀池外排出口处设计了水环境监测点,水位监测频率1次/30天,水质监测频率3次/年,即枯水期、丰水期及平水期各检测1次。
2.5 经费估算
根据当时当地人工单价、机械台班等参考价,对该矿山恢复治理费用进行了投资估算,总投资为599.61万元。
2.6 结论
方案实施后,将很大程度上改善矿山开采过程中造成的岩石裸露、植被破坏的地形地貌景观;减少水土流失、地质灾害的发生;被占用破坏的土地资源,将较大程度得以重新利用;有净化矿山空气、美化矿山环境作用,矿山生态环境将得到有效恢复。同时,在法律、法规中必须规定采矿权人交纳环境保证金的义务,这样才能使恢复治理义务得到真正的落实。
此外,由于矿区外东部存在大量无主民采,评估区范围包括了该部分影响区域,但建议类似情况,当地国土监管部门能通过招投标方式或找到民采矿主承担起民采治理费用,仅有证矿山负责全部费用负担过大且不太合理。
参考文献
[1]《矿山地质环境保护与恢复治理方案编制规范》(DZ/T0223-2011).
[2]《滑坡防治工程设计与施工技术规范》(DZ/T 0219-2006).
[3]《泥石流灾害防治工程勘查规范》(DZ/T 0220-2006).
[关键字]恢复治理 露天矿山 评估
[中图分类号] TD164 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2013)-4-197-2
1 矿山地质环境现状
随着我国工业化、城镇化进度加快,资源需求持续增长,截至2008年底,全国因采矿活动占用、破坏土地面积达330万公顷,其中地面塌陷面积43万公顷,2006年至2008年引发的矿山地质灾害5000余次,造成直接经济损失70亿元。矿山地质环境问题较突出,危害较严重。因此,矿山地质环境保护与治理对矿山环境影响具有全局性、长期性、累积性的特征,是实行矿山环境监督管理的基本依据。
2 恢复治理实例
2.1 矿山基本情况
广东省清远市某半山坡半凹陷露天开采矿山,开采对象为褐铁矿石,拟开采深度+130m~+20m,现已开至+90m。采用机械“自上往下分水平台阶开采”的采矿方法,公路开拓汽车运输的开拓方式,矿山不设置选矿厂,采矿回收率为90%。,矿石外运出售。
矿山自1991年开始经历了大规模无序开采,主要开采V1褐铁矿体,采用浅凹露天开采方式。目前该矿山已经形成露天采坑、排土场(A、B、C区)、临时堆矿场、办公生活区、临时停车及机修场地以及矿山公路等。露天采坑最低采矿标高+94m,采坑沿矿体走向方向长约365m、垂直走向宽约320m,采坑西南——南部形成三级开采台阶,西北——北部形成一级开采台阶,台阶高度为10m,最终阶段坡面角48°~70°,采场边坡稳定性较差。此外,矿区外东部为民采废弃区,包括民采废弃采坑和民采排土场。因不规范开采使得民采南部采坑边坡发生了多级滑坡和崩塌地质灾害;废弃采坑北面为民采排土场,排土场堆积时未进行碾压压实,边坡稳定较差,局部地段经雨水冲刷后形成多处拉钩,水土流失较严重。
2.2 矿山地质环境背景
该矿山水文地质和工程地质条件复杂、地质构造条件复杂、地质环境问题复杂、矿山开采情况中等、地形地貌条件复杂;矿区外东部存在大量民采,人类工程活动较强烈,综合评估其地质环境条件为复杂。
2.3 矿山地质环境影响评估
2.3.1 现状评估
现状评估主要针对评估区内地质灾害、含水层、地形地貌景观和土地资源四个方面实地进行的矿山地质环境全面调查。
(1)地质灾害危险性影响现状评估。经野外实地调查,发现评估区内已发生地质灾害有5处滑坡(HP1~HP5)和2处崩塌(BT1、BT2),滑坡和崩塌规模均为小型,其中民采采场边坡HP4发育程度较强,对坡脚采坑内的施工作业造成较大的威胁,目前未造成人员伤亡,但估算其对矿山生产造成的间接经济损失大于100万,现状评估滑坡和崩塌危险性和危害性中等。
(2)含水层影响现状评估。露天采场、民采采场、排土场等排出的废水,渗入地下,使地下水受到污染。采场疏干排水,使矿山开采地段的储水构造发生变化,水文的自然平衡被破坏。野外调查取了两组水样进行水质量检测,检测结果与标准值进行比较显示,露天采坑外排水样S1已受到严重污染,采坑下游溪水样S2受到轻微污染。现状评估矿山开采对地下水影响程度严重。
(3)地形地貌景观和土地资源影响现状评估。经过多年开采,矿区内的原始地形地貌景观和土地资源已严重破坏,主要为露天开采挖损土地和排土堆场压占土地,总共挖损和占用破坏林地21.4246hm2(>4hm2)、工矿用地25.8473hm2,现状评价采矿活动对地形地貌和土地资源影响程度严重。
2.3.2 预测评估
在现状评估的基础上,根据开采设计和矿山地质环境条件特征,预测评估矿山建设和生产可能引发或加剧的地质环境问题及其危害性。主要亦从地质灾害、含水层、地形地貌景观和土地资源四个方面进行预测分析。
(1)地质灾害危险性影响预测评估。①滑坡(崩塌):土质边坡主要根据岩土力学参数运用理正软件、岩质边坡采用赤平投影进行预测分析,如本矿山采场西南部岩质边坡节理特征如表1,运用赤平投影分析:该段边坡稳定较差,易产生顺层滑坡和松散岩石掉块的危害,若不采取适当治理措施或继续无序开挖,发生滑坡可能性大,主要危害对象是坡脚工作人员及设备等,预测发生滑坡的危害性大,危险性大。
同理综合预测分析,采坑边坡和排土场(以民采排土场为主)边坡发生滑坡或者崩塌可能性较大,危害性和危险性大。
②泥石流:评估区内可能发生泥石流区域主要为民采废弃区的排土场,该处地形切割强烈,沟谷较发育,南部地势较为陡峭,为泥石流形成提供了有利的地形条件;排土场为泥石流的发生提供了丰富的物质来源;该区域有效汇水面积约0.89km2,在特殊气候下,对激发泥石流的形成提供了水力条件。
根据表2分析:在特大山洪时,可能发生小型泥石流。但其与下游农田、道路相邻,若发生泥石流,可能会直接危害到周边农作物和林地,对人民生命财产造成一定损失,预测其潜在的危害性和危险性中等,对地质环境影响程度较严重。
(2)含水层影响预测评估。预测今后采矿活动对含水层的影响主要是采坑排水、排土场淋滤水对地下水的污染;另外,矿山开采进行抽排矿坑涌水,也将造成周围的地下水位的下降。预测评估区矿山开采对含水层影响程度为严重。
(3)地形地貌景观和土地资源影响预测评估。随着矿山的不断开采,废土弃渣产生量也不断增加,评估区内遭受的破坏也会加剧。预测未来采矿活动对评估区地形地貌和土地资源影响程度为较严重。
2.4 矿山地质环境防治工程 (1)地灾治理。①滑坡、崩塌。清理采坑滑坡面上的松散堆积物,在上游或周围布设截排水沟2#,安全平台内缘设置排水沟1#。另外采取临时性的铁栏围挡,竖立警示牌。滑坡、崩塌治理后,在台阶内采用“乔、灌、草”、坡面采用攀爬植物和草本植物相结合进行景观恢复。
②泥石流。可能产生泥石流隐患的区域为排土场区,应采取拦、截、固三大工程和生物措施。在排土区域下游修筑挡土坝①,在各平台内缘设有排水沟1#,在上游修筑截水沟2#,防止排土场外地表水大量流入。平整排土场顶面,使顶面形成3~5%,的反坡,防止雨水沿地表裂缝进入排土场。
(2)采场边坡。露天采坑主要进行景观恢复,主要包括平台和边坡的恢复。平台复垦首先沿平台内缘挖掘排水沟1#,平台内坑栽乔灌、坡面播撒草籽、坡脚扦插攀爬植物进行植被恢复。
(3)排土场边坡。对排土场中的局部高度偏高,坡度偏陡,水土流失较严重,防治措施有:高边坡削坡、台阶内缘修筑排水沟1#、坡面和坡顶的平整、设置变形监测点,坡脚修筑拦挡措施。对平台和坡面覆土进行“乔、灌、草”、坡面采用攀爬植物和草本植物相结合的景观恢复。
(4)地质灾害、含水层破坏、地形地貌景观破坏的监测。①该矿山设计监测点17个,分别布置旧露采采坑发生过滑坡地段、终采采坑边坡、排土场A、C区边坡、民采边坡和临时排土场边坡上。在布设监测点时,要在工业场地设立基准点(1个),并确定级别。监测频率一般每年雨季和旱季各监测2次。② 该矿山在采坑排水口、排土场下游沉淀池外排出口处设计了水环境监测点,水位监测频率1次/30天,水质监测频率3次/年,即枯水期、丰水期及平水期各检测1次。
2.5 经费估算
根据当时当地人工单价、机械台班等参考价,对该矿山恢复治理费用进行了投资估算,总投资为599.61万元。
2.6 结论
方案实施后,将很大程度上改善矿山开采过程中造成的岩石裸露、植被破坏的地形地貌景观;减少水土流失、地质灾害的发生;被占用破坏的土地资源,将较大程度得以重新利用;有净化矿山空气、美化矿山环境作用,矿山生态环境将得到有效恢复。同时,在法律、法规中必须规定采矿权人交纳环境保证金的义务,这样才能使恢复治理义务得到真正的落实。
此外,由于矿区外东部存在大量无主民采,评估区范围包括了该部分影响区域,但建议类似情况,当地国土监管部门能通过招投标方式或找到民采矿主承担起民采治理费用,仅有证矿山负责全部费用负担过大且不太合理。
参考文献
[1]《矿山地质环境保护与恢复治理方案编制规范》(DZ/T0223-2011).
[2]《滑坡防治工程设计与施工技术规范》(DZ/T 0219-2006).
[3]《泥石流灾害防治工程勘查规范》(DZ/T 0220-2006).