矿山环境综合治理初探

——以土默特右旗威俊村片石矿为例
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(内蒙古第二地质矿产勘查开发院，内蒙古 巴彦淖尔 015000)

摘要：文章针对由于矿山开采不合理而造成的生态环境过度破坏及巨额的经济损失问题，以土默特右旗威俊村片石矿矿山环境治理为例，对矿山环境综合治理进行初步探讨。

关键词：矿山环境；治理措施；环境保护；土默特右旗

中图分类号：X32(226)    文献标识码：A    文章编号：1007—6921(2009)21—0075—02

土默特右旗(以下简称土右旗)威俊村片石矿位于萨拉齐镇北约7km处，距威俊村北约2km，采石场南距110国道约3km，矿区内有简易公路可通汽车，矿区面积：0.06km²。开采矿种为片麻岩，开采方式为露天开采，经济类型为私营企业。通过对该矿的调查研究，为同类型矿山开发、地质环境保护与生态恢复治理提供重要参考资料。
1 矿区地质环境调查情况
1.1 矿区地质情况

该矿矿体主要为片麻岩岩体，岩体呈陡倾斜层状产出，倾角一般在60°~70°之间。厚度变化较小，形态简单，产状稳定。矿床成因类型为沉积变质型片麻岩、片麻状斜长花岗岩矿床。
1.2 矿区水文气象条件

矿区位于土右旗沟门镇威俊村北的沟谷内，汇水面积较大，一般沟内无水，为季节性河流，向南流入土默川平原，最终向东汇入黄河。区内地表水和地下水都是由北向南径流。沟谷东西两侧为片麻岩和花岗岩组成的中低山地形，地形较陡，基岩裂隙不发育，富水性较差，其地下水的补给来源主要是大气降水。

本区属干旱气候，夏季干燥炎热，冬季寒冷多风，年降水量远远小于蒸发量。矿区沟底地面标高约为1200m，可视为当地的侵蚀基准面，采矿标高约为1215m，开采的矿体全部位于当地侵蚀基准面之上。
2 矿区现存环境问题
2.1 对土地、植被资源及地貌景观的占用和破坏

根据环境地质调查，本矿区对土地、植被和地貌景观占用和破坏现状条件下主要表现在矿山开采形成的露天采坑、废渣堆以及采矿场地和矿区道路等方面(对土地占用情况详见表1)。
2.2 露天采坑影响

矿区内分布有2个露天采坑，为2006~2008年露天开采时形成的。露天采坑位于矿区南部沟谷两侧，深约30m，近似弧形，面积约500m²。在采坑的四周为高陡边坡，由于基岩风化和松动，局部存在危石体和塌落掉块现象。

2.3 废石场堆积影响

本矿区由于开采时间较短，只形成了1个规模较小的废石渣堆。渣石堆分布在露天采坑附近，占用的为荒山或荒坡，总占地面积约100m²。
2.4 地质灾害隐患

根据现场地质灾害调查，本矿区地质灾害主要为露天开采形成的不稳定边坡。露天采坑面积约为500m²,形成的高陡边坡高度为15~30m，局部地段岩体松动形成危石，易发生崩塌地质灾害。
3 不稳定边坡成因分析

本区易形成崩塌地质灾害，主要由于顶部风化减弱了节理面的凝聚力，雨水渗入张裂隙中，产生裂隙水压，引起岩体应力分布发生变化，剪应力多集中在山体边缘。再则是由于风化变质作用、构造作用在岩体中形成了多种结构面(不整合面、假整合面、变质作用的片理、构造作用的断裂结构面等)，在重力作用下岩体易沿着结构面发生蠕动，造成顶部岩体发生崩塌。还有气温变化、冻融松动、地震、雷击等都有可能造成岩崩现象。
3.1 斜坡变形主要是应力分布变化引起
3.1.1 本地区由于矿山岩体的不规则的开挖，造成顶部突出，中间凹陷的危险地形。在重力的作用下，边坡面附近的主应力线明显偏转，表现为最大主应力与坡面近于平行，最小主应力与坡面近于正交，向坡体内逐渐恢复初始应力状态。
3.1.2 由于应力的重分布，在坡面附近产生应力集中带，在不同部位其应力状态也是不同的。在坡脚附近，平行坡面的切向应力显著提高，而垂直坡面的径向应力显著降低，由于应力差大，形成了最大剪应力增高带，易发生剪切破坏。在坡肩附近，坡面径向应力和坡顶切向应力可转化为拉应力，形成拉应力带。边坡越陡，拉应力带范围愈大，坡肩附近最易拉裂破坏。
3.1.3 与主应力线迹线偏转相联系，坡体内最大剪应力迹线由原先的直线变为近似圆弧线，弧的下凹面朝着临空方向发展，易导致顶部岩体发生崩塌。
3.1.4 坡面处由于径向压力实际等于零，处于单向应力状态，在这种状态下，向内渐变为两向或三向状态，成为相对稳定状态，这时边坡最不稳定，更易造成崩塌、滑坡等地质灾害。
3.2 影响该地区岩体边坡变形破坏的因素
3.2.1 岩性。构成该地区的岩体虽坚硬，但风化程度严重，边坡易破坏，形成零碎崩塌。
3.2.2 岩体结构。该地区的岩体被多次构造切割成一系列倾向与坡向相反的陡立柱状体或板状体，由于岩体坚硬，岩柱被横向结构面切割成岩块，易向坡面翻到。
3.2.3 水的作用。雨水渗入使岩土重量增加，受重力应力增大；其次，在水的作用下被软化而岩石强度降低；雨水渗流对岩体产生动水和静水压力，都会产生不利影响。
3.2.4 风化作用。使该区岩体内裂隙增多、扩大，透水性增强，抗压、抗剪强度降低。
3.2.5 人为因素。边坡不合理爆破及开挖，造成边坡变形破坏，甚至整体失稳。
4治理方案及措施
4.1 露天采场
4.1.1 边坡的治理：对露天采坑形成的高陡边坡(高度为15~30m)局部进行削坡，使采坑坡度≤65°，对边坡顶部碎石、碎块进行清理，以消除危岩体和崩塌地质灾害的危害。

具体工程方法如下：①减载。在该区局部处于头重脚轻状态的地段，采取上部减重和下部加填的办法；对于上陡下缓的边坡，要先上后下，先高后低均匀减载，以防止挖土不均匀而造成边坡失稳。②排水工程。为了不让外围地表水进入高陡边坡区，可沿边坡边界修筑排水沟，沟壁应不透水；在边坡体周边充分利用自然沟谷，设置树枝状的排水系统，使地表水得以汇集旁引。③灌浆勾缝。在边坡体明显脱离主山体时，开裂区可用灰浆勾缝，以防止裂缝进一步风化、降水入渗。④锚固技术。在崩塌危害比较严重的地方，可采取锚固的方法。首先钻凿岩孔，然后在岩孔中布设钢筋、灌入水泥沙浆，当水泥砂浆凝结硬化后钢筋便锚固在围岩中，锚固在围岩中的钢筋能有效的控制浅部岩体变形，防止其滑动和坍塌。
4.1.2 露天采坑底部及边坡上可进行绿化(以种草为主)，恢复植被。草种要求抗寒抗旱，只有这样草种在当地才能保证成活率，植被才可恢复。
4.1.3 在高陡边坡的危险区域设立警示牌。
4.2 固体废弃物治理方案

矿区内有废渣石堆1处，占地约1000m²；预计今后还将产生废石约5000m³，应全部统一堆放在规定的废石场内。
4.2.1 修建拦渣坝。废石(渣)堆位于沟谷内，在渣堆外围用大块毛石，采用干砌方法，修建拦渣坝、截水沟(拦渣坝长50m，顶部宽0.6m，底部宽0.8m，高2m；截水沟长60m，深0.6m，宽0.5m)，防止渣堆在洪水冲刷下，造成泥石流、崩塌等地质灾害。
4.2.2 覆土绿化。对废渣石采取边堆放边碾压处理，最后在闭坑后进行覆土绿化。
5 结论和认识

土右旗威俊村片石矿主要的治理对象是露天采坑和废渣堆，主要危害是破坏、压占土地，主要的地质灾害类型是崩塌(滑坡)，主要的治理措施是削(固)坡、排(挡)水、回填、覆土、绿化。

本地区的矿山环境治理工作已全面展开，对于从事治理工作的单位来说既是一次机遇又是一种挑战。机遇是增加了市场空间，挑战是会遇到诸多新难题、新问题。从土右旗威俊村片石矿的治理措施来看，治理方案还需优化，可行性还需考证，治理效果有待实践验证。

内蒙古地区气候条件相对比较复杂，生态系统脆弱，荒漠化速度较快。特别是在矿产资源丰富，矿区相对集中的地区，对生态的破坏更为严重，环境治理已迫在眉睫。由于各地条件不同，矿山环境治理应因地制宜、对症下药，方能收到好的效果。矿山环境的破坏可能引起该地区的气象、水文、土地、植被、水环境等各方面的变化，从而引起当地生态系统的恶化，因此应特别重视矿山环境的治理工作。

矿山环境治理工作难度大、周期长、成本高。在实际工作中应不断探求新技术、新方法，有关部门要加大管理力度，使矿山环境尽量减少破坏、治理措施更加科学合理可行，矿山环境尽快得以治理恢复。
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