矿山地质环境问题分析及管理方案研究

摘要矿产资源开采在带来较大经济效益的同时，也对当地的地质环境造成较为严重的破坏，本文以嵩县石盘沟金矿为例，初步分析了该矿山开采过程中的主要地质环境问题及治理措施，为其他同类矿山的环境治理提供参考。

1矿山基本概况

1.1自然地理概况

石盘沟金矿区位于河南省嵩县县城北西约15km处，从矿区到嵩县县城通简易公路，洛栾公路通过嵩县县城，自洛阳有陇海、焦枝铁路通往全国各地，交通便利。矿区气候类型属暖温带半湿润大陆性季风气候，雨热同期，四季分明，年平均降雨量688.95mm。矿区属黄河流域、伊河水系，高都川河自西北到东南流过矿区的西南部，该河流为区内最低侵蚀基准面(最低标高541.6m)，雨季矿区内地表水可顺利排泄，不会造成矿区积水现象;矿区东南侧的陶村水库长年蓄水，距矿区约1.5km。矿区整体地貌属低山夹沟谷，地势北西高、南东低，山峦起伏，沟壑纵横，相对高差400m左右，最高点在孟沟末端东侧，海拔950.2m[1]。

1.2地质概况

区域地层以太古界太华群和中元古界长城系熊耳群为主，次为古近系、第四系;其中，太华群为一套古老变质岩系，大面积分布于矿区，其中下部为爆破角砾岩体及含金破碎带的主要围岩;熊耳群为太华群结晶基底之上的盖层，为一套厚达5771m的古火山岩系，分布在区域之东部、东南部;古近系地层主要为碎屑岩及泥灰岩等矿区位于王庄-陶村背斜的轴部偏北，未见明显的次一级褶皱构造发育。区内断裂构造较为发育，主要为北东向和北西向两组，其次有北北东向及北北西向共扼断裂，其它方向较为少见，断裂一般具长期活动、力学性质多次转化的特点。

1.3矿山基本情况

石盘沟金矿为正在生产的矿山，开采标高为870~620m，矿区面积19.6046km2;采矿规模为3万t/a，为一小型金矿。开采方式为地下开采，开拓方式为平硐+斜井联合开拓，采矿方法采用浅孔留矿法和水平分层干式充填采矿法。矿区周边无名胜古迹、自然保护区、地质公园、地质遗迹及旅游景点。矿山开采主要工程见图1。

2矿山主要地质环境问题分析

根据国内大部分矿山开采情况分析[2-4]，矿山的开采带来的地质环境问题主要有因开采引起的崩塌、滑坡、地下水破坏、地形地貌破坏以及水土污染等。

2.1矿山地质灾害现状分析与预测

矿区属低山区，经野外调查，现状条件下未发现崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝、地面沉降等地质灾害，走访当地居民，开采区内未发生过泥石流等地质灾害。现状条件下，地质灾害不发育，地质灾害的危害小。

根据矿山开采方案，该矿山地下开拓工程建设主要是竖丼开挖、箕斗装载系统、水泵房、水仓、变电所及各类硐室、中段运输巷道等工程。矿山的地下开拓工程所进行的开挖扰动、爆破、机械振动、抽排水等可能会诱发采空塌陷、地裂缝等地质灾害;因此，在开采过程中应根据井巷工程地质条件采取相应的支护、防护措施，如采取帷幕灌浆、衬砌支护等措施，以保证矿山和人员的生命财产安全。由于该矿区围岩较完整、强度较高，施工过程中诱发地质灾害的可能性较小，施工过程中机械作业，严格按照施工要求施工，一般不会威胁到人的生命安全。

此外，该矿区设置有尾矿库，上游汇水面积0.49km2，库内废渣堆积松散，如遇强降雨，在自身重力和暴雨冲蚀等影响下有引发泥石流的可能性，危害对象主要为废石场及下游范围内的人员、村庄、设施及地表植被等，人员与财产遭受泥石流的危害程度大，应采取相应的防护措施，以防泥石流地质灾害的发生。

2.2矿山含水层破坏现状分析与预测

经现场调查，矿山周边大的地表水体为高都川河、高都川水库，由于河流及水库水位均低于矿区开采标高，地表水体不会对矿床开采造成影响。

区内地下水类型主要为基岩裂隙水和第四系孔隙水。第四系孔隙水主要分布于第四系松散覆盖层中，受降水和河水补给，雨季和旱季水位动态变化明显，对矿床充水一般没有影响。基岩裂隙水为矿区的主要地下水，矿体围岩风化强烈，断层发育，风化裂隙和断层破碎带构成了本区地下水的含水带;基岩裂隙水主要补给来源为大气降水，以侧向径流和泉的形式排泄;含水带的富水性一般不强，除部分坑道有潮湿、滴水、渗水现象外，绝大多数坑道处于无水干燥状态。矿区各条矿体均在当地侵蚀基准面以上，不受地表水体的影响;而目前的探采坑大都在地下水位以上，深部岩体裂隙不发育，富水性弱，故采矿活动对矿体含水层影响较轻。综上所述，采矿活动对区内主要含水层影响较轻。

2.3矿山地形地貌景观破坏情况分析

根据矿山地质环境现状调查结果，现状条件下，主要为废渣堆、工业场地(高水位池、值班室和空压机及配电室)、矿部、选矿厂、尾矿库初期坝和矿区道路对矿山地形地貌景观造成影响和破坏。目前，矿山已完成部分工业场地建设，总面积1.52hm2，矿部占地面积1.00hm2，矿山的建设破坏了原有植被，改变了原有的地形地貌景观，对地形地貌景观破坏严重。依据《开发利用方案》，随着矿山的开采，矿山工业场地、尾矿库和矿山道路的占地面积将逐渐增加，对矿山地形地貌景观的破坏将会继续加剧。

2.4矿山水土环境污染情况分析

随着采矿的进行，裸露在自然环境中的土壤中的重金属会在降水的条件下，通过地表径流和渗滤作用污染周边区域地表水和地下水，通过食物链的作用会对人类的健康造成潜在性的威胁。随着矿山产量的增加，矿石破碎后搬运到地表的量加大，选矿产生的废水增多，重金属的量会发生迁移和改变。预测评估认为，采矿活动对评估区水土环境污染影响程度较轻。

2.5矿山地质环境问题与影响分区

根据对矿山地质灾害、含水层、地形地貌景观、水土环境污染4个方面对矿山地质环境影响预测评估结果，对矿区地质环境进行预测评估分区。将评估区划分为4个矿山地质环境影响严重区，4个矿山地质环境影响较严重区和1个矿山地质环境影响较轻区。

3地质环境治理方案研究

3.1地质环境问题治理建议

该矿山地质灾害治理的主要工程措施主要有拆除建筑物、封堵和回填矿井等。矿山开采结束后，对各工业场地内的建筑物、设施进行拆除，建筑物以混凝土和砖砌结构为主，拆除后可回填至井硐。矿山开采将产生4个废弃矿井和7个废弃平硐，这些矿井填，避免因他人非法使用造成人员伤亡或资源流失。废弃矿井全部进行回填，采用废石作为回填材料，井口采用浆砌石封堵，封堵厚度为3m，表层覆0.5m厚的耕植土，矿井封堵。同时，废弃平硐全部进行回填，采用废石作为回填材料，硐口采用浆砌石封堵，封堵厚度为3m。

3.2土地功能恢复治理建议

矿山开采过程中，工业场地、矿部、运矿道路、尾矿库等对土地的损毁和压占较为严重，矿山开采结束后应对其进行复垦、复绿，尽可能恢复原有土地性质。其复垦程序包括建筑物拆除、垃圾清运、场地平整、覆土和植被恢复;复垦前，首先进行建筑物拆除、垃圾清运和场地平整工作，然后进行覆土，覆土厚30cm。对于尾矿库的废渣堆用机械进行平整，边坡覆土同时需人工平土，为防止平台内部出现大量积水，地表水径流对废渣边坡的冲刷，导致渣坡失稳而引起的水土流失，土地平整过程中采取一定的内倾角度。

3.3矿山地质环境监测

根据以往经验，矿山地质环境问题不仅出现在开采的过程中，在矿山闭坑后较长的一段时间内矿山均有地质环境问题的出现;因此，需采用有效的矿山地质环境监测手段对其进行长期实时监测，通过实时监测，可以动态了解监测点情况，做到及时预防，避免地质灾害和环境问题的发生，实时掌握各区域矿山地质环境的变化，做好早监测早预防的效果。该矿山主要的监测内容有：①在开采活动区实施地表变形监测、②废渣堆实施地形地貌景观监测、

③地下水监测。

4结论与建议

(1)根据现场调查和分析预测，该矿山主要地质环境问题是地质灾害及地形地貌破坏等，矿山开采对含水层的破坏不大。

(2)根据矿区的主要地质环境问题，建议矿区采取的治理措施主要有闭坑后矿井和平硐的封堵、土地复垦以及地质环境监测等。

(3)矿山地质环境问题和土地损毁程度较严重，损失较大，应引起重视。可改进开采方法，优化生产。

(4)采矿过程中，对潜在的地质灾害及土地损毁，应及时进行治理。

参考文献

[1]王琦.嵩县天运矿业有限责任公司石盘沟金矿矿山地质环境保护与土地复垦方案.河南省地质矿产勘查开发局第一地质矿产调查院，2019.

[2]唐毅.矿山地质环境保护与土地复垦方法—以付老庄铁矿为例[J].西部资源，2020(04):186-188.

[3]李琛.金属矿山中矿山地质环境保护与土地复垦治理方法研究[J].世界有色金属，2020(07):203-204.

[4]刘星.华煤大柳煤矿矿山地质环境保护与治理研究[D].