关于兰家沟矿区矿山地质环境治理与保护方案

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  摘 要: 文中简要阐述了兰家沟矿区矿山地质环境背景、矿山开采历史及现状,详细分析了矿山地质环境问题及危害,并提出了相应的治理方案和保护措施以及治理的重要性和迫切性。
   关键词: 矿山 矿山地质环境问题 地质灾害 治理 保护
  
  Abstract: This paper briefly describes the blue background Formation mine mine geological environment,mining history and status, a detailed analysis of the mine geological environmental problems and hazards,and the corresponding protection measures of governance and governance programs and the importanceand urgency.
   Key words: Mine, mine geological environment, geological disasters, management, protection.
  
  1 兰家沟矿区概况
   兰家沟矿区位于葫芦岛市区西北方向37 km,行政隶属于连山区钢屯镇。
   矿区面积约13km2,属于松岭山脉的大虹螺山山系,所处地貌单元为低山丘陵区。矿区南北走向为一条沟谷,宽约200 m~500m,两侧为低山,形成两山夹一沟。沟谷及两侧的坡地多为耕地,山地多为林地。
   矿区属温带季风性气候,四季分明。年平均气温9.98℃,年平均降水量637.6mm,无霜期145天~175天,最大冻土深度1.2m。
   矿区属女儿河流域,女儿河是葫芦岛市第二大河流,全长98.61km。女儿河中游有一座大型水库—乌金塘水库,设计蓄水能力为31700万m3,曾是葫芦岛市重要的饮用水水源地。矿区位于女儿河上游偏下40km、乌金塘水库上游15km处,矿区内有一条季节性河流—甲河,全长13km,河流纵穿矿区后汇入女儿河。
   矿区于1977年—1984年间进行勘探,共探明矿体206条,探明钼矿石量1.66亿吨,钼金属量21.68万吨,是一座大型的钼矿床。
   矿区自1980年开始,主要由原杨家杖子矿务局和镇办企业开采,进入20世纪80年代末,由于受“肥水快流”思潮的影响、杨家杖子矿务局倒闭和国际钼产品价格上涨等因素的影响,先后出现了乱采滥挖、违法承包、非法转包、越界开采等混乱局面,生态环境遭到严重破坏,引发了诸多地质环境问题。
   2004年年底,辽宁省、葫芦岛市、连山区集中力量实施了杨钢地区矿业综合整治工作,依法收回矿区内所有坑口,将原来的35家采矿企业整合为七个采矿子公司,生产经营统一由新组建的葫芦岛连山钼业公司以市场经济手段来运作管理。矿区整合后,采矿秩序恢复了正常,生态环境有所改善,但历史遗留下的诸多矿山地质环境问题仍很突出且亟待解决。
  
  2 矿山地质环境问题及其危害分析
  2.1 地面塌陷
   兰家沟矿区自二十世纪九十年代至今,地面塌陷不断,目前矿区范围内已有塌陷坑近20处,破坏土地面积约12hm2。塌陷坑规模大小不等,最大50×500m,深度15m。造成1人死亡,多处厂房、民房受损,不能使用或居住。
  2.2 地裂缝
   目前矿区内发育着7条较大的地裂缝,长130m至350m,裂缝宽度0.1m至1.2m,可视深度8m至20m,垂直位移0.7m至1.7m。其中两条地裂缝分别处于居民区内,造成20余户房屋裂缝,不能居住。
  2.3 地面沉陷
   自矿区采矿以来,先后发生四个区域地面沉陷, 沉陷区总面积约2.5km2,其中冒落带面积0.63 Km2。沉陷区严重地段,地表塌陷坑遍布,地形地貌景观、地表植被遭到严重破坏。其中有两个沉陷区位于居民区内,造成多数房屋裂缝,受灾户数450户,受灾人口1860余人。
  2.4 崩塌
   兰家沟村东侧发育着一处崩塌地质灾害点,崩塌体长约100m,宽约40m,垂直位移量0.1~0.9m。是由于岩体下大面积采空,岩石应力失去平衡而引起的。如果岩体继续沉陷有可能产崩塌,严重威胁其下面的居民和过往人畜。
  2.5 滑塌
   矿区范围内存有多处毛石堆,由采矿废石依沟谷或山坡自然堆放而成,坡度在45°左右,高度3~10米,在外力或雨水的作用下极易发生滑塌可能。
  2.6 泥石流
   泥石流隐患主要来自于矿区及周边的尾矿库,目前矿区及周边35km2范围内有大大小小尾矿库45座,其中三类库两座,四类库一座,其余均为五类库。这些尾矿库为矿区整合前的采矿企业或个体修建的,建库方式均为尾矿堆积法。多数尾矿库未按正规设计施工,坝体质量低下,溢洪设施不完善。2005年矿区整合后,除两座三类库允许继续使用外,其它尾矿库政府已下令禁止使用。由于缺乏日常的维护和管理,多数停止使用的尾矿库处于病险状态,一旦遇连续降雨,可能形成溃坝泥石流地质灾害,严重威胁下游的厂房、民宅和耕地。
  2.7 地下水位下降
   矿区经过近三十年的开采,大量的疏干排水已形成较大范围的疏干漏斗,地表水平均下降幅度达50米左右。致使十多个村庄井水干涸,上万群众吃水困难,同时对地表的植被也造成了严重的影响。
  2.8 矿井废弃地压占破坏土地
   经2008年9月葫芦岛市国土资源局的调查,矿区内共有矿井224个。矿区整合后能利用的矿井58个,其余的166个矿井将废弃。废弃的矿井多数为斜井和少部分平硐。这些废弃矿井有的进行了简单的封闭,有的未封闭,废弃矿井旁遗留下的废石堆、办公用地、火药库等压占破坏土地面积约200公顷,生态环境破坏严重。
  2.9 停用尾矿库压占破坏土地
   目前矿区及周边约有43座尾矿库停止使用,压占土地面积约100 hm2。尾矿库是由尾矿砂堆砌而成,尾矿砂颗粒较细,有机质含量少,并含有不利于植物生长的重金属元素和选矿药剂,保水能力差。这些因素导致尾矿库的坝体和滩面寸草难生,白沙漫漫,尘土飞扬。
   自2004年年底矿区开始停产整顿以来,由于无矿石可选,选矿企业便开始回选库中的尾矿砂,有的异地回选,有的就地回选,致使尾矿库的坝体和排洪设施遭到严重破坏,加剧了引发泥石流的可能性。
  2.10 土地水体污染
   土地污染的主要污染源为尾矿砂、矿山和选矿企业生产粉尘。目前矿区及周边35km2范围内,平均每0.78 km2就有1座尾矿库。多数尾矿库滩面已干涸,且未覆盖,在季节风的作用下,时常发生局部的“扬沙或尘暴”,造成周边土地污染和沙化。目前矿区及周边被污染的土地面积约30km2。致使土地利用功能下降,给农业和林业造成巨大损失。
   水体污染的主要污染源为尾矿砂的无序排放,矿井水直接排放地表,毛石堆、矿石堆经雨水淋滤后造成的污染等。目前矿区及外围约30km2范围内的地表水严重污染已无法饮用。更为严重的是造成矿区下游乌金塘水库严重污染,致使葫芦岛市区居民生活用水紧张。
  2.11 河道於塞
   一些矿山沿甲河两侧进行采矿活动,井下产生的废石沿河两岸排放,致使河床变窄抬高,影响了河道行洪安全,威胁两岸的居民生命财产安全。
  
  3 矿山地质环境治理方案
  3.1 地面沉陷、地面塌陷、地裂缝治理方案
   地面塌陷、地面沉陷、地裂缝是相辅相成的,地面塌陷往往分布在地面沉陷区内,地裂缝分布在地面沉陷和地面塌陷的四周,可以考虑同时治理。对于人畜过往较频繁的塌陷坑和地裂缝应及时回填,并用安全网进行隔离,旁边立醒目标志,避免人畜靠近。其它地段的塌陷坑和地裂缝应先调查地下有无采矿活动,评价其稳定性,对达到稳沉状态的塌陷坑和地裂缝应进行回填,并进行植被。对未达到稳沉状态的塌陷坑应先进行圈围处理,控制人畜误入。
   对于地面沉陷区,应首先调查沉陷区地下采矿情况,同时采取地面变形监测措施。若地下采矿活动对地表无影响或影响较小,地面基本达到稳定状态时,应遵照“宜耕则耕,宜林则林,宜草则草”的原则采取相应的治理措施恢复土地使用功能。若地表未达到稳定状态,不具备治理条件时,可暂时采取保护措施。
  3.2 崩塌治理方案
   对兰家沟村东侧崩塌隐患点应进行爆破处理,消除安全隐患。对爆破后形成的祼岩面可采用客土喷播技术进行绿化。
  3.3 废弃尾矿库治理方案
   废弃尾矿库的治理应区分已经回选的和未经回选的两种情况。
   已经回选的尾矿库,对于危害较大的、治理难度大或后期维护费用较高的应将库中剩余的尾砂全部清走,恢复原地形地貌,彻底消除安全隐患,并恢复植被。对于危害较小的,将剩余的尾矿砂放回原尾矿库中,并进行整平或成台阶式,下游坝体依据各库的具体情况进行加固,建立新的排洪系统,并进行覆土植被。
   未进行回选的尾矿库,应按照闭库要求进行闭库处理,并进行覆土植被,恢复生态。
  3.4 矿井废弃地治理方案
   矿井废弃地治理采取的措施主要有废弃矿井回填与封堵,对办公用地、毛石堆、运输道路压占破坏的土地进行综合治理。
   废弃矿井回填与封堵,斜井应采取直接回填毛石法,斜井筒应尽大地回填毛石,为了避免井口塌陷和充填的毛石塌落,距井口原岩处向下灌注2.0m厚水泥砂浆,砂浆面距地表段回填耕土。平硐可以采用回填毛石法,也可以采用崩落法,即距离井口约15m~40m区段,在顶板和边帮打眼,然后进行爆破,炮眼的深度应根据巷道的规格和岩石的松散系数进行计算,以能充满巷道和爆破产生的空间为准。距井口向内15m区段回填毛石,井口处用混凝土封堵,混凝土厚1.0m。
   废弃地综合治理,首先拆除废弃建筑物,建筑垃圾或就地处理或异地掩埋。对回填矿井后剩余的毛石,采取削坡、整平、砌筑挡碴墙、覆土绿化等技术措施进行治理。对于办公用地、运输道路可采取乔—灌—草相结合的方式进行绿化。
   矿井废弃地的治理应统筹兼顾、尽量连片治理。
  3.5 河道治理方案
   河道治理主要针对甲河上游进行治理(下游已经治理),治理长度3220m。
   拆除河床内及两岸的废弃建筑,清除毛石及生活垃圾,使河床宽度和深度达到泄洪要求,两岸修筑浆砌石或石笼防洪堤坝。河床地面沉陷地段应作钢筋混凝土防渗层,控制地表水下渗。
  
  4 矿山地质环境预防保护措施
  4.1 规范采矿活动
   各采矿子公司在钼业公司的统一调度下应严格按照《开发利用方案》科学合理地制定开采计划与采矿方案,规范采矿活动,控制矿山地质灾害和矿山地质环境问题的发展。
  4.2 地裂缝、地面塌陷防治措施
   地裂缝、地面塌陷地质灾害主要由地下采区引起的。建议矿山全面查清地下采空区的位置、规模、形态、稳定状态,查清现有坑道的围岩稳定状态。对危重采空区,应进行回填,控制采空区塌陷;改进采矿方法,抛弃重炮速采,合理回采矿柱、矿壁;禁止地表下100m深度内的复采和残采活动,并对废弃的坑道进行回填封闭。
  4.3 含水层破坏防治措施
   该矿区的赋矿围岩为细粒花岗岩,细粒花岗岩致密、坚硬,抗风化,裂隙不发育、不含水。矿区地下水类型主要为松散岩类孔隙水和基岩裂隙水,矿坑充水的主要因素为大气降水通过岩石的节理裂隙向下渗透。所以在采矿过程中,对出水量较大的松散岩和基岩裂隙可采用防渗帷幕、防渗墙等工程措施,堵截含水层地下水的溢出,尽量减少疏干排水量。
  4.4 土地资源破坏预防措施
   建议矿山在生产过程中尽量利用原有的坑口和工业场地,避免压占破坏新的土地;不准随意砍伐、破坏矿区内和周边的树木和植被。严格按照《水土保持方案》进行水土保持工作,按照《矿山地质环境保护与治理方案》进行环境保护与治理工作,实现建设“绿色矿山”的目标。
  4.5 水体污染预防措施
   及早对矿区及周边采矿废弃地、废弃尾矿库、河道的治理,消除污染源。
   生产矿山井下排出的水尽量回收利用或修筑废水处理池,经处理后再排放地表。
  
  5 建议
  5.1 兰家沟矿区已经纳入《全国矿产资源规划(2008~2015)》、《全国矿山地质环境保护与治理规划(2009~2015)》矿山地质环境重点治理区范围,应及早立项申请国家专项治理资金,使矿山地质环境及早得到治理改善。
  5.2 兰家沟矿区历史遗留的问题较复杂,应在市、区政府的领导下,建立专门机构,协调组织该项工作。
  5.3 兰家沟矿区矿山地质环境问题较多,可根据轻重缓急分期治理。
  
  参考文献:
   1 辽宁省国土资源厅编. 土地复垦汇编
   2 连山区人民政府. 葫芦岛市兰家沟矿区地质环境综合治理规划
   3 葫芦岛国际工程咨询中心. 连山区钢屯地区环境综合治理工程可行性研究报告
   作者简介:
  张庆欣 男 环境地质师 1965.12 从事矿山地质环境治理工作。
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