汝州车沟铝土矿地质环境问题分析与治理探讨

刘 丹 杨 琳 潘广灿 代 珂

（1.河南省有色金属地质矿产局第四地质大队，河南 郑州450016；2.河南省有色金属地质矿产局第三地质大队，河南 郑州450016）

1 自然地理概况

1.1 气象

矿区属暖温带季风型气候，四季分明。年平均降水量634.6mm，最大年降水量1235.5mm，最小年降水量为550 mm，主要集中于7-9月，年蒸发量1879.4mm，属半干旱区。年平均气温14.6℃，极端最高气温44.6℃，极端最低气温-18.3℃。全年无霜期213天，日照2243小时。

1.2 水文

矿区属淮河流域，汝河水系。地表多沟谷，矿区地表水体不发育，矿区中部仅有一季节性小溪纵贯南北，矿区北部的季节性河流只有在雨季和洪水期通过炉沟河流入北汝河。矿区中部零星出露的二叠系下统本溪组—太原组地层，露头透水性较好，地表水沿基岩面向南西渗流。矿区西部的洪水直接向东流入炉沟河，不经过铝土矿赋存区。

1.3 土壤与植被

矿区土壤类型主要是褐土，自然植被主要有油松、山杨、枹树等。灌木有连翘、杭子梢、野蔷薇、荆条、酸枣。草本植物有羊子草、黄背草、山棉花等。

1.4 地形地貌

矿区属秦岭山系外方山余脉，地势总体南高北低。矿区最高标高726.2m，最低标高396m，最大相对高差330.2m，属低山丘陵区。地形坡度一般大于20°。

2 矿山地质环境概况

矿区地层属华北地层豫西分区，汝阳确山地层小区。出露地层主要为二叠系山西组的砂质泥岩、泥岩夹煤线，石炭系本溪组铝土矿层、铝土页岩、粘土页岩及山西式铁矿，矿层下伏寒武系厚层状白云质灰岩夹泥质灰岩。

矿区地层因受区域构造作用影响，局部地区地层有轻微的褶皱，产状略有变化，对铝土矿体的形态略有影响。

矿区矿床以岩溶裂隙充水为主的岩溶充水矿床，地表没有大的水体，目前开采矿体位于当地侵蚀基准面以上，矿坑内雨季正常集水量365.2m3/d，水文地质条件中等。

矿体铝土矿的直接顶板和底板分别为铝质泥（页）岩和含铁泥（页）岩，岩层倾向154°左右，倾角15°-66°。岩层结构较为疏松，硬度小，质软易碎，易于剥离，岩石工程地质强度中等，岩层倾向与边坡方向一致，易发生崩塌，因此对边坡稳定性影响程度较大。矿体范围内地质构造发育程度弱，对矿体的破坏程度小，构造对开采边坡稳定影响小。

3 主要地质环境问题

汝州车沟铝土矿开采已有十年，主要地质环境问题主要有崩塌地质灾害、地形地貌景观破坏、土地资源占用。

3.1 诱发崩塌地质灾害问题

崩塌是指高陡斜坡上的岩土体在重力作用下失去稳定，突然脱离母体而崩落、滑落或跳跃、并相互撞击，最后堆积于坡脚的地质现象。崩塌按崩塌体地层岩性可分为基岩崩塌和土体崩塌两类。按诱发原因可分为自然崩塌和人类工程活动诱发崩塌两类[1]。

汝州车沟铝土矿属于人类工程活动引发的崩塌。矿山露天开采形成了较深的采坑，矿层直接顶板和底板为铁质泥（页）岩和铝质泥（页）岩，结构疏松，力学强度较低。部分矿体较破碎，风化程度较高，地表顺层裂隙较发育，矿体大面积开挖形成了较多的临空面，在爆破、采矿震动及强降雨等条件下诱发崩塌。崩塌体主要为破碎的围岩与土体混合物，主要危害对象为矿山采矿人员及设备，由于是露天开采，崩塌发生突然性强，危害性大。

3.2 地形地貌景观破坏问题

露天开采对地形地貌景观的破坏主要表现在地表植被的破坏和水土流失[2]。

汝州车沟铝土矿采矿证范围内共有矿体14个。在矿区尚未进行大规模开发利用之前，当地民采兴盛，采坑星罗棋布，铝土矿体被肢解破坏，Ⅲ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ、Ⅻ、ⅩⅢ号6个矿体基本非法盗掘完毕，其它矿体也不同程度地遭到破坏。至采矿结束，矿区遗留了大大小小十几个采坑，采坑边坡及坑底基岩裸露，沟壑纵横，地表植被破坏严重。

4 矿山地质环境问题分析及恢复治理措施探讨

4.1 矿山地质环境问题分析

汝州车沟铝土矿开采已有十年，矿山地质环境破坏非常严重。随着矿山的进一步开采，以上矿山地质环境问题会日趋严重，如何在矿山开发的同时，加强对地质环境的保护，是此类露天开采矿山面临的巨大挑战。

此类矿山的地质环境保护与治理有两种途径，第一是保护，保护的主要措施就是预防：①对于灾害性地质环境问题的预防——按照规程进行施工，剥离的土层与围岩分场地集中堆放，规范管理，对采坑边坡严格按照开发利用方案设置边坡角，避免形成不利的危岩体及不稳定边坡。②地形地貌及土地资源破坏的保护措施——严格按开发的时序施工，合理施工，尽可能的少占、少压、少挖，达到减少土地资源及地形地貌的破坏。

第二是地质环境恢复治理措施：此类矿山主要针对地形地貌及土地资源进行恢复与治理。对于矿山地形地貌及土地资源破坏及时进行回填，采取削高垫低的方式对破坏的地形地貌及土地资源进行恢复。这里的恢复是指对地形地貌的重塑，土地资源尽可能恢复、达到原有功能。此类矿山一般开挖深度较大，但是后期开采的废石、土壤等可以对前期形成的采坑进行回填，在地表整形的基础上，恢复矿山地质环境和土地功能。

4.2 地质环境治理措施

4.2.1 采坑治理措施

①露天开采的铝土矿矿山，采坑较多，相对距离较近，在开采时优化开采顺序，利用已经开采完毕的Ⅲ、Ⅷ、Ⅸ、Ⅹ、Ⅻ、ⅩⅢ号等6个矿体的民采坑，作为其它矿体开采时的排土场，一边开挖，一边回填，真正做到“边开采、边治理”，尽可能的利用矿山废渣回填采坑。

②后期开采结束后，针对不同区域布置不同的恢复治理工程，在采坑边坡通过坡改梯田恢复成耕地。

4.2.2 排土场恢复治理措施

①拦挡工程为防止排土场崩塌、滑坡、泥石流的发生，设置挡土墙。

②截水排水沟工程在生产过程中，为防止排土场流域上游和坡面水流对废石的冲蚀，建设截排水沟。

沿坡面堆放的排土场，从沟谷上游沿坡面倾倒，倾倒后应同时对倾倒顶面平整碾实，废石堆坡面为自然坡脚。应在坡顶及堆场坡面外侧修截水、排水沟，避免降水或其它来水渗入堆积体，引发堆体崩塌、滑坡等地质灾害。

③植被重建回填平整后的采坑，优先恢复成旱地，不具备耕作价值的区域，可恢复成林地、草地。

5 结论

针对矿山地质环境问题，治理单位布置了挡土墙工程、植被重建工程、截排水沟工程等。通过以上工程的实施，基本解决了矿山开采过程中及开采后矿区地质环境问题，最大限度的缓解了矿山开采对环境的破坏，有效的防止了矿山地质灾害及次生灾害的发生，达到了保护环境、治理环境的同时实现社会经济效益的目的。

［1］高伟杰，李作明，柳小洪等．环境地质调查与评价工作手册［M］．北京：地质出版社，2009．

［2］门玉明，王勇智，郝建斌等．地质灾害治理工程设计实用手册［M］．北京：冶金工业出版社，2011．