新疆哈巴河县某金矿地质环境影响程度评价

刘天超

（新疆地质矿产勘查开发局第一区域地质调查大队，乌鲁木齐 830013）



新疆哈巴河县某金矿地质环境影响程度评价

刘天超

（新疆地质矿产勘查开发局第一区域地质调查大队，乌鲁木齐 830013）

摘要：新疆哈巴河县某一金矿为多年开采的老矿山，矿山采用地下开采方式，针对该金矿前期开采现状地质环境影响程度和后期开采预测地质环境影响程度问题，选取地质灾害危害程度、含水层破坏程度、对地形地貌景观破坏和土地资源破坏四个指标进行分析，分析各矿建设施、破坏土地单元和采矿活动对地质环境的影响程度，最后根据地质环境的破坏程度提出了相应的矿山地质环境防治措施。

关键词：金矿；地质环境；影响程度；哈巴河县

矿山地质环境(Mine Geological Environment)是指曾经开采、正在开采或准备开采的矿山及其邻近地区的岩石圈表层与大气圈、水圈、生物圈之间不断进行物质交换和能量流动的一个相对独立的环境系统[1]。新疆矿产资源丰富，矿产资源的开发为当地的经济发展做出巨大贡献，但新疆多处于干旱、半干旱地区，生态环境极其脆弱，矿产资源的大量开采势必会对当地的地质环境带来极大破坏。目前新疆地区矿山地质环境影响评价采用的主要方法以定性评价为主，近年来，关于矿山地质环境影响评价的研究取得多种成果[2～13]，提出了多种方案，而针对新疆地区干旱半干旱气候条件下的矿山地质环境评价研究则较少。

1　矿山地质环境背景及矿山布局

1.1矿山地质环境背景

该金矿位于哈巴河县县城北西，直线距离约40km，设计生产规模为5万吨/年。

矿区位于阿尔泰山脉北西段南麓低山丘陵区，总体地势为北高南低，海拔高程620～772m，相对高差30～50m，最大高差达150m；区内大都基岩裸露，地面倾向与岩层倾向多为斜交；矿区整体地形较平坦，地形坡度坡度一般小于20°；矿区中部发育有1条沟谷，大体呈南北向展布，呈 “U”型，沟谷两侧地形坡度一般10°～20°。矿区外围的南采区生活区、炸药库和部分矿区道路地形平坦开阔，地形坡度小于5°，地表植被发育。

矿区属大陆性北温带寒冷气候区，年平均气温为4℃，年平均降水量198.4mm，蒸发量为1 888.5mm，矿区北部200m处为别列则克河，自区外流经矿区北侧和西侧，最终汇入额尔齐斯河，平水期流量为9.463m3/s，年径流量为4.049亿m3。

矿区区域地质构造位于天山-兴安地槽系一级构造单元，阿尔泰地槽褶皱系二级构造单元，矿区发育有褶皱、断裂等构造。

矿区出露的地层，主要为中泥盆统托克萨雷组第三岩性段(D2t3)，其次有少量第四系，矿区内岩浆岩属东格勒黑云英闪岩体的一部分，分布于矿区东部。

矿区共划分出I、II和III三个金矿带，I号矿带位于矿区中段，共圈定矿体14个，矿体长102～525m，单个矿体厚1.12～5.21m，整个矿带最大厚度约40.6m，延深40～300m；矿体倾向284°～304°，倾角

58°～82°；II号矿带南北长约950m，走向上呈反“S”形展布，主要有3个矿体群共24个矿体；III号矿带位于矿区北段，由9个矿体组成，矿体集中分布于近南北展布的韧性剪切蚀变带中，长约1 000m，宽30～80m，单个矿体厚1.20～6.57m，整个矿带最大厚度约21.97m，矿体平行侧列分布，产状与饰变基本吻合，倾向290°，倾角70°～82°。矿体形态一般为脉状、分支脉状或透镜体，沿走向及倾向具彭缩、分支复合与尖灭再现现象。

矿区地震动峰值加速度为0.05g，对应的地震基本烈度为VI度，属地壳稳定区，工程建设条件良好。

矿区地下水类型包括第四系松散岩类孔隙水和基岩裂隙水，矿区地下开采正常涌水量为30m3/天，最大涌水量为50m3/天。

1.2矿山布局

该矿山为已生产多年的矿山，矿山整体布局包括原有3处露天采坑、2处采矿竖井广场、2处废石堆放场、已建2处矿部生活区、新建垃圾填埋场、原有炸药库、表土堆放场和已建矿山道路，矿山总平面布局共占地面积425 700 m2，矿山各项设施详见图。

图1　矿区地面设施布局图

2　矿山地质环境问题及影响程度评价

2.1矿山地质环境现状问题及评价

该矿山自1989年开始进行小规模不规则开采，2010年办理了采矿证，开始进行正规开采，设计开采规模为5.00万吨/年，目前矿山正在开采。前期3个矿床地表氧化矿已基本采完，形成了3处露天采坑，I号矿床露天采坑（CK1）占地面积约102 800 m2，前期采坑因部分回填以及采坑周边土地向坑内发生滑动，采坑目前深10～35m，II号矿床露天采坑（CK2）占地面积约63 500 m2，采坑目前深5～25m，III号矿床露天采坑（CK3）占地面积约32 500 m2，采坑目前深5～20m。

I号矿床目前进行了地下开采，其中630m标高以上全部采完，580m～630m标高间部分已采，Ⅱ号矿床600m标高已全部采完，500～600m标高间大部分已采，Ⅲ号矿床至今一直未进行地下开采。

矿山前期露天开采形成的废石大部分已回填至原有露天采坑，矿山地下开采分为2个采区，即南采区和北采区，两个采区形成的废石分别堆放在2处废石场，北采区废石场占地面积约6 500 m2，废石堆高约4～8m，废石体积约28 000m3，南采区废石场占地面积约5 500 m2，废石堆高3～8m，废石体积约21 000m3。矿山目前已北采区生活区、南采区生活区、炸药库、南采区竖井工业广场、北采区竖井工业广场、选厂和矿区道路等矿建设施。

根据评估区内地质灾害、含水层破坏、地形地貌景观影响、土地资源破坏等四方面的现状评估结果，考虑各方面影响情况和影响面积的叠加，将评估区内矿山地质环境影响现状评估划分为严重区和较轻区，现分述如下：

严重区：面积400 400 m2，分布范围为3处露天采坑、2处废石场、2处竖井工业广场、2处生活区、炸药库、选厂和矿山道路。

1）地质灾害的影响程度。原有露天采坑发育有小的崩塌和滑坡地质灾害，危害程度小，危险性小，影响程度较轻。

2）对含水层影响程度。矿山现状地下开采产生少量地下涌水，不会引发矿区及周边地下水位下降，对含水层的影响程度较轻。

3）对地形地貌影响程度。3处露天采坑和2处废石场对地形地貌的影响程度较严重。

4）对土地资源的影响程度

矿山各设施总破坏土地资源面积400 400m2（40.04公顷），破坏土地类型为天然牧草地，采矿活动对土地资源的响程度严重。

较轻区：面积12 659 600 m2，评估区除严重区外其他区域，现状评估地质灾害的影响程度较轻，对地形地貌景观破坏、含水层破坏和土地资源破坏的影响程度较轻。

2.2矿山地质环境影响预测评价

3个矿山地表氧化矿已基本采完，矿床埋藏深度较深，设计后期采用地下开采方式，目前矿山南、北采区开拓、提升等采矿生产系统已完成，两个采区同时生产多年，故仍沿用原矿山开采顺序，即两个采区同时开采，设计采用竖井开拓方案，设计采用浅孔留矿法开采。

设计整个矿区分为2个采区，南采区主要开采对象为II号矿体，中段高度为40～50m，各中段标高为650m、600m、550m、510m和469m；北采区主要开采对象为I、III号矿体，中段高度为40～50m，各中段标高为650m、600m、572m。

2.2.1地下开采地面塌陷预测评估

矿体倾角多在70°以上，仅个别矿体倾角在58°，矿体顶底板均为层状灰岩、白云岩、变砂岩、千枚岩，岩石饱和单轴抗压强度为45～60Mpa，属坚硬岩石，参照《矿区水文地质工程地质勘探规范》附录公式，选用急倾斜、坚硬覆岩条件下的公式来计算顶板岩层冒落裂隙带高度：

Hc=（0.4～0.5）Hf Hf=〔100mh/（4.1h+133）〕+8.4 （式1）

式中：Hc——顶板岩层冒落带高度（m），取0.5 Hf；Hf——顶板岩层导水裂隙带高度（m）；M——矿层采厚或厚度（m），取矿体最大厚度，当矿层间距小时，采用累计厚度进行计算；H——小阶段垂高（m），取矿体中段高度50m。

根据式1计算结果，矿体开采采空区顶板埋深全部小于矿体导水裂隙带最大高度，全部采空区其导水裂隙带最大高度可到达地表，易引发地面塌陷灾害。

地面塌陷范围的圈定

地面塌陷倾向范围的确定将岩石移动角确定为：下盘岩石移动角为68°，上盘岩石移动角为65°，端部岩石移动角70°。按照移动距离与采深之比为移动角余切的三角函数关系在剖面图上圈定易产生地面塌陷的倾向范围。

地面塌陷在走向上范围根据矿体采深与岩石走向移动角确定，计算公式为：

L=H×ctanδ （式2）

其中：L-地面塌陷走向宽度（m）；H-矿体采深（m）；δ-端部岩石移动角。

根据确定的地面塌陷倾向和走向范围，圈定地面塌陷区面积约384 800m2，部分地面塌陷区位于采空区地表投影范围外。地面塌陷规模为中型，矿体地面塌陷的变形特征为无规律、突变的非连续性变形，易出现塌陷坑和不规则的伴生地裂缝，主要危害为破坏矿区地形地貌和生态环境，并威胁井下作业的人员、井下的采矿设施以及在可能发生地面塌陷地带内活动的人员的安全，每班采矿人员最多27人，预计威胁井下人员27人，威胁财产小于500万，危害程度中等，预测评估地下开采引发地面塌陷灾害危险性中等。

2.2.2预测评估结论

根据评估区内地质灾害、含水层破坏、地形地貌景观影响、土地资源破坏等四方面的预测评估结果，考虑各方面影响情况和影响面积的叠加，将评估区内矿山地质环境影响预测评估划分为严重区和较轻区。

严重区：面积634 500m2，分布范围为原露天采坑和预测地面塌陷区、2处废石堆放场、2处竖井广场、2处生活区、选厂、矿山道路、拟建垃圾填埋场、炸药库和表土堆放场等。

1）地质灾害的影响程度。预测地面塌陷区地面塌陷地质灾害影响程度较严重，原露天采坑崩塌和滑坡地质灾害影响程度较轻，泥石流地质灾害影响程度较轻。

2）对含水层影响程度。矿山地下开采将产生少量地下涌水，不会引发矿区及周边地下水位下降，对含水层的影响程度较轻。

3）对地形地貌影响程度。原露天采坑和预测地面塌陷区、废石场和表土堆放场对地形地貌的影响程度较严重，矿山其它设施对地形地貌的影响程度较轻。

4）对土地资源的影响程度。矿山各设施总破坏土地资源面积634 500m2（63.45公顷），破坏土地类型为天然牧草地，采矿活动对土地资源的响程度严重。

较轻区：面积12 425 500m2，除严重区外评估区内其他区域。该区内地质灾害不发育；矿山开采对含水层破坏程度较轻；矿山开采对地形地貌景观影响程度较轻；矿山开采对土地资源破坏程度较轻。

3　结论与建议

该矿山经过前期多年的开采已对当地的地质环境造成很大的破坏，破坏了大量的土地资源和生态环境，影响了当地的正常畜牧业活动；矿山后期仍将继续开采，采用地下开采方式，矿山开采形成了大量的采空区，易引发地面塌陷地质灾害，对矿山生产人员和当地放牧人员和牲畜存在安全隐患，矿山后期开采也会大量破坏地表植被，造成草场资源破坏。矿山闭坑后，应及时采取相应的地质环境治理措施和土地复垦措施，如修建围栏和警示牌、用废石回填露天采坑和采空区、修建废水沉淀池和污水处理池、清理废石场废石、拆除地面设施、对地表进行覆土和种植适合当地生长的植被等措施，恢复原地表形态和原土地使用功能。

参考文献：

[1]国土资源部地质环境司.地质环境管理手册[M].北京: 中国大地出版社,2002.

[2]沈波,马东涛.牦牛坪稀土矿矿山地质环境问题及治理[J].中国矿业,2012,05: 67～70.

[3]娄新刚,康志勇,刘超.鞍山市区地质环境质量评价分析[J].中国矿业,2012,09:65～68.

[4]赵晓林,高建国,于瑞奇,张激悟.安宁草铺磷矿矿山地质环境问题的模糊评价[J].昆明理工大学学报(自然科学版),2011,06: 8～14.

[5]刘彦广,柴波,郑晓明,李鑫.合山市煤矿山地质环境质量模糊综合评价与分区[J].安全与环境工程,2012,05: 70～73.

[6]唐建新,徐宁霞,康钦容.模糊综合评判在矿山地质环境中的应用[J].重庆大学学报,2010,05: 145～150.

[7]蒋复量,周科平,李长山,等.基于层次分析和灰色综合评判的石膏矿山地质环境影响评价[J].中国安全科学学报,2009,03: 125～131.

[8]张旭光,吴圣林,张海芳,李帅,史继彪.山区煤矿矿山地质环境多层次灰色综合评价[J].水文地质工程地质,2012,04: 110～115+131.

[9]刘洪,张宏斌.基于MatLab的神经网络在江苏矿山地质环境评估中的应用[J].江苏地质,2007,04: 348～353.

[10]蒋复量,周科平,李书娜,等.基于粗糙集-神经网络的矿山地质环境影响评价模型及应用[J].中国安全科学学报,2009,08: 126～132.

[11]陈建明,于浩,常玲,孙卫东,唐高彤,等.多尺度矿山地质环境评价—以新疆白杨沟矿区为例[J].新疆地质,2010,03: 346～349.

[12]刘霁,李云.矿山地质环境安全评估的Bayes判别分析法及应用[J].中国安全科学学报,2011,01: 87～92.

[13]亢亢,赵晓林,高建国.可拓聚类预测在矿山地质环境质量预测评价中的应用[J].安全与环境学报,2013,02: 111～116.

Assessment of Geological Environment of a Au Mine in Habahe,Xinjiang

LIU Tian-chao
(The First Regional Geological Survey Party,Xinjiang Bureau of Geology and Mineral Exploration and Development,Ürümqi 830013)

Abstract:A gold mine in Habahe,Xinjiang is an old mine mined for many years.The mine was underground mining.This paper puts forward some control measures of the geological environment based on four indices such as gravity of geological hazard,degree of aquifer damage,degree of landform and landscape destruction and land resource destruction.

Key words:mine geological environment; influence factor; control measures

作者简介：刘天超(1987-)，男，汉族，甘肃张掖人，助理工程师，本科生，主要从事矿山地质环境保护方面的研究

收稿日期：2015-12-03

DOI：10.3969/j.issn.1006-0995.2016.01.023

中图分类号：P618.51

文献标识码：A

文章编号：1006-0995（2016）01-0107-04