甘肃永登石砬沟石英石矿山地质环境危害及恢复治理研究

魏振元

摘要：石砬沟石英石矿其地处连城国家级自然保护区的实验区。矿山多年开发形成多处不稳定斜坡、崩塌（危岩体）地质灾害，同时存在水土流失和潜在泥石流灾害。本次治理技术措施为注重生态保护，杜绝二次破坏，因地制宜，切实可行；按地形地理可先山上后山下，先上游后下游，先山里后山外。按工程性质分步进行：坡面危岩清理一渣堆刷坡整平一拦渣坝一铅丝石笼挡渣墙一植被恢复一改善生态环境，减少治理期间人类活动。

关键词：石砬沟；石英石；环境危害；矿山污染；恢复治理；甘肃永登

1.前言

石砬沟石英石矿其地处连城国家级自然保护区的实验区。经多年的开采，形成多处规模不等的渣堆和工业场地，采矿开挖面、堆渣场形成多处不稳定斜坡、崩塌（危岩体）地质灾害，同时存在水土流失和潜在泥石流灾害。受历史原因及生态环境保护意识淡薄等因素的影响，对区内存在的生态环境问题未进行规范化处理。区内地质环境问题严重破坏了土地资源和地形地貌景观，对生态环境也造成了极大的破坏。近年来，随着国家对矿山生态环境问题的重视，对绿色矿山建设提出新的要求，特别是在吸取祁连山国家级自然保护区生态环境问题的教训后，政府及企业对矿山生态环境的保护与治理恢复意识不断提高。因此本文特对该矿山开展地质环境危害的评价及恢复治理的研究，以期为绿色矿山建设提供参考。

2.矿山概况

石砬沟石英石矿位于甘肃永登，矿区内出露岩石有石英岩、绢云石英片岩夹变质石英砂岩等。石英岩矿体厚大，层位稳定，矿石质量良好，品位稳定，Si02含量最高为99.94%。矿山位于连城国家级自然保护区实验区内，用地性质为工矿用地，矿山开发前矿区多为林地、草地的自然景观，生态植被较好，由于矿山开发使矿区生态遭到了一定程度的破坏。

矿山自建矿至今已有40多年的生产历史，但一直处于未达产阶段，作业区相对分散，对生态环境破坏较为严重，主要表现在地表植被剥离和占压，水土流失方面。据统计矿山现有工矿占地40x104㎡，其中现状在用场地破坏地表植被面积为34x10㎡，民采区及其废石场破坏地表植被面积4x10㎡，破坏地表植被主要为灌丛、草丛，另有少量乔木林地，粗略估计矿山开采生物量损失约900t/a。

3.地质环境危害

受历史原因及以往矿业活动中生态环境保护意识淡薄等因素的制约，区内矿业活动局部存在无序开采、滥采滥挖、乱堆乱放等现象，其不仅破坏了矿区地形地貌景观，而且压占、破坏了大量的林草地等土地资源，对连城国家级自然保护区的管理与维护带来极大的不利。治理区均位于矿区山北陡坡和沟脑一带，渣体结构松散，坡顶矿区道路一带存在汇流条件，极易被地表汇流冲蚀携带，成为泥石流物源，威胁下游厂区及村镇、供水设施的安全；1处排渣场建设于西宁沟上游沟道，外围无截排水设施，地表汇流极易人渗软化坡体，造成渣堆外缘边坡失稳；2处崩塌（危岩体）均分布于采矿开挖面，其威胁矿区作业人员及设备安全。

治理区分布的2处崩塌（危岩体）所处位置坡体陡峻，岩体裸露，受爆破影响岩体破碎，结构面发育，且被裂隙切割，通过崩塌危岩稳定性定性评价，在现状条件下处于欠稳定状态，在暴雨和地震影响下，坡体表层被爆破松动的岩体沿不利结构面或组合面向下滑动滚落，形成崩塌地质灾害的可能性较大，使斜坡顶部及坡脚土地资源遭到破坏，进一步加剧对地形地貌、水土流失的破坏影响。

治理区属森林草原向荒漠草原过渡的疏林草原地带，土壤较为贫瘠，有机质土壤层厚度一般10cm～30cm。自然地貌、林草地及第四系地层遭到破坏后，在自然应力和水的不断冲蚀作用下，弃渣堆积层的细颗粒随水流失，局部坡脚植被的进一步退化也将导致水土流失加剧。随着时间的推移，将会出现水土流失加剧，植被不断退化的恶性循环，引发地质灾害可能性进一步加剧。区域内水土流失与林草地退化形成恶性循环，生态环境逐步恶化。一旦影响范围及程度不断扩大和加强，其将威胁到下游大通河小流域的水土环境，对连城自然保护区和谐稳定的生态系统造成不可逆转的破坏。

4.矿山污染评价

勘查区水文地质条件简单，主要地下水补给为附近的大通河，为了说明区内矿山对所在流域地表水污染状况，在矿山可能造成地表水水质影响的大通河水取1组水样根据实验结果对水质进行评价。地表水质量各单项组和综合分评价依照《中华人民共和国地下水质量标准（GB/T14848-93）给定的标准，并分别划分出水的质量，通过评价，区域内水质为良好，未遭受污染，适合各种用途，评价结果见表1。

矿山露天开采生产工艺主要包括表层剥离、穿孔、爆破、矿石破碎筛分、合格品装运、废石处置，生产过程中产生的固体废物为采矿过程中剥离的表土和破碎筛分废石其主要成分为Si02，产生的废石不属于危险废物，按照《固体废物浸出毒性浸出方法》（GB5086-1997），对废石进行一般工业固体废物Ⅰ、Ⅱ类鉴别分析，一般工业固体废物Ⅰ、Ⅱ类鉴别结果见表2。

现有工程产生的废石属于第1类一般工业固体废物，因此矿山生产所形成的废石渣堆对矿山周边的土壤未造成污染。

5.恢复治理措施

（1）治理范围。根据区内地质环境现状、治理恢复目标，确定本次治理区包括排渣场、第一、四作业区和3处民采点，其均分布于矿区北坡一带。对企业预留生产区段和矿区南坡不进行恢复治理勘查设计。

（2）治理方法。对分布有崩塌（危岩体）的开挖面，将其坡面上的危岩清理至坡脚或渣堆处，进行原地整平；对废石场形成的高陡边坡进行局部整理，清理不稳定区段渣体，并回填或外运处理。在渣堆整平工作完成后进行覆土种草，重点恢复排土场、废石场、作业平台及采坑压占破坏区的植被；保留现有矿山道路，并在道路两侧植树，美化环境；按照绿色矿山的要求，在治理区典型治理点设置醒目的标识；选择适宜本地气候和土壤特征且成活率较高的草种、树种，要求治理后植被覆盖率达到30%以上。种草种树措施结束后在治理区树立治理工程简介标示牌。治理恢复工作完成后，精心管理，杜绝环境再次破坏。

（3）生态修复。治理区已挖损破坏的掌子面为新鲜基岩面，渣堆压占区渣体为矿渣、废石，其不具备正常土壤的基本结构和肥力，几乎不存在具一定活力的植物繁殖体，其植物的自然定居和生态原生演化过程极其缓慢。自然状态下，在渣堆区长出草本植物，最快也在10年之后，其生態演化过程也是土壤基质缓慢改良和耐性植物的逐渐形成过程。矿山废弃地生态修复就是在复制其生态自然演化，并加快其自然演化过程。生态修复的措施包括土壤基质的改良和物种选择两个方面，而土壤基质的改良最直接的方式是通过拉运具备一定肥力的细粒土体进行覆土种草、种树。

6.结论与建议

区内矿山采矿活动所产生的地质环境问题主要表现在：矿山地质灾害、露天采场、渣堆及矿区道路等对地形地貌和土地资源的压占、破坏。本次治理技术路线：注重生态保护，杜绝二次破坏，因地制宜，切实可行；按地形地理可先山上后山下，先上游后下游，先山里后山外。按工程性质分步进行：坡面危岩清理一渣堆刷坡整平一拦渣坝一铅丝石笼挡渣墙一植被恢复一改善生态环境，减少治理期间人类活动。矿山处于自然保护区内，治理工程施工期间，应注意做好防护安全措施和生态环境保护措施。