矿山地质环境治理技术及治理策略研究

李金东

（甘肃省地矿局第二勘查院，甘肃 兰州 730020）

近年来众多金属冶炼工厂对矿产资源的需求量增加，导致富含矿产资源的产地生态环境遭受到破坏，不具有冶炼提取价值的矿石被随意堆砌在产地周围，经过开采后的产地留下数量众多的坑洞，运输矿石的卡车在山地路途中碾压原始生态草地，地表严重硬化，恢复时间难以确定，目前开采后矿山周围环境问题令人担忧。所以研究矿山地质环境治理技术对恢复矿山生态环境是很有必要的。

1 矿山地质灾害的危害

矿山地质灾害分为两类，一类是突变性灾害，另一类是缓变性灾害，二者的划分是依据地质灾害发生的快慢程度。山体滑坡、地震、泥石流等地质灾害属于突变性地质灾害；地面塌陷、地表裂缝、土地荒漠化等地质灾害属于缓变性灾害。这些地质灾害会威胁生活在矿山周围的居民和工人的生命和财产安全，所以在平常的生活和生产中需要多加注意地质变化，有意识的减少危险的发生。

2 矿山地质环境治理策略

2.1 对矿山进行开采之前，做好矿山地质环境调查

做好矿山地质环境调查是为后续工作的开展打好基础，地质勘测人员在开采之前进入矿山区域进行岩石取样，拍照绘图，化验水质，进行各项评估工作，首先是水环境评估，判断矿山开采是否会对地下水和地表水造成较大影响，此项评估包括矿山开采是否会导致地下水和地表水的枯竭、水质是否会遭受到污染、水均衡性是否会失调等等；第二点是关于地质灾害的评估，判断矿山开采是否会引发地面塌陷、地表裂缝、山体滑坡等地质灾害；第三点是地质结构评估，判断矿山开采是否会影响土石环境变化，是否会将土地转变为荒漠化。

由于矿山的开采范围很大，各个矿山之间存在相互的影响作用，各个区域的地质会有不同的差别，不能对矿山区域的地质问题一概而论，需要细致划分矿山开采区域，将开采区域分割为单元体，对单元体的地质构造、地形外貌特点、地层岩性等信息进行采集，建立矿山地质模型，预测矿山地质在受到外力影响下，地质结构会以何种形式进行变化，提高矿山整体评估的准确性。

在评估过程中，根据矿山的地质特点制定开采方案，开采方案中涉及矿山开采的深度范围，矿车的运输路线规划，废弃物堆放点设置，根据制定的开采方案预测对地质环境的破坏程度，根据破坏的程度提出相应的解决方案，将矿山开采给生态环境带来的损害降到最低。

例如河北的一项采矿工程在开采之前就进行了详细的地质环境调查，矿区的采矿面积达到0.412km2，生产规模达到了每年五万吨，回采率达到了86%，地质勘查人员经过勘察发现，矿区内的矿石性质较为单一，所以稳定性较好，并且岩石层透水性比较好，地下水和地表水可以顺利排出岩石层，基于这些因素将开采方式确定为露天开采；矿山区域的地形为低山丘陵，地势高低起伏不明显；矿山区域里面包含矿山工业园区、选矿厂、裸地、旱地等等，经过评估预测，开采后产生的众多矿坑会是影响当地生态环境的主要问题。在开采过程中，为了增加矿坑的深度，采矿工人会使用爆破方法进行取矿，爆破产生的冲击波会有可能将矿坑边缘崩塌，影响人身安全。

2.2 矿山开采过程中加强对边坡的治理

边坡的治理是矿山地质环境治理的基础，边坡有以下四种特点：

（1）边坡的长度范围在几百米到数公里，弯曲延伸。高度较高，地势陡峭。

（2）边坡的形成顺序是先形成上边坡，再从上到下依次形成下边坡，上边坡地质被运输车压得很实，下边坡则地质比较松软，所以上下边坡的稳定性不同。

（3）在开采过程中，矿车在边坡上来来回回的行驶碾压边坡岩体，同时采矿过程需要使用炸药进行爆破，爆破产生的冲击波会冲击边坡处的岩体，所以边坡岩体受到震动的影响很严重。

（4）边坡的岩体缺乏必要的维护，露天采矿厂的边坡上岩体风化严重，岩体强度下降，容易导致塌方。

根据边坡的特点提出一些解决方法，例如，当边坡的岩体比较松软时，可以使用重型机械压实边坡上的岩土，保证上面车辆和行人的安全性。为了防止边坡上的大块石头滚落到下层的边坡上，可以在上下层斜坡之间铺盖一层金属铁丝网避免滚石落下，同时结合绿化作业，在坡面上栽种一些绿色植物，减少表面的水土流失。例如唐山的一家采矿工程公司，在边坡治理上采用的方法就很好，他们将涂有防腐蚀材料的小孔铁丝网覆盖在斜坡表面，四周做好加固，将土壤肥料、有机质、疏松材料、保水剂、粘合剂等混合料加水搅拌成浆，再将这些浆料注入压力喷混机中，依靠高压力将浆料喷射到铁丝网上，厚度达到五公分左右停止喷射，等待浆液固化，固化后在其表面播种含草籽的混合料，定期向表面洒水，让种子发芽生根，通过植物的根须完成对斜坡的加固，缓慢恢复采矿对地表的破坏。

边坡下层的岩体透水性有很大的区别，当岩体的透水性不好时，内部容易积水，受到力的作用会引发土层移位，所以为了减少这类情况的发生，可以选择在坡面上钻孔排水。

在开采过程中做好对边坡的治理对后续工作的开展有一定的借鉴意义。

2.3 矿山开采后期的治理策略

当矿山的资源被开采完成后，矿山区域的地表已经千疮百孔，留下数量众多的矿坑，成堆的废石被搁置以及坡面破损严重。

对于矿洞和废石，可以将两者结合起来，把前期开采的废石填入矿坑，回填后可以在矿坑表面种植绿植，改善地质地貌。绿植的选择要考虑当地的地理气候和成土母质特性，可以选择当地植物或者外来植物，但是外来植物需要考虑其危害性，引进的外来植物是否会侵袭本地植物，抑制本地植物的生长。例如江苏省选择了爬山虎，络石以及扶芳藤作为复绿物种，爬山虎有耐寒耐旱耐高温特性，气候适应力强。络石对土壤要求不高，耐旱，喜光，适合生长在温暖湿润气候中，抗风性强。扶芳藤适合生长在气候温暖的环境中，对土壤要求不严，耐寒，耐旱，生命力强。这三种植物都非常适合攀附岩石，对当地的环境适应力强，并且对当地的植物没有危害，所以很适合作为复绿物种；废石中可能含有一些重金属废弃物，这些重金属废弃物会污染土壤和水质，要把这些废弃物集中处理，不能随意丢弃在自然环境中，也不能将其回填到矿洞中，以此减少环境污染。

对于边坡的治理方法有很多，绿化工艺是目前常常采用的治理技术，例如当矿山的坡度较大，高度较高，坡面致密稳定，可以堆砌成台阶型，台阶型的尺寸有相关要求，长度要小于10m，宽度在1m～2m之间，高度需要低于20m，在台阶上面清理出深度为60cm左右的种植槽，在槽中回填种植土，然后在种植土上面撒上草种，绿化边坡，上下台阶选择种的草种不同，上台阶可以选择种植悬吊植物及灌木，下台阶可以选择种植灌木和爬藤，这种方法施工难度大，前期投入的成本高，植绿效果缓慢。

液压喷播是常常使用的一种方法，这种方法利用离心泵的离心力将容器内的草种、灌木种子与水、木纤维、泥炭、有机肥、粘合剂、保水剂、化肥、土壤进行混合，之后通过管道将混合料喷射到喷播坪床上，形成草种层，混合料中的水一部分渗入到土壤中，一部分继续留在草种层中，草种层和土表粘合，种子在里面生根发芽，根须慢慢深入到土壤中，吸收土壤中的养分，疏松土壤，同时也减少了地表土的流失。这种方法存在一定的缺陷，当粘合剂的量过多时，雨水冲刷草种层表面，表面径流增大，下坡的植被遭受到冲刷，另外喷播机容易被大颗粒草籽堵塞，只能装填小颗粒草籽，造成了边坡表面植物种类单一，但是护坡效果显著，而相应的成本也在增加。

甘肃的一家矿山治理方法采用了堆土袋法，这种方法和喷播法同属于绿化工艺，只是堆土袋法操作简单，不涉及离心力原理，该方法是将装满土的草袋子一个挨着一个铺满整个边坡，然后将草籽撒在这些草袋子表面，定时浇水，保证种子吸收足够的水分，生根发芽。这种方法操作简单，投入成本低，效果一般。

一些地方的小矿区常常使用空心砖进行绿植，将空心砖垒好，在空心位置加入地表土，并将草籽撒在表面，后续进行浇水作业，这种方法简单易操作，成本低，缺点是空心砖空心的空间比较小，可填充的土壤少，同时这种砖的蓄水能力比较差，水分易蒸发，植物容易受到干旱的威胁，植物的种类需要是耐旱型的。这种方法适合坡度较小，坡面水土保持较好的情况。

3 总结

矿山环境治理工作的进行是非常有必要的，经过在三个阶段中采取相应的治理措施，可以在一定程度上减少矿山开采对周围环境的影响，因为地质环境种类的不同，所采取的方法各不相同，需要考虑矿山的地质构造，气候条件，投入成本等因素，普遍接受的方法是使用废石料填充矿坑和采用绿植工艺。