拉克铁矿区地质环境现状分区评估及防治建议

康馨予，李 俊

（四川华行地质设计院有限公司，四川 成都 610031）

人类采矿活动不可避免地对地质环境造成潜在破坏[1-3]，易带来景观损毁、水土流失、地质灾害等问题。现人们已愈发认识到采矿活动对当地环境带来的“后遗症”，针对矿山环境的分区评估及治理恢复尤为重要。

针对这一问题，国内外学者广泛研究矿山开采对地质环境的影响，取得较多成果。宋自勉等[4]研究岩溶地区矿山开采对水文地质环境的影响的关系，进行水文分区并提供治理恢复建议；贾超[5]以秦岭周至县古骆矿业石英露天矿山为研究对象，探讨采矿对土地资源和地形地貌景观的影响；韩雪松等[6]研究山西省大同市某煤矿对地质环境的影响，通过AHP 法进行分区；周影[7]以某白云质灰岩矿为例，进行环境影响现状及预测评估，为白云质灰岩矿区的地质环境治理恢复提供有益建议。

目前对矿山地质环境现状分区及影响评估未形成系统研究，因此更多方位考虑采矿对地质环境的影响更具指导意义。鉴于此，本文以四川省凉山州拉克铁矿区为例，依据拉克铁矿各矿段位置进行分区，通过地质调查评估各区段的土地资源破坏、地形地貌景观损毁、地下含水层破坏和矿山地质灾害现状，并为整个矿区的环境治理恢复提出建议。研究成果对矿区地质环境保护和治理恢复提供一定参考。

1 矿区自然及地质环境条件

1.1 矿区概况

拉克铁矿区位于凉山州喜德县拉克乡吴哈村（研究区交通位置如图1 所示）。东经102°19′45″-102°20′20″，北纬28°17′28″-102°20′19″。研究区地处低纬度高海拔地区，又属凉山州东北部和西南部的气候过渡地带。研究区属多雨区，多年平均降雨量1006.1mm。

图1 研究区位置图

1.2 矿区工程地质条件

研究区内属孙水河左岸大沟流域。大沟流域形态为扇形，流域纵向长度6.4km，平均宽度1.9km，流域面积15.6km2。流域最高点位于研究区南侧老虎山，高程3608m，最低点位于大沟与孙水河交汇处，高程约1780m，流域相对高差约1828m。2014 年大沟暴发泥石流，当年进行了灾害处置。研究区整体地形地貌图如图2 所示。

图2 研究区整体地形地貌图

区域区内出露地层较复杂，由老到新依次有前震旦系下元古界力马河组中段（Pt1l2）、震旦系上统观音崖组（Zbg）和灯影组（Zbd）、三叠系上统-侏罗系下统白果湾群（T3-J1bg）、晚古生代的花岗岩侵入体（γ22）以及第四系地层（Q）等，研究区内主要地层分布如图3 所示。

图3 研究区地层分布图

2 矿区地质环境影响评估

2.1 土地资源破坏现状评估

区内土地资源的破坏主要为研究区矿渣林虑导致的土壤重金属污染。根据土壤采样进行重金属污染测试，测试结果见表1 所列。

表1 土壤重金属污染测试表

由表1 可见，土壤样品pH 值范围值为6.43～7.85，除2#土样pH 值小于7 外，其他均属弱碱性性土壤。研究区土壤为三类土壤，土壤环境质量执行三级标准。1# 土样的锌、镉、砷均超出标准，存在一定的污染，但总体土壤呈弱碱性，地表处氧化环境，重金属对土壤污染影响较小。

研究区内的矿渣堆共10 处，4#-8# 矿渣堆积区属于矿业用地，其余均压占土地，总压占土地183.5亩，其中压占耕地29.4 亩，压占林地154.1 亩，矿渣堆方量达23.1 万方，矿渣堆积压占土体，造成土地资源浪费。

2.2 地形地貌景观损毁现状评估

区内地形地貌景观损毁问题主要为以往采矿矿渣的无序堆放所致。典型景观损毁如图4 所示，地形地貌景观损毁现状评估表见表2 所列。

图4 典型景观损毁

表2 地形地貌景观损毁现状评估表

2.3 地下含水层破坏现状评估

拉克矿区开采方式基本都为地下开采，顶板含水层主要为马河组中段（Pt1l2）千枚岩、板岩、矽卡岩，主要贮存风化裂隙潜水及构造裂隙承压水，地下水含水层疏干区影响范围剖面图如图5 所示。在采空区上方，矿层顶板产生移动、变形和冒落，冒落的松散岩块逐渐充填采空区，达到一定程度时，岩块冒落逐渐停止，上面的岩层会出现离层和裂缝，离层和裂缝发展到一定程度，会产生整体移动和沉陷，发生指向采空区的弯曲变形，从而破坏含水层结构。因此现状评估矿山开采对矿层顶板构造裂隙含水层的结构破坏为较严重，影响范围略大于采空区范围。

图5 地下水含水层疏干区影响范围剖面图

2.4 矿山地质灾害现状评估

拉克矿区地质灾害主要由采矿引发，根据引发模式分为直接引发和间接引发。直接引发的地质灾害主要为北矿段地面塌陷（地裂缝）；中矿段滑坡、地面塌陷；南矿段滑坡、地面塌陷。间接引发的地质灾害主要为大沟泥石流和无名沟泥石流，表现形式为矿渣在沟道岸坡堆积，雨季可能成为潜在的泥石流物源。典型地质灾害分布如图6 所示。

图6 典型地质灾害分布

3 矿山地质环境保护和治理恢复

3.1 综合分区

依据拉克铁矿各矿段位置进行分区，共分为四个大区，即北矿段区、中矿段区、南矿段区和其他区。北矿段区主要矿山环境问题为采空区引发地面塌陷及地裂缝造成土地资源损毁及地形地貌景观损毁。中矿段主要问题为矿渣堆积体直接压占土地资源及地形地貌景观损毁，采矿引起的滑坡等问题。南矿段主要问题为矿渣堆积体直接压占土地资源及地形地貌景观损毁，采矿引起的滑坡、泥石流等问题。其他区主要矿山环境问题为地下水含水层破坏、土壤污染等。

3.2 治理恢复建议

1）土地恢复工程：对矿渣堆积体压占的土地及矿山建设形成的工矿废弃地采取复垦修复，对矿渣边坡进行防护治理，同时对局部坡地进行土地整理，并完善区内田间道、生产道等配套的交通网络。

2）地形地貌景观恢复工程：对工程区内郁闭度较低的疏林地、裸地进行林地恢复。

3）地下含水层破坏修复工程：工程区目前水源基本能够满足中上部1、2、3 组上部居民生活用水及耕作用水，针对4、5 组缺水情况可新开发S11 泉点或者在孙水河河谷布置集中供水井，并完善相关配套水利设施。

4）地质灾害治理工程：①针对北矿段塌陷区，建议对塌陷区不稳定的岩土体采取随坡就势的进行坡面整理，对塌陷坑、裂缝进行封填，在陡缓坡段设置脚墙、截排水沟，以减少地表水下渗恶化边坡稳定条件。回填土体可采用矿渣或开挖弃土，表层50cm 则采用粘性土夯填。此外，建议对塌陷强变形区及塌陷槽后缘坡体进行地表变形监测。②针对中矿段塌陷区，建议对塌陷变形区进行坡面整理，设置挡墙或脚墙减少水土流失，确保边坡稳定。③针对南矿段塌陷区，建议对塌陷坑、裂缝进行封填，以减少地表水下渗恶化边坡稳定条件。④对大沟泥石流，建议采用以“固底槽+排导防护相结合”的方案进行综合治理，过沟段道路布置桥涵以解决当地交通。⑤针对无名沟泥石流，建议对弃渣物源采用固源、植被恢复的治理措施。⑥对采场边坡，建议治理方案为脚墙+截排水沟+封填变形裂缝，对坡面进行整理，恢复植被。

4 结论

1）根据矿段位置对拉克矿区进行分区，主要分为北矿段区、中矿段区、南矿段区和其他区，通过地质调查评估各区段的土地资源破坏现状、地形地貌景观损毁现状、地下含水层破坏现状和矿山地质灾害现状。

2）拉克矿区的北矿段区因采空区引发地面塌陷及地裂造成地形地貌景观损毁，中矿段区和南矿段区矿渣堆积体直接压占土地资源造成地形地貌景观损毁，采空区引起滑坡、泥石流等地质灾害，其他区主要问题为地下水含水层破坏、土壤污染。

3）拉克矿区内地质环境问题突出，对区域村镇人民造成潜在环境和安全隐患，需对地质环境进行治理恢复。