祁连重晶石矿区地质环境问题及防治对策＊

张国信，王运兴，贾雪梅，唐家凯，周自强

(甘肃省科学院地质自然灾害防治研究所，甘肃 兰州 730000)

1 概述

矿产资源是自然资源的重要组成部分，是国民经济、社会发展和人民生活的重要物质基础，矿产资源开发活动与地质环境相互影响制约，产生的矿山地质环境问题对社会公众利益造成了严重危害[1]。祁连山区是河西内陆河流石羊河、黑河、疏勒河的发源地和径流形成区，是河西绿洲非常重要的水源地，对中下游生态系统、水资源利用具有极其重要影响，被列为国家级自然保护区[2]。二十世纪七八十年代，私人违法违规开发矿产资源对生态环境造成了极大的破坏。2017 年7 月，中办、国办就甘肃祁连山国家级自然保护区生态环境问题发出了严厉通报，要求彻底予以整改[3]。

甘肃省天祝县祁连重晶石矿区位于祁连山国家级自然保护区，长期以来由于对矿山生态环境的忽视，在矿产资源的开发过程中，引发了一系列矿山地质环境问题，对保护区的生态环境造成了严重的破坏。在前人研究成果的基础上[4]，本文通过该矿区地质环境问题调查，根据其类型及规模提出合理的生态修复措施及建议，为祁连山保护区环境恢复治理决策提供依据。

2 矿区概况及开发利用现状

甘肃省天祝县祁连重晶石矿位于祁连乡天山村南约700m 的斜壕山，早在1986 年由地方村民开采，具有规模小、间断性、不正规特点。1988 年祁连乡政府设立矿山乡镇企业正式开采，以露天方式开采，规模1.2～1.5 万t/年。经过二十余年的开采，主矿带上的大部分矿体已基本采完，共计采出矿石量约15.45 万t。2006 年经过 矿山资源储量核实，2008年、2009 年未进行实质性开采。2011 年8 月核实矿产资源储量为9.75 万t，2014 年9 月进行了开发利用方案的重新编制，申请了采矿权的延续，现冻结式关闭，拟依法关闭。

由于前期无统一规划，采取边探边采、边建设，特别是未进行深部地质工程探矿，对下部矿体的了解只能来自开采过程，加之片面以采矿作为根本，忽略了对矿山生态环境恢复治理，使得矿区地质环境遭到较大破坏，不仅如此，矿区开发还造成对区内原始岩石结构的破坏，露天剥离开采掌子面造成大片山体裸露，弃土弃渣、采矿废石大部分无序堆放，压埋植被，直接破坏了矿山环境[5]。

3 主要矿山地质环境问题

祁连重晶石矿为露天开采，主要有重晶石粉厂、重晶石矿、矿渣、工业场地、矿山工业道路。其中重晶石粉厂位于祁连山国家级自然保护区外围区，重晶石矿和工业道路位于保护区实验区[6]。根据野外调查，该矿区存在的主要地质环境问题有地质灾害和土地损毁、地貌景观破坏。

3.1 地质灾害

据调查，区内发育和分布的地质灾害主要为不稳定斜坡，共11 处，其中3 处为渣堆边坡，2 处为矿区建设形成的边坡，其余8 处为人工开挖边坡。人工开挖边坡体积范围为110～9834m3，渣堆边坡体积远大于开挖边坡，范围为691920～1575160m3。

开挖边坡以X1 为例(如图1 所示)，坡宽33m，坡高约10m，坡度45°，局部近于直立，斜坡为采矿时开挖形成，坡体主要以千枚岩为主，较为破碎，表层风化较为严重，坡脚临空。

图1 祁连重晶石矿不稳定斜坡类型

渣堆边坡以X2 为例(如图1 所示)，坡宽83m，坡高约285m，坡度65°，斜坡为采矿时堆渣形成，坡体主要以矿渣为主，坡体疏松，坡脚临空，坡顶见宽约0.5cm，长约4m 的裂缝。坡体整体稳定性较差，在地震或强外力作用下，有形成滑坡等灾害的可能。

X2、X6 和X9 渣堆边坡坡顶见裂缝，坡面松散，坡脚临空，坡高大，坡度45°～65°，发生滑塌的可能性大；X1、X3、X4、X5、X7、X8 人工开挖边坡坡面有滑塌掉块现象，坡脚临空，坡高大，坡度45°～55°，发生崩塌的可能性大；X10、X11 边坡坡面较松散，局部有溜土现象，坡脚临空，坡度60°～80°，发生失稳的可能性大(见表1)。

表1 不稳定斜坡特征汇总表

3.2 土地损毁、地表景观破坏

据调查统计，区内矿业活动开发破坏土地面积7.32 hm2，破坏类型主要有露天开采面、渣堆、道路、人工建筑等。重晶石矿开采挖损1.45hm2，渣堆面积4.56hm2，道路面积0.68hm2，建筑物面积0.63hm2。按土地利用类型划分，破坏的土地均为其他草地；按土地破坏方式，露天开采面、渣堆对地表景观造成的破坏最大，矿山固体废弃物的堆放占了大量的土地，破坏了原有的地貌景观，并对生态系统造成了严重的破坏。

4 修复措施及建议

该矿区在历史开采过程中不规范开采，乱采乱挖，造成地质环境景观破坏、土地资源压占、挖损破坏，甚至存在由于大量堆渣存在滑坡、泥石流隐患等地质灾害，严重破坏了生态环境，针对矿区内主要的地质环境问题，提出以下防治对策：

4.1 不稳定斜坡

边坡整理：①对人工开挖边坡表层的弃渣和不稳定斜坡本身的松散物质进行整理，清理松散岩土体、孤石、探头石等，坡面整理坡比依据原始地形；②对于规模较大的渣堆边坡，依地势对其进行分级整理，降低边坡比或堆积高度。将边坡整理成多级平台，分级坡比不小于1:1.5，设计坡高10m，顶部整治坡比不小于1:10。开挖应自上而下进行，从渣堆顶面前缘开始开挖，一次开挖深度不大于4.0m，边挖边堆边平整；若渣堆稳定性差，有溜土滑塌迹象时，禁止从渣堆顶部中间部位开始开挖，应从渣堆坡顶两侧逐渐向中间开挖。

在前缘设置拦渣墙、在堆渣整治外围设置浆砌石排水渠工程，将降雨形成的地表汇流引导排泄于坡外，减少冲刷坡面对坡体稳定性的影响，保证治理后斜坡体的安全。

4.2 土地、景观破坏

平整覆土：对于挖损凹陷进行平整覆土。对于规模较大的渣堆采用渣堆边坡的处理方法；对于重晶石粉场内规模较小的渣堆清理运移至重晶石矿处理。拆除工业场区及生活住宅区所有的废弃房屋，并对所有场地进行平整及覆土。

绿化围栏：表层覆土后，选择适宜的植被进行绿化，种植与当地土壤相适生的以披碱草为主，并混播冰草、芨芨草。矿区治理后，在外围设置钢丝网围栏，防止牲畜踩踏，破坏表土及植被。

5 结论

祁连重晶石矿区位于祁连山国家级自然保护区，主要地质环境问题有地质灾害及土地损毁、地貌景观破坏[7]。地质灾害主要为不稳定斜坡，共11处，分为渣堆边坡和人工开挖边坡[8]。矿山开采过程中的挖损、固体废弃物堆积对地表景观造成较大破坏，土地资源损毁严重，共破坏土地面积7.32hm2，破坏类型主要有露天开采面、渣堆、道路、人工建筑等，其中重晶石矿开采挖损1.45hm2，渣堆面积4.56 hm2，道路面积0.68hm2，建筑物面积0.63hm2。

针对存在的地质环境问题，提出相应的修复措施有：不稳定斜坡根据其类型及规模采取不同方式进行整理，并设置拦渣墙、排水渠；土地破坏问题采用整平、夯实措施处理；地表景观修复采取表层覆土绿化措施处理。修复工作应贯彻绿色矿山理念，杜绝造成二次破坏。通过工程手段，在改善地质环境问题的同时消除地质灾害隐患，并做好矿山地质环境监测预警工作，有效增加治理区内的林地、耕地面积，恢复矿山生态环境，治理工程与周边环境协调一致，充分挖掘废弃工矿用地的潜力，探索保护耕地、保障发展，促进“资源节约、环境友好型社会”的建设。