肃南县红石窝矿区地质环境问题及防治对策

唐家凯，贾雪梅，张国信，王运兴，周自强，李 霞

(甘肃省科学院地质自然灾害防治研究所，甘肃兰州730000)

矿产资源的开采在给人类提供财富的同时，也给矿区带来生态破坏、地质灾害、环境污染等一系列的地质环境问题，尤其对土地的破坏极为严重[1-2]。土地破坏不仅造成区域环境恶化，而且带来严重的经济、社会问题，对人类的生存环境造成极大影响[3-5]。因此必须对矿业开发造成的土地破坏进行研究，制定合理的恢复、防治方案。

肃南县地处河西走廊中部、祁连山北麓，总面积2.38×104km2。县境内矿产资源丰富，主要有金、银、铜、铁、锰、铬、钨、煤等，次为花岗岩、石灰岩、石膏等非金属矿产。红石窝矿区地处祁连山国家级自然保护区中部北侧。20世纪70～80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。本文通过调查矿区地质环境问题类型、分布和规模，提出防治对策。

1 矿区概况

红石窝矿区划分为4个片区，均位于祁连山国家级保护区试验区，包括3处煤矿和1处砂石料场，煤矿均为20世纪私人进行开采，现已关闭停用，责任主体灭失。建筑用砂石料场为夹木沟建筑用砂石料场，已依法关闭。矿山开采过程中的挖损、固体废弃物堆积对地表景观造成极大的破坏，土地资源损毁严重。

2 矿山地质环境问题

2.1 地质环境问题类型

红石窝矿区煤矿资源的开采方式主要包括露天开采和井工开采，产量分别占总体产量的4%和96%。主要的占地方式包括采煤沉陷地、露天挖损地、矸石占压地、露天排土占地和未被采矿作业利用的其他类型土地。

该矿区主要的地质环境问题为土地破坏，主要的土地破坏方式为采硐挖损、废弃矿渣压占和采煤塌陷。共发现采硐37处，渣堆49处，地面塌陷5处，破坏面积97343m2；主要分布在红旗、宏安、红旗北坡煤矿，平均采硐体积24.56～33.67m3；平均渣堆体积620.91～78421.42m3(表1、图1)。

表1 红石窝矿区土地破坏类型

图1 红石窝矿区土地破坏类型(红旗北坡1#煤矿)

红旗北坡1#煤矿为例，采硐集中分布在东、南部，多接近道路边缘，渣堆主要分布在东部及北部，采硐与渣堆邻近，距离不超过100m。

2.2 采硐及渣堆规模

红石窝矿区37个采硐(图2)的体积范围为2～120m3，平均体积25.09m3，体积在0～20m3的有22个，占总数的59.46%，20～40m3和大于60m3的分别有5个，各占总数的13.51%，40～60m3的有4个，占总数的10.81%。42个渣堆(图3)的体积范围为3.85～43695.3m3，平均体积2646.11m3，0～200m3有16个，占渣堆总数的61.9%，2000m3以上共9个，占渣堆总数的21.43%。

图2 采硐规模

图3 渣堆规模

3 防治对策

红石窝矿区自从20世纪80年代乱采乱挖开始，原来粗放型的开采方式，不仅造成矿产资源的严重浪费，而且也使得区内的土地资源、自然景观造成极大破坏，采硐挖损、废渣堆积是造成矿区土地损毁的主要原因。应从根本上消除隐患，覆土覆绿，最大限度地恢复植被、自然生态景观，恢复原林草地的土地使用功能，为重筑祁连山国家级自然保护区生态屏障做出贡献。

针对红石窝矿区内各区域的土地损毁问题，经综合研究论证，可采用采洞封堵、塌陷坑回填、废弃渣堆整理、拦渣墙、排水渠、绿化、围栏等治理措施：

(1)根据规模。对于规模较小的采硐及塌陷坑，采取封堵回填措施，可利用废弃矿渣进行就近填埋、夯实，然后进行覆土处理。

对废弃渣堆分级处理：①对规模较小的渣堆进行整平，利用废渣回填邻近采硐及塌陷坑；②规模大于200m3的渣堆，在尽量减小工程量的基础上，对其进行整理平均推平深度约0.5～1.5m，表层覆土处理，局部渣堆处缺少覆土，将原始渣堆挖出，堆积在一侧，剥离原始地表土，填埋废渣，应辅以人力夯或小型夯实机具夯实后进行覆土。

(2)根据地形。采硐及塌陷坑：①对于竖直采硐及塌陷坑，直接进行封堵回填，下部采用大颗粒的矿渣，上部采用细颗粒的矿渣，然后表层覆土；②对于水平采硐，若邻近建筑物、道路，可利用废弃矿渣进行填埋；若采硐附近空旷，可进行垮落填埋。

渣堆:①平地堆积渣堆根据其规模进行分级处理；②斜坡堆积渣堆：对边坡表层弃渣进行清理，整平放缓角度，表层覆土。此外，在废弃渣堆整理前缘设置拦渣墙，用以稳固渣堆，消除地质灾害隐患。对于堆积在沟道的渣堆进行整理后，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，影响坡体稳定性，确保治理后斜坡体安全。

表层覆土后，因地适宜地选择绿化目标物种，使其与立地生境寄生共存，植被种类的选择上要具有耐干旱贫瘠、易栽种成活、速生性能好、固氮保土性能强等，特别是立科固氮植物可以作为选择的重点物种，可以改善矿区土壤结构与养分状况，有利于植物的快速生长和改善恶劣的生境条件。此外，在外围设置钢丝网围栏，防止牲畜踩踏，破坏表土及植被。

对修复后土地进行检测，采取监测员地表巡视方法，不定期对矿区地质环境保护与恢复治理区进行巡视。

4 结论

红石窝矿区位于祁连山国家级自然保护区，矿山开采造成了土地严重损毁，全区共发现采硐37处，渣堆42处，地面塌陷5处，共破坏面积97343m2；主要分布在红旗、宏安、红旗北坡煤矿。采硐规模以0～20m3为主，占总数的59.46%，渣堆规模以0～200m3为主，占总数的61.9%。

针对矿区内各区域的土地损毁问题，建议采用采洞封堵、塌陷坑回填、废弃渣堆整理、拦渣墙、排水渠、绿化、围栏等治理措施，根据不同规模及地形进行分级处理。应对矿区形成强有力的管理机制，坚决取缔乱采乱挖、乱堆乱放行为，严格规划、规范人类工程活动，把地质灾害的防治与生态环境保护统一起来，促进生态环境向良性发展。