矿山地质环境影响评价及修复研究——以汶川某废弃露天矿山为例

李复勇， 唐尧， 张成信， 杨力， 范冬丽

(1.四川省地质矿产勘查开发局207地质队，四川 乐山 614000； 2.四川省安全科学技术研究院，四川 成都 610045； 3.四川安信科创科技有限公司，四川 成都 610045; 4.中化地质矿山总局地质研究院,北京 100101)

0 引言

矿山开采活动在带来巨大经济效益的同时，也产生了一系列矿山地质环境问题，如植被破坏、土地裸露、地面塌陷及滑坡等[1-2]。这些矿山环境问题严重影响着矿区当地居民的生存环境，成为构建和谐社会的一大瓶颈[1,3]。矿山环境修复的主要目的是消除崩塌、滑坡、地裂缝等地质灾害，防治水土流失，恢复植被，在保证地质环境稳定的基础上，修复和提升土地资源利用价值，结合植被恢复和山体修复，最大限度减少裸露地面，增加绿化面积[2,4-5]。矿山地质环境调查通常包括土地压占与毁损调查、地形地貌景观改变与影响调查、矿山地质灾害调查、矿山地质环境综合治理情况调查及矿山固体废弃物调查等[1,4]。本文从矿山环境角度介绍了矿山生态环境的影响因素，开展矿山斜坡整体稳定性、采场边坡稳定性、弃渣堆稳定性及地形地貌景观破坏等生态环境影响评价，划分生态环境保护与恢复防治分区，同时针对评价结果提出相应的修复建议，为矿山地质环境保护与生态恢复治理提供重要的科学依据，为矿业经济和社会经济的可持续发展服务。

1 研究区概况

研究区位于汶川县西南的某露天矿山，距汶川县城55 km，行政区划隶属于汶川县漩口镇群益村，采矿区距国道213线约200 km，为多年废弃矿山，经国道213线向北至汶川，向南至都江堰、成都，交通条件较好(图1)。区内属于四川盆地亚热带湿润季风气候区，气候湿润，雨量充足，光照适宜，四季分明[5-6]。矿区范围内地表第四系覆盖薄，零星分布，陡坡地带大面积基岩出露，土地利用性质主要为工矿用地、林地、旱地、其他草地等，矿区范围内无居民居住，区内植被主要为自然植被类型，多由灌木及草本植物组成，夹杂大量柏树、青冈、松树，岩石裸露面积大。

图1 矿山地理位置

2 矿山地质环境影响因素

2.1 地形地貌

矿山位于九顶山华夏系构造与青城山—青霞新华夏系构造之间，映秀断层南东侧，赵公山向斜北东侧，懒板凳—白石飞来峰中部，山脉总体呈NE—SW走向。属四川盆地西北部的中深切割中低山山地地貌[6]，区内海拔标高一般为1 028～1 121 m，相对高差近93 m，地形南西高、东北低，地势相对较陡，自然坡度一般为15°～60°，局部形成陡崖[7]。矿区周围为林地、荒坡，植被发育，主要为柏树、灌木、杂草等，山体植被覆盖良好，矿区范围内由于开采面基岩裸露，工业场地碎石铺垫，植被难以生长。

2.2 地层岩性

区内地层系统属于龙门山分区与四川盆地分区结合部，主要出露地层为三叠系上统须家河组三段(T3x3)。其下部韵律层厚520～1 100 m，由灰、褐灰色中层—厚层细—中粒岩屑石英砂岩和黄灰、深灰色细砂岩、粉砂岩与灰、深灰色页岩夹煤线组成正向不等韵律式互层[2,6-7]。底部以灰、灰黄色块状砾岩为主，与下伏中段砂页岩呈突变接触。本韵律纵向上可再分为2～4个次一级韵律。每个次级韵律一般厚度200～300 m，韵律层下部为细砾岩或砾状砂岩，发育大型缓流型单向斜层理，砂岩底面之下冲刷现象明显。上部韵律层厚210～440 m，下部为黄灰、青灰色中层块状细—中粒岩屑石英砂岩、岩屑砂岩夹多层褐黄、黄灰色砾岩。砾岩成分以灰岩为主，次为石英岩、砂岩和少许燧石、煤块等。底部有时夹菱铁矿结核、透镜体。砾岩为薄层状，具不稳定的迁移型多层结构。

本段整合于中段之上，厚709～1 430 m。

2.3 地质构造

开采区位于九顶山华夏系构造与青城山—青霞新华夏系构造之间，映秀断层南东侧，赵公山向斜北东侧，懒板凳—白石飞来峰中部，区内地层产出不完整[6,8]，成层性差，大致测量地层产状约为175°∠18°，在区内见有明显断裂及褶皱形迹，总体构造较复杂。

2008年5月12日汶川发生里氏8.0级特大地震，属地震影响区，为目前记录最大震级地震； 据国家地震活动区划表(1∶300万)，该区地震基本烈度为Ⅶ度[2,6,8-9]。区内新构造运动表现为区域性地壳急剧上升并伴随断裂活动，在上升中有短暂间歇，上升幅度随时间推移递减。区域地质构造复杂，地震活动较为频繁，地震基本烈度为Ⅷ度，地震动峰值加速度为0.20g，地震反应谱特征周期0.40g。

2.4 水文地质

矿区属中低山浅切割地貌，位于岷江东南侧，矿区地势总体西南高、东北低，地形以斜坡为主，地表坡度一般15°～60°，局部地段为陡坎，地形有利于地表水的排泄[6,9]。开采区范围内地表无水体，矿区北侧有一季节性河流，受季节影响大，局部河段表现为干谷，调查时河流水面标高为865 m，流速为0.5～1 m/s,最高洪水位867 m，高于河床2 m,河流坡降比约13%，向东汇遇岷江河，属岷江水系。

矿区主要含水层为三叠系上统须家河组三段(T3x3)砂岩含水层、裂隙水含水层； 地层表现为单斜构造，裂隙较发育，导致区内地下水赋存条件差，富水性弱，地下水补给以大气降水为主，其径流特征是沿裂隙和层面运移，地下水主要流向为北西，地下水类型为裂隙水。矿区出露于当地最低侵蚀准面(858 m)之上，由于地形斜坡，地形有利于地表水的排泄，在矿区内无法富集[6,9-10]。综上所述，矿区水文地质条件相对简单。

2.5 工程地质

矿区为中深切割中低山区斜坡地貌，斜坡类型为斜交型斜坡，斜坡整体稳定性较好，不良地质现象少[9,11]。根据区内分布的岩土类型及特征分析认为，区内岩土体可划分为第四系松散堆积物和坚硬基岩岩组。第四系松散堆积物主要包含第四系人工堆积物、残坡积物等成因的松散堆积层，该套岩组力学强度较低，承载力较低，分布不均匀，可压缩性大[12]。半坚硬基岩岩组为区内砂岩、粉砂岩、页岩，岩体较破碎，根据岩质坚硬程度和完整程度，岩体基本质量等级为Ⅳ级，出现大规模顺层滑坡灾害可能性较小，但受采矿活动影响，采场局部地带形成的人工边坡超度较大，边坡下部形成凹腔，使岩体处于悬空状态，出现小规模滑塌破坏可能性较大。

2.6 周边人类工程活动

矿山为小型生产规模矿山，矿区及其周边区域工业企业有一定基础，以矿产资源开发为主，主要为黏土矿物，根据矿石品质、杂质含量，区内页岩矿是烧制机砖的优质原料[2,4,6]。矿区范围内目前不存在矿权设置，为废弃露天矿山，现状破坏损毁面积169.82 m2，矿区属于贫困山区，采矿活动区所在的斜坡无居民住户及附属设施，矿区有简易公路相连，该矿山在公路可视范围内。开采区外有乡村公路，与村落相连，其居民居住较少，分布分散，人口在200人以下，居民主要从事农业。根据矿山以往开采情况，矿山开采爆破对其爆破安全距离范围内的交通和居民生活未产生影响。

3 矿山地质环境影响评价

依据《矿山地质环境保护与恢复治理方案编制规范》(DZ/T 0223—2011)[13]、《土地复垦技术标准(试行)》[14]、原国土资源部颁布的《矿山地质环境保护与土地复垦方案编制指南》[15]和《中华人民共和国土地管理法》[16]等相关要求，矿山地质环境影响评价主要包括矿山土地占损现状与环境影响评价，前者涵盖矿山土地占损包括生产挖损、土地压占范围、面积和程度调查等，土地占损程度评价因素及标准如表1所示。土地占损程度分为一级(轻度损毁)、二级(中度损毁)和三级(重度损毁)； 后者涉及矿山斜坡的稳定性分析、采场边坡的稳定性分析、生产建筑区的稳定性分析及地形地貌景观破坏等，目前矿山无弃渣堆，矿区内生产建筑物已撤除，撤除的建筑垃圾已清运； 生产场地内堆放少量黏土矿，目前正在清理中； 矿山未进行土地修复。本文废弃露天矿山地质环境影响主要包括矿山所处斜坡的稳定性分析、采场边坡的稳定性分析、生产建筑区的稳定性分析及地形地貌景观破坏等几方面。

表1 土地占损程度评价因素及标准

3.1 斜坡整体稳定性

矿山所处位置总体为斜坡地形，方位348°，坡度15°～60°，基岩为须家河组页岩、砂岩等，产状175°∠18°，斜坡类型为斜交边坡，地表土层覆盖较薄，部分地表基岩裸露，附近有少量断层通过，基岩局部见褶皱，岩石节理裂隙发育，总体岩层较为稳定。本次调查在勘查范围内未发现滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害现状，属稳定岩质斜坡类型。斜坡局部岩体受开采影响，可能产生小规模的滑塌、剥落掉块等不良地质现象，但斜坡整体结构较完整，现状基本稳定，发生地质灾害的可能性小，危害程度小，危险性小。

3.2 采场边坡稳定性

矿山采用露天开采，共2个开采面，经调查，现采场形成的边坡横向长约70 m，高为13～26 m，整体坡向348°，总体坡度约50°，地形较缓，局部陡峭，岩层产状175°∠18°，岩体节理裂隙发育，在矿山采矿区域未见明显因采矿活动引发或者诱发的滑坡、大面积崩塌垮塌、地面沉降、地裂缝及泥石流等地质灾害，总体上采场边坡处于较稳定状态，但矿山采场边坡顶部和坡壁中存在小块危岩和浮石，常有小块碎石顺坡向下滚动、崩落现象，稳定性较差，目前矿山处于关闭状态，人员活动较少，危害程度和危险性小。

3.3 弃渣堆稳定性

矿山废渣主要堆积于场地南侧，主采面平台前缘。弃渣堆呈近扇形状，主要由矿渣碎石夹少量土组成，边坡坡度55°左右，长约45 m、宽约27 m，厚约4 m，高度为1～30 m，弃渣方量约4 956 m3，坡面整体坡度为30°。经调查，其为小块碎石受雨水冲刷堆积于坡脚而成，坡体受雨水冲刷，局部出现溜滑、垮塌现象，垮塌弃渣基本已被流水带走，现阶段弃渣堆处于基本稳定状态，整体稳定性较好。

3.4 地形地貌景观破坏

矿山开采方式为露采，用途为砖瓦用页岩，其特有的开采方式与用途对矿山及周边地形地貌景观破坏甚为严重，区内有地表绿植被人为砍伐移除情况，山丘成坑、弃渣成堆极大地改变了地形，造成山体破损、植被破坏等自然景观破坏的现象[2,4,6]。目前矿山开采多年，形成2处采场边坡，坡度约 50°，矿山公路、开采区等占用了小部分土地，破坏了植被资源，现状条件下矿业活动对土地的损毁以及植被资源的破坏较小，对原生的地形地貌景观影响和破坏程度较小，矿山所处位置附近无自然保护区、人文景观、地质遗迹及风景旅游区，采矿活动对原生的地形地貌景观影响和破坏程度中等。

4 矿山环境修复区划及建议

4.1 矿山环境修复区划

依据《矿山地质环境保护与治理恢复方案编制规范》(DZ/T 0223—2011)及《国土资源部办公厅关于做好矿山地质环境保护与土地复垦方案编报有关工作的通知》(国土资规〔2016〕21号 )等相关规范与通知[13-15]要求，开展矿山地质环境保护与恢复治理区划分，按矿山地质环境影响程度轻重级别划分矿山环境保护与恢复治理区，然后按环境问题的差异划分恢复治理亚区，再按防治区分布的自然地段划分矿山环境恢复治理地段。矿山地质环境影响程度可分为严重、较严重和较轻3个基本级别(图2，表2)，分别对应划分为矿山地质环境保护与恢复治理重点区、次重点区和一般防治区。

图2 矿山地质环境影响分区及修复建议区划

表2 矿山地质环境影响程度分级

研究区矿山地质环境保护与恢复治理总区划面积约739.5 m2。据采矿活动矿山对地质灾害、含水层、地形地貌景观(地质遗迹、水文景观)、水土环境等方面的影响程度，将该区划分为矿山地质环境保护与恢复治理一般防治区和较严重防治区。其中，一般防治区面积553.73 m2，区内无因采矿活动引发或者诱发的滑坡、崩塌、地面沉降、地裂缝及泥石流等地质灾害，灾害发生的可能性小，采场影响区内无居民居住，无威胁对象，矿区及周围地表水体未漏失，矿业活动对水土环境影响程度为影响程度小，未影响到矿区及周围生活供水； 较严重防治区面积185.77 m2，矿区及其影响区不发育滑坡、崩塌、泥石流灾害，区内对原生地形地貌景观影响和破坏程度较严重，破坏旱地34.55 m2，有林地9.62 m2，采矿用地60.34 m2，农村宅基地141.6 m2，可视范围内地形地貌景观影响较严重，将其划分为矿山地质环境保护与恢复治理较严重防治区。

4.2 矿山地质修复措施建议

矿山存在的地质环境问题拟采用“坡面浮石清理+清除建筑垃圾、块石+植被重建”工程，对矿山进行地质治理修复。对矿山开采过程中挖损、压占、损毁及地表土壤和农作物被破坏，结合当地村社群众的意见及周边植被特点，建议修复方向为林地，修复土地主要包括矿山损毁土地和永久性建设用地，矿山拟修复现状地类占比如表3所示。

表3 矿山拟修复现状地类占比

对矿山已关闭，但前期未对表土进行剥离堆放的地区，建议以拆除及清理工程、坑穴回填工程、土地培肥工程、植被重建工程等方法实现矿山环境修复。具体包括： 露天采场、矿山道路修复方向为乔木林地； 陡坡陡坎地带由于坡度较陡，在陡坡顶部或底部种植爬山虎等藤蔓类植物进行护坡和自然复绿，修复方向为其他林地。乔木林地植树面积约1.87 hm2，种植树种为柏树，株行距按1.5 m×1.5 m设置，采用穴状整地方式造林，整地规格为50 cm×50 cm×50 cm，经概算需要栽种树苗约1 734株； 对弃渣堆在洪水位以上区域，建议种植爬山虎等藤蔓类植物辅助其自然复绿，设计种植间距50 cm，爬山虎藤径1 cm左右。针对矿山修复区降雨量大雨需水量，考虑在修复植被幼苗期生长初期和干旱少雨季节，为保证幼苗存活，可利用矿山西侧的河流进行灌溉，灌溉方式为提桶； 同时以现有低洼平台处修建蓄水池，以满足修复植被季节性缺水难题。

4.3 矿山环境修复监测建议

通过运用各种技术手段与方法，对影响矿山环境修复过程与结果的各类现状参数进行监测，是准确掌握矿山地质环境动态变化及修复措施效果的重要手段和基础性工作。本文监测的重点是对矿山环境修复影响最大的矿区崩塌地质灾害监测与土地修复监测等内容。

5 结论

通过对汶川某废弃露天矿山开展地质环境影响评价与修复研究，分析矿山斜坡整体稳定性、采场边坡稳定性、弃渣堆稳定性及地形地貌景观破坏等，划分防治区划，主要取得以下几点结论。

(1)从地形地貌、地层岩性、地质构造、水文地质、工程地质及周边人类工程活动等角度，分析露天矿山地质环境影响因素，研究区废弃露天矿山现状破坏损毁面积169.82 m2，矿山开采爆破对其爆破安全距离范围内交通、居民生活未产生影响。

(2)从矿山斜坡、采场边坡、弃渣堆、地形地貌景观等角度分析其稳定性，开展矿山地质环境影响评价，矿山所处位置总体为斜坡地形，斜坡局部岩体受开采影响现状基本稳定，发生地质灾害的可能性小，危害程度小，危险性小； 总体上采场边坡处于较稳定状态，但矿山采场边坡顶部和坡壁中存在小块危岩和浮石，危害程度小，危险性小； 弃渣堆现阶段处于基本稳定状态，整体稳定性较好； 采矿活动对原生的地形地貌景观影响和破坏程度中等。

(3)依据《矿山地质环境保护与恢复治理方案编制规范》等规范，将研究区矿山地质环境保护与恢复治理防治区划分为治理重点、次重点与一般等3个等级，其中一般防治区面积约554 m2(矿区无因采矿活动诱发的地质灾害，影响区内无居民居住，无威胁对象，矿区及周围地表水体未漏失，矿业活动对水土环境影响程度为影响程度小，未影响到矿区及周围生活供水)、较严重防治区面积186 m2(矿区与影响区地质灾害发生可能性小，地形地貌景观影响和破坏程度较严重)。

(4)矿山地质环境影响评价结果表明： 矿山所在斜坡整体稳定性较好，未出现明显变形破坏迹象； 采场边坡整体稳定，未出现明显变形破坏； 矿山弃渣边坡整体未出现明显变化破坏，仅局部在地表集中水流冲涮及洪水作用下有溜滑现象。在地质灾害方面，矿区及影响区不发育滑坡、崩塌、泥石流灾害。在地形地貌景观方面，矿山生产活动对原地形地貌产生了一定的改造，破坏了原地表的植被，使地表裸露，矿区生产活动没有造成地质遗迹、人文景观等破坏现象，周边也没有风景名胜、地质遗迹、人文景观保护区。

(5)矿山地质修复区主要涵盖矿山开采区、弃渣堆、加工场和矿区道路等区域，建议重点对矿山地质环境破坏区开展土地修复，具体为对矿山采场的平缓台地、矿区道路等区域修复方向为种植方竹，露天采场(陡坡陡坎)单元在采场边坡底部种植爬山虎等藤蔓类植物进行护坡和自然复绿，矿渣堆在洪水位以上种植爬山虎等藤蔓类植物进行护坡和自然复绿。尽快开展该矿山的地质修复工程，消除地质灾害隐患，恢复矿山地质环境，且施工过程中加强监测，保障施工安全。