山东平邑县归来庄金矿矿山地质环境影响评估及治理措施

宋月梅 ，李 军，王 娜，何 平

(山东省鲁南地质工程勘察院，山东 济宁 272100)

归来庄金矿位于山东临沂市平邑县东20km处，1992年开始试生产，目前露天开采已结束，正在地下开采-40m至-150m的①号矿体，采空区采用胶结充填采矿工艺。由于矿山早期露天开采，露天采场、废石堆、尾矿库、工业广场等严重影响地形地貌景观、土地资源及矿山排水对地下水位、水量的严重影响等，矿山环境地质问题复杂。恢复治理工作迫不及待。

1 矿山地质背景

1.1 地形地貌

矿区位于鲁中台隆南部丘陵区，属低山丘陵区，剥蚀堆积地貌。矿区内由露天采场、废石堆、尾矿库工业广场组成，主要地类为采矿用地和农业用地。

1.2 地 层

1.3 构 造

矿区内近东西向断裂较为发育，其中F1断裂(小平安庄)构成矿区内构造格架主体，高角度正断层。断层破碎带内隐爆角砾岩发育，金矿化明显，为矿区内金主矿体。目前区内所发现的金矿(床)体，多数与小型次级断裂有关，并受其控制。

1.4 岩浆岩

矿区岩浆岩为侏罗纪二长闪长玢岩(J2ηδμ)和二长斑岩(J2ηπ)，侵入于寒武系、奥陶系等呈岩株、岩脉和岩床状产出。

1.5 水文地质概况

浚河河床为附近最低侵蚀基准面，标高+109.0m，矿床位于其下。矿床充水含水岩组为奥陶系碳酸盐岩类裂隙岩溶含水岩组(强富水区)，单位涌水量0.278L/s·m～0.492L/s·m，渗透系数0.803m/d～1.466m/d，富水性较强；矿床下部寒武系碳酸盐岩夹碎屑岩岩溶裂隙含水岩组(弱富水区)，富水性微弱，矿区内为相对隔水层；第四系松散岩类孔隙含水岩组远离矿床，岩浆岩裂隙含水岩组分布少且富水性弱，因此矿床充水主要含水岩组为碳酸盐岩类裂隙岩溶含水岩组(图1)。矿床上部地下水与地表水(浚河)有密切的水力联系，存在导水性强的构造破碎带和岩溶发育带，补给条件好。当前矿山涌水量大，以岩溶裂隙含水层充水为主，为水文地质条件复杂的矿床。

图1 矿区水文地质简图

1.6 工程地质概况

矿区内为岩浆岩和沉积岩二大建造类型。沉积岩为坚硬的灰岩、白云岩工程地质岩组；较坚硬-较软页岩、疙瘩状灰岩工程地质岩组，岩浆岩主要为坚硬-较坚硬的斑岩、玢岩工程地质岩组。各工程地质岩组均为矿体的围岩，总体上矿山工程地质条件较好。

2 矿山地质环境现状评估

2.1 评估范围和级别的确定

2.1.1 评估范围的确定

评估区包括矿山采矿权范围和采矿活动可能影响到的区域[1]。综合考虑了矿山开采引发的地表岩移范围、地形地貌及土地资源的影响破坏程度、矿坑对各含水层的影响范围[2，3]。以各范围的最外界为限，确定评估区面积9.1010km2(图2)。

图2 评估区范围图

2.1.2 评估级别的确定

评估区内总人口约4285人，有兖石铁路(山东兖州-山东日照石臼所)、G327国道(江苏连云港-宁夏固原)通过。矿山矿石生产规模21万t/a，为大型金矿山；矿区地质构造复杂，断裂构造发育，导水断裂导水性强，对采场充水影响大，采矿疏干排水导致了矿区周围主要含水层破坏[4]，矿山地质环境条件为复杂程度。矿山环境影响评估级别确定为一级。

2.2 矿山地质环境影响现状评估

2.2.1 矿山地质灾害

矿山基岩裸露，地面坡度一般不大于20°，不具备发生崩塌、滑坡、泥石流地质灾害现象；可溶性岩溶发育弱，地下水排量大，但地表第四系薄，也不具有发生岩溶塌陷、地面沉降的地质灾害条件。矿山正在地下开采，具备发生采坑塌陷的条件。评估区至今尚未发生采空塌陷，现状评估全区产生采空塌陷矿山地质环境问题危险性小，面积9.1010km2。

2.2.2 含水层影响现状评估

(1)含水层结构破坏现状评估：区内露天采矿坑位上部长550m，宽380m，深160m，严重破坏了碳酸盐岩裂隙岩溶含水层的结构，现状评估露天采区范围内对含水层结构破坏严重，面积约0.2094km2。

(2)含水层水量影响评估：目前矿山正常涌水量84663m3/d，最小涌水量70339m3/d，最大涌水量123432m3/d，均大于10000m3/d，根据《矿山地质环境保护与恢复治理方案编制规范》(DZ/T233-2011)表C-2，现状评估采矿活动对含水层水量影响严重。

(3)地下水位影响：矿坑周围地下水位大幅度下降，其中东侧归来庄新村、小平安庄、后西崮等村较严重。现状评估矿山开采对地下含水层水位的影响程度为严重，降落漏斗面积(包括奥陶系及寒武系炒米店组裂隙岩溶水和张夏组裂隙岩溶水降落漏斗范围)6.8969km2；对评估区其他地段含水层水位的影响程度较轻，面积2.2041km2。

综上，现状评估矿山开采对含水层影响程度为严重，影响严重的面积6.8969km2；影响程度较轻的面积2.2041km2。

2.2.3 地形地貌景观影响现状评估

评估区办公场区、选冶工业广场、露天采场、深部开拓系统工业广场、主井与管缆井工业广场及附属建构物改变了原生的地形地貌，尾矿库、矿石堆放场、废石堆覆盖了原生的地形地貌，总面积1.1352km2，根据《矿山地质环境保护与恢复治理方案编制规范》(DZ/T233-2011)，该矿山严重损坏了地形地貌景观，现状评估对地形地貌景观的影响严重；对评估区其他地段地形地貌景观影响较轻，面积7.9658km2。

2.2.4 土地资源影响现状评估

矿业活动对土地资源的影响主要表现为破坏和压占两个方面。露天采场破坏土地资源面积0.2093km2；办公场区、选冶工业广场、深部开拓系统工业广场、主井与管缆井工业广场、尾矿库、矿石堆放场、废石堆压占了土地资源面积0.9259km2。破坏和压占总面积1.1352km2，据《矿山地质环境保护与恢复治理方案编制规范》(DZ/T233-2011)表E.2破坏土地大于0.2km2为严重，现状评估对土地资源的影响严重；对评估区其他地段土地资源破坏程度较小，现状评估影响较轻，面积7.9658km2。

2.3 矿山地质环境影响现状评估分区

根据《矿山地质环境保护与恢复治理方案编制规范》(DZ/T233-2011)附录E，现状评估矿山地质环境影响程度分为严重区和较轻两个区。评估结果见表1和图3。

表1 矿山地质环境影响预测评估结果表

图3 矿山地质环境影响预测评估分区图

3 矿山地质预测评估

3.1 矿山地质环境影响预测评估

(1)采空塌陷预测评估：矿山地下开采部分-40m至-150m水平的①号矿体规模较小，矿体上下盘围岩稳定，且采用尾砂充填法对采空区进行充填，充填率达95%。因此采矿活动引发地面岩石移动的可能性小，危险性小，矿山地质环境影响程度较轻，采空塌陷预测评估与现状评估一致。

(2)含水层破坏影响预测评估：露天采矿坑开采已经结束，对矿山上部含水层的影响范围已定型；地下开采部分矿体规模较小，张夏组岩溶裂隙含水层富水性微弱，预测对其疏干排水影响范围不会再扩大，含水层破坏影响预测影响评估与现状评估一致。

(3)地形地貌景观影响预测评估：矿山生产的各种设施已经完善，地面无新建构筑物工程活动，且采空形成采空塌陷的可能性小，矿业活动对地形地貌景观的破坏程度不会增加且范围不会扩大。预测评估与现状评估结论一致。

(4)土地资源影响预测评估：矿山生产的各种设施基本完善，无需扩建。因此土地资源影响预测评估与地形地貌景观预测评估结论一致。

3.2 矿山地质环境影响预测评估分区

对矿山地质环境问题、含水层、地形地貌、土地资源单因素影响现分析，矿山地质环境影响预测评估与现状评估一致。因此预测评估分区与现状评估分区也一致(表1、图1)。

4 矿山地质环境保护与治理恢复

4.1 矿山地质环境保护与治理恢复分区

根据矿山地质环境影响评估结果，以“就大不就小”、“统筹规划，突出重点，具有可操作性”原则，充分考虑矿山生产影响对象的重要程度、可能造成的损失大小和防治难易程度，对评估区分区[4，5，6，]。见表2，重点防治区面积7.3842km2，分6个亚区，一般防治区面积1.7168km2，分布范围见图4。

表2 矿山地质环境保护与治理恢复分区表

图4 矿山地质环境保护与治理恢复分区图

4.2 主要治理恢复措施

采空塌陷防治主要从采矿及掘进、充填两个方面进行防治。防治措施如下：

(1)采矿及掘进采取的技术措施：采矿及掘进过程采用微差爆破法[7]。能有效地控制爆破冲击波、震动等；操作简单、安全迅速；破碎程度好，可提高爆破效率和技术经济效益。

(2)采用充填采矿法的技术措施包括：①重复充填：充填体水分过滤后体积减小时，通过复充保证接顶；②选择科学的充填点位布置，减少由于尾砂流动距离造成的空顶；③接顶部分增加水泥用量提高充填料的流动性和强度。

(3)含水层破坏防治工程：为防止矿山开采对地下含水层造成破坏，应采取防治措施：①地面防水措施：地面各井口高于当地历史最高洪水位1.0m以上，防止雨季汇水进入矿井，危害井下安全；对排水设备定期检查，防止淤塞排洪渠道，给矿井造成安全隐患；②井下水预防措施：1)采取超前探水措施，有疑必探，先探后采，防止偶然因素发生井下突水；2)对断层出水点及时进行注浆封堵，减少疏干排水量；3)建立观测预警措施，设专门水文地质人员进行监控。

(4)地形地貌景观破坏、土地资源破坏：根据平邑县政府提交的《归来庄金矿国家矿山公园规划(2016-2030)》。其中露天采坑、办公场区、选冶工业厂区留作矿山公园办公或景观，废石堆、尾矿库规划为生态修复区。矿山地形地貌景观破坏、土地资源破坏防治工程：①露天采坑：闭坑前，对井下出水点进行注浆治水；布设监测点，对地表形变、地下水质、水位、矿山涌水量进行监测；闭坑后，露天采坑规划为露天矿业遗迹保护区[8]，在这里观赏到露天采坑的全貌、地下采矿巷道、隐爆角砾岩矿脉、控矿断裂露头等矿业遗迹；②深部开拓系统工业广场、矿石堆放场：闭坑前，布设监测点对地表形变、地下水水位和水位进行监测；闭坑后，地表清理整治、覆土绿化，作为未来工园重要绿化组成部分；③办公场区、选冶工业广场：闭坑前，设立地下水位和水质长期监测点；闭坑后，办公场区留作矿山公园景区办公、管理用。选冶工业广场规划为黄金博物馆，是矿山公园的核心景区，在这里游客可以认知到归来庄金矿成矿、采矿、选矿及冶矿过程；④废石堆、尾矿库：闭坑前，维修加固废石堆、尾矿库边坡挡土墙，补种树木，撒播当地野生优势草种，全坡绿化固坡，防止边坡水土流失和扬尘；闭坑后，废石堆、尾矿库规划为公园的“生态修复区”。已建成泰山石长廊、黄金广场、九龙柱广场、石魂阁(照片1)等风景优美的景点。

照片1 归来庄金矿矿山公园规划已建成照片

5 结语

通过对矿山地质环境影响现状及预测评估，开展治理恢复分区，结合矿山公园规划对重点防治区露天采坑、尾矿库、废石堆、工业广场等主要设施提出治理恢复措施，以消除地质灾害安全隐患、恢复矿山生态环境。有利于促进当地经济的可持续发展。