甘南黄河上游露天废弃石灰岩矿山地质环境问题现状及治理对策

王树青

（甘肃省地矿局第二地质矿产勘查院，甘肃 兰州 730020）

甘南州位于甘肃省西南部，地处青藏高原东北边缘与黄土高原西部过渡地段，天然草原综合植被盖度达到96.87%，森林覆盖率达到24.38%，黄河流域多年平均自产水资源量达到127.8×108m3。习近平总书记强调“上游要以三江源、祁连山、甘南黄河上游水源涵养区等为重点，推进实施一批重大生态保护修复和建设工程”，因此甘肃省对甘南高原等关系国家生态安全的生态功能区开展历史遗留废弃工矿土地整治，对各废弃矿区矿山地质环境影响调查与评估，查明矿区范围内各地质灾害及隐患点的分布范围、规模、地质条件及诱发因素；分析各地质灾害的形成机制、威胁对象并评价其稳定性，为后期治理方案的确定和治理项目的顺利实施提供科学依据[1-3]。

1 露头矿山概况

临潭县新城镇兔石山石灰岩矿位于甘肃省临潭县新城镇北部，属高寒阴湿区，降雨量少，春季回暖缓慢，夏季多暴雨，秋季降温迅速，冬季阴湿寒冷。矿区地处张旗沟流域一级支流季节性流水沟谷上游沟脑处，无常年流水，主要接受大气降雨补给。

矿区内壤主要以人工素填土为主，厚0.8～4m，主要以碎石、砂土为主，均匀性差，不能直接用于种植植被；属川西藏东亚高山草场，主要为中生禾、莎为主，植被覆盖率达50%以上，但是矿区内采矿区、办公生活区、矿山道路由于采矿活动，原有植被遭到破坏。

矿区范围不属于黄河上游保护区及其缓冲区。经现场调查，矿区所有矿山活动均已停止，西侧露天开采形成2处掌子面和2个采坑。其中，1#掌子面位于1#采矿场北侧，坡体高20～30m，坡宽120m，2#掌子面位于2#采矿场，坡体高18～25m，坡宽160m；1#采坑位于1#采矿场南侧，采坑长约200m，宽约45m，深约5～8m，占地面积为9000m2；2#采坑位于1#采矿场东北侧，采坑长约100m，宽约55m，深约3～5m，占地面积为5500m2；现仍遗留1处生活办公区、2处生产加工区和1处炸药库，其内的生产加工设备及生活用品已拆除外运。

2 矿山地质环境背景

2.1 地形地貌

矿区为构造剥蚀高山地貌，海拔为2900～3300m，相对高差较大，山体呈南北向展布，整体坡度为25°～40°，地势北高南低，坡面植被覆盖率较高。矿山位于兔石山山梁处，海拔为3180～3270m，石灰岩矿在矿区西侧地段进行露天开采，并开挖山体形成2处掌子面。

2.2 区域地质特征

区内位于秦岭东西向构造带西端，断裂、褶皱十分发育。区域上褶皱主要有麻当—新堡复式背斜、羊沙复背斜等；断裂主要有汪国寺—新抽村逆断层、新城北—长川北逆断层、严家寺—格里纳逆断层、力士山—围当山逆断层等，呈北西西向或北北西向展布。矿区为麻当—新堡复式背斜的南翼，未发现断层。主要出露下二叠统（P1），分布于整个矿区，岩性为灰、深灰色厚层—块状灰岩夹砂岩、页岩；零星出露第四系全新统（Q4），呈盖层零星覆盖于灰岩之上，岩性为残坡积碎石、黄土及腐植土。

2.3 地震

临潭县是汶川地震的影响县之一，从公元前280年有地震记录以来，临潭县境内共发生地震十四次，其中四级以上地震达三次。各构造形迹的复合部位有温泉出露，表明该地区现今新构造活动强烈。本区地震基本烈度为Ⅶ度，抗震设防烈度为7度，基本地震加速度值为0.15g，主应力方向呈北东—南西向，与秦岭构造带相垂直，地壳稳定性较差，区域上属于较不稳定工程地质区。

2.4 水文地质与人类活动

区内地下水主要为层状基岩裂隙水，含水层为石炭—二叠系石灰岩。地下水径流模数3～6L/（s·km2），单泉流量一般0.5～1.0L/s，主要接受大气降水入渗补给，由地形高处向低处径流、汇集，在地形低洼处、断裂带或岩性突变处，以泉的形式排泄。

区内人类工程活动对地质环境的影响较强烈，主要表现在修建矿区道路和采矿、选矿工业活动。前者在矿区中部修建一条宽约4m的便道，并与矿区东侧水泥硬化路相连接，对矿区生态环境造成了一定的影响或破坏；后者修建库房、办公生活区、炸药库等地表构筑物，致使矿区矿山地质环境遭到破坏，破坏了部分土地资源。

3 矿山地质环境现状评估

矿山开采造成地质环境问题主要表现为：地质灾害、地形地貌景观破坏、土地资源压占、植被破坏等[2-3]。矿区内地质环境问题主要表现为开挖斜坡带形成的高陡边坡、矿区道路、生产加工区、办公生活场地对地形地貌景观的破坏和土地资源的挖损和压占破坏。

3.1 地质灾害对矿山地质环境影响现状评估

矿区内主要发育2个崩塌体（B1和B2），具体特征如下：

（1）B1崩塌体（1#掌子面）位于矿区南西侧，呈圈椅状，为人工采石开挖山梁形成，坡高20～30m，坡宽120m，坡向为190°，出露地层主要以石灰岩为主。其中，坡体顶部10～15m处近乎垂直，坡度为65°～75°，表面岩体较为破碎，裂隙发育，极易在振动、强降雨的不良工况下，发生滚石、掉块等现象；坡体中下部15～20m处坡度略缓，为40°～55°，坡面堆积有大量滚石，滚石最大粒径为1.5m；坡脚处堆积有矿渣，矿渣堆积高度约为2.5～3.5m，宽度为100m，长度为8m。

（2）B2崩塌体（2#掌子面）位于矿区北西侧，呈圈椅状，为人工采石开挖山梁形成，坡高18～25m，坡宽160m，坡向为215°，出露地层主要以石灰岩为主。其中，坡体顶部8～12m 处近乎垂直，坡度为60°～70°，表面岩体较为破碎，裂隙发育，极易在振动、强降雨的不良工况下，发生滚石、掉块等现象；坡体中下部10～15m处坡度略缓，为50°～60°，坡面堆积有大量滚石，滚石最大粒径为1.2m；坡脚处堆积有矿渣，矿渣堆积高度约为2.5～3.5m，宽度为90m，长度为6m。

总之，B1、B2 崩塌体坡体顶部和中下部崩塌发育程度强，未来在强降雨或地震等不良工况作用下，极易发生滚石、掉块。但由于崩塌体远离矿区道路及生活生产区，且已停产，工作人员及机械已经撤离，现状情况下，崩塌体只对会农牧民1～3 人的生命财产安全造成威胁，直接经济损失小于100万元。

3.2 矿业活动对地下含水层的影响现状评估

矿山为露天开采，主要矿层（体）位于地下水位以上，充水含水层富水性差，补给条件差，加之矿区位于山体山梁处，地形有利于自然排水。故现状条件下，采矿活动对地下含水层结构造成了影响或破坏较小，且矿区附近无地表水体，未影响到矿区及周围生产生活用水。根据以上分析，现状区内地下含水层对矿山地质环境影响较轻。

3.3 矿业活动对地形地貌景观的影响现状评估

现状条件下，矿山对地形地貌景观的影响和破坏主要表现在各个基础设施建设对地形地貌景观的影响和破坏（表1）。

（1）采矿场：矿区范围内共有2处采矿场（表1），对地形地貌景观破坏程度为严重，对水土污染程度较轻，对土地损毁程度“严重”，综合评估对地形地貌景观影响程度为严重。

表1 采区破坏地形地貌景观和土地损毁一览表

（2）采坑：矿区范围内共有2处采坑，对地形地貌景观破坏程度较严重，对水土污染程度较轻，对土地损毁程度“较严重”，综合评估对地形地貌景观影响程度为较严重。

（3）办公生活区：位于山体山梁处，长约65m，宽约12m，面积620m2，地表有1层砖混结构房屋，长40m，宽5m，高约3.5m，占地面积200m2，场地在平整场地的过程中对北东侧进行了坡脚开挖，而场地南、东侧分别建有浆砌块石挡墙，但由于年久未修，该挡墙严重破损，失去了原有的支护作用。现状条件下，场地在平整场地的过程中对局部的微地貌形态造成了破坏，对矿区地形地貌景观产生了影响，但是由于面积较小，对原生的地形地貌景观影响破坏程度较轻。

（4）库房：矿区范围内共有2处库房，均为1层砖混房屋，场地在平整场地的过程中对局部的微地貌形态造成了破坏，局部地段对坡脚进行开挖，对矿区地形地貌景观产生了影响，但是由于面积较小，对原生的地形地貌景观影响破坏程度较轻。

（5）炸药库：位于1#库房南侧，现状条件下，库内无实验设备与易燃易爆物品，占地面积较小，对原生植被影响较小，对地形地貌景观影响程度较轻。

（6）矿区道路：矿山道路依地势而建，建设过程中仅进行了小规模的低挖浅埋，采用砂砾路面，破坏了原始地貌景观的连续性，远离居民区，且周边无重要交通干线及人文自然景观，矿山道路对地形地貌景观的影响程度为较轻。

总之，采矿场对地形地貌景观影响程度严重，采坑对地形地貌景观影响程度较严重；办公生活区、库房、炸药库和矿区道路对地形地貌景观影响程度较轻。

3.4 土地资源破坏对矿山地质环境影响现状评估

矿山采用露天开采，修建了办公生活区、砖窑及矿山道路等，采用采矿→加工→装载→运输→闭坑→覆土绿化完成矿山使命，对土地的损毁主要通过基础设施建设环节和矿山开采环节2个环节，损毁方式主要为基础设施建设对土地的压占损毁。

矿山造成的土地损毁主要包括采矿场、采坑、生活办公区、库房、炸药库及矿区道路的损毁。矿山采用露天开采，开采规模较小，未造成地面塌陷或地表变形移动，地表土地未产生大面积损毁（表1），已损毁土地并未采取复垦措施。生产活动对评估区内的生态造成的影响和破坏主要表现为：办公生活区、库房、炸药库和矿山道路等对土地的压占破坏，采矿场、采坑对土地的挖损破坏。其中，矿区土地损毁面积为4.658hm2，土地挖损面积4.050hm2，压占面积0.608hm2。

总之，矿区范围内采矿场对矿山地质环境的影响程度为严重，采坑对矿山地质环境的影响为较严重，生活办公区、库房、炸药库及矿区道路对矿山地质环境的影响程度为较轻。

4 防治措施

矿区内因前期开采形成大数量的露采面积，不仅破坏地质生态环境，而且给当地村民及矿山工作人员留下安全隐患。露天开采形成的高陡边坡因高度大坡度陡，易形成崩塌、不稳定斜坡。矿山地质环境的恢复治理应以治理矿山地质生态环境，改善矿区人居环境，消除地质灾害安全隐患为重点，同时，最大限度地恢复土地资源，服务于地方经济建设的发展。

（1）通过对部分开采面及渣堆按一定的设计坡比进行削坡整形，稳固斜坡，消除地质灾害隐患，保障矿区内居民和施工生产安全，使矿区内地质灾害损失降低到最低限度；

（2）通过对露天采坑和道路等回填与恢复处理，尽量恢复矿区原有的地形地貌，降低矿区对地形地貌的破坏；

（3）通过对矿区破坏范围内进行覆土植草绿化，尽量恢复矿区原有的生态环境，降低矿山开采对环境的影响。

5 结语

（1）矿区生态环境破坏主要为开挖斜坡带形成的采矿场和采坑、矿区道路、生产加工区、办公生活场地对地质灾害崩塌体、地形地貌景观的破坏和土地资源的挖损和压占破坏，前者对地质环境影响程度为严重—较严重；后三者对地质环境影响程度较轻。

（2）渣堆平整、削坡整形、稳固斜坡、采坑和道路等回填、厂房拆除和覆土植草绿化等，消除地质灾害隐患，尽量恢复矿区原有的地形地貌和生态环境，降低矿山开采对生态环境的影响。