甘南某金矿区矿山地质环境及恢复治理研究

朱晓璐

（甘肃省有色金属地质勘查局兰州矿产勘查院，甘肃 兰州 730046）

1 环境治理意义

该金矿位于甘肃省玛曲县尼玛镇西部，这里丰富的天然草原、湿地和森林资源共同组成了黄河上游生态系统的绿色安全屏障，是黄河上游水源涵养区，也是青藏高原的重要涵养地。是黄河上游重要的水源补给区和生态功能区。自20世纪90年代初期，区内先后经历了无序民采、露天开采、探矿三个阶段，矿区范围南部长约1400m、宽约1100m的范围内,由于无序采掘，修筑道路、建设场地、产生大量渣土堆、陷落坑等，引发不良地质灾害，造成地貌、景观、植被、地表水破坏、对水源涵养作用产生不良影响，项目区进行恢复治理，对保护该区生态系统，黄河水源地，意义重大[1]。

2 工程地质、水文条件特征

2.1 地形地貌

项目区海拔3600m～3900m，相对高差300m，主峰海拔4075.4m，山势整体西高东低，坡度约15°～45°，切割深度不大，山势平缓，植被较发育，属中高山构造剥蚀地貌。项目区内最低侵蚀基准面3461m。

土壤以高山草甸土为主体，其成土母质以冲积母质、残积坡积母质为主。植被为川西藏东高原灌丛草甸。植被以中生禾、莎草为主，夹杂少量湿生、旱生植物[2]。

2.2 岩土体特征

项目区为第四系残坡积土、杂填堆积土、塌陷堆积土。

残破积碎石土：广泛分布于勘查区范围表层，为含砾砂壤土，黑褐色，结构松散，土质不均匀，含有碎石、角砾、植物根系等，碎石和角砾的成分以灰岩、白云质灰岩、碎屑角砾岩为主。

杂填堆积土,为渣堆场地区，杂色，土质极不均匀，含有矿渣、废石等，颗粒大小不一，杂乱无章，孔隙发育，松散。

塌陷堆积土，分布于区内塌陷坑场地，采空区冒落塌陷形成，成分以块石为主，松散，杂乱无章，孔隙发育[3]。

2.3 地质构造、新构造运动及地震

项目区大地构造属于西秦岭褶皱系南亚带、西倾山隆起带南缘，总体隆升，裂隙构造发育。未发现近晚期断裂构造的活动形迹，地震活动不频繁。

2.4 水文条件

项目区属大陆性高寒湿润气候区，高寒多风雨（雪）。年平均降水量611.9m，最大积雪厚度18cm，年平均蒸发量1482mm。

地下水可划分为碎屑岩类孔隙裂隙水、基岩裂隙水和碳酸岩盐岩溶裂隙水三大类型。

地下水主要接受大气降水、断裂带脉状水和地表雨洪水的入渗补给。现状条件下勘查区无人工开采，地下水补排处于天然平衡状态。

3 不稳定斜坡对地质环境影响

3.1 不稳定斜坡特征

不稳定斜坡5处（X1、X2、X3、X4、X5）。均为人工堆积弃渣，土质极不均匀，含有矿渣、废石等，颗粒大小不一，孔隙发育，松散。工程地质性质较差。

a.X1不稳定斜坡位于勘查区西部ZD08渣堆前缘，平面形态近直线分布，坡高26m～28m，坡宽73m，坡度52°，主体坡向210°，坡脚为缓倾地形（图1）。天然地形坡度35°。b.X2不稳定斜坡位于勘查区南部ZD14渣堆前缘，平面形态呈弧线型展布，坡高8m～25m，坡宽112m，坡度50°，主体坡向190°，坡脚为自然沟道区原始地形坡度25°。c.X3不稳定斜坡位于勘查区东部ZD20渣堆前缘，平面形态呈弧线型展布，坡高5m～8m，坡宽83m，坡度45°，主体坡向140°，坡脚为自然沟道。原始地形坡度30°。d.X4不稳定斜坡位于勘查区东部ZD23渣堆前缘，平面形态呈弧线型展布，坡高10m～18m，坡宽58m，坡度58°，主体坡向120°，坡脚为缓倾地形。原始地形坡度30°，不稳定斜坡地处一沟坡近顶部[4]。e.X5不稳定斜坡位于探矿工业场地北东侧，平面形态呈弧线型展布，坡高5m～8m，坡宽90m，坡度50°，主体坡向110°坡脚为自然沟道。原始地形坡度20°，不稳定斜坡地处一沟坡坡脚段。

图1 不稳定斜坡

3.2 影响不稳定斜坡因素分析

影响不稳定斜坡主要有3个因素。

a岩土条件：斜坡土体均由人工堆积弃渣组成，土质极不均匀，含有矿渣、废石等，颗粒大小不一，杂乱无章，孔隙发育，松散，工程地质性质较差，为易滑土体。

b水作用：土体为松散堆积的人工弃渣，具大孔隙，利于大气降雨入渗，降雨增加了土体重度，使土体颗粒间摩擦系数降低，土体整体的抗剪强度降低。

c地震作用：地震作用形成的惯性力，导致坡体应力的瞬间增加和重新平衡。

3.3 地质环境影响

据野外调查成果，5处不稳定斜坡，现状条件下，坡面土体松散，存在多个小冲沟，局部呈滑塌状，坡脚滑塌零星堆积小规模块石，坡肩裂缝较发育，稳定性较差，在强降雨、地震等不利因素，边坡失稳，易产生滑坡[5-10]。在强降雨下，对坡面冲刷，形成小泥石流，覆盖坡脚部分地表，造成环境破坏。

4 地面塌陷对地质环境影响

4.1 地面塌陷特征

地面塌陷7处（TX1、TX2、TX3、TX4、TX5、TX6、TX7），为采坑、探槽、采空所致，塌陷面积均小于0.1km2，规模均为小型。

一般坑壁呈直立状，坑底为塌陷堆积块石（图2）。松散，杂乱。坑壁上部为残破积堆积碎石，厚度1.5m～2.5m，坑帮裂缝较发育，裂缝宽度一般0.5cm～2.0cm。

图2 地面塌陷

4.2 地质环境影响

地面塌陷主要危害地表随机行人和机械设备安全，破坏地表植被、景观。危害程度中等，对地质环境影响程度为严重。

4.3 含水层影响

项目区含水层以接受大气降水入渗补给为主，地下水径流从高处往低处径流，在地形切割处以泉的形式排泄或潜流补给下伏含水层。弃渣压实压密原土，改变了降雨入渗条件，采坑形成负地形，较大改变原始地表径流；塌陷坑形成负地形和导水通道；探槽直接揭露基岩地层，改变了原始降雨入渗条件。对含水层破坏影响程度为严重。

5 矿山活动对地貌景观影响

a堆渣：分布面积443m2～17076m2，最大堆积高度1.5m～7.0m，渣堆方量620m3～69955m3。一般顺坡溜土堆积形成，前缘形成高3m～30m边坡，坡度30°～50°不等，顶部形成平台，平台宽度一般3m～25m。

b采坑：分布14处采坑，占地面积合计21899m2，形成采空区体积合计175386m3，最大开挖深度3.5m～18m，在区内形成零星分布规模较大的负地形。

c地面塌陷：分布7处塌陷坑，占地面积合计7642m2，塌陷坑体积合计165545m3，最大塌陷深度6m～37m。

d探槽：分布11处探槽，开挖区面积合计2418m2，弃渣压占区占地面积合计3344m2，开挖方量合计3740m3。

e工业场地：位于项目区东部,分布面积28050m2。由探矿渣堆在顶部平整形成的平缓场地，布置办公生活区、探矿斜井1处、办公生活房8间；机电房1间。

f矿山道路：矿山道路以半挖半填筑路为主。长度合计3580m，破坏面积19690m2。

以上工程活动对地形地貌景观造成完全破坏，使地形连续性、一致性遭到破坏，对景观的原始性、观赏性造成完全破坏，对地质环境影响程度为严重。

6 恢复治理方案及治理工程设计

治理工程措施：渣堆清运、采坑(塌陷坑)回填、洞口封堵、渣堆平整、探矿斜井封堵、建筑拆除、探矿工业场地渣堆整治、探槽回填、覆土、植草绿化、地面塌陷治理。

6.1 渣堆清运工程

对区内具备清运施工条件、压占损毁程度较严重、与周边地形不相协调的渣堆进行清运、回填采坑。

6.2 采坑、塌陷坑回填工程

对区内11处采坑及塌陷TX1进行回填治理，回填土方为渣堆清运量，弃渣运至坑底后摊平，虚铺厚度不大于0.5m，用机械分层碾压，压实系数不小于0.8。回填后使地形与周边相一致，确保地形坡度不大于25°。

6.3 洞口封堵工程

对CK06采坑底部两处塌陷洞口（1#、2#）采用钢筋砼梁进行封堵。设计梁截面尺寸：宽度1.0m，高度1.2m，长度5.0m。纵向配筋顶部为6φ32，底部为5φ18，两侧构造配筋为每侧3φ18，箍筋配筋φ12@120，梁芯采用C30混凝土，护壁采用C20混凝土，护壁厚度60mm。首先对洞口进行清理平整，形成规格4m×5m平整场地，梁垂直洞口长轴方向安放，各洞口分别安放5根。

6.4 渣堆平整工程

对不具备清运施工条件、压占损毁程度较轻、与周边地形基本一致、不能完全清运的渣堆进行平整，平整厚度按0.6m计算，使地形坡度小于25°，且与周边地形相协调，对坡面进行压实处理，压实系数0.8。

6.5 探矿斜井封堵工程

对区内探矿斜井进行封堵治理，对地面以上部分用机械拆除，拆除建筑垃圾运至探矿工业场地后缘段压埋回填处理，在斜井内地面以下1.5m深度向内砌筑浆砌块石封堵，封堵深度5.0m，在底部开挖，形成防滑齿浆砌块石封堵后对井口段回填碎石土。

6.6 建筑拆除工程

对区内建筑进行拆除，对彩钢房由矿山企业拆除后进行二次利用，对砖混结构建筑墙体、地基进行拆除，由机械拆除，拆除建筑垃圾在场地后缘压埋处理。

6.7 探矿工业场地渣堆整治工程

对探矿工业场地区渣堆进行整治，对前缘段弃渣倒运到后缘场地压实，使区内地形与周边相协调，保证地形坡度小于25°，整治过程中进行分层碾压，压实系数0.8。

6.8 探槽回填工程

对区内探槽进行回填平整，回填过程中将渣土回填底部，回填过程中碾压夯实，压实系数不小于0.8，将表土在顶部回填，回填过程中确保与周边地形协调一致，恢复至原地形形态。

6.9 地面塌陷治理设计

根据区内地面塌陷回填治理无运输条件和塌陷体积较大的特点，拟定对TX3进行围护+钢丝绳锚杆+主动防护网+仿真草皮进行治理。

设计对塌陷TX2、TX4、TX5、TX6、TX7进行围护、坑底平整、覆土、绿化治理。

a场地围护：设计在塌陷坑外围10m处设置钢丝网围栏。具体设计：围栏竖柱为4.5#角钢，长度为1.5m，埋入地面以下0.3m，地面以上1.2m，间距3.0m；钢丝网为6.0#钢丝，网格为20cm×20cm，每两竖柱之间为5×15个方格网，围护网长度共计810m。

b坑底平整 ：设计对塌陷TX2、TX4、TX5、TX6、TX7坑底进行平整，使坑底地形平整规范，坡度小于25°，压实系数不小于0.8。采用人工平整。

c塌陷坑覆土：设计在平整塌陷TX2、TX4、TX5、TX6、TX7坑底进行覆土，覆土厚度不小于20cm。

d植草绿化：设计对塌陷坑底覆土单元播撒草籽进行绿化，草籽选择适宜当地气候环境的披咸草，草种规格要求为种籽要求新鲜饱满、纯度90%以上、发芽率90%以上。播撒量为35kg/hm2。

e主动防护网+仿真草皮：设计在地面塌陷TX3处布设主动防护网，坑体周围布设锚杆，锚杆长度5m，锚固段地层为三叠系细晶灰岩，设计锚固段长度3.0m。主动防护GPS2型环保网，由钢绳锚杆+铁丝网组成，设计在主动防护网覆盖仿真草皮。

6.10 覆土工程

设计对回填采坑单元、回填塌陷单元、探矿工业场地、渣堆平整单元、塌陷坑平整单元进行覆土设计，覆土厚度为0.2m，覆土来源为外购客土，要求土壤容重≤1.45g/cm3，土壤质地为壤质砂土至壤粘土，砾石含量≤30%，pH值6.5～8.5，有机质含量≥0.5%。

6.11 植草绿化工程

设计对覆土单元播撒草籽进行绿化，草籽选择适宜当地气候环境的披咸草，草种规格要求为种籽要求新鲜饱满、纯度90%以上、发芽率90%以上。播撒量为35kg/hm2。