内蒙古自治区矿山地质环境问题及治理对策建议

刘轩晓　赵紫超　张嘉圃

［关键词］地质环境；环境治理；调查分析

2016年12月，内蒙古自治区国土资源厅发文《关于开展矿山地质环境详细调查的通知》，明确各盟市组织开展本辖区矿山地质环境详细调查。根据内蒙古自治区国土资源厅下发的《内蒙古自治区旗县（区）矿山地质环境详细调查技术要求》，按照“逐矿实地调查”的原则，对内蒙古在建矿山、生产矿山、废弃矿山、政策性关闭矿山进行了全面的矿山地质环境调查，全面了解各类矿山地质环境问题的类型、分布、规模以及危害程度，并提出治理对策建议。

1 主要矿山地质环境问题

从2013年以来，受矿业结构调整和去产能、供给侧结构性改革影响，全区矿产资源开发利用总体为下降态势，矿山企业、采矿能力和产量在2013年达到峰值后逐步趋于回落。其中小型矿山企业数量呈递减趋势，而大中型矿山企业数量基本上逐年在增加。截至2017年10月，根据各盟市调查统计数据，全区有各类矿山6256个，有效采矿权4334个，关闭、废弃矿山1922个。

内蒙古矿山地质环境总体情况：内蒙古是矿山整体开发强度大、数量很多、可利用程度比较高的区域，所以其环境问题很突出，也体现出分布广泛、局部集中的特点。

矿山地质环境问题与当地矿产的开采方式以及生产工艺相关联。露天开采的大型煤矿和非煤矿山，对当地的地形地貌、生态的影响和破坏都很严重。由于内蒙古地区独特的地形地貌和干旱的气候水文条件，其自然生态环境极为脆弱，因此，所有的矿业活动所衍生的矿山环境地质问题会显现出许多的复杂性和多样性，概括起来主要有四类。

1.1 引发矿山地质灾害

地面塌陷地质灾害在我区表现尤为突出，且主要分布在鄂尔多斯市、赤峰市、锡林郭勒盟、呼伦贝尔市等煤矿及非煤矿区，地面塌陷表现形式有地面沉陷、塌陷坑和伴生地裂缝。

1.2 占用损毁土地资源及地貌景观

以露天开采矿山为主，严重区域主要分布在大中型露天矿山煤矿、金属矿和建材类矿山开采区。从地域上看，主要分布在鄂尔多斯盆地煤矿区、海拉尔盆地煤矿区、二连盆地煤矿区、阴山盆地煤矿区、贺兰山山麓盆地煤矿区、大兴安岭金属成矿带、阴山―狼山金属成矿带以及主要城镇周边。

1.3 破坏地下水系统

主要以矿坑水为主，矿坑水产出量较大的区域主要分布在自治区东部的赤峰市平庄―元宝山矿区、呼伦贝尔市宝日希勒、伊敏、大雁、扎赉诺尔煤矿区。由于长期大量的矿坑排水，以上地区的地下水均衡、水量、走向受到了严重影响，形成了大面积区域性的地下水水位降落“漏斗”。地下水位的较大幅度下降，对当地地下水资源和生态环境会造成严重破坏和影响，会直接影响当地的生产和生活。

1.4 矿山废水废渣污染水土环境

矿业开采活动中产生的废水主要有：矿坑排水、选矿废水及尾矿废水等废水。而生产中，一些企业直接将废水没有经过达标处理就随意排放，因此就导致了该地区土壤或地表水体受到污染。矿山废渣主要有：煤矸石、废石（土）、尾矿等，松散堆积的废渣不仅占用了大量的土地资源，而且极易引发崩塌、滑坡及矿山地区的水土流失，矿山废渣含有的有害化学元素，会因降雨浸润污染土壤、地表水和地下水，还会危害该区域的生长植被、农田等，使该区域发生大面积的水土环境污染。

2 保护与治理对策建议

2.1 土地损毁情况

目前，全区占用损毁土地面积较大的破坏单元为露天采坑、工业场地、废石（土）堆场、尾矿库。在建矿山、生产矿山由于露天采坑、工业场地、尾矿库正在使用，暂时不能全面进行治理，其他破坏单元遵循“边生产、边治理”的原则进行矿山地质环境治理；闭坑、废弃矿山的各个破坏单元全部要进行矿山地质环境治理工作。

由于内蒙古自治区东西跨度大，各盟市地理因素、气候条件各不相同，进行矿山地质环境治理工作时要因地制宜、结合当地气候条件及植被生长情况，宜草则草、宜林则林，植被可恢复性差的地区，恢复原始地形地貌即可。

在建矿山、生产矿山损毁土地有可恢复潜力；闭坑、关闭、废弃矿山损毁土地有可恢复潜力。

2.2 矿山废水要加强循环利用

矿山废水主要包括矿坑排水和选矿废水。废水年产出量较大的盟市为呼伦贝尔市、赤峰市、鄂尔多斯市、锡林郭勒盟；年排放量较大的盟市为赤峰市、锡林郭勒盟、呼伦贝尔市。

内蒙古自治区属于干旱缺水地区，矿山开采过程中产出的矿坑水多数用于矿山厂区及道路的除尘用水，部分经矿山水处理厂处理后用于工业场地的绿化及周边厂区再利用全区多数矿山的选矿废水可以做到全部循环利用，但仍然有大量的选矿废水外排未利用，建议进一步减少选矿废水的外排量，做好循环利用工作。

2.3 固体废弃物

内蒙古自治区固体废弃物中废石（土）渣累计积存量占固体废弃物的比例最大，其次为尾矿和粉煤灰。固体废弃物中废石（土）渣积存量和年产出量最高，这主要体现在能源矿山（煤矿）的排土场。

（1）利用废石（土）、煤矸石等回填露天采坑及地面塌陷区。一些矿山企业为了减少其所占用的损毁土地，也为了治理矿山地质灾害，就利用煤矸石和废土（石）等回填露天采坑和塌陷区。

（2）利用废石加工成可利用的建筑材料，废石经破碎、分选后制成不同粒径的石子，可用于筑路及建筑用材料；利用煤矸石制砖、制水泥、发电等。

（3）对尾矿进行深加工及再利用，可增加矿山企业的经济效益。

（4）利用尾矿充填采空区，利用尾砂采用向上水平分层充填采矿法，对采场采空区进行充填，可有效控制地面塌陷的发生，减少地表尾砂占用损毁土地的面积。

采用这种治理比较成功的有：国家电投集团内蒙古能源有限公司与科研院所合作研究，制定了霍林河一号矿南露天矿以生物措施为主、工程措施为辅的修复模式，实施“覆土整形、供水系统、水土保持、土壤改良、植被重建以及浇灌系统”这六大修复治理工程，建立了自维持、免维护的近自然生态系统。

2.4 矿山崩塌、滑坡灾害及隐患

2.4.1矿山崩塌地质灾害

矿山崩塌地质灾害多数易发生于露天开采矿山的开采面，由于采矿活动而导致的高陡边坡形成悬空危岩体及山体开裂等，尤其是在运用崩落法采矿，分成岩质崩塌与土质崩塌两类。具体治理对策建议如下。

（1）规范开采程序优化开采工艺。

（2）清除危岩体：对高陡边坡上的浮石、松动的岩体应采取人工进行消除或在大浮石上用风枪击碎岩石，逐步清除，必要时还可以考虑人工爆破清除。

（3）锚固：对于裂隙较发育的柱状崩塌体，可采用锚杆、锚钉、锚索将危岩锚固定于稳定的岩体上，外锚头可采用梁、肋、格构等形式以加强整体性。

（4）拦截：危岩体下有一定宽度的空地可供修筑拦石墙时，即可在危岩脚下修筑一级或多级拦石构筑物，拦石墙要设置厚度不小于1.5 m的缓冲层以及落实槽，拦石墙要有足够的拦挡净空高度[1]。

（5）排水：在崩塌落石区内设置畅通的截、排水系统。

（6）挂网：边坡岩体破碎、坡面无茂密的树林和灌木可以利用柔性防护钢缆网进行主动或被动的方法阻拦危岩。主动的防护方式能直接对危岩进行捆绑约束，被动的防护方式则是可以高效率地缓解和损耗掉其掉落的危岩向下运动所产生的动能。

2.4.2矿山滑坡地质灾害

（1）减重卸荷+堆载反压

该模式适用于露天煤矿排土场边坡发生滑坡。在滑坡的致滑段减重卸荷，阻滑段堆载反压，从而达到使滑坡趋于稳定的目的。

（2）截排水+升级放坡+堆载反压

该治理模式适用于露天煤矿采坑边坡发生的滑坡问题。主要治理办法有地表水排除法：排除地表水是处理地质灾害的重要措施，其目的就是要阻止引离滑坡界限外的地表水进入滑坡区，同时也要排除其界限内的雨水，避免渗入滑坡体。具体办法有：修建地表排水设施，按其分布的对应位置有两种排水设施，分别为体内和体外。尽快引出防渗、汇集水为体内。阻拦和引离为原则为体外。

（3）抗滑挡土墙

抗滑挡土墙理模式适用于滑坡体前缘地层稳定的浅层滑坡。修建抗滑挡土墙，要勘察滑坡的性质、滑体结构、滑移面的层位和层数以及抗滑挡土墙基础的地质综合情况[2]，确定滑坡体推力大小，确保抗滑挡土墙的稳定性和有效性。原则上抗滑挡土墙应设置在滑坡体前缘稳定的地层上，防止由于滑坡体前缘地基产生不允许的变形而引起抗滑挡土墙变形失效。对于深层滑坡体和正在移动的滑动体，可能因修筑挡土墙进行基础开挖时，加剧滑坡体的滑动，对这类滑坡，不宜采用抗滑挡土墙[3]。

（4）抗滑桩/微型桩抗滑桩

治理模式适用于锚固地段地基强度较高的浅层滑坡。是重要的治理滑坡的方法，该抗滑桩治理滑坡基本原理是在滑坡过程中应设置一系列桩子在其合适的位置上，桩体穿过滑面打入下部，稳固滑床，再利用锚固段向滑坡体提供抗力，从而阻止坡体滑动。在其基础上应要科学布局：①抗滑桩的桩位在断面上应设在滑坡体较薄、锚固段地基强度较高的地段。②桩排的走向应与滑体的滑动方向垂直成直线或曲线形[4]。提高抗滑桩的稳定性和有效性。③桩间距的确定要根据滑坡推力和桩的截面的大小、桩体的长度、滑坡土地的强度和密度、锚固深度以及施工各方面条件等情况综合分析，得出最科学的桩间距，确保抗滑桩的有效性和稳定性。

2.5 地面塌陷及伴生裂缝

2.5.1矿山地面沉陷的治理对策及建议

（1）沉陷区夯实回填+采空区充填+土地平整

沉陷区夯实回填主要治理手段包括采空区充填和沉陷区回填。该模式适用于塌陷较轻、对地表变形要求较高的煤矿沉陷盆地治理。采空区充填主要是利用矸石等废料或注浆液对采空区进行充填，减少煤层顶板的冒落。充填物固结后与采空区顶板会共同承担顶板压力，确保底板及上覆岩层缓慢下沉，保护地面建筑和生态环境。

沉陷区进行回填时主要采用分层夯实回填方法，最后，进行土地平整，恢复土地功能，重新利用。

（2）局部塌陷坑、地裂缝回填+土地平整恢复

这种模式主要是指在恢复原先地形地貌，利用煤矸石、渣土等对沉陷区的坡度进行整平，由于沉陷盆地沉降量较小，已经达到稳沉状态，对下部采空区并不做任何处理，恢复地形后，覆上耕植土，进行植被恢复。

2.5.2矿山地面塌陷坑的治理对策及建议

塌陷坑回填+设置反滤层+土地平整。此模式适用于塌陷坑已经趋于稳定，如果预测其和井下采空区可能会形成连通相对比较强的水力通道，就要在塌陷坑周围布设反滤层，以保护塌陷坑的边坡，并防止土壤和颗粒物在塌陷坑中沉积。下一步，需要回填地表的塌陷坑并进行土地整平，以恢复土地利用功能，为后续的植被复垦提供良好的条件。最后，按照植被复垦的要求进行复垦，以促进土壤的固定和生态环境的恢复。该模式实施起来较经济，技术较简易，因此在内蒙古地区多数矿山均有应用。

2.5.3矿山伴生裂缝治理对策及建议

地裂缝回填+反滤层设置+土地平整。主要适用于地下水位较高、地表水丰富的矿区地裂缝治理模式。

对地裂缝进行分层回填夯实，确保地裂缝得到充分填充，不存在残余缝隙。与此同时，要采取措施排导地表水，避免地表水灌入地下采空区或开采区域。之后，在地表覆盖适合种植的土壤复垦，恢复植被和土壤结构[5]。

2.5.4非煤矿山地面塌陷和伴生裂缝治理的对策与建议

针对非煤矿山开采导致地面塌陷，尤其是埋藏较深的缓倾矿体开采塌陷治理。由于矿体赋存受地质构造控制，而构造成矿作用往往导致围岩性质较差，加之后期开采对围岩的破坏和扰动，通常会引发地面塌陷（山区则形成山体开裂、塌陷下沉等），导致塌陷区含（隔）水层破坏。

针对此，应首先对地下采空区进行充填，防止塌陷进一步持续发展；同时对地面的局部塌陷坑、规模较大的地裂缝进行治理，还需要考虑含（隔）水层的修复，以利于后期土地复垦。

3 结论

全区矿山地质灾害的主要类型是由采空区引发的地面塌陷与地裂缝的地质灾害，直接经济损失较大；废弃矿山采空区地面塌陷面积造成的灾害次之。主要形成于煤矿开采区，破坏土地类型以草地为主。从矿山开采方式看，露天开采方式对土地资源的破坏较为严重；从矿产类型方面分析得出，能源矿产开发对土地资源的破坏比较严重。

在全区范围内，矿业开发对地下水系统的影响和破坏主要包括：1.对地下水含水层结构的破坏；2.疏干排水对地下水均衡的影响和破坏。这类破坏区域主要分布在矿业开发强度较高的鄂尔多斯市、呼伦贝尔市、通辽市、赤峰市和锡林郭勒盟，矿种以能源矿产和金属矿产为主，尤其以煤矿破坏最为突出[6]。以华能伊敏煤电有限责任公司露天矿为例，其大力开展生态修复工作，利用“煤电一体化”生产优势，逐渐形成了一套以土壤重构、土壤改良为基础，以绿化植被多样化、植被种植标准化、绿化坡面水保工程化、绿化研究先进化为提升，涵盖生产、工程与科研相结合的生态重建模式。

在此次调查过程中，各盟市国土局对闭坑矿山、关闭矿山和废弃矿山类型的界定把握得不是很准确，建议针对全区闭坑矿山、关闭矿山和废弃矿山做进一步调查工作。