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河南省石家岭金矿地质环境问题及防治措施论文

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  关键词:金矿;地质灾害

  石家岭金矿属于嵩县前河矿业有限责任公司,是一家采选一体的国有黄金矿山企业。公司始建于1988年,1998年改为有限责任公司。2007年6月由中国黄金集团公司控股经营。石家岭金矿自2016年首次办理采矿证,由于早期矿山企业缺乏地质环境治理方面的法规,及防治措施致使矿山多年开采形成的环境问题日渐突出,如滑坡、泥石流、尾矿库、塌陷、水污染等问题。本文提出应对措施及解决办法,为矿山的可持续发展提供依据。

河南省石家岭金矿地质环境问题及防治措施论文

  1矿山基本情况

  1.1地形地貌及气象水文情况

  本区属暖温带大陆性季风气候,冬季寒冷干燥,夏季高温多雨,四季分明。平均气温14.1℃,气温最高可达43.6℃,全年降水多集中在7月~9月,10年一遇24h最大降雨量137mm。年平均蒸发量1578.3mm,最大蒸发量2022.6mm,最小蒸发量1325.5mm。区内有三条河流:伊河、汝河、白河,分属黄河、淮河、长江流域。地表水资源丰富。

  嵩县地势西高东低,南高北低,处在黄河、淮河、长江三大水系的分水岭地带。最高峰为鹰嘴山,海拔1859.6m,平均海拔1400m。属侵蚀剥蚀低山地貌。

  1.2地质特征

  本区出露地层中元古界熊耳群鸡蛋坪组:划分为三个岩性段,矿区仅出露中段及上段。熊耳群鸡蛋坪组中段,岩性为含角闪石安山岩、杏仁状安山岩,局部为英安岩。为一套中性火山岩系。鸡蛋坪组上段,岩性紫红色流纹岩夹薄层安山岩、火山角砾岩。厚0.50m~3.00m的准球状流纹岩及凝灰岩,是与中段的分层标志。本段为一套酸性火山熔岩,金矿赋矿地层。新生界古近系,为紫色厚层状砂质粘土岩、砂质砾岩、杂色含砂砾岩组合,与下熊耳群呈断层接触。第四系,分布于河床及山谷低凹处或坡前平缓处,为冲洪积之砂砾石及残积物组成,厚度最大22m。

  构造本区位于三里坪向斜的南翼,马超营大断裂的北侧,旧县—桥头断裂从矿区中部穿过。区内断裂构造发育,按其展布方向不同,可分为近东西向和北东向两组。其中近东西向构造相对发育,规模较大,蚀变强烈,是区内主要控矿构造。

  岩浆活动强烈,主要中元古代火山喷发及中生代燕山期的岩浆侵入。合峪花岗岩体与石家岭金矿关系密切,表明燕山期花岗岩对本地区金矿的控制特征。

  变质作用:以及断裂活动形成的动力变质岩。岩石发生硅化、绿泥石化、绿帘石化等。动力变质作用产生的构造碎裂岩并受到热液交代作用,成为本区金矿的容矿主体。

  矿体特征:本区矿区圈出10条金矿体,矿石量为168万t,金金属量为4058kg,品位2.42g/t。伴生银金属量17023kg,伴生硫元素量37576t。

  2矿山地质环境问题

  石家岭金矿包括三个采矿区,受地下采矿活动、工程建设、废石堆放等因素影响,地质环境问题主要有地质灾害、含水层破坏、水土污染、地形地貌破坏和土地损毁等。

  2.1矿山地质灾害

  评估区内未发生崩塌、泥石流等地质灾害,现状仅发现2处滑坡地质灾害点,属岩体滑坡,位于一采区斜井西南,属小型滑坡。坡体岩体疏松、完整性差,植被弱发育,坡体坡度约40°~75°,区内岩体表面裂隙节理发育,风化强度由表面至岩体内逐渐减弱,完整性好,地表植被覆盖率高,滑坡发育程度较弱。但是为岩体风化所致。现状情况下滑坡灾害造成的危害较小,危险性小。

  评估区内三个采区未来将形成4个地下采空区,预测塌陷区总面积52.0801hm2,地下开采引发采空塌陷、地裂缝的可能性,主要是破坏地表植被,改变地形。塌陷区主要分布在采空区中心及构造发育地区,沉陷主要分布在采区边界的边缘地带,两者相互影响,共同制约。

  2.2含水层破坏

  矿山开采金矿体标高达+500m,无重要含水层。矿体开采(挖损破坏、爆破围岩松动剂移动变形)对基岩裂隙基岩含水层结构造成了一定的破坏,形成新的地下水运移通道,但基岩裂隙含水层富水性弱,不具供水意义,只局部破坏了地下水赋存条件及径流条件,对含水层结构和水位破坏影响较轻。此外,采矿活动产生的污水主要作为职工生活用水和绿化灌溉用水,满足地表水三类标准,且生活污水经净化处理达标后排放,采矿活动对地下水环境影响较轻。

  2.3地形地貌破坏

  现状下地形地貌破坏主要是3个工业场地,矿山未来开采3个采区主要形成工业场地、表土堆场、矿区道路对地形地貌景观破坏程度较严重。预测塌陷区面积52.0801hm2,塌陷最大深度1.74m,塌陷分布在拟采区地表的大部分范围,对地形地貌景观破坏较轻。

  2.4土地损毁

  矿山为地下开采,根据现场调查,石家岭金矿自开采至今,本项目对土地的损毁主要为一采区开采矿体形成的工业场地、矿山道路等对土地造成的损毁。已损毁场地占地总面积1.3155hm2,损毁的地类为采矿用地和河流水面,对土地的损毁类型为压占损毁。拟损毁土地总面积52.7921hm2,其中损毁的地类为耕地、林地、草地、住宅用地、交通运输用地、水域及水利设施和其他土地,对土地的损毁类型为压占损毁和塌陷损毁。

  2.5水土污染

  对矿区采矿废渣(石)进行取样监测,废石浸出液各项指标均低于《危险废物鉴别标准浸出毒性鉴别》(GB5085.3-2007)和《污水综合排放标准》(GB8978-1996)中的限值要求,不属于危险废物,属于第Ⅰ类一般工业固体废物。对伊河与明白河断面进行取样监测,监测因子均符合《地表水环境质量标准》(GB3838-2002)II类标准,项目所在区域地表水环境质量良好。对工业场地附近100m处和周边村庄耕地的土壤进行取样监测,监测点位的所有监测因子监测值均在《农用地土壤污染风险管控标准》(试行)(GB15618-2018)中的安全利用阈值范围内(pH值6.5~7.5),可以说明矿区土壤基本未受到人为来源的重金属污染。

  3矿山环境破坏因素

  3.1矿山自然条件因素

  矿区位于熊耳山东南麓,大章—潭头盆地东南缘,矿区内坡陡沟深,地形起伏较大,切割强烈,地势整体呈东高西低。海拔标高420m~633m,相对高差一般80m~100m。本区属温带大陆性气候,冬季寒冷,夏季炎热,年平均气温14℃,年平均降雨量700mm,多集中在夏天。矿区毗邻伊河,为常年性河流,一般流量为2m3/s~8m3/s,最低水位标高415m。石家岭金矿区地质结构比较复杂,岩石主要含角闪石安山岩、杏仁状安山岩、紫红色流纹岩、薄层安山岩、火山角砾岩等。区内断裂、裂隙发育。地势西高东低,南高北低,地势由西南向东北倾斜等特征。易使矿区随意堆放在沟谷的废矿废渣流失,使下游环境遭到破坏,给当地人民生活带来灾难。

  3.2矿山开采利用因素

  本区开采金矿8条金平均品位2.91g/t~3.11g/t,也就是说每生产2.91g~3.11g黄金,就要开采1t矿石,伴随开采2t~4t脉石,这将直接导致排放大量的固体废弃物。另外,本区矿山开采由于区内地形较复杂,地表切割深度不大,圈定的9个矿体厚度变化大,埋藏较深。结合以往施工的工程,本矿山采用地下开采方法。受技术水平影响及矿区岩石性质认识不到位,企业对此重视程度不高势必造成更多固体废物,造成地质灾害的发生。

  3.3矿山企业经济因素

  企业负担沉重。企业为了开采,每年必须向有关部门缴纳税费。如排污费、矿产资源税、耕地占用税、水土保持补偿费等等。这些费用种类多,数额较大。在这样的情况下,当地级政府没有加大监督力度,导致矿山在开采利用过程中,对环境保护治理及复垦工作进展缓慢。

  3.4矿山生态环境管理因素

  在整个的矿山生态的开发治理过程中,制度和企业人员对环境管理应该双管齐下。制度虽然有法可依,但是有关政府部门没有建立健全管理制度和完善的解决机制。缺乏相应监督、激励及惩罚制度。加强技术人员的教育培训,提高人员保护环境的意识及处理措施。严谨在矿区开发中只注重经济效益和企业的发展。

  4矿山环境治理措施

  4.1地下采空区的治理

  石家岭金矿已开采十多年,主采0~300m,矿区开采过程中段出现采空区,对采空区要进行及时填充,才能够彻底消除安全隐患。根据采矿方法(主要对Ⅳ3、Ⅳ3-1、Ⅵ1矿体)采用下向水平分层胶结充填采矿法,从上而下分层回采,不留顶底柱。充填由竖井、斜井、中段运输巷、充填穿脉及充填天井等组成。充填材料为矿井废石、水泥、混凝土及黄泥;其余6个矿体采用全面留矿采矿法和房柱采矿法。包括打眼、爆破、通风、局部放矿、撬顶及平场、二次破碎。当回采工作面至顶柱时,停止回采进行大量放矿采用尾矿充填。注浆充填法时必须对采空区进行支撑和堵塞,确保安全施工,不发生地基塌陷的情况。

  4.2崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害的治理

  矿山深部开采以后,如果没有科学的方法、专业的队伍及预警方案等措施。地表很容易出现崩塌、滑坡及泥石流现象。暴发的地质灾害会危害农田及道路,在严重时还会对人们的生命财产造成威胁。

  泥石流。矿区沟谷3条,历史未曾发生泥石流。矿区内采矿活动较强烈,但采矿产生的废石多回填采空区,未诱发泥石流。现状条件下泥石流地质灾害危害小。

  崩塌。石家岭金矿通过十几年的开采形成的废渣堆已全部清理,未见崩塌灾害。

  滑坡。区内发现滑坡地质灾害点2处,属岩体滑坡,位于一采区斜井西南,属小型滑坡。坡体岩体疏松、完整性差,植被弱发育,坡度约40°~75°。区内岩石属中—坚硬岩体,表面裂隙节理弱发育,发育程度、风化作用强度由表面至岩体内逐渐减弱,地表植被覆盖率高,滑坡发育程度较弱。

  4.3对固体废弃物的治理

  石家岭金矿通过十几年的开采,矿山尾矿主要被运往外围4千米的选矿厂,通过对矿石进行分选等操作。一部分含量低的产物被筛选无法进行回收和利用,导致矿山开采过程中出现大量的这些无法回收利用的固体废弃物,这些就叫做尾矿。尾矿能够作为一些建筑辅助材料、修路石料等进行二次利用。尾矿材料还能作为矿区井下充填物,以被以后重新开采利用,这样提高尾矿资源的利用程度,减少了固体废物对环境的污染,保护了环境。

  4.4土地复垦与土地整理的治理

  矿山的开采过程中,都出现占用土地的问题。土地复垦措施主要为①工程技术措施,包括土地平整措施、表土剥离、堆放与回覆;②生物和化学措施,是通过人为生物改良方法措施,改善土壤质量,培肥能力。利用生物措施恢复土壤有机肥力及生产能力的技术措施,包括利用微生物活化剂或者有机物的混合剂,对复垦后的贫瘠土地进行熟化,以恢复和增加土地的肥力和活性,便于农业生产。矿区金矿复垦面积54.1076hm2,主要包括耕地、林地、草地、仓库用地及住宅用地等。

  (1)耕地复垦。总面积为13.1019hm2,其中水浇地面积4.3062hm2,旱地面积8.7957hm2。主要措施包括土地平整和土壤培肥。①土地平整在塌陷内实现土方量的填挖平衡,坡度一般不超过3°,采用人工和机械相结合的方式对平整后的表土进行碾压,使其达到天然土壤的密度。②土壤培肥,平整后的土地土壤养分贫瘠,理化性状差。需要施用有机肥料和无机化肥来提高土壤的有机物含量。通过取样测定土壤有机成分含量的基础上,并对土壤进行深耕。调整种植产业结构,从而提高土壤腐植力,增加土壤熟化程度,提高生产效能。

  (2)林地复垦。林地生态复垦时,在地表复垦后选择适宜树木品种,补栽损毁苗木植树种草,并且保证正常成活率,以增加植被覆盖率。在树木正常生长过程中需对树木及时扶正。对因生产塌陷地区,应该恢复面积,及时补种树种,补栽树种要与损毁树种一致。

  (3)草地复垦。总面积为0.0151hm2。复垦方向为乔木林地,主要措施为植被重建。植被重建以乔木形成林网,乔木林网内播撒草籽。乔木选用根系发达、有助于吸收水分与养分的刺槐、侧柏,草种应选用生长快、耐旱、耐瘠薄、根系发达、固土作用大的白羊草、狗牙根。

  (4)工矿仓储用地复垦。总面积为1.2485hm2。复垦方向为乔木林地,主要措施为植被重建。植被重建以乔木形成林网,乔木林网内播撒草籽。乔木选用根系发达,有助于吸收水分与养分的刺槐、侧柏,草种应选用生长快、耐旱、耐瘠薄、根系发达、固土作用大的白羊草、狗牙根。林间撒播草籽,草籽撒播标准为20kg/hm2。

  由以上可见,在矿山开采后土地复垦和地表治理过程中,要提高科学规划控制再次破坏土地情况的发生。对已经被破坏的土地应该及时采取有效的规范措施,边开采边治理原则,使得土地及时复垦,确保生态平衡及时恢复。

  4.5水环境污染的治理

  矿山目前拥有对固体、液体废弃物进行相关处理的全套设施,各类废弃物均采取了相应的处理措施,有效的控制了污染源,预防了废弃物对水土环境的污染。主要做好以下方面工作①开采过程中,在井孔施工揭穿地下水含水层时要用毒性小的高标号水泥及时封堵;遇到断层做好探水工作,采用防渗帷幕、防渗墙等工程措施进行注浆与加固,堵截含水层中地下水的溢出,减轻对地下水破坏。②对地下水水位、水质、矿井排水量进行监测,做好对水资源的合理利用和保护,采矿过程中注意防水,减少矿坑水渗漏。同时优化矿坑排水处理系统,确保水质达标排放。③减少弃渣的排放,并对弃渣石做好防护措施,防止地表水漏失或对地下水遭受污染,并做好井下水文地质观测及矿井涌水量观测,对地下水水质进行定期监测。

  4.6其它治理

  除了上面论述以外,还要在加大矿山地质环境保护执法力度,加强矿业生态环境保护;认真实施矿产资源规划,建立健全规划实施的保障体系;切实转变和改进矿山管理方式;综合利用废弃资源,大力发展循环经济,引导相关的企业走绿色矿山的发展之路;探索多渠道的矿山环境恢复治理筹资机制。

  5结论

  综上所述在矿山地质环境治理中,对当地经济发展做出了贡献,但是也导致当地环境遭到破坏,引起泥石流、塌陷、山体滑坡、水污染等等地质灾害;通过分析地质灾害的原因及治理措施,对今后开展此类工作有借鉴作用。

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