• 微信
  • 抖音

漳县苟家寨石灰岩矿山地质环境问题及生态修复治理论文

理工论文 4℃ 0
SCI发表中的作者贡献度评估与署名规则

  关键词:漳县,苟家寨石灰岩矿,矿山地质环境,生态修复治理

  1地质环境概况

漳县苟家寨石灰岩矿山地质环境问题及生态修复治理论文

  苟家寨石灰岩矿区地处渭陇-漳武盆地南侧,地貌属中低山地地貌单元,出露地层主要有二叠系,和第四系,位于渭陇-漳武盆地基底层,北西西向构造带,殪虎桥向斜的核部,勘查区地震基本烈度为Ⅷ度,设计基本地震加速度值为0.20g。岩体工程地质类型为层状坚硬中等岩溶化碳酸盐岩岩组和层状软弱岩、砂质泥岩岩组,土体工程地质类型黄土单层土体和滑坡松动混杂土。地下水划分为第四系松散堆积物孔隙水、基岩风化裂隙潜水和基岩岩溶裂隙水三种类型。人类工程活动主要表现为矿山开采、工程建设等方面,人类工程活动对矿区及周边的环境破坏严重[1]。

  2矿业活动引发地质灾害

  通过实地调查,现状项目区因工程活动引发的不稳定斜坡共发育6处,编号依次为X1、X2、X3、X4、X5、X6。现状项目区共发育3处滑坡,编号依次为H1、H2和H3。X1、X2、X3、X4、X5、X6不稳定斜坡规模均为小型,X1、X2、X6斜坡现状情况下稳定性处于欠稳定~不稳定,X3、X4、X5斜坡现状情况下稳定性处于基本稳定,在坡顶水体入渗、人工扰动等不利因素的作用下,局部发生崩塌、滑坡等地质灾害的可能性较大,X1、X2、X3、X4、X5、X6不稳定斜坡险情等级均为小型,X1、X2、X3、X4、X5、X6不稳定斜坡灾害对地质环境的影响程度均较严重。H1、H2和H3滑坡规模均为小型,H1滑坡整体不稳定,在地震、下雨以及人类工程活动等不利的工况下,地质灾害发生的可能性大,H2、H3滑坡整体较稳定,在地震、下雨以及人类工程活动等不利的工况下,地质灾害发生的可能性较大,H1、H2和H3滑坡险情等级均为小型,H1、H2和H3滑坡灾害对矿山地质环境的影响程度均较严重[2]。

  3矿业活动对土地资源的影响和破坏

  通过实地调查,苟家寨水泥用石灰岩矿矿区开采范围及越界开采范围内,由于采矿活动对土地资源造成了挖损和压占破坏,破坏的土地类型属于以其他林地和其他草地为主,矿区内采矿活动共形成5处挖损区,12处渣堆,破坏总面积约63.53hm2,其中,矿权范围内挖损破坏面积8.85hm2,越界范围内挖损破坏面积36.19hm2,压占破坏面积18.49hm2,形成渣堆总体积为189.2万m3,矿业活动对矿山地质环境的影响程度为严重。

  3.1挖损破坏

  通过实地调查,因采矿活动对土地资源的挖损破坏主要表现在山体的开挖、剥离草皮和表土,共形成5处挖损破坏区,其中,WS1为2330m平台和边坡,WS2为2345m平台和终了边坡,WS3为2360m平台和终了边坡,WS4为已治理的2375m、2390m、2405m平台和终了边坡,WS5为2420m坡顶平台及道路。挖损破坏总面积约45.04hm2,矿权范围内挖损破坏面积8.85hm2,越界范围内挖损破坏面积36.19hm2,具体见表1。

  3.2压占破坏

  通过实地调查,勘查区范围内共形成渣堆12处,主要分布在西侧排土场、东侧排土场和2345m和2330m开采区终了边坡坡脚,其中,西侧排土场分布有ZD1、ZD2、ZD3、ZD4、ZD5等5处渣堆,东侧排土场及沟道分布有ZD6、ZD7和ZD12等3处渣堆,2345m开采区终了边坡坡脚分布有ZD8、ZD9、ZD10等3处临时渣堆,2330m平台西侧终了边坡坡脚分布有1处临时渣堆ZD11。大量渣堆顺坡或在东西两侧坡脚处无序堆放是工作区内采矿活动对土地资源的压占破坏的主要表现,破坏土地资源总面积18.49hm2,渣堆总体积189.2万m3。2345m和2330m开采区终了边坡坡脚分布的渣堆ZD8、ZD9、ZD10和ZD11为临时渣堆,体积约8.0万m3,位于挖损区内,未对土地资源造成压占破坏。

  大量渣堆对原生草地造成了破坏,压占的废渣成分由碎石、粉土等组成,杂色,松散,土质不均,密实度低。各渣堆组成物质中,碎石粒径10~100mm的细颗粒物质含量较多,约占70%以上,最大粒径达0.1~0.8m。废渣在坡面和坡脚松散堆积,对当地的矿山地质环境影响较大。综上,矿业活动对土地资源的压占与挖损破坏总面积约63.53hm2,破坏土地类型为其他林地和其他草地。根据矿山地质环境影响程度分级表,矿山地质环境的影响受采矿活动导致的土地资源破坏影响程度为严重。

  4矿业活动对地形地貌景观的影响

  经调查,勘查区原始地形为一处完整的山体,东西两侧分布有2条沟道,植被类型为其他林地和其他草地。现状条件下,勘查区范围内对地形地貌景观的破坏主要表现为矿权范围内和越界破坏范围内对地形地貌开挖和压占,造成土地损毁,山体形成多级开采平台和边坡,两侧沟道堆放大量废渣和剥离的表土,改变原始自然观赏性、连续性、完整性、原始性等。

  目前,矿权范围内及越界破坏范围内共形成5处挖损区和12处渣堆堆放区。挖损形成了2330、2345、2360、2375、2390、2405和2420m平台及终了边坡,平台宽窄不一,边坡坡形和坡度变化,高低不一;排土场堆放渣堆大小不一,高低起伏。同时,矿区便道对山体和草地的完整性、原始性也造成了破坏。综上,矿业活动造成的地形地貌景观破坏对矿山地质环境的影响程度为严重[3]。

  5矿山地质环境发展趋势

  该矿山已经治理了部分的矿山地质环境,治理工程共计恢复植被面积约14.44hm2,植被恢复效果整体较好,坡体整体稳定。但坡体顶部由于排水系统不完善,坡体受降雨入渗影响,已治理的WS4区2405m终了边坡发生滑坡,编号为H1;已治理的ZD1边坡只进行了植树绿化,未进行坡面分级平整,坡面产生裂缝,局部发生滑塌,形成1处不稳定斜坡,编号为X1;已治理的WS5区2420m坡顶道路边坡只修建了1段长约114米的浆砌块石挡土墙,现状道路边坡高4~6m,为土质边坡,受降雨入渗的影响,道路边坡局部发生滑塌,破坏坡脚已有排水渠,形成1处不稳定斜坡,编号为X6。

  经综合分析,本次需治理的矿山地质环境问题主要为越界范围内未治理的越界开采平台、终了边坡、排土场堆放渣堆和发育的地质灾害。具体分别为越界开采和排土场堆放共形成3的处挖损破坏区(2345m平台和终了边坡,2360m平台和终了边坡,2420m坡顶平台及道路);10处渣堆堆放区(ZD1、ZD3、ZD4、ZD6、ZD7、ZD8、ZD9、ZD10、ZD11、ZD12);开挖山体、排水系统不完善和排土场堆放未压实等原因引发的6处不稳定斜坡和3处滑坡。本次经过矿山地质环境环境恢复治理后,越界开采和排土场形成的矿山地质环境问题将得到更好的治理,基本消除灾害隐患,尽最大可能恢复地形地貌景观和土地资源,恢复植被,提高植被成活率和覆盖率,使项目区水土流失大幅度降低。

  6生态修复治理措施

  (1)首先通过机械方式清理矿区范围外回头弯矿区道路边坡发育的危岩体,消除不稳定斜坡X3,清理方量558m3;人工清理回头弯东侧沟道下游散落的部分废渣ZD12,清理方量720m3;对西侧排土场分布于坡面的较薄渣堆ZD4进行人工清理和修整坡面,清理修整方量2032m3。

  (2)为便于后期挂网喷播植草绿化施工,对需治理的矿区范围外一级(2345m)和二级(2360m)开采平台终了边坡和坡脚渣堆(ZD8、ZD9、ZD10和ZD11)进行挖填修整,用废渣反压坡脚,减缓坡体坡度,使坡体顺直整齐,消除不稳地斜坡X4和X5,开挖修整方量31630m3。

  (3)对项目区西侧排土场的ZD1和ZD3废渣和东侧ZD6废渣进行分级挖填平整,开挖坡体上部,反压坡脚,放缓坡度,消除渣堆潜在的不稳定斜坡X1和X2,渣堆平整方量92920m3。

  4结论

  (1)锗元素在地壳中广泛分布,中国是锗资源大国。从国家战略、整体利益上考虑,应该加快锗资源有效利用。同时加快对锗资源的回收技术开发,推动锗产业绿色升级。

  (2)锗湿法回收最成熟的方法就是化学沉淀法,其主要包括硫化沉淀法、单宁酸沉淀法、中和沉淀法、置换沉淀法。该方法操作简单、综合回收效果好,回收率高,是当前工业上湿法回收锗元素主要应用的方法。其发展前景较其余回收方法更明朗,适合在实验中利用。

  (3)尽管萃取法回收锗的优势在于选择性强、回收效率高,但其目前尚未完全成熟,要想将其工业化并广泛推行还需解决许多难题。吸附法作为一种最具发展潜力的新技术,预计在未来会被大规模应用。

  参考文献

  [1]雷华志,崔丁方,李雨耕,等.国内外锗回收研究进展[J].云南冶金,2023,52(S1):194-198.

  [2]张苏江,张新智,邓文兵.全球锗资源分布供需与产业链发展现状思考[J/OL].矿产综合利用,1-12[2024-01-21]

  [3]向兴宇.锗在太阳能电池中的应用[J].现代工业经济和信息化,2023,13(1):170-172.

  [4]王国干,姚建亚.对国产高纯锗单晶纯度的估计[J].核电子学与探测技术,1987(1):59-61.

  [5]Ordu M,Basu N S.Recent progress in germanium-core optical fibers for mid-infrared optics[J].Infrared Physics and Technolo-gy,2020,111(prepublish):103507.

  [6]向鸿锐.酚羟基功能吸附材料回收锗的研究[D].长沙:中南大学,2022.

  [7]贺欣豪.高硅低锗渣中锗的浸出特性与机理研究[D].赣州:江西理工大学,2022.

  [8]Ji Y,Qian W,Yu Y,et al.Recent developments in nanofiltration membranes based on nanomaterials[J].Chinese Journal of Chemi-cal Engineering,2017,25(11):1639-1652.

  [9]Hansima M,Makehelwala M,Jinadasa K,et al.Fouling of ion exchange membranes used in the electrodialysis reversal ad-vanced water treatment:A review[J].Chemosphere,2021,263 127951.

  [10]Hossein H K,Mehdi I,Agustin F,et al.Mathematical modeling for facilitated transport of Ge(IV)through supported liquid membrane containing Alamine 336[J].Chemical Papers,2018,72(4):955-970.

  [11]任致远,常薇,张立,等.改性共沉淀法纳米CoFe2O4的制备及其吸附性能[J].应用化工,2023,52(11):3013-3017.

  [12]Virolainen S,HeinonenJ,Paatero E.Selective recovery of ger-manium with N-methylglucamine functional resin from sulfate solutions[J].Separation and Purification Technology,2013,104:193-199.

  [13]Chunlin H,MingweiQ,Yun L,et al.Highly selective separation of germanium from sulfuric solution using an anion exchange D201×7resinwithtartaricacid[J].Hydrometallurgy,2024,224.

学术期刊发表-留言咨询

免费咨询 高端品质服务 专业学术顾问为您解答!