宋月梅 ，李 軍，王 娜，何 平

(山東省魯南地質(zhì)工程勘察院，山東 濟寧 272100)

歸來莊金礦位于山東臨沂市平邑縣東20km處，1992年開始試生產(chǎn)，目前露天開采已結(jié)束，正在地下開采-40m至-150m的①號礦體，采空區(qū)采用膠結(jié)充填采礦工藝。由于礦山早期露天開采，露天采場、廢石堆、尾礦庫、工業(yè)廣場等嚴(yán)重影響地形地貌景觀、土地資源及礦山排水對地下水位、水量的嚴(yán)重影響等，礦山環(huán)境地質(zhì)問題復(fù)雜?；謴?fù)治理工作迫不及待。

1 礦山地質(zhì)背景

1.1 地形地貌

礦區(qū)位于魯中臺隆南部丘陵區(qū)，屬低山丘陵區(qū)，剝蝕堆積地貌。礦區(qū)內(nèi)由露天采場、廢石堆、尾礦庫工業(yè)廣場組成，主要地類為采礦用地和農(nóng)業(yè)用地。

1.2 地 層

1.3 構(gòu) 造

礦區(qū)內(nèi)近東西向斷裂較為發(fā)育，其中F1斷裂(小平安莊)構(gòu)成礦區(qū)內(nèi)構(gòu)造格架主體，高角度正斷層。斷層破碎帶內(nèi)隱爆角礫巖發(fā)育，金礦化明顯，為礦區(qū)內(nèi)金主礦體。目前區(qū)內(nèi)所發(fā)現(xiàn)的金礦(床)體，多數(shù)與小型次級斷裂有關(guān)，并受其控制。

1.4 巖漿巖

礦區(qū)巖漿巖為侏羅紀(jì)二長閃長玢巖(J2ηδμ)和二長斑巖(J2ηπ)，侵入于寒武系、奧陶系等呈巖株、巖脈和巖床狀產(chǎn)出。

1.5 水文地質(zhì)概況

浚河河床為附近最低侵蝕基準(zhǔn)面，標(biāo)高+109.0m，礦床位于其下。礦床充水含水巖組為奧陶系碳酸鹽巖類裂隙巖溶含水巖組(強富水區(qū))，單位涌水量0.278L/s·m～0.492L/s·m，滲透系數(shù)0.803m/d～1.466m/d，富水性較強；礦床下部寒武系碳酸鹽巖夾碎屑巖巖溶裂隙含水巖組(弱富水區(qū))，富水性微弱，礦區(qū)內(nèi)為相對隔水層；第四系松散巖類孔隙含水巖組遠(yuǎn)離礦床，巖漿巖裂隙含水巖組分布少且富水性弱，因此礦床充水主要含水巖組為碳酸鹽巖類裂隙巖溶含水巖組(圖1)。礦床上部地下水與地表水(浚河)有密切的水力聯(lián)系，存在導(dǎo)水性強的構(gòu)造破碎帶和巖溶發(fā)育帶，補給條件好。當(dāng)前礦山涌水量大，以巖溶裂隙含水層充水為主，為水文地質(zhì)條件復(fù)雜的礦床。

圖1 礦區(qū)水文地質(zhì)簡圖

1.6 工程地質(zhì)概況

礦區(qū)內(nèi)為巖漿巖和沉積巖二大建造類型。沉積巖為堅硬的灰?guī)r、白云巖工程地質(zhì)巖組；較堅硬-較軟頁巖、疙瘩狀灰?guī)r工程地質(zhì)巖組，巖漿巖主要為堅硬-較堅硬的斑巖、玢巖工程地質(zhì)巖組。各工程地質(zhì)巖組均為礦體的圍巖，總體上礦山工程地質(zhì)條件較好。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀評估

2.1 評估范圍和級別的確定

2.1.1 評估范圍的確定

評估區(qū)包括礦山采礦權(quán)范圍和采礦活動可能影響到的區(qū)域[1]。綜合考慮了礦山開采引發(fā)的地表巖移范圍、地形地貌及土地資源的影響破壞程度、礦坑對各含水層的影響范圍[2，3]。以各范圍的最外界為限，確定評估區(qū)面積9.1010km2(圖2)。

圖2 評估區(qū)范圍圖

2.1.2 評估級別的確定

評估區(qū)內(nèi)總?cè)丝诩s4285人，有兗石鐵路(山東兗州-山東日照石臼所)、G327國道(江蘇連云港-寧夏固原)通過。礦山礦石生產(chǎn)規(guī)模21萬t/a，為大型金礦山；礦區(qū)地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂構(gòu)造發(fā)育，導(dǎo)水?dāng)嗔褜?dǎo)水性強，對采場充水影響大，采礦疏干排水導(dǎo)致了礦區(qū)周圍主要含水層破壞[4]，礦山地質(zhì)環(huán)境條件為復(fù)雜程度。礦山環(huán)境影響評估級別確定為一級。

2.2 礦山地質(zhì)環(huán)境影響現(xiàn)狀評估

2.2.1 礦山地質(zhì)災(zāi)害

礦山基巖裸露，地面坡度一般不大于20°，不具備發(fā)生崩塌、滑坡、泥石流地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象；可溶性巖溶發(fā)育弱，地下水排量大，但地表第四系薄，也不具有發(fā)生巖溶塌陷、地面沉降的地質(zhì)災(zāi)害條件。礦山正在地下開采，具備發(fā)生采坑塌陷的條件。評估區(qū)至今尚未發(fā)生采空塌陷，現(xiàn)狀評估全區(qū)產(chǎn)生采空塌陷礦山地質(zhì)環(huán)境問題危險性小，面積9.1010km2。

2.2.2 含水層影響現(xiàn)狀評估

(1)含水層結(jié)構(gòu)破壞現(xiàn)狀評估：區(qū)內(nèi)露天采礦坑位上部長550m，寬380m，深160m，嚴(yán)重破壞了碳酸鹽巖裂隙巖溶含水層的結(jié)構(gòu)，現(xiàn)狀評估露天采區(qū)范圍內(nèi)對含水層結(jié)構(gòu)破壞嚴(yán)重，面積約0.2094km2。

(2)含水層水量影響評估：目前礦山正常涌水量84663m3/d，最小涌水量70339m3/d，最大涌水量123432m3/d，均大于10000m3/d，根據(jù)《礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復(fù)治理方案編制規(guī)范》(DZ/T233-2011)表C-2，現(xiàn)狀評估采礦活動對含水層水量影響嚴(yán)重。

(3)地下水位影響：礦坑周圍地下水位大幅度下降，其中東側(cè)歸來莊新村、小平安莊、后西崮等村較嚴(yán)重?，F(xiàn)狀評估礦山開采對地下含水層水位的影響程度為嚴(yán)重，降落漏斗面積(包括奧陶系及寒武系炒米店組裂隙巖溶水和張夏組裂隙巖溶水降落漏斗范圍)6.8969km2；對評估區(qū)其他地段含水層水位的影響程度較輕，面積2.2041km2。

綜上，現(xiàn)狀評估礦山開采對含水層影響程度為嚴(yán)重，影響嚴(yán)重的面積6.8969km2；影響程度較輕的面積2.2041km2。

2.2.3 地形地貌景觀影響現(xiàn)狀評估

評估區(qū)辦公場區(qū)、選冶工業(yè)廣場、露天采場、深部開拓系統(tǒng)工業(yè)廣場、主井與管纜井工業(yè)廣場及附屬建構(gòu)物改變了原生的地形地貌，尾礦庫、礦石堆放場、廢石堆覆蓋了原生的地形地貌，總面積1.1352km2，根據(jù)《礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復(fù)治理方案編制規(guī)范》(DZ/T233-2011)，該礦山嚴(yán)重?fù)p壞了地形地貌景觀，現(xiàn)狀評估對地形地貌景觀的影響嚴(yán)重；對評估區(qū)其他地段地形地貌景觀影響較輕，面積7.9658km2。

2.2.4 土地資源影響現(xiàn)狀評估

礦業(yè)活動對土地資源的影響主要表現(xiàn)為破壞和壓占兩個方面。露天采場破壞土地資源面積0.2093km2；辦公場區(qū)、選冶工業(yè)廣場、深部開拓系統(tǒng)工業(yè)廣場、主井與管纜井工業(yè)廣場、尾礦庫、礦石堆放場、廢石堆壓占了土地資源面積0.9259km2。破壞和壓占總面積1.1352km2，據(jù)《礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復(fù)治理方案編制規(guī)范》(DZ/T233-2011)表E.2破壞土地大于0.2km2為嚴(yán)重，現(xiàn)狀評估對土地資源的影響嚴(yán)重；對評估區(qū)其他地段土地資源破壞程度較小，現(xiàn)狀評估影響較輕，面積7.9658km2。

2.3 礦山地質(zhì)環(huán)境影響現(xiàn)狀評估分區(qū)

根據(jù)《礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復(fù)治理方案編制規(guī)范》(DZ/T233-2011)附錄E，現(xiàn)狀評估礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度分為嚴(yán)重區(qū)和較輕兩個區(qū)。評估結(jié)果見表1和圖3。

表1 礦山地質(zhì)環(huán)境影響預(yù)測評估結(jié)果表

圖3 礦山地質(zhì)環(huán)境影響預(yù)測評估分區(qū)圖

3 礦山地質(zhì)預(yù)測評估

3.1 礦山地質(zhì)環(huán)境影響預(yù)測評估

(1)采空塌陷預(yù)測評估：礦山地下開采部分-40m至-150m水平的①號礦體規(guī)模較小，礦體上下盤圍巖穩(wěn)定，且采用尾砂充填法對采空區(qū)進(jìn)行充填，充填率達(dá)95%。因此采礦活動引發(fā)地面巖石移動的可能性小，危險性小，礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度較輕，采空塌陷預(yù)測評估與現(xiàn)狀評估一致。

(2)含水層破壞影響預(yù)測評估：露天采礦坑開采已經(jīng)結(jié)束，對礦山上部含水層的影響范圍已定型；地下開采部分礦體規(guī)模較小，張夏組巖溶裂隙含水層富水性微弱，預(yù)測對其疏干排水影響范圍不會再擴大，含水層破壞影響預(yù)測影響評估與現(xiàn)狀評估一致。

(3)地形地貌景觀影響預(yù)測評估：礦山生產(chǎn)的各種設(shè)施已經(jīng)完善，地面無新建構(gòu)筑物工程活動，且采空形成采空塌陷的可能性小，礦業(yè)活動對地形地貌景觀的破壞程度不會增加且范圍不會擴大。預(yù)測評估與現(xiàn)狀評估結(jié)論一致。

(4)土地資源影響預(yù)測評估：礦山生產(chǎn)的各種設(shè)施基本完善，無需擴建。因此土地資源影響預(yù)測評估與地形地貌景觀預(yù)測評估結(jié)論一致。

3.2 礦山地質(zhì)環(huán)境影響預(yù)測評估分區(qū)

對礦山地質(zhì)環(huán)境問題、含水層、地形地貌、土地資源單因素影響現(xiàn)分析，礦山地質(zhì)環(huán)境影響預(yù)測評估與現(xiàn)狀評估一致。因此預(yù)測評估分區(qū)與現(xiàn)狀評估分區(qū)也一致(表1、圖1)。

4 礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理恢復(fù)

4.1 礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理恢復(fù)分區(qū)

根據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估結(jié)果，以“就大不就小”、“統(tǒng)籌規(guī)劃，突出重點，具有可操作性”原則，充分考慮礦山生產(chǎn)影響對象的重要程度、可能造成的損失大小和防治難易程度，對評估區(qū)分區(qū)[4，5，6，]。見表2，重點防治區(qū)面積7.3842km2，分6個亞區(qū)，一般防治區(qū)面積1.7168km2，分布范圍見圖4。

表2 礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理恢復(fù)分區(qū)表

圖4 礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理恢復(fù)分區(qū)圖

4.2 主要治理恢復(fù)措施

采空塌陷防治主要從采礦及掘進(jìn)、充填兩個方面進(jìn)行防治。防治措施如下：

(1)采礦及掘進(jìn)采取的技術(shù)措施：采礦及掘進(jìn)過程采用微差爆破法[7]。能有效地控制爆破沖擊波、震動等；操作簡單、安全迅速；破碎程度好，可提高爆破效率和技術(shù)經(jīng)濟效益。

(2)采用充填采礦法的技術(shù)措施包括：①重復(fù)充填：充填體水分過濾后體積減小時，通過復(fù)充保證接頂；②選擇科學(xué)的充填點位布置，減少由于尾砂流動距離造成的空頂；③接頂部分增加水泥用量提高充填料的流動性和強度。

(3)含水層破壞防治工程：為防止礦山開采對地下含水層造成破壞，應(yīng)采取防治措施：①地面防水措施：地面各井口高于當(dāng)?shù)貧v史最高洪水位1.0m以上，防止雨季匯水進(jìn)入礦井，危害井下安全；對排水設(shè)備定期檢查，防止淤塞排洪渠道，給礦井造成安全隱患；②井下水預(yù)防措施：1)采取超前探水措施，有疑必探，先探后采，防止偶然因素發(fā)生井下突水；2)對斷層出水點及時進(jìn)行注漿封堵，減少疏干排水量；3)建立觀測預(yù)警措施，設(shè)專門水文地質(zhì)人員進(jìn)行監(jiān)控。

(4)地形地貌景觀破壞、土地資源破壞：根據(jù)平邑縣政府提交的《歸來莊金礦國家礦山公園規(guī)劃(2016-2030)》。其中露天采坑、辦公場區(qū)、選冶工業(yè)廠區(qū)留作礦山公園辦公或景觀，廢石堆、尾礦庫規(guī)劃為生態(tài)修復(fù)區(qū)。礦山地形地貌景觀破壞、土地資源破壞防治工程：①露天采坑：閉坑前，對井下出水點進(jìn)行注漿治水；布設(shè)監(jiān)測點，對地表形變、地下水質(zhì)、水位、礦山涌水量進(jìn)行監(jiān)測；閉坑后，露天采坑規(guī)劃為露天礦業(yè)遺跡保護區(qū)[8]，在這里觀賞到露天采坑的全貌、地下采礦巷道、隱爆角礫巖礦脈、控礦斷裂露頭等礦業(yè)遺跡；②深部開拓系統(tǒng)工業(yè)廣場、礦石堆放場：閉坑前，布設(shè)監(jiān)測點對地表形變、地下水水位和水位進(jìn)行監(jiān)測；閉坑后，地表清理整治、覆土綠化，作為未來工園重要綠化組成部分；③辦公場區(qū)、選冶工業(yè)廣場：閉坑前，設(shè)立地下水位和水質(zhì)長期監(jiān)測點；閉坑后，辦公場區(qū)留作礦山公園景區(qū)辦公、管理用。選冶工業(yè)廣場規(guī)劃為黃金博物館，是礦山公園的核心景區(qū)，在這里游客可以認(rèn)知到歸來莊金礦成礦、采礦、選礦及冶礦過程；④廢石堆、尾礦庫：閉坑前，維修加固廢石堆、尾礦庫邊坡?lián)跬翂Γa種樹木，撒播當(dāng)?shù)匾吧鷥?yōu)勢草種，全坡綠化固坡，防止邊坡水土流失和揚塵；閉坑后，廢石堆、尾礦庫規(guī)劃為公園的“生態(tài)修復(fù)區(qū)”。已建成泰山石長廊、黃金廣場、九龍柱廣場、石魂閣(照片1)等風(fēng)景優(yōu)美的景點。

照片1 歸來莊金礦礦山公園規(guī)劃已建成照片

5 結(jié)語

通過對礦山地質(zhì)環(huán)境影響現(xiàn)狀及預(yù)測評估，開展治理恢復(fù)分區(qū)，結(jié)合礦山公園規(guī)劃對重點防治區(qū)露天采坑、尾礦庫、廢石堆、工業(yè)廣場等主要設(shè)施提出治理恢復(fù)措施，以消除地質(zhì)災(zāi)害安全隱患、恢復(fù)礦山生態(tài)環(huán)境。有利于促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。