露天转地下矿山地质环境治理与生态恢复规划研究

露天转地下矿山地质环境治理与生态恢复规划研究

陈瑞红 ,李涛 ,李树建

（云南磷化集团有限公司  云南昆明  650600）

【摘要】本文以某磷矿露天转地下开采为例,论述了其矿山地质现状,根据露天转地下开采的特点,提出了矿山地质环境与生态恢复的规划，既做到矿山环境有效保护、矿区生态得到恢复,又达到保障地下开采安全的良好效果,为类似矿山起到示范作用。

【关键词】露天转地下;地质环境;生态恢复;规划研究

采矿活动对生态环境造成了不同程度的损害，在此基础上，通过合理的计划，最大限度地减少对生态环境的损害，恢复生态环境，是一个值得探讨的问题。露天矿经过一段时间的开采，会形成露天矿坑、排土场和尾矿库，它们都会对矿区的环境造成影响，对植被和生态造成破坏。露天边坡和排土场的尾矿库也有可能发生滑坡、泥石流和溃坝等地质灾害。从露天改为井下开采后，暴露在外的边坡、坑道、排土场等将直接影响井下采矿的安全性，同时井下采矿又会对已经在露天中形成的边坡、排土场等造成一定的影响。所以，在由露天转为井下采矿时，必须对矿区的地质环境和生态修复问题进行研究。

1、矿山地质环境治理与生态恢复的原则与目标

1.1原则

在矿山地质环境和灾害治理方面，要积极争取到国家的政策支持，并筹集到企业的资金进行配合，要依靠合理的投资来保证治理计划的实施和发挥作用；我们要把矿产资源的利用和环境的保护结合起来。在矿产资源开发利用中，应注意保护好生态环境；要以“防为主，防结合”为方针，统筹规划，突出重点，以点带面，点面结合，综合整治，强化煤矿环保基础设施；立足现在，着眼长远，因地制宜，从简单到困难，体现持续性和可操作性；统一规划，分期实施，逐步完善，为社会服务；它以“可持续发展”为主要内容，体现了“人与自然的协调”的思想，并在其中体现了“可持续发展”的目的与要求，贯彻了以人为本、标本兼治的原则；要充分依托地方政府，兼顾国家、社会、企业等各方的利益，调动各种正面因素。

1.2总体目标

通过对矿区现有的生态环境进行改造，逐步实现矿区的绿化和自然景观的恢复，逐步实现“绿矿”化；对某磷矿的地质环境和灾害进行了有效的治理和控制，并排除了露天地质问题给矿井带来的潜在安全风险；通过对矿山环境的修复和管理，将该矿区建设成为一个具有良好的生态和环境效益的矿区；从根本上解决了矿山生产中的工、农矛盾以及矿山安全生产和人民安居乐业的问题。

2、矿山地质环境保护与治理规划

2.1排土场边坡抗滑及绿化工程

对排土场的边坡进行处理，可采用将其削去，或将其改为阶梯状，再进行绿化、固坡等措施。具体做法是：采用固渣稳定坡，平整台面，人工种植梯级绿化或装饰性边坡，在边坡的前端设置抗滑挡墙，在后端设置截排水沟。边坡失稳角不大于35度，在边坡的坡脚处，采取了护坡加挡墙的方法，并在挡墙的外侧设置了一条排水管道。挡墙为浆体砌体，并有勾缝，其规格为上100厘米，下200厘米，高度1-1.5米。结合工程实际，应在围护结构中设置排水口。排水口为硬质塑胶软管，每隔1-2米，可迅速排出台面上的积水。目前，排土场的边坡总体倾角在38度-40度之间，属于高风险的边坡，需要对其进行削坡，以保证其坡度达到稳定。排土场的边坡高度通常在80~100m之间，以边坡治理要求为准，单坡高度不能低于20m。所以，边坡需进行平台整理，高度计划为15m一个平台，在平台的两侧修建防滑墙和挡土墙，墙体高出平台面20~30cm，墙体宽度上50cm，下100cm，基础50cm。在坡底种植完树木后。在平台上种植2米×2米高的树木，选择耐寒、抗旱、成活率高的树木。为节省水资源，设置了给水管道，并采取了滴灌的灌水方式。

2.2排土场平盘复垦、绿化工程

矿区内有5个排土场，均为不同大小的采掘剥落的岩体，其堆叠形式、形状大体相同。根据土石（石）场的设计要求，其结构基本为分阶段的类盘结构，通常为2-3个层次。近几年，伴随着小某磷矿的发展，一些人使用了机械作业的方式，对废渣堆进行了翻拾和寻找，这就导致了原有的废渣堆结构发生了变化，使得本来比较稳定的废渣堆变成了非常不稳定的状态，导致矿区周围的地质环境变得非常脆弱。平盘中有许多大小不一的采矿坑，最大的采矿坑120米×80米×60米，所以，要对排土场进行修复处理，将会是一个很大的项目，而要对该平台进行平整，需要进行大量的土方，总计约有3百万立方英尺。土地整理的目标是保水排水，控制下陷与冲刷，使地表平坦，为在生物恢复期进行植被与生态恢复奠定基础。具体方法是：利用尾砂千式堆放的方法，对翻选的坑洞进行堆砌，对因翻选而产生的凸起部分进行削尖、平齐，将整个平底分成数个层面，在整底的地面上形成数个较大的平底平台，在边坡上设置防滑挡土墙，在斜坡上挖出排水沟，保证雨水不会向外溢出，雨水可以分流、疏泄；对于已经形成的台阶式斜坡，由于台阶式斜坡在覆盖后极容易发生泥石流，从而破坏了正在修复的植被，因此，本项目拟在台阶式斜坡上种植“活篱笆”（即密植灌丛），以达到防治土壤侵蚀的目的。

2.3给水灌溉规划

排土场本身的水分含量非常低，所以要覆盖客土，就需要一种有一定水分含量的粘稠土，但因为计划林地的海拔比较高，所以地形起伏很大，没有任何已有的水源，而且，对新的土壤进行植被的改良，也需要很多的水源。针对春旱形势较为严峻的特点，在排土场进行了引水、灌溉等工程。水源以露天矿的外部疏干水为主，它相对干净，质量良好，将露天矿的周围拦截下来的大气降雨用作辅助用水。利用矿山北边的防洪渠道，将空气中的雨水收集起来，作为排土场的供水，在矿山的外围，建造一个蓄水池，通过一个提水泵站，将雨水引到需要的地方。建立在排土场高处的储水池，向各需水种植区辅设灌溉主干，管路网，依靠地势水压进行自动输送。为了今后的生产，为了在不同的距离上进行接水阀门、分水阀门和防冻泄水阀门的安装。

3、露天采坑治理区治理工程规划.

3.1露天采坑北边坡采矿

为了充分利用矿石资源，在露天采矿时，矿区曾在矿区北侧进行了一次小型掘进，形成了7个老掘进坑道，其中6个已关闭。老坑道均为5m×5m大小的巷道，硐采完毕后，未作相关工程处理，巷道暴露，影响了边帮的承载能力，导致地应力变化，巷道分布区域容易产生滑移，亟待进行工程整治。工程治理计划是：对于已经停用的老坑道，在坑道入口20m的范围内，进行浆砌石处理，并注入水泥砂浆，通过隧道入口的整体支护来进行工程防治。根据该矿井的具体条件，采取分期实施的措施。为了避免大气降水沿着矿山边坡直接排放，造成塌方等地质灾害，本项目提出在矿山外围3-5m范围内设置截排水沟，将其拦截下来，并引入集水区。在采空区，降雨通过截流沟道（在谷区设置跌水），将采空区内的雨水引入。采空区底板集水槽的储水量按照20年一遇的日降水来计算，并设置排水管道，将其集中排放。充分利用储气库储存的空气降雨，将大部分水引导到采空区储气库中，用于采空区的植被恢复，剩余的水则排放到地面的明沟中。在采空区，在断裂部位，采取了一种新的措施，即用黄土地和土工织物作了一种新的防渗措施。

3.2露天采坑边坡灾害防治、复绿工程规划

矿山的边坡是光秃秃的，周围的生态环境非常恶劣，而且还会出现一些崩塌、滑落等地质灾害，因此矿山的治理和修复工作中，也是一个重要的环节，要针对矿山的具体状况，制定出不同的治理措施。

3.2.1边坡清理

锚喷装置。工程区地处斜井周边，预计服役期为10年左右，因边帮陡峭，岩体破碎，导致大量浮石、危石堆积，并时常发生崩塌，尤其是在雨水季节，容易发生大范围崩塌，对煤矿安全造成极大威胁。为了保证矿井的安全，必须尽快进行整治工作。设计计划：（1）清理斜坡：将斜坡上的淤泥和浮石清理干净，将凸起的石头打碎，然后用高压水炮将斜坡上的泥沙冲洗干净；（2）安放复合网架：以E20mm钢筋1.5m×1.5m为基准，以30-80cm为长度，在边坡上设置加固的复合网架，以加强边坡的稳定性，并在边坡上设置加固的复合网架。（3）喷砌5-10厘米厚的砼。

3.2.2梯级边坡复绿

（1）对矿山中部的梯级坡面，采取移除岩块，加固坡面；(2)在台面前端，先砌0.5米高，0.3米高的浆体挡土墙；(3)台阶式复土厚度0.5米，复土选用中壤土、肥沃土等混合土；(4)在台阶上种植绿化树木，选择抗旱、观赏性强的乔木，优先选择常青乔木，以适应矿山基底的生态环境。(5)在露台上栽植攀缘植物；(6)在每个站台上铺设一根聚氯乙烯滴灌管。

3.3露天采坑坑底工程治理

在计划的露天矿洞的东北方向，这个地方的矿洞现在已经被开采到了0的高度，因为下一回采的中部是-16m，所以，在这个时候，矿洞的雨水会沿着断层向下渗透，对矿洞的安全造成了很大的威胁，尤其是如果出现了突水，将会对矿洞造成很大的破坏，所以，需要对它进行工程预防。计划的防控方案是：在这个地方对0m的采坑进行回填，近期的回填标高为该采坑的南面标高，也就是30m的标高，然后，再往北以平坡的方式，逐步的抬升，以达到大气降水的自然排放。矿山长期规划：为了解决露天矿山的积水对矿山开采的安全造成的威胁，以及从根本上治理露天矿山的崩塌，对露天矿山进行了回填，回填的高度根据地面的地形进行了相应的调整，并使用了干式的尾砂。

4、工程实施及效果

某磷矿的地质环境及灾害处理一期的治理项目获得了政府的资助，并由公司筹集了相应的资金，保证了项目的顺利进行。其主要工作包括：加固边坡填硐，在总出入沟的内侧、外侧废石堆边坡的坡面，在斜井上方的边坡上，进行了绿化，在露天采区的主要运输线两侧，绿化公路的边坡，加强了护坡，在公路的中心，营造了一片风景线。经一期项目的实施，对某磷矿露天采矿造成的地质环境问题进行了初步处理，既能预防地质灾害，又能对矿区环境起到一定的保护作用，同时还能对矿区进行绿化、美化，具有明显的社会效益。

5、结语

某磷矿针对“由露天改地下”的特征，开展了适宜的地质环境整治和生态修复方案，对保障矿井安全和减少因露天采动引起的地质灾害危害具有重要意义。在此基础上，提出了一种新的采矿方法，为今后矿区的地质环境整治与生态修复提供了理论依据，也对其它矿区具有一定的借鉴意义。

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