黃石鐵山-還地橋地區(qū)老礦山地質(zhì)環(huán)境問題分析與治理對(duì)策探討

■李松波

（武漢中南冶勘資源環(huán)境工程有限公司湖北武漢430035）

黃石鐵山-還地橋地區(qū)老礦山地質(zhì)環(huán)境問題分析與治理對(duì)策探討

■李松波

（武漢中南冶勘資源環(huán)境工程有限公司湖北武漢430035）

通過(guò)對(duì)黃石鐵山-還地橋地區(qū)老礦山地面塌陷、滑坡、泥石流、崩塌等各類地質(zhì)環(huán)境問題成因與特征進(jìn)行分析，并對(duì)其治理對(duì)策進(jìn)行探討，以便指導(dǎo)下一步治理工作。

地面塌陷 滑坡 泥石流 崩塌

1 前言

黃石鐵山—還地橋地區(qū)，因多家鐵礦、多家采石場(chǎng)、多家煤礦幾十年大規(guī)模開采，破壞了原有生態(tài)植被體系，昔日青山綠水為人造荒漠代替，同時(shí)，礦山開采引起地面塌陷、排土場(chǎng)邊坡不穩(wěn)定（滑坡、泥石流），對(duì)周圍企事業(yè)單位、居民的財(cái)產(chǎn)及生命安全構(gòu)成了嚴(yán)重威脅。

2 地質(zhì)環(huán)境問題分析

鐵山區(qū)經(jīng)歷近百年的礦產(chǎn)開采，各類礦山地質(zhì)環(huán)境問題頻發(fā)，種類繁多，據(jù)調(diào)查，目前主要礦山環(huán)境問題有邊坡變形、滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷、土地資源破壞等。

還地橋鎮(zhèn)南部地區(qū)，由于多家煤礦長(zhǎng)期大規(guī)模開采，煤礦區(qū)及其周邊村莊地質(zhì)環(huán)境問題嚴(yán)重，主要以地面塌陷為主，其次為土地資源破壞、地貌景觀破壞等。

2.1 鐵山鐵礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境問題嚴(yán)重區(qū)（A）

2.1.1 以地面塌陷、露采坑不穩(wěn)定邊坡為主的分布區(qū)（A1）

該區(qū)位于鐵山治理區(qū)北側(cè)，主要發(fā)育的地質(zhì)環(huán)境問題為巖溶地面塌陷、采空區(qū)地表變形及地面塌陷、露采坑邊坡不穩(wěn)定等。

2.1.1.1 巖溶地面塌陷

該區(qū)先后發(fā)生70余處巖溶塌陷，塌陷坑在平面上呈圓形、橢圓形，少數(shù)為長(zhǎng)條形，剖面呈漏斗狀、碟狀，直徑一般10～20m，最大長(zhǎng)度約80m，深2～6m，最大約15m，坑周伴隨有弧形開裂，縫寬5～10cm。地面塌陷影響總面積達(dá)7×104m3。主要分布在尖林山～鐵門坎之間106國(guó)道北邊地形低洼的谷地間，主要原因是大冶鐵礦礦坑疏干排水及礦坑突水。

2.1.1.2 采空區(qū)地表變形及地面塌陷

鐵山礦區(qū)經(jīng)歷露天開采、地下開采，隨著后期采空區(qū)的不斷延伸和擴(kuò)大，地表逐漸形成巖移錯(cuò)動(dòng)帶，各采區(qū)發(fā)育特征為：

①尖林山東采空區(qū)塌陷：已開采完畢的為獅子山-48m分段，采空區(qū)東西長(zhǎng)300m，南北寬30～100m。采空區(qū)上覆厚48m的履蓋層，獅子山礦段產(chǎn)生了多處塌陷，在平面上單個(gè)呈圓形、似圓形，單個(gè)塌坑直徑10～60m，深6～20m不等，塌坑周邊伴有開裂縫、階梯狀沉降等。塌陷影響面積約3.6×104m2，處于露天坑內(nèi)。

②尖林山南采空區(qū)塌陷：1977年2號(hào)礦體頂板開始產(chǎn)生塌落，塌陷區(qū)呈近似圓形，直徑300m左右，面積約9.5×104m2，深度約40～90m，移動(dòng)帶分布于塌陷區(qū)外圍，寬10m左右，移動(dòng)帶內(nèi)見多條弧形裂縫，裂寬10～50cm左右，裂縫往塌陷區(qū)外圍寬度逐漸變小。影響區(qū)面積約12×104m2。

③宏達(dá)采空區(qū)塌陷：-36m以上為露天開采，后普遍回填至80-120m標(biāo)高，-36m以下轉(zhuǎn)為井下開采，現(xiàn)采至-74m水平。-62m以上頂板已塌落，采空區(qū)地表發(fā)育多條弧形裂縫，裂縫寬5～40cm不等，長(zhǎng)30～100m左右，由露采坑往外圍形成沉降臺(tái)坎，沉降幅度10～150cm不等。影響區(qū)面積約3×104m2。

④桃花山采空區(qū)塌陷：為鐵山桃花鐵礦開采區(qū)，已開采至-120m水平，曾產(chǎn)生多處塌陷。2003年2月14日首次塌陷，導(dǎo)致三間辦公室陷入坑中，塌陷后進(jìn)行了回填處理。2005年7月10日再次塌陷，塌坑呈圓形，長(zhǎng)約70～80m，短軸方向一般寬30～50m，面積約3000m2，塌陷坑深50m左右，塌陷總方量約15×104m3，影響區(qū)面積約2×104m2左右。2006年2月，距桃花鐵礦一帶發(fā)生沉陷，沉陷區(qū)面積約10000m2，最深約5m，最淺約0.5m。陷區(qū)內(nèi)裂縫發(fā)育，長(zhǎng)2～10m，寬0.05～0.5m，呈弧形展布。該區(qū)塌陷區(qū)影響面積達(dá)0.21km2。

2.1.1.3 露采坑邊坡不穩(wěn)定

因礦山歷史開采遺留下露采坑有3處，影響共面積約0.98 km2，為尖林山東露采坑、龍洞鐵礦露采坑、宏達(dá)露采坑。尖林山東露采坑位于該區(qū)東側(cè)，采坑底部標(biāo)高+19m，已回填至+46，現(xiàn)采坑邊坡相對(duì)高差近80m，影響面積約0.18km2；龍洞鐵礦露采坑位于該區(qū)中部，采坑底部標(biāo)高約+78m，已回填到+120m，現(xiàn)采坑邊坡相對(duì)高差約100m，影響面積0.46 km2；宏達(dá)露采坑位于該區(qū)西北側(cè)，采坑底部標(biāo)高為-36m，已回填到+80～+120m，采坑邊坡相對(duì)差約50m。由該區(qū)露采坑邊坡過(guò)陡，巖石風(fēng)化嚴(yán)重，加上該區(qū)采空區(qū)地表發(fā)育多處小塌洞，單個(gè)塌坑5～20m，深5～10m不等，相互重疊組合成片，塌坑周邊伴有開裂縫、階狀沉降等。

2.1.1.4 土地資源破壞

目前地面塌陷影響區(qū)總面積約0.21Km2，使地表形態(tài)支離破碎，坑洼不平，露采坑面積為0.98Km2，主要為荒坡地及山林，未占用農(nóng)業(yè)耕地，其周邊廢石的堆放使植被已破壞殆盡。

2.1.2 以排土場(chǎng)邊坡滑坡、泥石流為主的分布區(qū)（A2）

據(jù)統(tǒng)計(jì)，鐵山礦區(qū)歷史遺留的排土場(chǎng)占地面積約2.55km2，體積約5.92×107m3，主要有5個(gè)排土場(chǎng)，為1（105號(hào)渣場(chǎng)）、2、3、4、5號(hào)排土場(chǎng)，分布于鐵山城區(qū)西部與南部，106國(guó)道兩側(cè)。大規(guī)模排土場(chǎng)廢渣堆放帶來(lái)嚴(yán)重的地質(zhì)環(huán)境問題，主要體現(xiàn)在：

2.1.2.1 成為滑坡、泥石流重要物源，地質(zhì)災(zāi)害隱患突出

排土場(chǎng)主要是以往歷史和計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)期露天采掘棄渣，物質(zhì)由礦砂、碎石、塊石組成，物質(zhì)成分為花崗巖、含鐵質(zhì)花崗巖、石英二長(zhǎng)巖、大理巖或白云質(zhì)大理巖，厚度40～60m。排土場(chǎng)廢渣雖整體較穩(wěn)定，但在前沿邊坡因物質(zhì)松散、坡度陡，坡面滑塌、泥石流不斷發(fā)生。每年汛期，都會(huì)產(chǎn)生不同程度滑坡并伴發(fā)泥石流災(zāi)害，泥石流沿山坡順溝而下，堵塞城區(qū)排洪溝，洪水橫溢，嚴(yán)重威脅當(dāng)?shù)鼐用裆?cái)產(chǎn)安全。

2.1.2.2 土地資源破壞

目前礦區(qū)內(nèi)壓占山體植被，使山林已破壞殆盡，引發(fā)多次泥石流、滑坡災(zāi)害等地質(zhì)災(zāi)害，使土地資源破壞、水土流失嚴(yán)重。

2.1.2.3 生態(tài)環(huán)境嚴(yán)重劣化，水土污染嚴(yán)重

大規(guī)模廢渣破壞原有生態(tài)植被體系，昔日清山綠水為人造荒漠代替。礦渣中鐵、硫、銅、鈷等重金屬元素在大氣降雨與地下水淋濾作用下，有害元素向周邊擴(kuò)散，對(duì)水土環(huán)境造成污染，據(jù)上鄒一帶E50泉水長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)，地下水中硫、總固體、總硬度、鐵、錳、銅、亞硝酸鹽等多項(xiàng)因子超標(biāo)，水質(zhì)量級(jí)別為Ⅳ類極差水質(zhì)，上鄒水庫(kù)嚴(yán)重污染，水色乏藍(lán)。水土污染致使農(nóng)田無(wú)法耕種，生長(zhǎng)的農(nóng)作物中含量有銅、錳元素超標(biāo)，廢渣場(chǎng)周邊環(huán)境惡化對(duì)當(dāng)?shù)鼐用裆a(chǎn)生活造成嚴(yán)重影響。

2.1.2.4 地貌景觀失調(diào)

大規(guī)模采礦排土場(chǎng)廢渣沿著鐵山城區(qū)環(huán)繞，強(qiáng)烈改變了原始地貌形態(tài)，造成區(qū)域感觀嚴(yán)重失調(diào)，嚴(yán)重限制了城區(qū)及鐵山國(guó)家級(jí)礦山地質(zhì)公園發(fā)展。

2.2 鐵山—還地橋非金屬礦區(qū)高陡邊坡地質(zhì)環(huán)境問題嚴(yán)重區(qū)（B）

2.2.1 鐵山以高陡邊坡崩塌、廢渣堆邊坡不穩(wěn)定為主的分布區(qū)（B1）

該區(qū)內(nèi)有8家采石場(chǎng)，主要分布于太平山、尖林山一帶。各采石場(chǎng)經(jīng)過(guò)多年開采，形成了不同規(guī)模大小的巖質(zhì)高邊坡。邊坡高度一般由20～90m，最高可達(dá)125m，坡度一般60～80°，多呈一級(jí)陡立邊坡。由于邊坡高陡、坡面活石與危巖較多，雨季常發(fā)生崩塌與墜石。

大量廢渣均堆積于坡腳一帶，在雨季或振動(dòng)作用下，易產(chǎn)生滑坡地質(zhì)災(zāi)害，2005年該區(qū)產(chǎn)生2600m3廢渣滑坡，致使公路破壞。

2.2.2 還地橋以高陡邊坡崩塌、廢渣堆邊坡不穩(wěn)定為主的分布區(qū)（B2）

該區(qū)采石場(chǎng)主要位于秀山、屏峰山一帶，由于多年開采，采石場(chǎng)形成了不同規(guī)模大小的巖質(zhì)高邊坡。邊坡高度一般20～85m，最高可達(dá)115m，坡度一般60～80°，呈一級(jí)陡立邊坡。由于邊坡高陡、坡面活石與危巖較多，雨季常發(fā)生崩塌與墜石。

該區(qū)廢渣堆均處于鐵賀線公路南側(cè)一帶，廢渣堆最底標(biāo)高均高于公路路面20～30m，由于后期修路、建房，人為切坡活動(dòng)較嚴(yán)重，在雨季、振動(dòng)及各類人類工程活動(dòng)的影響下，易產(chǎn)生滑坡地質(zhì)災(zāi)害。

2.3 還地橋煤礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境問題嚴(yán)重區(qū)（C）

還地橋煤礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境問題主要以地面塌陷為主，其次是土地資源破壞、水土流失等地質(zhì)環(huán)境問題。

2.3.1 巖溶塌陷

煤礦開采區(qū)巖溶塌陷主要分布于還地橋鎮(zhèn)趙德益～向家莊一帶，先后發(fā)生巖溶塌陷30余處，塌陷帶呈近南北走向，沿周家莊、陸家畈、上吳村農(nóng)田分布，塌坑呈圓形、橢圓形，直徑5～15m，深4～8m，塌陷帶影響面積41×104m3。該處塌陷系揚(yáng)興煤礦突水誘發(fā)。

2.3.2 采空區(qū)地表變形與塌陷

還地橋鎮(zhèn)煤礦開采區(qū)由東部秀山井田～西部桐梓溝井田，東西延長(zhǎng)約25km。個(gè)體礦山星羅棋布，亂采亂挖、掠奪式開采多年，導(dǎo)致煤層淺部形成大量不規(guī)則采空區(qū)，采空區(qū)地表普遍沉降變形，影響面積約8.13km2。采空冒落塌陷主要分布于紅光村上角塘、松山村劉榨鋪、煤礦村林場(chǎng)、王家洞、秀山村下占灣一帶。

2.3.3 土地資源破壞

還地橋煤礦開采區(qū)對(duì)土地資源影響比較突出的有三個(gè)方面：其一，歷史上大量的廢棄煤窯與工礦地，僅以本次現(xiàn)場(chǎng)了解的60處廢棄小煤礦廢棄地統(tǒng)計(jì)；其二，采空區(qū)地表變形與塌陷破壞嚴(yán)重；其三，受礦坑疏排影響的失水土地，有一定分布。

3 治理對(duì)策探討

3.1 制訂地方法令規(guī)章制度

根據(jù)國(guó)家相關(guān)保護(hù)生態(tài)環(huán)境法律規(guī)章制度，制訂地方相關(guān)法令規(guī)章制度，關(guān)閉采石場(chǎng)和煤礦；關(guān)閉小型私營(yíng)鐵礦，進(jìn)行礦權(quán)整合，礦權(quán)歸并大冶鐵礦，統(tǒng)一有序進(jìn)行開采。

3.2 鐵山鐵礦區(qū)地面塌陷、采空變形、露采坑不穩(wěn)定邊坡治理對(duì)策

該區(qū)主要是多家鐵礦長(zhǎng)期疏干排水及大規(guī)模開采引起的地面塌陷、采空變形及露采坑不穩(wěn)定邊坡等地質(zhì)環(huán)境問題，因該區(qū)廢棄礦渣多，故采用削坡清方+廢棄礦渣分層回填+表層粘土回填+綠化等綜合治理措施。

針對(duì)地面塌陷、采空變形區(qū)，采用廢棄礦渣分層夯實(shí)回填，當(dāng)填到與周邊地形標(biāo)高相差60cm高時(shí)，回填粘性土至與周邊地形標(biāo)高大體一致，然后種植草皮與刺槐，刺槐每2m一棵，刺槐之間地坪種植草皮。

針對(duì)露采坑不穩(wěn)定邊坡，先進(jìn)行削坡清方處理，再對(duì)露采坑采用廢棄礦渣分層夯實(shí)回填，當(dāng)填到與周邊地形標(biāo)高相差50cm高時(shí)，回填粘性土至與周邊地形標(biāo)高大體一致，然后種植草皮與刺槐，刺槐每2m一棵，刺槐之間地坪種植草皮。

3.3 鐵山—還地橋地區(qū)非金屬礦區(qū)高陡邊坡及廢渣堆邊坡治理對(duì)策

該區(qū)主要是多家采石場(chǎng)長(zhǎng)期大規(guī)模開采形成的高陡邊坡地質(zhì)環(huán)境問題與廢渣堆邊坡地質(zhì)環(huán)境問題，主要采用削坡清方+截排水溝+重力式擋土墻+主動(dòng)柔性防護(hù)網(wǎng)+坡面綠化等綜合治理措施。

針對(duì)采石場(chǎng)開挖形成的高陡邊坡先進(jìn)行削坡，再在坡腳建排水溝和重力式擋土墻，在公路沿線地段擋土墻上方坡面掛主動(dòng)柔性防護(hù)網(wǎng)，阻擋坡頂巖體風(fēng)化碎屑，其余地段擋土墻上方坡面挖魚鱗坑種植爬山虎進(jìn)行坡面綠化。

針對(duì)廢渣堆不穩(wěn)定邊坡采取在坡腳建排水溝和重力式擋土墻，再在擋土墻上方坡面噴播高次團(tuán)粒進(jìn)行綠化護(hù)坡。

3.4 還地橋煤礦區(qū)地面塌陷治理對(duì)策

該區(qū)因多家煤礦長(zhǎng)期大規(guī)模開采導(dǎo)致煤礦區(qū)及其周邊村莊發(fā)生大面積地面塌陷，先采用水泥粉煤灰漿進(jìn)行充填注漿處理，在近地表60cm回填粘土，再種植刺槐與草皮進(jìn)行綠化。

3.5 還地橋煤礦區(qū)棄渣堆場(chǎng)及廢棄煤礦土地整治對(duì)策

該區(qū)多家煤礦已關(guān)閉廢棄，棄渣堆場(chǎng)遍布，致使大片土地荒漠化，先將棄渣運(yùn)至采空變形區(qū)回填，再回填粘性土進(jìn)行土地整治，改良為耕地。

4 結(jié)論

黃石鐵山—還地橋地區(qū)，因多家鐵礦、多家采石場(chǎng)、多家煤礦幾十年大規(guī)模開采，廢棄礦渣無(wú)序堆放，致使該地區(qū)昔日青山綠水變化人造荒漠，同時(shí)引發(fā)滑坡、崩塌、地面塌陷、泥石流等地質(zhì)環(huán)境問題頻繁發(fā)生。針對(duì)各類地質(zhì)環(huán)境問題，因地制宜，采取合理的治理措施與生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施，給當(dāng)?shù)匕傩談?chuàng)建一個(gè)綠色生態(tài)環(huán)境，給百姓創(chuàng)建一個(gè)和諧安居環(huán)境，意義重大。

F407.1[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-5-410-2

李松波（1970～），男，1994年畢業(yè)于中南工業(yè)大學(xué)勘察工程專業(yè)，本科，2008年畢業(yè)于中國(guó)地質(zhì)大學(xué)地質(zhì)工程專業(yè)，工程碩士學(xué)位，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)閹r土工程。