露天矿开采对矿山地质环境的影响研究

摘要：本文基于玉龙铜矿露天开采，分析了露天矿开采对地质环境的影响。在矿山开采过程中主要的地质灾害类型有崩塌和泥石流，并阐述了崩塌和泥石流的发生条件。矿业活动对地质环境影响因素主要包括地质环境和采矿开采，地质环境包括地貌条件、植被情况、

土地资源利用、人口密度、平均降雨量、地质灾害类型及发育程度；采矿开采因素主要包括矿山地质灾害类型、土地资源占用及破坏、废水排放、固体废弃物排放与地下水均衡的破坏。通过对玉龙铜矿的分析，结果显示矿业活动对地质环境的影响较小。并提出了崩塌与泥石流的治理措施。

关键词：露天矿开采、矿业活动，地质环境

中图分类号：O741 文献标识码： A 文章编号：

引言

矿产资源是我们人类生存和发展的重要基础，据统计我国一次能源大概95%、工业原料80%以上及1/3 的饮用水都来于矿产资源。但是近些年来，不合理开发的矿产资源，带来了各种环境地质问题。据全国的调查数据显示，由矿业活动造成的环问题包括：滑坡、泥石流、崩塌、地裂缝、地面沉降和地面塌陷等，土地资源被破坏，水均衡被破坏以及水土流失等[1]。

玉龙铜矿床中，Ⅰ号矿体是主要矿体，是露天开采。矿区目前没有大型滑坡、泥石流、崩塌的发育条件。人为活动引发的灾害时有发生，主要发生在下边坡、公路上及采场边坡地带。目前存在的主要环境问题为矿山建设与开采过程中引发地质灾害，以及生产过程中废弃物造成环境的污染与破坏，矿区的地质环境是中等级别[2-4]。

随着玉龙铜矿的开采，将对当地的生态环境产生一定程度的影响，应采取相应的防污染措施与地质灾害的防治措施。矿山的各种工程活动会对原有的自然边坡形态会有所破坏，生态平衡受到影响。矿山运输道路建设与采选建构筑物建设都会形成一定的边坡，其边坡的稳定问题、修建过程中的弃土堆放、运营中的粉尘污染、噪声污染等都是不容忽视环境问题。

一、矿山开采的主要地质灾害类型

目前，矿产资源的开采方式主要有三种，即露天开采、井工开采以及水力开采。开采方式不同导致的地质问题也不同[1]（表1-1）。

表1.1矿山地质环境问题类型表

开采方式 资源毁坏 地质灾害 环境污染

井工开采 矿井排水毁坏，水的均衡受到破坏，植被受到废渣的压占 地面塌陷、产生地裂缝，山体开裂 固体废弃物堆放成斜坡体和占据河道，引发滑坡、泥石流等地质灾害 固体废弃物被大风吹起，经过风化作用，雨水冲刷造成有毒害物质对水、大气、土壤化境造成污染破坏等

露天开采 原来的地形地貌被迫改变，排放的污染物破坏植被，造成水土流失，从而影响地下水 露天矿使得边坡失稳，诱发了滑坡灾害

水利开采 河道被堵塞，植被被破坏 威胁桥梁及河道的安全 河流污染

目前矿山存在的地质灾害类型及数量少、规模小[1]，根据资料显示，地质灾害发生在开采的矿山中，在露天矿的开采过程中极易诱发地质灾害（如崩塌、滑坡、泥石流等），但玉龙矿区地势平坦，滑坡的发生概率极小。通过统计全国的矿山地质灾害其中崩塌4次，泥石流1次，地面塌陷6次，地裂缝1次，总计12次；地区的灾害统计显示崩塌共发生14次，多发生在罗布莎路铁矿区、乌查拉煤矿区、玉龙铜矿区、羊八井高岭土矿区等地区，经济损失113万元；泥石流发生在尼木铜矿1次，经济损失1万元；地面塌陷发生11次，多发生在罗布莎路铁矿区、玉龙铜矿区，经济损失60万元；地裂缝发生30次，多发生在罗布莎路铁矿区，经济损失4万元；结合玉龙矿区地质环境实际情况，我们得知极易造成地质灾害的是玉龙斑岩型铜矿[5]。

1.崩塌

陡坡上的岩土体被裂缝分割，导致根部空虚，从而失去稳定，脱离母体的现象称为崩塌。按其力学机制的不同，可分为滑移崩塌、鼓胀崩塌、倾倒崩塌、错断崩塌及拉裂崩塌五种。

玉龙矿区处于高山峡谷区，岩石机械破概率高。西边坡和北边坡的稳定性好。东边坡由大理岩、第四系松散层及灰岩构成；结构面与坡面的组合不稳定；坡角为20-30°；南边坡由大理岩、第四系松散层、构造破碎带、角岩及灰岩组成，受结构面F1和F2的影响，岩体局部破碎，边坡稳定性受到影响；结构面与坡面的组合不稳定；坡角为25-30°；综合以上各项情况，推测南边坡和东边破有可能发生崩塌。

2.泥石流

发生在山区的含有大量石块、泥砂的短暂湍急水流被称为泥石流。泥石流在极短的时间内会对土地及人员生命造成的严重损失[6]。泥石流形成条件如下：（1）地形地貌条件。泥石流一般是在纵坡降较大的狭窄沟谷活动的，干涸的嶂谷、冲沟，或是水流河谷。泥石流流域一般分为形成区、流通区与堆积区。（2）水动力条件。泥石流是在强且短暂的地表径流条件下形成的，暂时性径流主要来自暴雨、水体溃决和冰雪融化等。泥石流突发性强、来势凶猛、破坏力大，危害严重[7]。（3）物质条件。泥石流主要由建矿及采矿时的废弃物造成的。采矿造成采空区，且围岩松动，从而出现塌陷、岩移及裂缝，；局部地形受矿山建设的影响，大量矿山废石堆放，山坡变陡导致侵蚀能力的增大等。

在矿山开采中，大量的固体废弃物堆放于沟坡，强降雨极易诱发泥石流。玉龙矿区内冲沟不发育，仅在周边有少量浅沟，长约 10-100m，宽 1-3m，坡降 8-10%，沟谷上游及两岸分布第四系松散堆积物，厚度 3-6m。在雨季时有时会发生小型水石流，流量一般 10-30 m。随着开采时间的增加与开采规模的增大，废石的堆放量也增大，遇强降雨会爆发泥石流。从而对矿山及生态环境造成严重的危害。

二、矿山地质环境评价

矿山地质环境评价是对矿区活动对地质环境的影响程度的评价，包括现状评价及预测评价。本文借鉴张进德等所著的《我国矿山地质环境调查研究》来进行探讨。

1.评估指标体系

矿业活动对地质环境影响评估指标体系包括：地质环境条件和采矿开采条件，具体的如表2-1所示。

表2-1 矿业开采对地质环境影响的指标体系

2.评估方法

基于层次分析法对玉龙铜矿进行评估，每个矿山的地质环境影响总评分级为矿山地质环境影响指数。

3.分级标准

矿山评估结果分为轻微、较严重及严重3 级:T

4.评估结果

根据矿山的实际情况进行各项指标的打分。结果表明矿山的指标总分 T为 4.9 分，处于较严重的等级。结果显示矿业活动对地质环境指标值仅为 2 分，影响较小，但是玉龙铜矿的生态环境脆弱，一旦遭到破坏，其治理与恢复的难度是比较大的，所以在高原环境下，必须同时开展预防与治理的工作。

三、矿业开采防治灾害措施

1.预防措施

（1）政策措施。坚持“预防为主，防治结合”的方针，坚持“谁开发、谁保护”、“谁破坏、谁治理”、“谁治理、谁受益”的原则，避免与减轻矿山地质灾害的发生，提高广大人民群众的环保意识，促进协调发展。（2）建立矿山地质灾害监测体系。对于突发性的地质灾害，应该开展监测工作，建立群测群防监测体系，对重点区域进行专门的监测。地质监测始于上世纪 80 年代末[8]，且地域辽阔，交通不便，因此其未来的环境监测应开展典型区域的定期监测。（3）提高开采技术水平。近几年来，个别矿山企业对矿山环境保护不断加强重视，提高安全生产。用固体废弃物胶结来充填采空区，不但减轻了对土地的破坏，同时又避免了采空区灾害的发生。（4）搬迁、避让。对于危害大、治理难度大、治理不显著的地质灾害，一般采取避让、搬迁的措施。

2.治理措施

（1）崩塌的治理措施

① 改造地质体，采用化学物质对地质体注浆加固，提高其力学性能；另外对地质环境、结构面和结构体进行改造[9]。② 对于人工边坡或者中小型的崩塌，一般修筑棚硐、明硐等防治工程。③ 设置挡石墙，减缓塌体的运动速度，使得崩塌体与受灾体隔离，减少灾害。④可用片石或者水泥沙浆等物质对岩体中的裂缝进行修补，以防裂隙的扩展。⑤ 在易风化地段，用水泥对缓坡进行护坡（如修建护墙）。⑥ 地下水活动地带，设置构筑物进行拦截与疏导

（2）泥石流的治理措施

泥石流的具体治理措施有生物措施和工程措施：①生物措施。包括合理耕牧，培养植被，使得生态得以平衡，以避免造成坡面的冲刷。② 蓄水及引水工程。，其作用是对部分或大部分洪水进行拦截，以控制水动力条件。具体有调节截水沟、洪水库和引水渠等。③ 支挡工程。在坡脚处修建挡墙可保护坡面及坡脚，使得斜坡稳定。④ 拦挡工程。在流通区内布置建筑物，如修建坝体。在上游修建谷坊可以稳定沟床和坡脚，同时使得河床比降减低，从而抑制泥石流的形成。⑤ 排导工程。多数建在流通区和堆积区。常见的是设有导流堤的泄洪道。其作用是调整流向，防止漫流，以保护附近的工矿点、交通线路和居民点。⑥ 储淤工程。工程通常由拦淤堤、溢流堰和导流堤组成。主要作用是使得泥石流在制定的地段停留，使得排泄的固体总量及洪峰流量减少。

参考文献：

[1] 张进德，张作辰，刘建伟，等.我国矿山地质环境调查研究[M].北京：地质出版社，2009.

[2] 唐仁鲤，罗怀松，等.玉龙斑岩铜（钼）矿带地质[M].北京：地质出版社. 1995.

[3] 赵树德.玉龙铜矿选冶试验评述[J].有色冶金设计与研究，1997，18(2)：17-25.

[4] 折书群.玉龙铜矿开发对区域水环境影响分析[J].长江流域资源与环境，2006，15（2）：259-262.

[5] 李昆仲，李震等.自治区矿山主要地质环境问题及防治建议[J].地质灾害与环

境保护，2007，18（2）：51-54.

[6] 唐辉明.工程地质学基础[M].北京：化学工业出版社.2008.

[7] 张进德，张作辰，刘建伟，等.我国矿山地质环境调查研究[M].北京：地质出版社，2009.

[8] 王德刚，翟鸣春.环境监测的发展方向探讨[J].科技，2009，（10）：31-32.

[9] 尹国勋.矿山环境保护[M].徐州：中国矿业大学出版社，2010.