露天采矿活动对矿区周边地质环境影响研究论文

　　摘要：随着社会经济不断发展，所需消耗的能量资源极其庞大，政府部门愈发提升对露天采矿活动的重视程度，为满足人们日常生活和工业生产需求，矿区数量呈现逐年递增的趋势，虽然能给企业发展带来重要帮助。但由于矿产开采力度和范围不断拓展，出现多样化影响因素，给整个矿产开采安全性带来严重影响，让很多企业在开采矿产过程中出现严重地质灾害，给矿产居民和采矿工作人员生命安全带来严重威胁。基于此，本文通过调查绿纱铜钴矿区地质资料和地质环境，来分析在露天采矿活动中地质环境存在的问题，结合矿区地质环境情况让相关企业能真正意识到露天采矿活动给矿区周围地质环境带来的影响，从然后针对地质环境出现的问题提出有效解决措施。

 

　　关键词：绿纱铜钴矿区；地质环境影响；矿山恢复治理

 

　　我国具有非常丰富的矿产资源储备量，是目前矿产种类最丰富的国家之一，一直到2020年，已成功发现接近200种矿产，确定具有资源储备量的矿产有160多种，其中有10多种矿产数量更是位居世界前列。同时，在信息化时代背景下，人们物质生活出现质的变化，对矿物资源的需求量越来越多。矿物是存在于地底当中的自然化合物，大部分都是采用气体、液体、固体三种形式存在，其中固体矿物质占据总矿物质的大部分，根据有关人员统计，为了促进社会经济发展，每年消耗的矿产资源在70亿吨以上。据资料研究表示，最早的矿产开采是在曼家寨和铜街两个地方开始的，主要是以锌锡矿产为主，其具有较长的历史，一直可以追溯到新中国成立以来，当时是有法国人在这两个地方进行铜矿开采，到现在为止矿内还存在大量的炉渣。

 

　　近年来，矿产资源开采主要是由地下采矿和露天采矿两种方式组成，由于地下采矿安全性较差，很容易发生倒塌事件，给工人的生命和财产造成严重损害，露天采矿方式逐渐普及在各地区。在大力开发矿产资源的同时，也由于过于开采矿产资源导致出现各种矿山地质灾害，如泥石流、滑坡、崩塌等灾害，甚至给矿产周围植被带来严重破坏，不仅给当地社会经济发展带来影响，还严重影响到周围居民的身体健康。基于此，本文通过调查绿纱铜钴矿区地质资料和地质环境，来分析在露天采矿活动中地质环境存在的问题，结合矿区地质环境情况让相关企业能真正意识到露天采矿活动给矿区周围地质环境带来的影响，然后针对地质环境出现的问题提出有效解决措施。

 

 

　　1.1开采范围

 

　　绿纱铜矿矿床赋存于背斜轴部，呈北西—南东向延伸。矿体长1100m，最大水平宽度为300m，平均水平宽度为198m，向南西倾斜，倾角为45°~60°，原露天采场现呈北西—南东方向延伸，长1200m，水平宽度为330m，已开采的深度一般为20m~50m，最深处为80m。本次设计的开采范围，从0#~1100#勘探线。从现有地质资料来分析，氧化矿埋藏较浅，位于硫化矿上部，品位高。

 

　　1.2地质条件

 

　　绿纱铜钴矿床位于赞比亚-刚果(金)铜矿带上。该铜矿带由于丰富的铜钴资源而闻名于世，是世界上最大的成矿带之一。在该矿带上集中了很多大的铜矿床，其铜矿资源储量仅次于南美洲安第斯山(智利、秘鲁和阿根廷)和北美洲美国西南部-墨西哥两个著名铜产区，位于第三，而钴资源则位居世界第一。在刚果境内，该矿带从北西的科卢韦齐到东南的卢本巴西至赞比亚边境，延展长度325km，宽约50km。在铜矿带上，除铜矿床之外还分布有铀、铅和锌矿床。铜矿床主要为砂、页岩型铜-钴层状矿床，矿床从上而下包括氧化矿层，次生氧化矿富集层和原生矿层。

 

　　1.3水文条件

 

　　矿区属于热带草原气候。气温一般4.2℃~31℃，年平均20℃，极端最高气温37.8℃，极端最低气温0℃。10月和11月气温最高，平均最高气温30℃~31℃，7月气温最低，平均气温4.2℃。年降雨量716mm~1551.1mm，年平均降雨量1231mm。一年中分为旱季、雨季两个季节。11月至翌年3月份为雨季，空气潮湿，雨量充沛，气温较高。5月~9月为旱季，空气干燥，干旱无雨，气温较低，植物呈干枯。4月和10月为雨季和旱季的过渡期。矿区地形平坦，海拔高度为1225m~1230m，南高北低。该矿山是一个废弃的已采矿山，区内废弃采坑十数个并连成一片，大小深浅不一，形成了一个总体长1200m，宽330m，深20m~50m(最深达80m)的采坑。未来露天采矿场西边帮位于第Ⅰ工程地质区，在松散堆积岩之下该区主要由粉砂质泥岩、含滑石泥岩等泥岩岩组组成。岩体为陆源碎屑岩、散体-碎裂结构。泥岩岩组以下至露采边坡底板以上岩体完整，各个工程地质岩组均有揭露，为浅变质岩体，层状结构。F3、F4断层等Ⅲ级结构面与坡面近似垂直，Ⅳ、Ⅴ级结构面与坡面反倾或斜交。从整体边坡稳定性分析，该边坡一般不存在整体滑移问题，边坡稳定性评价可将边坡分成泥岩岩组和完整基岩两个相对均质体，按圆弧形破坏模式处理，从局部或台阶边坡稳定性分析，坡体上部风化强烈，岩体破碎，可出现松弛张裂，局部塌落，滑移现象；下部为完整基岩，岩体完整，不易出现塌落、滑移现象。未来露天采矿场东边帮位于第Ⅱ工程地质区，将来露采东帮位于已有露天采坑中，松散堆积岩组及泥岩岩组已被剥蚀，将来边坡影响范围内主要由大理岩、白云岩岩组组成，仅在CK02工程孔最下面见薄层变泥硅质岩。坡顶附近有一以坡面走向相同的F1断层穿越，Ⅳ、Ⅴ级结构面与坡面反倾，总体上分析存在边坡局部破坏的可能性，稳定性破坏可根据双滑面破坏模式来考虑。

 

 

　　2.1矿区交通情况

 

　　矿区的西侧有1067mm轨距铁路，并设有绿纱站，该铁路与国家铁路系统相通，经赞比亚可抵达南非德班港，国家公路从矿区附近通过，可通达卢本巴西、利卡西、科卢韦齐等国内各主要城市和各大厂矿，并通过赞比亚可通达南非的德班港和坦桑尼亚的达累斯萨拉姆港，进出口货物通过这两个港口转口完成。在利卡西、科卢韦齐等城镇之间有国内航空线，在卢本巴西、金沙萨有国际航线，通达世界各主要城市。绿纱铜钴矿至利卡西市40km；绿纱铜钴矿至卢本巴西市80km；绿纱铜钴矿至坦桑尼亚的达累斯萨拉姆港运距2400km；绿纱铜钴矿至南非的德班港运距2900km；德班港至中国的上海港运距13400km；达累斯萨拉姆港至中国的上海港运距12000km。

 

　　2.2供电情况

 

　　刚果国家电网频率为50Hz，高压电压等级分别为220kV、110kV、50kV，中压电压等级分别为25kV、15kV，6.6kV。国家电网的主供电源为装机容量约500MW的Inga水电站，Inga水电站水轮发电机组经升压后至220kVAC./500kVDC.换流站，经整流后，以300km、500kVDC.直流输电线路输送至科卢韦齐(Kolwezi)500kVDC./220kVAC.的SCK换流站，经逆变后，再以多回220kVAC.输电线路向赞比亚国供电。由科卢韦齐的SCK换流站至赞比亚的多回220kV输电线路上，T接有利卡西、卢本巴西、卡桑玻拉希等多座220kV区域变电站。除Inga水电站外，上述各220kV区域变电站均位于加丹加省境内。在加丹加省境内，另有位于科卢韦齐附近的装机容量约4×30MW的Nzilo水电站和位于利卡西附近的装机容量约6×12MW的Madngusha水电站，上述两座水电站均通过相应的区域变电站以110kV接入系统。因此，根据绿纱铜钴矿的用电负荷，其电源容量是有保障的，但刚果国家电网的供电设施较为陈旧，供电设施需要改造。

 

　　2.3水源条件

 

　　本工程用的新水取自两处。一处为露天矿坑排水，在露天采矿坑的东西两端分别设置浮船泵站。正常涌水时，固定泵站的总排水量为10000m3/d；暴雨季节，固定泵站的总排水量为15000m3/d。露天坑内排水由矿机专业用水泵送至给水净化站。另一处取自附近地下水，在矿区周边打深井，地下水埋藏深度约70m。本工程总生产用水量前5年12710m3/d。露天矿坑排水量不能满足工程用水量的要求，应另行落实水源地。

 

 

　　3.1矿山地质灾害问题

 

　　矿山在开采过程中很容易产生多样化的地质灾害，从而引发泥石流、山体滑坡、崩塌等地质灾害。首先，危岩崩塌作为最明显的矿山地质灾害，主要分布在露天采矿的建筑石料灰岩采石场，经过长期开采活动，最终形成陡立边坡，一旦遭遇长时间自然元素影响，其表面会出现大量缝隙，如果遇到降雨量不足的情况下，很容易形成危岩隐患，从而出现崩塌事故；其次，矿渣堆积体稳定性不足，出现斜坡现象，在纱铜钴矿存在多个由于铜矿开采所出现的大量矿渣堆积体，由于相关企业管理方式不当，进而产生斜坡失稳的问题；最后，是泥石流灾害，主要是由大量矿渣流到周围河流中，分布在河流上游两侧，再加上暴雨冲洗和水动力作用，大量矿渣被冲到河流下部，在下部形成泥石流灾害。

 

 

　　3.2矿山生态环境问题

 

　　在正常情况下，矿山开采对生态环境的影响主要体现在土壤环境影响和森林生态影响两个方面，其中对森林生态影响呈现出两种方式：①在矿山开采后出现废渣堆在坡面，占据原有林地面积，形成疏林地；②在矿山开采后会自动产生各种裸露岩石，给原有生态环境、植被造成严重破坏。而对水域生态影响则是出现在：大量弃渣在暴雨运动下，全面流到周围河流，将河流完全堵塞，在河流内部出现大规模裸露渣体，给自然水体景观带来严重污染。对于土地资源破坏的影响体现在占用土地资源、破坏土地资源和周围林地资源等，由于露天矿山开采进程不断深入，从而形成矿山弃渣、崩塌围岩等现象，从而引起河道出现多样化地质灾害影响，给地貌、生态环境、土地等带来严重破坏，甚至威胁到周围人们的生命安全。

 

　　3.3矿山污染问题

 

　　目前，主要水土污染源是堆积在河道两侧的采矿弃渣和铜，在经过大量雨水淋湿后会产生重金属超标的水资源，从而对周围区域土壤结构带来严重影响，甚至会导致水土污染。同时，当污水流到周围河流后，很可能给下游水质造成影响，从而出现大规模污染。由于在纱铜钴矿区中具有大量铜元素，所以工作人员需要对河道河水进行取样分析，来具体掌握矿山污染程度。

 

 

　　4.1地质灾害恢复治理研究

 

　　地质灾害是恢复矿山地质环境的重要任务，是进行治理工作的基础，矿区中纱铜钴矿开采主要是利用露天开采方式，很容易出现矿渣堆积体失稳、泥石流发育、崩塌危岩体等灾害，如何科学解决这些地质灾害隐患，保证在治理中不会再次发生地质灾害，是目前矿山环境质量急需解决的问题。在正常情况下，矿山地质灾害恢复质量是从矿区中所出现的地质灾害进行解决，来处理矿区中出现的地质灾害问题，避免其灾害危险性拓展。

 

　　(1)危岩地质灾害防治措施：为避免出现危岩失稳崩塌问题给矿山建筑、行为、公路等带来影响，工作人员要结合矿产内出现的危岩地质灾害，提出专业的解决方案，利用主动防治、被动防护网、人工清危等方式，但由于纱铜钴矿场危岩体积较大，所以工作人员应采用爆破清危设计措施来解决其中存在的问题。

 

　　(2)人工清危治理措施：在坡面岩块、陡崖浮石清理过程中，可利用人工手段进行清理，先将体积较大的岩体分解为体积低于0.3m3的石头，再将这些石头进行回收利用。

 

　　(3)被动防护网治理措施：在面对危岩体积较小的情况，这种情况不会对地质环境带来很严重影响，和矿区地质规划并不冲突，可利用被动防护网进行治理。

 

　　(4)矿渣泥石流防治措施：从目前矿区内实际情况来看，矿区中矿渣泥石流规模不大，只有矿渣清理工作及时，就能有效避免出现物源问题，只有缺乏物源影响，所有矿渣泥石流会自动失去产生源头。同时，要从不同方面来考虑到河流出现大规模泥石流的可能性，要及时清理河道，由于河道物源主要是来自河道两侧矿渣堆积体，如果能利用科学方式来治理矿渣堆积数量，有利于降低河道出现泥石流的概率。

 

　　4.2地貌景观恢复治理

 

　　纱铜钴矿区开采活动对地貌景观破坏尤为严重，主要体现在采铜场破坏草地、林地等方面，形成疏林地；矿渣堆积改变原有地形地貌，给山体带来严重破坏，其中露天采矿所形成的陡壁光面对地貌景观影响最为严重。因此，工作人员针对不同矿区情况来采取多样化景观恢复治理设计。在正常情况下，矿山植被恢复主要包括灌木、花海景观、乔木、道路生态背景林等方面。

 

　　(1)道路生态背景林：建立绿色生态屏障，构建矿山生态恢复治理绿化载体，注重加强其整体效果，提前保留矿区内所有直径超过10cm的树木，对道路两侧未种植树木的地方，将樱花树树苗全部种植下去。

 

　　(2)花海景观：以近距离观赏为主体，在不同区域中建立植物特色。

 

　　(3)乔木、灌木：主要将花籽草、灌木、乔木进行混搭种植，在乔木空隙间控制灌木、草籽等。根据当地区域规划发展，要选择具有较强观赏性的乔木类型，如鸡爪槭、红枫等；而乔木要选择根部较强壮的植物，根据规划要求不同，直径和高度可控制在2m~5m范围内，如三角梅、三叶绣线菊；灌木栽种距离通常选择在2m范围中进行均匀种植，根据规划需求不同选择不同高度的灌木。

 

　　4.3土地损毁恢复治理

 

　　在信息化时代背景下，每年纱铜钴矿排放量往往以千万来计算，但根据有关人员调查，其开发利用率只有3.3%，累积露天储存量有六千万吨，不仅会浪费大量土地面积，还会对空气和水资源造成严重污染。因此，对无法利用的固体废弃物，工作人员应提前做好处理工作，以无污染为基础实现安全管理，可建立纱铜钴矿地面安全堆存点，来节约土地面积和企业成本，从而确保矿山纱铜钴矿安全性，且纱铜钴矿基础非常牢固，坝体方式设计规范，能控制建库资金。如樊纲矿业公司在马家田建立一个纱铜钴矿坝，其高度在114m，但库容容量剩余较小，如果要重新建立新库就需要耗费大量的资金，要占有大量耕地。但如果通过安全设计，将纱铜钴矿坝的高度增加，从而能获得较高的社会收益。而对矿区中采矿所带来的土地问题，可采用修复成林地花海、植树造林等方式，在矿区中栽种大量乔木，在乔木下混种灌木三角梅，并在复垦土地上播种四季青草籽，从而形成多样化林地花海，提升矿区景观效应。经过工作人员调查发现，在矿区中有个别建筑非常破旧，这部分建筑物结构存在问题，很容易产生倒塌问题，不具有较高的利用价值，工作人员可对这些建筑物进行拆除，将这些废料回填到不平整区域，来恢复景观效果。

 

 

　　随着社会经济不断发展，矿产资源在应用数量不断增加，给矿产开采企业带来巨大的发展空间，在开采量不断上升的同时，给当地地质环境带来严重影响，形成泥石流、斜坡失稳等问题，给周围居民日常生活带来严重影响，甚至会影响到居民和工作人员生命安全。因此，矿产企业要加强对地质环境的重视程度，结合矿产实际情况采用合理的解决措施，来控制地质环境问题。基于此，本文通过调查绿纱铜钴矿区地质环境，来分析在露天采矿活动中地质环境存在的问题，再针对地质环境出现的问题提出有效解决措施。