礦山地質(zhì)對(duì)土地資源的影響

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1.礦業(yè)活動(dòng)對(duì)土地資源、土石環(huán)境的影響

黃草坪礦山以露天開采為主，采礦活動(dòng)對(duì)礦區(qū)的土石環(huán)境影響較大，礦區(qū)內(nèi)現(xiàn)有地面土地結(jié)構(gòu)為;稻田約0．02km2，旱地2．0km2，荒坡0．17km2，經(jīng)濟(jì)作物以林地、茶園為主，面積:茶園0．006km2，林地0．33km2。人類工程活動(dòng)以農(nóng)業(yè)耕作為主。礦區(qū)開采后原有的耕地、茶園、部分林地將不復(fù)存在，但只要在礦坑閉坑后按照礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理后，其原有的土地資源可以基本恢復(fù)，生態(tài)植被也可恢復(fù)。其恢復(fù)治理難度總體較小。采礦后礦區(qū)中部將形成一個(gè)較大平坦的低洼、易于土地恢復(fù)治理，治理方法簡(jiǎn)單，其治理投入也相對(duì)較小，治理后對(duì)土石環(huán)境影響較小。采礦后，礦區(qū)的四周境界將形成高15m，坡度在60°，階寬4m～8m的臺(tái)階狀斜坡，受地層巖性及空間組合的影響，境界邊坡的穩(wěn)定性差異性較大，其中礦區(qū)西側(cè)境界人工邊坡為順向坡，邊坡開挖其穩(wěn)定性極差，臺(tái)階狀人工邊坡可能沿層面產(chǎn)生順向下滑失穩(wěn)，對(duì)于其北側(cè)、西側(cè)、南側(cè)臺(tái)階斜坡多為橫向、或反向坡結(jié)構(gòu)，其穩(wěn)定相對(duì)較好。受其臺(tái)階狀斜坡及與地層結(jié)構(gòu)的組合關(guān)系的影響，土地資源的恢復(fù)治理難度較簡(jiǎn)單，其中北側(cè)、西側(cè)和南側(cè)受臺(tái)階狀地形的影響，其地下水資源的影響，其恢復(fù)難度相對(duì)較大，治理后對(duì)土石環(huán)境的影響中等;而對(duì)于西側(cè)由于臺(tái)階狀斜坡的穩(wěn)定性極差，要恢復(fù)的土地資源首先保證它的穩(wěn)定性問題，其臺(tái)階斜坡高差大，治理難度大，費(fèi)用相對(duì)較高，礦山開采對(duì)土石環(huán)境的影響較大。

2.首期采場(chǎng)臺(tái)階穩(wěn)定性分析

根據(jù)地塊的地形地貌條件、地層巖性組合與人類工程本身的特點(diǎn)，可能因采礦活動(dòng)誘發(fā)巖溶塌陷;產(chǎn)生人工邊坡穩(wěn)定性問題，如順向坡滑坡，橫向、斜向和反向坡的崩塌;引起礦區(qū)東側(cè)外圍滑坡體的復(fù)活等。礦區(qū)的巖溶較發(fā)育，主要有溶溝、溶槽、漏斗、落水洞、溶洞、巖溶管道等，據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，礦區(qū)發(fā)育落水洞11處、溶洞1處，同時(shí)，礦區(qū)的深部巖溶較發(fā)育。因此礦山開采過程中，可能因工程爆破、工程開挖、工程加載等誘發(fā)溶洞頂板產(chǎn)生冒落引發(fā)地表塌陷，從而影響礦山的正常工作。本礦為露天開采，采用微差爆破采礦，在溶洞發(fā)育地段，溶洞頂板本身的節(jié)理、裂隙較發(fā)育，頂板的完整性相對(duì)較差，可能因爆破過程產(chǎn)生的震動(dòng)荷載作用下，溶洞頂板產(chǎn)生冒落而誘發(fā)地面塌陷災(zāi)害;在溶洞較發(fā)育地段，隨著礦山開采進(jìn)行，工程的開挖，溶洞頂板的厚度變薄，洞室頂板可能在自重、爆破和工程運(yùn)輸時(shí)的動(dòng)荷載作用下，產(chǎn)生地面塌陷;在溶洞頂板較薄地段，在礦山開采時(shí)，可能因礦石的堆放加載，或工程機(jī)械加載等引發(fā)地表塌陷。黃草坪礦山采礦方法為自上而下、水平分臺(tái)階的露天采礦方法。遵循“采剝并舉、剝離先行”的原則對(duì)礦石資源進(jìn)行有序開發(fā)利用。礦山生產(chǎn)工藝流程為:采礦工作面潛孔鉆機(jī)鉆孔→中深孔爆破→液壓挖掘機(jī)鏟裝→礦用自卸汽車運(yùn)輸→工廠石灰石破碎站。礦山的首采工作面設(shè)計(jì)為2個(gè)，一個(gè)布置在礦區(qū)東側(cè)935m平臺(tái)，另一個(gè)設(shè)在礦區(qū)北部815m平臺(tái)。采礦、剝離均采用自上而下水平分層開采，工作面基本沿走向布置，垂直于巖層走向推進(jìn)，臺(tái)階高15m，開采平臺(tái)最小寬度40m，開采平臺(tái)最小長(zhǎng)度120m，臺(tái)階坡度為75°。

礦區(qū)地處梯子崖背斜西翼，為總體上向西傾斜的單斜地層組成，局部地層傾向稍有偏轉(zhuǎn)，小型撓曲發(fā)育，顯示為軸向南北的向斜特征。受高家?guī)r斷層(F2)影響，地層傾角東邊陡西邊緩，東部地層傾角35°～53°，西部地層傾角5°～12°。因此開采將形成的15m高的臺(tái)階，臺(tái)階坡面與結(jié)構(gòu)面的組合關(guān)系見圖2，采礦為順坡向開采，斜坡為順向坡結(jié)構(gòu)，開采平臺(tái)將形成順向坡臺(tái)階和橫向坡臺(tái)階。對(duì)東側(cè)采場(chǎng)平臺(tái)為順向臺(tái)階，其層面易形成潛在的滑移面，以東側(cè)采場(chǎng)為例進(jìn)行坡面與結(jié)構(gòu)面的組合分析，第①、③組節(jié)理面構(gòu)成邊界條件;對(duì)由北向南推進(jìn)的橫向臺(tái)階，當(dāng)橫向臺(tái)階坡大于第①、②組節(jié)理時(shí)，臺(tái)階前緣部分可能沿第①、②組節(jié)理面滑動(dòng);對(duì)南向北推進(jìn)的橫向臺(tái)階，當(dāng)臺(tái)階坡度小于第③組傾角時(shí)，臺(tái)階的穩(wěn)定性相好;對(duì)由東向西推進(jìn)的反向臺(tái)階，第④、②組節(jié)理面可能構(gòu)成潛滑動(dòng)面;在由北向南推進(jìn)的橫向臺(tái)階，第①、②組節(jié)理面可能構(gòu)成潛滑動(dòng)面。在上述地層巖性、斷層及節(jié)理裂隙的組合下，在采礦的爆破地震以及暴雨等因素和誘發(fā)下，易產(chǎn)生滑坡、崩塌災(zāi)害，尤其在順向臺(tái)階可能沿層面產(chǎn)生滑坡。綜上所述，采區(qū)最終邊坡高度約148．0～220．0m。南北兩側(cè)的邊坡的穩(wěn)定性總體較好，在上述節(jié)理及巖溶的影響下，在開采過程中，可能因?yàn)槠履_開挖、采礦時(shí)的人工爆破地震作用等因素的影響產(chǎn)生崩塌落石及掉塊現(xiàn)象;可能因?yàn)槠履_開挖、采礦時(shí)的人工爆破地震作用等因素的影響，沿層面產(chǎn)生滑塌失穩(wěn)。

3.結(jié)論及建議

人工邊坡穩(wěn)定性問題是本采礦區(qū)存在的主要問題，采場(chǎng)東側(cè)邊坡穩(wěn)定差，北側(cè)南側(cè)的穩(wěn)定性相對(duì)較好。采場(chǎng)中東側(cè)為順向坡結(jié)構(gòu)，地層傾角相對(duì)較陡，礦山開采后形成順向潛在不穩(wěn)定斜坡，人工邊坡容易沿巖體層面產(chǎn)生滑動(dòng)，直接對(duì)礦區(qū)的采礦活動(dòng)構(gòu)成較大威脅。采場(chǎng)臨時(shí)邊坡或東側(cè)的境界邊坡穩(wěn)定性較差，地質(zhì)災(zāi)害的危險(xiǎn)性相對(duì)較大。北側(cè)人工邊坡為橫向坡結(jié)構(gòu)，緩傾角結(jié)構(gòu)面與坡面大角度斜交，因此，其穩(wěn)定性較好。南側(cè)邊坡主要受第①、②組節(jié)理影響，由于節(jié)理面傾角接近采場(chǎng)邊坡傾角，邊坡的穩(wěn)定性總體較好，局部略小于傾角地段可能沿第①、②組節(jié)理面產(chǎn)生小規(guī)模滑動(dòng)。

礦區(qū)東側(cè)的爐缸口滑坡可能在采礦爆破震動(dòng)作用下產(chǎn)生復(fù)活，高家?guī)r危巖帶也可能產(chǎn)生崩塌，但不會(huì)對(duì)礦區(qū)構(gòu)成直接危害。建議采場(chǎng)的礦山開采應(yīng)遵循臺(tái)階式開采，自上而下的進(jìn)行。開采平臺(tái)的高度和坡度，在礦山開采設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，應(yīng)根據(jù)各開采平臺(tái)巖體的節(jié)理裂隙的發(fā)育程度和空間組合關(guān)系進(jìn)一步調(diào)整，以避免因臺(tái)階高度過高，或臺(tái)階坡度過大，在臺(tái)階開挖，或爆破時(shí)產(chǎn)生崩塌和滑坡而影響礦區(qū)的正常生產(chǎn)工作。并及時(shí)消除邊坡上方的危巖體，避免影響礦區(qū)正常生產(chǎn)工作。隨著礦山開采的不斷進(jìn)行在礦區(qū)北側(cè)、東側(cè)和南側(cè)將形成較高的人工邊坡，為避免因邊坡坡度過陡，在坡腳開挖和采場(chǎng)人工爆破的影響下產(chǎn)生崩塌和滑坡，建議在開挖時(shí)應(yīng)根據(jù)邊坡面與巖體發(fā)育的結(jié)構(gòu)面的組合關(guān)系進(jìn)行調(diào)整，并及時(shí)消除邊坡上方的危巖體，避免影響礦區(qū)正常生產(chǎn)工作。由于東側(cè)為15°～35°順向邊坡，在坡腳開挖和采場(chǎng)人工爆破的影響下易產(chǎn)生順向滑坡，開采必須對(duì)該側(cè)邊坡進(jìn)行抗滑工程治理。

作者：程思、王運(yùn)生、屈伯強(qiáng)單位：成都理工大學(xué)、環(huán)境與土木工程學(xué)院、四川省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站