１５４ 西部探矿工程 ２０１０年第２期 矿山地质环境治理技术浅谈 解 伟 （青海省核工业地质局，青海西宁８１０００６） 摘要：针对不同的矿山地质灾害提出具体的治理措施，主要包括滑坡和泥石流灾害治理；开采沉陷、 固体废弃物堆放场治理；露天矿不稳定边坡治理；矿区植被重建技术。 关键词：矿山地质环境；地质灾害；防治技术 中图分类号：ＴＤ１６３ 文献标识码ｉ Ｂ文章编号：１０Ｏ４—５７１６（２０１０）Ｏ２～Ｏ１５４一Ｏ４ 我国是世界上第二大采矿国，据调查数据显示，全 国共调查矿山１１３１０８个，矿山面积约５１１．８×１０ ｈｍ２。 为泥石流。泥石流形成过程如图ｌ所示。 其中因采矿形成的采空区面积约１３４．９×１０ ｈｍ。；采矿 活动占用或破坏的土地面积约２３８．３ Ｘ ｉ０ ｈｍ。；采矿活 动每年产生的废水、废液数量约６１．９×１０ ｔ，年排放量 约４８．６×１０。ｔ；采矿活动每年产生的尾矿或固体废弃物 量约１７．６×１０ ｔ，年排放量约ｌ５．３×１０。ｔ，尾矿或固体 废弃物的累计积存量约２２１．８Ｘ１０ ｔ；采矿引发的崩塌、 滑坡、泥石流、采空塌（沉）陷、岩溶塌陷、地裂缝等次生 地质灾害累计１２３６６起，造成的直接经济损失达１６６．３ 亿元，人员伤亡约４２５０人，严重威胁到人民生命财产的 安全和经济社会的可持续发展。 矿山环境综合治理实际上是针对矿山实际状况进 行各类工程治理、生物治理和生态治理工程的有机组 合。常见的矿区地质灾害主要分为泥石流、矿区滑坡、 开采沉陷、矿区岩溶塌陷、危损尾矿库（坝）、废弃物堆放 场、水均衡失衡水污染、不稳定边坡、矿区土地复垦、植 被重建等１０个方面，现将其中主要几个地质灾害问题 的矿山治理技术方法加以介绍。 １泥石流的成因及其防治 １．１泥石流的定义及成因 图１泥石流形成过程框图 １．２泥石流的特点及防治技术要点 （１）泥石流的特点： ①破坏自然生态环境。灾害沿通过地区展布，随地 形变化成带状和片状。 ②快速冲毁或淤埋通过地区的生产、生活设施及危 及人身和财产安全。 泥石流是山区汛期常见的一种严重的水土流失（泥 ③因堵塞而造成堵塞体上游的淤埋与淹没的灾害， 砂失稳搬运）现象。它是泥砂在水动力作用下失稳后， 堵塞体下游因堵塞体溃决而突发的冲毁或淤埋的灾害。 集中输移的自然演变过程之一，具有严重的灾害性。某 ④诱发大河上、下游河段的灾害，直接灾害后果严 些山区河流在汛期中由于暴雨或其它水动力如溃坝、冰 重，具有难以抗御的特点，并易诱发次生灾害。 川、融雪等作用于流域内不稳定的地表松散土体上，由 （２）防治技术及要点： 于松散土体失稳参与洪流运动，因此在流域内形成２种 ①防治矿区泥石流灾害主要应从两方面着手：一是 汇流现象，一是水的汇流；二是砂的汇流。２种不同相 消除或固化泥石流物源；二是消除泥石流的激发条 的物质在共同的流动空间内混合而形成一种特殊的水、 件——水源条件。 砂混合输移现象。当这种特殊的流体中含砂量超过某 ②新建矿山要事先设计出废渣弃土的安全存放地 限值后，因其流动特性的变化而形成的一种特殊洪 带，修建规范的尾矿泥（砂）库，杜绝泥石流物源的乱堆 流，它对工程设计及环境的影响与洪水、滑坡不同而称 一２０１０年第２期 西部探矿工程 １５５ 滥放。 ③已有废渣弃土的生产矿山，应采取相应的工程措 施。例如将杂乱分布在坡岗上的泥石流物源，填入沟谷 中，造田复垦；在大量泥石流物源存在的沟谷下端，修筑 拦砂坝。 ④疏浚矿区排水系统，使暴雨洪流避开废渣弃土地 段；洪水非经过泥石流物源地段不可时，应修筑排洪明 渠，设计流量应能承受百年一遇的洪流。并同时做好护 坡控制水土流失。 ２滑坡的成因及其防治 ２．１滑坡的定义及成因 斜坡上岩、土体以各种方式顺坡向下的运动，统称 为滑坡。它是地表起伏不平的地形形成过程中经常发 生的一种地质作用。 滑坡是发生在斜坡上的以重力为主导的外动力地 质作用。由于人类工程活动对地表地形的改造已经超 过了自然能力，人为活动引起的滑坡数量已大大超过了 自然产生的滑坡，所以５０ 以上的滑坡是人为因素（如 开挖坡脚、灌溉等）引起的。矿区山体滑坡可划分为：采 矿诱发型滑坡和降雨采动复合型滑坡。 ２．２影响滑坡的因素及防治技术要点 影响滑坡的因素： （１）不连续面在边坡破坏中的作用； （２）岩土体力学性质的改变，使坡体强度发生变化； （３）边坡直接受各种力的作用。 防治技术及要点： （１）矿区滑坡治理要根据成因确定。应采取合理的 工程措施，确保治理后能使滑坡体稳定。具体防治工程 措施亦应因地制宜。 ①优化采矿方案； ②降低坡高、坡角； ③采用抗滑桩、锚索（杆）等加固； ④在滑坡后缘削方减载； ⑤在有效部位建设支挡工程； ⑥设计相应的排水、防水工程。 （２）根据滑坡的危险程度和防治目标（安全标准）、 滑坡规模，进一步确定工程规模和工程量，根据需要设 计锚固工程、抗滑桩、排水系统、抗滑挡墙、截水沟等。 （３）在滑坡防治工程方案中，应注意避免施工中的 扰动作用，例如抗滑挡墙施工中的通槽开挖。 （４）抗滑挡墙一般采用混凝土结构治理中、小型滑 坡。 （５）抗滑桩一定要保证桩身有足够的强度和锚固深 度，桩高和桩间距要根据滑坡体的规模、滑动层的厚度 设计。抗滑桩施工方法主要有打人法、钻孔法、挖孔法 ３种。 （６）基岩完整、具有软弱结构面的滑坡，宜采用锚固 方式进行治理。 （７）设计锚固方法应根据滑坡体的规模、岩性、危险 程度、发展阶段据实测算选择。 ３开采沉陷的成因及其防治 ３．１开采沉陷的定义及成因 地下采掘活动形成的采空区，其上方岩、土体失去 支撑，导致地面塌陷。 这种由于矿山采动引起地面塌陷的主要原因是人 为活动。此类地面塌陷在许多矿区都有发生，并造成相 当程度的危害，即损坏交通设施、水利设施、建筑物、道 路、农田等，甚至引起山体滑坡和崩塌。 ３．２开采沉陷的影响因素及防治技术要点 开采沉陷的影响因素：采空区塌陷范围、幅度和塌 陷的时间进程等是多种因素综合作用的结果，其制约条 件很多，主要包括两个方面：一是自然因素，即矿区地质 地形条件，是自然形成的、客观所具备的条件；二是人为 因素，即开采技术条件，是人为的，并随人的主观意志为 转移。如果开采技术条件选择适当，则可以大大减轻采 矿塌陷的危害程度。 防治技术及要点： （１）开采沉陷灾害的治理，要统筹考虑开采沉陷与 地裂缝的内在关系。要防治结合，综合整治。 （２）地下坑硐已废弃的采空区出现地面沉陷、地裂 缝时，应采取地下回填废渣，减缓地面沉陷速度；为制止 地面塌陷形成，可通过地面裂缝灌注尾矿砂浆（或水泥 砂浆），加快充填废渣的固化。 （３）地下坑道尚在使用阶段，地面出现地裂缝或沉 陷迹象时，应果断对地裂缝发育地段采取灌浆、密闭、回 填、夯实、监测等措施；应在地下坑道采取防塌措施。 （４）地下坑硐已废弃，地表形成塌陷但规模不大时， 则应采取由地面自外向内将废渣填人下部，中上部用细 粒尾矿充填，为覆绿打好基础。 （５）地下坑硐已废弃，地面塌陷规模巨大，难以治理 的特殊地段，可圈定为矿山地质灾害监测研究特区。方 案中要在确保安全的前提下，划定出禁入区、监测区，修 建防灾栅栏、设立警示说明牌和修建观测道路。 （６）充填开采是保护生态环境的根本方法，是防止 地物地貌变化、消除或减缓地面沉陷的有效措施，凡井 下开采的矿山，无论是在建还是生产的矿井均应进行充 填开采设计并具备规划实施意见。 （７）井下开采煤炭、油页岩等矿山，在生产过程中要 １５６ 西部探矿工程 ２０１０年第２期 进行离层注浆的可行性研究，提出相应的技术设计。 ４固体废弃物堆放场的防治 固体废弃物堆放场的防治技术及要点： ②对造成边坡变形增大的张开型岩石裂隙和软弱 层面，可采用注浆加固和锚固法。 ③对于地质条件易造成滑坡或小范围岩层滑动的 岩体，须采用抗滑桩、挡石坝方法治理。 （１）采矿剥离废石、废矿渣无序堆放形成的各类松 散物质构成的不稳定边坡治理措施。 ④对深部（１Ｏ￣ｌＯＯｍ）开裂、体积较大的危岩，宜采 ①降低坡高、坡角；（坡角要小于３０。） ②边坡加固、衬砌护坡； ③在有效部位建设拦挡工程； ④设计相应的排水、防水工程。 （２）废石、废矿渣堆积台面整治，可根据废渣的类型 及块（粒）度，将粗粒或大块的铺垫在下部，碾压密实，逐 层向上回填。 （３）将含不良成分的岩土堆放在深部，品质适宜的 土层包括易风化性岩层安排在上部，富含养分的土层宜 安排在排土场顶部或表层。 （４）整治好的平台和边坡，应覆盖土层，充分利用工 程前收集的表土覆盖于表层。在无适宜表土覆盖时，用 不致造成污染的其他物料覆盖。覆盖土层厚度应根据 场地用途确定。 （５）煤矸石堆治理应分层压实，粘土覆盖，快速建立 植被等措施，防止矸石山氧化自燃。 （６）在采矿剥离物含有毒有害或放射性成分时，必 须用碎石深度覆盖，不得出露于边坡处，并应有防渗措 施，然后再覆盖土壤。 （７）含硫化物的煤矸石，有条件的矿区可借助于山 坡、山沟平推，分层加粘土压实。必须堆放时，要就近安 装注石灰浆系统，保证随时注浆。 （８）固体废弃物堆放场的植被重建参照第六部分的 内容。 ５露天矿不稳定边坡的防治技术 不稳定边坡治理包括：矿山范围内天然不稳定原生 边坡治理，残山不稳定基岩边坡治理。 露天矿不稳定边坡的防治技术要点： （１）原生的岩土性状松散，边坡陡直，大于安全稳定 坡角时，采取削坡措施，使边坡达到稳定状态。具体坡 角选取，一般应采用当地同一岩性边坡稳定坡角的经验 值或现场实测值。 （２）构造破碎造成的岩层边坡失稳，首先采取避让 措施，撤离危险区的一切设施、人员，划定标示出危险范 围，严禁进人；其次，采取人为爆破措施，清除危岩，消除 隐患。 （３）边坡加固： ①用非爆破法清除表面松动浮石，对软弱岩体或高 度破碎的裂隙岩体进行表面支护。 用深孔预应力锚索、长锚杆进行加固。 ⑤对于岩质较软，岩石风化严重，易造成小范围塌 方的边坡，削坡后低处宜用挡土墙支挡，高处可采用框 格式拱墙护坡。 （４）边坡高度超过２０ｍ时应设置３ｍ左右的宽平 台，形成台阶形，沿台阶应设横向排水沟。 （５）梯级边坡中的台面应微向内倾，以起蓄水防边 坡冲刷作用。 （６）边坡工程应结合工程地质、水文地质条件及降 雨条件，制定地表排水、地下排水或两者相结合的方案。 （７）为减少地表水渗人边坡坡体内，应在边坡潜在 崩滑区边界以外的稳定斜坡面上设置截水排水沟，边坡 表面应设地表排水系统。 （８）边坡工程应设泄水孔。 （９）矿区天然边坡应因地制宜进行适当改造，在改 造中应珍惜已有植被，采用鱼鳞坑的栽种方式，如石质 山坡，应采取补土、换土措施确保植树成活率。 （１Ｏ）露天采矿坑的植被重建参照第六部分的内容。 ６矿区植被重建技术要点 ６．１植被选择 （１）植被重建应遵循“因地制宜、因矿而异”的原则， 在树种、草皮的种属选择、工艺的采选上要与矿区所处 的地理位置、气候条件、土石环境相匹配，以确保植被重 建的成效。 （２）广泛进行适宜的植被品种资源调查，选择可行 性好的品种，在实验室进行抗逆性能筛选；选出的植物 品种应有较强的固氮能力、根系发达、生长快、产量高、 适应性强、抗逆性好、耐贫瘠等。 （３）在三北干旱寒冷地区选择乔、灌、草的种属时， 应尽量选取耐旱、耐寒、抗病虫害性能强，易于成活的品 种；南方则应选择喜湿、耐热、生命力强的种属。并兼顾 经济效益，具体树种，参照当地林业部门的有关规范优 选。 （４）选择草类、灌木、乔木种属时，尽量兼顾经济、环 境、社会综合效益。优选已被实践证明的、易养、易管、 易活的种属。 （５）如选种经济类树种应严格按林业果树栽种管理 的有关规范执行。 ６．２边坡复绿 ２０１０年第２期 西部探矿工程 ｌ５７ （１）岩石边坡：可采用挂网客土喷播和草包技术。 （２）土质边坡：可采用直接播种或植生带、植生垫、 植生席等技术。 （３）土石混合边坡：可采用草棒技术、普通喷播或穴 栽灌木等技术。 ６．３平地复绿 （１）直接种植灌草。在保持覆盖土层不小于３０ｃｍ 的地面上，直接种植灌木和草本植物种子，形成与周边 生态相适应的草地。 （２）直接植树造林。在保持覆盖土层不小于５０ｃｍ 的地面上，根据实际状况和规划要求直接种植经济林、 生态林或风景林。 ６．４复绿技术 （１）直接种植灌草。在有一定厚度土层的坡面上， 直接种植灌木和草本植物种子。 （２）穴植灌木、藤本植物。结合工程措施沿边坡等 高线挖种植穴（槽），利用常绿灌木的生物学特点和藤本 植物的上爬下挂的特点，按照设计的栽培方式在穴（槽） 内栽植。 （３）普通喷播。利用流体力学原理把植物繁殖体 （如种子等）、土壤稳定剂、肥料、砻糠、保水剂、草炭土、 草纤维、木纤维、地表土等与水按一定的比例混合成较 稠的喷浆，通过喷播机直接喷射附着到需要绿化的矿山 边坡作业面上形成一定厚度的客土层（即外来基质层）， 并使植物在客土层上快速生长的一种强制绿化法。 （４）挂网客土喷播。挂网客土喷播是利用客土掺混 粘结剂和固网技术，使客土物料紧贴岩质坡面，并通过 有机物料的调配，使土壤固相、液相、气相趋于平衡，创 造草类与灌木能够生存的生态环境，以恢复石质坡面的 生态功能。该技术适用于花岗岩、砂岩、砂页岩、片麻 岩、千枚岩、石灰岩等母岩类型所形成的不同坡度硬质 石坡面。 ６．５养护管理 （１）后期养护管理包括喷水养护、追施肥料、病虫害 防治、铲除有害草种与培土补植。 （２）植被的喷灌，可根据植物需水情况，直接喷灌； 或在坡顶修筑蓄水池，汇集雨水，并用动力设备从坡脚 输送补充水，利用坡顶水池自流，采用喷头方式进行喷 灌。 （３）对坡度大、土壤易受冲刷的坡面，暴雨后要认真 检查，尽快恢复原来平整的坡面。部分植物死亡，应及 时补植。补植的苗木或草皮，要在高度（为栽植后高 度）、粗度或株丛数等方面与周围正常生长的植株一致， 以保证绿化的整齐性。 ６．６注意问题 （１）植被重建的最佳时间由雨量的季节分配和适宜 温度来决定。 （２）石质山绿化的树坑中应充填好土，特别是干旱 缺水地区，应在坑中铺衬可降解的塑料薄膜，在新土中 拌人保水剂，以涵养水分提高树木成活率。 （３）山坡或台面植树，具体株距根据树种及树冠形 态选择。 （４）自然生态系统的形成和演替是一个漫长的过 程。一般地说，在陆地生态系统中，从裸露岩石开始的 演替顺序是：由地衣植物阶段一苔藓植物阶段一草本植 物阶段（矮草、中草、高草）一高草灌木阶段一多层次森 林群落阶段。矿山复绿是人工生态复绿，特别是坡面复 绿，在施工状态下，主要靠人工管护，特别是定期灌溉， 维持其生长环境，生态是十分脆弱的。如果工程施工结 束后，就进行峻工验收，在无特殊人工管护条件下，可能 坡面的草很快就枯萎；对矿山治理工作的验收分两步实 施：一是工程完工后，进行施工质量验收；二是工程完工 后第二年，进行竣工验收。如果两年后验收，坡面植物 就形成乔灌草复合的生态系统，生态环境就较为稳固 了。 ７结束语 矿山地质环境治理是一个长期的复杂的系统工程， 并非一朝一夕所能够完成的，我们必须在开发矿产资源 的同时，坚持“谁开发谁保护，谁闭坑谁复垦，谁破坏谁 治理”的原则，加强对矿山环境的管理。积极地保护矿 山环境，开发和保护并重，通过治理、恢复和改善矿区环 境，建设布局合理、景观别致、环境优美、科技含量高、具 有良好经济效益与社会效益的“绿色矿山”走绿色矿业 之路，只有解决好矿山开采与环境保护之间的矛盾，才 能促进中国采矿业的持续发展。 参考文献： Ｅｌｉ闰国杰．矿山地质灾害研究及防治探讨ＥＪ］．中国地质， ２００４，１３（３）：６６—６８． ［２］程伯禹．矿山地质灾害防治与地质环境保护ＥＪ］．中国地质 灾害与防治学报，１９９４（增刊）：１４７—１５１． ［３］邓学军．矿山地质灾害及其防治口］．中国地质，１９９９，１（９）： ３２～３４． ［４］朱建新，李肖锋，邓华梅．我国矿山治理的必要性及应对策 略ＥＪ］．中国矿业，２００６，１５（８）． 收稿日期：２００９一Ｏ１—０７ 作者简介：解伟（１９８２一），男（汉族），河北廊坊市人，助理工程师，现从事环 境地质灾害治理工程工作。
