漳县苟家寨石灰岩矿山地质环境问题及生态修复治理.pdf

第 3 期漳县苟家寨石灰岩矿山地质环境问题及生态修复治理何金牛（甘肃省有色工程勘察设计研究院，甘肃 兰州730000）冶 金 与 材 料Metallurgy and materials第 44 卷 第 3 期2024 年 3 月Vol.44 No.3Mar.2024摘要：苟家寨石灰岩矿山由于长期开采，对矿山地质环境破坏比较严重，引发了一系列的矿山地质环境问题，矿业活动引发 6 处不稳定斜坡、3 处滑坡、5 处挖损区，12 处渣堆对土地资源的压占，以及大量开挖坡体及堆弃废渣造成了原始山体的地形地貌发生改变，坡面无序堆积弃渣、植被遭到破坏。通过采取危岩清理+人工清理废渣+削坡修整+渣堆平整+取土场开挖修整+挂网喷播植草绿化+覆土植树种草绿化+挡土墙+截排水渠+消防道路硬化+修建蓄水池工程方案，对项目区发育的地质灾害结合渣堆平整、危岩清理、取土场（表土堆放区）开挖、削坡减载、挂网喷播等措施治理对矿山地质环境问题进行治理，保证当地生态环境与经济的和谐发展。关键词：漳县；苟家寨石灰岩矿；矿山地质环境；生态修复治理作者简介：何金牛（1985），男，甘肃陇南人，主要从事水工环地质与管理工作。1地质环境概况苟家寨石灰岩矿区地处渭陇-漳武盆地南侧，地貌属中低山地地貌单元，出露地层主要有二叠系，和第四系，位于渭陇-漳武盆地基底层，北西西向构造带，殪虎桥向斜的核部，勘查区地震基本烈度为度，设计基本地震加速度值为 0.20g。岩体工程地质类型为层状坚硬中等岩溶化碳酸盐岩岩组和层状软弱岩、砂质泥岩岩组，土体工程地质类型黄土单层土体和滑坡松动混杂土。地下水划分为第四系松散堆积物孔隙水、基岩风化裂隙潜水和基岩岩溶裂隙水三种类型。人类工程活动主要表现为矿山开采、工程建设等方面，人类工程活动对矿区及周边的环境破坏严重咱1暂。2矿业活动引发地质灾害通过实地调查，现状项目区因工程活动引发的不稳定斜坡共发育 6 处，编号依次为 X1、X2、X3、X4、X5、X6。现状项目区共发育 3 处滑坡，编号依次为 H1、H2和 H3。X1、X2、X3、X4、X5、X6 不稳定斜坡规模均为小型，X1、X2、X6 斜坡现状情况下稳定性处于欠稳定不稳定，X3、X4、X5 斜坡现状情况下稳定性处于基本稳定，在坡顶水体入渗、人工扰动等不利因素的作用下，局部发生崩塌、滑坡等地质灾害的可能性较大，X1、X2、X3、X4、X5、X6 不稳定斜坡险情等级均为小型，X1、X2、X3、X4、X5、X6 不稳定斜坡灾害对地质环境的影响程度均较严重。H1、H2 和 H3 滑坡规模均为小型，H1 滑坡整体不稳定，在地震、下雨以及人类工程活动等不利的工况下，地质灾害发生的可能性大，H2、H3 滑坡整体较稳定，在地震、下雨以及人类工程活动等不利的工况下，地质灾害发生的可能性较大，H1、H2 和 H3 滑坡险情等级均为小型，H1、H2 和 H3 滑坡灾害对矿山地质环境的影响程度均较严重咱2暂。3矿业活动对土地资源的影响和破坏通过实地调查，苟家寨水泥用石灰岩矿矿区开采范围及越界开采范围内，由于采矿活动对土地资源造成了挖损和压占破坏，破坏的土地类型属于以其他林地和其他草地为主，矿区内采矿活动共形成 5 处挖损区，12处渣堆，破坏总面积约 63.53hm2，其中，矿权范围内挖损破坏面积 8.85hm2，越界范围内挖损破坏面积 36.19hm2，压占破坏面积 18.49hm2，形成渣堆总体积为 189.2 万m3，矿业活动对矿山地质环境的影响程度为严重。3.1挖损破坏通过实地调查，因采矿活动对土地资源的挖损破坏主要表现在山体的开挖、剥离草皮和表土，共形成 5处挖损破坏区，其中，WS1 为 2330m 平台和边坡，WS2为 2345m 平台和终了边坡，WS3 为 2360m 平台和终了边坡，WS4 为已治理的 2375m、2390m、2405m 平台和终了边坡，WS5 为 2420m 坡顶平台及道路。挖损破坏总面积约 45.04hm2，矿权范围内挖损破坏面积 8.85hm2，越界范围内挖损破坏面积 36.19hm2，具体见表 1。3.2压占破坏通过实地调查，勘查区范围内共形成渣堆 12 处，主要分布在西侧排土场、东侧排土场和 2345m 和 2330m开采区终了边坡坡脚，其中，西侧排土场分布有 ZD1、ZD2、ZD3、ZD4、ZD5 等 5 处渣堆，东侧排土场及沟道分布有 ZD6、ZD7 和 ZD12 等 3 处渣堆，2345m 开采区终了边坡坡脚分布有 ZD8、ZD9、ZD10 等 3 处临时渣堆，2330m 平台西侧终了边坡坡脚分布有 1 处临时渣堆ZD11。大量渣堆顺坡或在东西两侧坡脚处无序堆放是工作区内采矿活动对土地资源的压占破坏的主要表现，139冶金与材料第 44 卷破坏土地资源总面积 18.49hm2，渣堆总体积 189.2万 m3。2345m 和 2330m 开采区终了边坡坡脚分布的渣堆ZD8、ZD9、ZD10 和 ZD11 为临时渣堆，体积约 8.0 万 m3，位于挖损区内，未对土地资源造成压占破坏。大量渣堆对原生草地造成了破坏，压占的废渣成分由碎石、粉土等组成，杂色，松散，土质不均，密实度低。各渣堆组成物质中，碎石粒径 10100mm 的细颗粒物质含量较多，约占 70%以上，最大粒径达 0.10.8m。废渣在坡面和坡脚松散堆积，对当地的矿山地质环境影响较大。综上，矿业活动对土地资源的压占与挖损破坏总面积约 63.53hm2，破坏土地类型为其他林地和其他草地。根据矿山地质环境影响程度分级表，矿山地质环境的影响受采矿活动导致的土地资源破坏影响程度为严重。4矿业活动对地形地貌景观的影响经调查，勘查区原始地形为一处完整的山体，东西两侧分布有 2 条沟道，植被类型为其他林地和其他草地。现状条件下，勘查区范围内对地形地貌景观的破坏主要表现为矿权范围内和越界破坏范围内对地形地貌开挖和压占，造成土地损毁，山体形成多级开采平台和边坡，两侧沟道堆放大量废渣和剥离的表土，改变原始自然观赏性、连续性、完整性、原始性等。目前，矿权范围内及越界破坏范围内共形成 5 处挖损区和 12 处渣堆堆放区。挖损形成了 2330、2345、2360、2375、2390、2405 和 2420m 平台及终了边坡，平台宽窄不一，边坡坡形和坡度变化，高低不一；排土场堆放渣堆大小不一，高低起伏。同时，矿区便道对山体和草地的完整性、原始性也造成了破坏。综上，矿业活动造成的地形地貌景观破坏对矿山地质环境的影响程度为严重咱3暂。5矿山地质环境发展趋势该矿山已经治理了部分的矿山地质环境，治理工程共计恢复植被面积约 14.44hm2，植被恢复效果整体较好，坡体整体稳定。但坡体顶部由于排水系统不完善，坡体受降雨入渗影响，已治理的 WS4 区 2405m 终了边坡发生滑坡，编号为 H1；已治理的 ZD1 边坡只进行了植树绿化，未进行坡面分级平整，坡面产生裂缝，局部发生滑塌，形成 1 处不稳定斜坡，编号为 X1；已治理的WS5 区 2420m 坡顶道路边坡只修建了 1 段长约 114 米的浆砌块石挡土墙，现状道路边坡高 46m，为土质边坡，受降雨入渗的影响，道路边坡局部发生滑塌，破坏坡脚已有排水渠，形成 1 处不稳定斜坡，编号为 X6。经综合分析，本次需治理的矿山地质环境问题主要为越界范围内未治理的越界开采平台、终了边坡、排土场堆放渣堆和发育的地质灾害。具体分别为越界开采和排土场堆放共形成 3 的处挖损破坏区（2345m 平台和终了边坡，2360m 平台和终了边坡，2420m 坡顶平台及道路）；10 处渣堆堆放区（ZD1、ZD3、ZD4、ZD6、ZD7、ZD8、ZD9、ZD10、ZD11、ZD12）；开挖山体、排水系统不完善和排土场堆放未压实等原因引发的 6 处不稳定斜坡和 3 处滑坡。本次经过矿山地质环境环境恢复治理后，越界开采和排土场形成的矿山地质环境问题将得到更好的治理，基本消除灾害隐患，尽最大可能恢复地形地貌景观和土地资源，恢复植被，提高植被成活率和覆盖率，使项目区水土流失大幅度降低。6生态修复治理措施（1）首先通过机械方式清理矿区范围外回头弯矿区道路边坡发育的危岩体，消除不稳定斜坡 X3，清理方量 558m3；人工清理回头弯东侧沟道下游散落的部分废渣 ZD12，清理方量 720m3；对西侧排土场分布于坡面的较薄渣堆 ZD4 进行人工清理和修整坡面，清理修整方量 2032m3。（2）为便于后期挂网喷播植草绿化施工，对需治理的矿区范围外一级（2345m）和二级（2360m）开采平台终了边坡和坡脚渣堆（ZD8、ZD9、ZD10 和 ZD11）进行挖填修整，用废渣反压坡脚，减缓坡体坡度，使坡体顺直整齐，消除不稳地斜坡 X4 和 X5，开挖修整方量 31630m3。（3）对项目区西侧排土场的 ZD1 和 ZD3 废渣和东侧 ZD6 废渣进行分级挖填平整，开挖坡体上部，反压坡脚，放缓坡度，消除渣堆潜在的不稳定斜坡 X1 和 X2，渣堆平整方量 92920m3。表 1采矿活动挖损破坏面积统计一览表长度/m编号WS-1WS-2WS-3WS-4WS-5小计破坏方式挖损挖损挖损挖损挖损范围589耀685937耀1048879耀942780耀862690耀702平均637993911821696宽度/m范围94耀184171耀20256耀11265耀8742耀68平均1391878475.555破坏面积/hm28.8518.517.656.203.8345.04破坏土地类型其他林地其他草地、其他林地其他草地、其他林地其他草地、其他林地其他草地（下转第 143 页）140第 3 期位吸附咱13暂的诞生，将对未来吸附法回收锗扩宽道路。4结论（1）锗元素在地壳中广泛分布，中国是锗资源大国。从国家战略、整体利益上考虑，应该加快锗资源有效利用。同时加快对锗资源的回收技术开发，推动锗产业绿色升级。（2）锗湿法回收最成熟的方法就是化学沉淀法，其主要包括硫化沉淀法、单宁酸沉淀法、中和沉淀法、置换沉淀法。该方法操作简单、综合回收效果好，回收率高，是当前工业上湿法回收锗元素主要应用的方法。其发展前景较其余回收方法更明朗，适合在实验中利用。（3）尽管萃取法回收锗的优势在于选择性强、回收效率高，但其目前尚未完全成熟，要想将其工业化并广泛推行还需解决许多难题。吸附法作为一种最具发展潜力的新技术，预计在未来会被大规模应用。参考文献1 雷华志，崔丁方，李雨耕，等.国内外锗回收研究进展 J.云南冶金，2023，52（S1）：194-198.2 张苏江，张新智，邓文兵.全球锗资源分布供需与产业链发展现状思考 J/OL.矿产综合利用，1-12 2024-01-213 向兴宇.锗在太阳能电池中的应用 J.现代工业经济和信息化，2023，13（1）：170-172.4 王国干，姚建亚.对国产高纯锗单晶纯度的估计 J.核电子学与探测技术，1987（1）：59-61.5 Ordu M，Basu N S.Recent progress in germanium-core opticalfibersformid-infraredoptics J.InfraredPhysicsandTechnolo原gy，2020，111（prepublish）：103507.6 向鸿锐.酚羟基功能吸附材料回收锗的研究 D.长沙：中南大学，2022.7 贺欣豪.高硅低锗渣中锗的浸出特性与机理研究 D.赣州：江西理工大学，2022.8 Ji Y，Qian W，Yu Y，et al.Recent developments in nanofiltrationmembranesbasedonnanomaterials J.ChineseJournalofChemi原calEngineering，2017，25（11）：1639-1652.9 Hansima M，Makehelwala M，Jinadasa K，et al.Fouling of ionexchange membranes used in the electrodialysis reversal ad原vanced water treatment：A review J.Chemosphere，2021，263127951.10 Hossein H K，Mehdi I，Agustin F，et al.Mathematical modelingfor facilitated transport of Ge（IV）through supported liquidmembranecontainingAlamine336 J.ChemicalPapers，2018，72（4）：955-970.11 任致远，常薇，张立，等.改性共沉淀法纳米 CoFe2O4的制备及其吸附性能 J.应用化工，2023，52（11）：3013-3017.12 Virolainen S，Heinonen J，Paatero E.Selective recovery of ger原manium with N-methylglucamine functional resin from sulfatesolutions J.Separation and Purification Technology，2013，104：193-199.13 Chunlin H，Mingwei Q，Yun L，etal.Highly selective separationof germanium from sulfuric solution using an anion exchangeD201伊7resinwithtartaricacid J.Hydrometallurgy，2024，224.（4）根据绿化需要，对项目区东侧的取土场和滑坡统一进行削坡减载，消除滑坡隐患 H1、H2 和 H3，取土场削坡减载开挖土方 143560m3，回填土方 23280m3，将剩余土方用于渣堆、开挖平台绿化。（5）对危岩清理和修整后的一级（2345m）和二级（2360m）开采平台终了边坡、回头弯道路边坡进行挂网喷播植草绿化，客土喷播厚度 0.1m，喷播面积 5.88hm2。（6）在平整后的西侧排土场渣堆 ZD1（含有较多的剥离表土）坡面上栽植云杉，种草绿化；在西侧排土场渣堆 ZD3 坡面上覆土植草，栽植黑刺；在人工清理修正后的西侧排土场 ZD4 坡面上播撒草籽，栽植黑刺；在削坡减载、开挖取土后的东侧取土场（表土堆放区 ZD7）和削坡减载后的滑坡 H1 和 H2 坡面上植草绿化；在矿区顶部部分平台覆土种草、栽植云杉；在一级（2345m）、二级（2360m）开采平台及二级终了边坡顶部 2375m 平台进行覆土种草、栽植云杉。（7）对坡顶水坑进行防渗处理，将其改造为一处绿化和消防蓄水池，设计蓄水池水域面积 3100m2，设计水深 1.5m，蓄水量约 3653m3，设计池底高程为 2397.00，设计正常蓄水位为 2398.50m，在蓄水池北侧铺设 1 条70m 长的 DN500 金属波纹管，将蓄水池中长处正常蓄水位的水溢流排泄至矿区排水渠，设计泄流口高程为2398.50m。7结论通过对矿山环境进行治理，渣堆得到平整、采坑得到回填、危岩体到底清理，土地得到平整，土壤得到改善，使矿山破坏植被得以恢复，地面植被增加，水土保持得到加强，将极大减轻水土流失。总之，矿区恢复治理工程实施后，环境效益明显，符合可持续发展方向。参考文献1 刘宇忠.甘肃省花崖沟矿山地质环境修复治理方法研究J.冶金与材料，2023，43（7）：62-64.2 陈秀清，黄晓辉.酒泉市西沟石灰岩矿山地质环境评估及生态恢复治理研究 J.中国资源综合利用，2022，40（10）：155-157.3 崔凯.甘肃省酒泉市宽山沟金矿地质环境保护与恢复治理研究 J.世界有色金属，2022（14）：148-150.（上接第 140 页）曾智等：锗湿法冶金提取及应用进展143