・３Ｏ・ 长江大学学报（自科版） ２０１３年５月号理工上旬刊第１０卷第】３期 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｙａｎｇｔｚｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔ Ｓｃｉ Ｅｄｉｔ） Ｍａｙ ２０１３，Ｖｏ１．１０ Ｎｏ．１３ 桂林石灰岩矿山地质环境问题及其保护治理 牛鹏飞 （桂林理工大学地球科学学院，广西桂林５４１ ００４） ［摘要］通过调查分析桂林石灰岩矿山地质环境问题认为其主要表现为造成矿山地质灾害和地下含水层、 地形地貌景观和土地资源等被破坏，提出了相应的矿山地质环境保护措施，以便为有效恢复桂林石灰岩 矿山生态环境提供参考。 ［关键词］石灰岩矿；矿山地质环境；地质灾害 ［中图分类号］ＴＤ８８ ［文献标志码］Ａ ［文章编号］１６７３—１４０９（２０１３）１３—００３０—０３ 桂林石灰岩矿产资源十分丰富，开采石灰岩主要产出于泥盆系中统东岗岭组、上统桂林组和融县组 及石炭系下统岩关组等地层中，岩性主要为灰岩、微晶灰岩和泥晶灰岩等＿１一。桂林全区现有水泥用、饰 面用、制灰用和建筑石料用石灰岩矿山共计２５１座，年产矿石量约２．３５５×１０ ｔ，具体情况如下：①水泥用 灰岩。大型矿山１座、小型矿山１９座，年产矿石量５．０８×１０ ｔ，主要分布于桂林市区、灵川县谭下镇、兴 安县严关镇及临桂县二塘镇等地。②饰面用灰岩。小型矿山１０座，年产矿石量８．１ ｘ １０ ｔ，主要分布于灵 川Ｉ县海洋乡和阳朔县白沙镇。③制灰用灰岩。小型矿山５座，年产矿石量３．８×１０ ｔ，主要分布于兴安县。 ④建筑石料用灰岩。小型矿山２１６座，年产矿石量１．７２８×１０ ｔ。矿山规模以小型为主，矿山数量大，分布 广泛，主要位于主干道路沿线和城乡结合部，集中分布于桂林市区、临桂县、灵川县及兴安县等地区。 １桂林石灰岩矿山地质环境问题 矿山地质环境问题是指受采矿活动的影响而产生的地质环境破坏的现象 ］。桂林石灰岩矿山开采年 代久远，人类工程活动强烈，已废弃和在开采石灰岩矿山数量众多。由于矿山企业意识淡薄，在利益驱 动下无视安全、乱采乱挖，不按矿山开采设计进行；加之上级部门管理松懈，任由采矿者乱砍乱伐，任 意随地堆积废弃物，造成桂林石灰岩矿区地质环境问题极为突出，主要表现在以下几个方面。 １．１造成矿山地质灾害 １）崩塌、滑坡桂林石灰岩矿山主要为小型建筑石料用灰岩矿山，由于绝大多数矿山未按开采设 计方案进行露天台阶式开采，而是进行一面墙式开采，露天采矿场形成了高陡边坡，采石壁一般高２Ｏ ～３０ｍ，甚至大于５０ｍ，坡度一般大于８０。，甚至达到９Ｏ。或者形成外凸的伞檐。由于石灰岩体中节理、 裂隙及岩溶发育，加之爆破震动，常将岩体切割成独立的块体，形成临空面而与母岩脱离，往往造成采 矿场边坡上危岩耸立，稳定性差，且基本上无任何防护措施，极易发生崩塌、滑坡地质灾害。 ２）岩溶地面塌陷桂林石灰岩矿山主要开采泥盆系中、上统和石炭系下统的可溶性碳酸盐岩，岩 溶中等一强发育，有地下水活动，上覆土层厚度较薄，具备岩溶地面塌陷发育的基本条件。在矿山抽排 地下水或者开采爆破、运输等所产生的震（振）动、荷载等作用下都可能破坏地下岩溶管道、溶洞或土 洞的支撑平衡，致使其顶板塌落，形成基岩或土层塌陷，从而产生岩溶地面塌陷。由于岩溶地面塌陷与地 质构造关系密切，通常成群成带分布，特别是岩溶地面塌陷具有突发性，有时会造成人身财产伤害嘲。 ３）泥石流矿山开采的废石土渣一般沿坡、沿沟堆积，形成废渣场，废渣场无拦挡和排导水工程。 由于桂林地区每年３～６月份的强降雨非常集中，容易引发泥石流地质灾害。 １．２地下含水层被破坏 露天采矿活动会破坏地下含水层的补径排系统，尤其是对矿区地下水补给区造成较大的破坏，影响 地下水补给条件。部分矿山采矿过程中，还需大量抽排地下水，导致矿区地下含水层水位下降，水量减 ［收稿日期］２０１３一ｏ１—２３ ［作者简介］牛鹏飞（１９８６一），男，硕士生，现主要从事活动构造与灾害地质方面的研究工作。 第１Ｏ卷第１３期 牛鹏飞：桂林石灰岩矿山地质环境问题及其保护治理 ・ ３１ ・ 少。此外，石灰岩矿山开采产生的污水、粉尘较多，在接受降雨冲刷后会沿石灰岩节理、裂隙渗漏或沿 地表径流补给地下水，对矿区地下含水层水质造成影响或破坏。 Ｉ．３地形地貌景观被破坏 矿山企业为了运输、销售便利，往往就近选址，多位于道路沿线和城乡结合部。石灰岩大规模开采 形成了千疮百孔的山体缺口和裸露采石壁，另外采矿产生大量废土石渣堆积，上述采矿活动对原始地形 地貌景观和森林植被破坏严重。如湘桂铁路、桂柳高速、桂林市机场高速等主干道路沿线随处可见岩溶 峰丛峰林山体残缺，出现了“青山挂白”现象，严重影响了桂林山水的景观。 １．４土地资源被破坏 石灰岩矿山露天开采不但挖损破坏了林地、草地等土地资源，而且矿山废石土渣堆积、基础设施建设等 造成了山体坡脚旱地、水田等土地资源的压占或挖损破坏。上述采矿活动对矿区植被和土壤结构造成严重破 坏，加剧了水土流失，使土地资源失去原有功效，恢复治理困难，给矿区周边居民生产生活造成严重影响。 ２矿山地质环境保护与恢复治理对策 ２．１地质灾害防治 地质灾害的防治是一项系统工程，必须坚持以预防为主、避让与治理相结合以及全面规划、突出重 点的原则，因势利导，因害设防，以达到减灾的目的。通过对石灰岩矿山地质环境条件和地质灾害发育 特征等研究，针对矿山开采过程中可能引发的地质灾害提出以下防治对策。 １）崩塌、滑坡 崩塌、滑坡地质灾害主要发生在采矿场及堆渣体等边坡发育地段，尤其是采矿场 边坡极易引发岩质崩塌地质灾害。为保证边坡安全，在矿山生产过程中，要严格按照开采方案设计施 工，杜绝不合理、不规范的开采，工作面禁止形成伞檐和空洞，台阶工作台应保持平整，临近最终边坡 的采掘作业，须按设计确定的宽度预留安保、运输平台，保持阶段的安全坡面角，不超挖坡底，以保证 最终边坡的稳定性。此外，应按设计边坡值修坡，清除坡面松动浮石，采取边开采边修坡清理浮石，清 理废石回填各平台洼坑。为防止堆渣边坡引发崩塌、滑坡地质灾害，在矿山生产过程中的废土石渣，应 及时输送到废渣场，不能随意堆放，终坡面应排土夯实，并做好截排水工作，加强坡顶、坡面的截水防 渗措施，堆渣结束后要及时进行修整和复垦绿化［３］。 ２）岩溶地面塌陷 为了防治岩溶地面塌陷地质灾害，应禁止在矿区及其附近进行间歇性大强度 （降深）抽取地下水。在局部土体覆盖较厚区段若进行基建工程须进行插钎验槽，需查明隐伏土洞、溶 洞是否存在，避免岩溶地面塌陷影响工程建设。加强巡察，发现有地面或建筑开裂等迹象及不良工程地 质等问题，应及时采取工程措施进行处理。 ３）泥石流为了避免泥石流地质灾害，矿山开采产生的废土石渣不应堆积在沟谷中，对于已经堆 积形成的边坡，应做好坡顶、坡面的截水防渗工作和坡底的支挡加固工作。此外，应做好坡顶坡面修建 截排水沟和植树种草绿化、坡底修建挡土墙、拦渣坝等工作。 地质灾害监测工作是预防地质灾害的重要措施，在矿山开采过程中要密切监测矿山工程地质条件的 变化情况，每日施工前、施工中、施工后有专人巡视观测，也可设立监测点长期监测开采和堆渣边坡变 形、位移和稳定性等情况以及地面变形、地裂缝及建筑物裂缝等情况，若发现异常情况，应及时通知现 场人员撤离。 ２．２被损地下含水层的防治 应针对地下含水层的水质、水位、水量等方面的变化开展防治工作，主要措施如下：①对生活污 水、机械油污等难于利用、排放可能造成污染的部分，应集中收集，达标排放，避免矿区及周围水环境 质量受到影响；②矿山开采产生的工业、生活垃圾要进行集中堆放，及时拉走处理，防止造成二次污染； ③修筑排水沟、引流渠等且做好防渗漏处理等措施，以减少地下水污染。此外，应该尽量减少或者禁止在 矿区及其附近进行间歇性大强度（降深）抽取地下水，以免地下含水层水位、水量发生较大变化。 ２．３被损地形地貌景观的防治 石灰岩采矿场属硬质岩场地，植被一旦破坏，生态环境恢复极其困难。因此，应针对矿山实际情况 实施土地整理工程、截排水工程和植被恢复工程等措施。为了减轻矿山开采对原始生态环境的破坏和便 理工上旬刊＊化学与环境工程 ２０１３年５月 于闭坑植被恢复，矿山建设和生产过程中应严格按照开采设计采用台阶式开采，规范预留台阶规格，不 得超挖；对于已经形成的一面墙式开采边坡，应按照设计放坡，削整成台阶状，以便日后恢复植被。植 被恢复应按照多层次、多结构“乔、灌、草”立体混交原则进行恢复＿４］，选择当地生长能力较强的植 物，并为其创造合适的土壤、水分和营养等条件，使其尽快发挥生态系统的功能，使矿山生态结构、生 态环境和生态平衡得以恢复，并向良性方向发展。 ２．４被损土地资源的防治 为了尽量减少对土地资源的压占和挖损破坏，在矿山建设及生产过程中应严格按照开采设计要求施 工：充分利用已有平台进行矿石堆放和设备存放；剥离的表土应堆放至已采完的台阶上复垦；充分利用 现在的废渣场集中有序堆放废土渣石，尽量减少对土地资源的利用。此外，对于较大的乔木或灌木应异 地移植栽培，适时补种合适的花草林木，以便缩短闭坑时植被重建周期，并针对矿山闭坑及时开展土地 复垦工作，使土地资源尽可能恢复原有功效或与当地生态系统相协调。 ３结 语 针对桂林石灰岩开采造成的一系列地质环境问题，提出了相应保护与恢复治理措施，以便改善石灰 岩矿区的生态环境，达到消除地质灾害隐患的目的，最终形成矿产资源开发利用与矿区地质环境保护协 调发展的矿业开发绿色模式。 ［参考文献］ ［１］成官文，郭纯清，何秋明，等．桂林喀斯特区的科学价值和自然遗产价值［Ｊ］．桂林工学院学报，２００５，２５（３）：２８４—２８８． ［２］冯佐海，李晓峰，张明华，等．桂林市岩溶塌陷空间分布与地质构造的关系［Ｊ］．地质灾害与环境保护，２００１，１２（２）：１６—２０． ［３］ＤＺ／Ｔ０２２３—２０１１，矿山地质环境保护与恢复治理方案编制规范ＩＳ］． ［４］彭建，蒋一军，吴健生，等．我国矿ｕ』开采的生态环境效应及土地复垦典型技术口］．地理科学进展，２００５，２４（２）：３８—４８． ［编辑］ 李启栋 （上接第２９页） （４）成胶前有一定的黏度，可选择性地堵塞裂缝和大孔道，解决高压ＣＯ 驱替过程中深部窜流以 及层内／层间气窜问题，提高ＣＯ 驱替效果，进而提高原油采收率。 （５）室内封堵试验效果较好，具有耐水冲刷性。 ［参考文献］ ［１］韩秀贞。李宏岭，侯吉瑞．改性淀粉一丙烯酰胺强凝胶堵剂的封堵性能研究［Ｊ］．大庆石油地质与开发，２０１０，２９（３）：１２１—１２３． ［２］李宏岭，侯吉瑞，岳湘安．地下成胶的淀粉一聚丙烯酰胺水基凝胶调堵剂性能研究口］．油田化学，２００５，２２（４）：３５８—３６１． ［３］李粉丽，侯吉瑞，刘应辉．改性淀粉强凝胶堵剂的研制［Ｊ］．大庆石油地质与开发，２００７，２６（２）：８０—８２． ［４］周明，魏举鹏．中低温水基强凝胶堵剂ＣＳＡＭ的研制口］．油田化学，２００４，２１（２）：３８—４１． ［５］唐孝芬，李红艳，刘玉章，等．交联聚合物冻胶调堵剂性能评价指标及方法［Ｊ］．石油钻采工艺，２００４，２６（２）：４９—５３． ［６］唐长久，孙建华，杨昌华．中原高含水油田调剖、调驱技术研究［Ｊ］．大庆石油地质与开发，２００５。２４（１）：７０—７３． ［７］谢贵明，付成兵，王稚阳．正交试验在淀粉接枝丙烯酰胺聚合物阳离子化产物合成中的应用［Ｊ］．贵州化工，２Ｏｌ１，３６（１）：２０—２２ ［８］王中华．油田用淀粉接枝共聚物研究与应用进口］．断块油气田，２ＯｌＯ，１７（２）：２３９—２４５． ［９］张磊，刘富，张智军，等．改性聚丙烯酰胺凝胶堵水剂的研制［Ｊ］．胶体与聚合物，２Ｏｌ１，２９（１）：２２—２４． ［１ｏ］曹功泽，侯吉瑞，岳湘安，等．改性淀粉一丙烯酰胺接枝共聚调堵剂的动态成胶性能［刀．油气地质与采收率，２００８，１５（５）：７２—７７ ［编辑］ 易国华