树沟

【文章编号】１００４—７３４４（２０１３）０８—０２２９—０３

杨树沟锰矿矿山地质环境保护与恢复治理方案研究

刘明涛

（三门峡市矿业开发中 ｔ５河南省三门峡市４７２０００）

摘要：本文根据笔者多年工作经验，结合实例对杨树沟锰矿矿山地质环境保护与恢复治理作出简要分析，仅供参考。

关键词：杨树沟；锰矿矿山；地质环境；保护与恢复治理；方案

１矿山基本情况

１．１矿山地理位置

矿区位于河南省卢氏县南部山区，东自西桃花沟、紫草沟，西至北川

铁芦沟、肖家沟，南自韭菜沟，北至石桥沟沟脑，东西长２．７０ｋｍ，南北宽

１．８５ｋｍ，面积４．９８８３ｋｍ２。

矿区所在的杨树沟自然村隶属卢氏县双槐树乡东川村管辖，位于卢

氏县城南西２１０。方位，直线距离约２４ｋｍ。从卢氏县城前往杨树沟矿区，

路程７３ｋｍ，可供多种载货汽车通行。交通尚属便利（见交通位置图）。卢

氏县金星矿业有限公司杨树沟锰矿开采区呈规则长方形，平面坐标点如

下：

表１矿山开采区拐点坐标范围

拐点编号 Ｘ Ｙ 拐点编号 Ｘ Ｙ

１ ３７５０２８３．１６ ３７４８６４３９．４２ ２ ３７５２ｌ３１．９０ ３７４８６４４２．Ｏ３

３ ３７５２１２８．４８ ３７４８９ｌ３９．９４ ４ ３７５０２７９．７４ ３７４８９１３７．８６

开采标高 ＋１２８３～＋９Ｏ８ｍ

矿区面积 ４．９８８３ｋｍ

１．２社会经济概况

本区以农业为主，适宜小麦、玉米、豆类、烟叶等农作物生长，基本上

可以自给。黑木耳、香菇等种植业亦有重要位置。区内矿产有锰矿、大理

石矿、铅金矿等，均为小型矿点或矿化点，未见工业矿床开发利用。工业

不发达，经济较为落后。

２矿山地质环境背景

２．１自然地理

该矿区属北温带大陆性半干旱季风气候，春、夏、秋、冬四季分明，光

照充足。年平均气温ｌ２－３℃，夏季最高气温４１℃，冬季最低气温一１６．５℃，

７、８、９三个月为雨季，多有暴雨，全年平均降雨量６５５ｍｍ。年平均无霜期

２１６ｄ，冰冻期为１２月～次年２月份，土壤最大冻结深度３５ｅｒａ。

２．２地形地貌

矿区地处中低山区，山势陡峻，地形切割较深，山坡坡度多在３Ｏｏ以

上，冲沟发育，沟谷断面多呈“Ｖ’字形。山顶最高海拔１２９２．８ｍ，谷底最低

海拔９９２ｍ，最大相对高差３００．８ｍ，地势北高南低。

２＿３地层岩性与地质构造

２－３．１地层岩性

本区内大面积出露地层为中元界宽坪群四岔口组，其次为宽坪群广

东坪组的变质岩系。沿沟谷及山坡有第四系冲积、坡积、残积砂砾石层及

腐植土层。

２．３．２地质构造

本区秦岭褶皱系北秦岭褶皱带的褶皱构造形迹明显表现为地层发

生倒转。该小小型倒转向斜褶皱为茄子河一大河面复向斜褶皱北翼的次

级褶皱。受长期的区域及动力变质作用的结果，岩石呈现片状构造，鳞片

粒状变晶结构。

２－３＿３区域地壳稳定性

据历史记载，本区有感地震ｌ１次，其中具有破坏性的有３次：①公

元前１３４年（汉武帝建元６年）地震，震中在洛宁，震级５级，屋宇倾覆者

甚多；②据卢氏县志记载，公元１５６４年（明嘉靖４３年）地震，有声如雷，

倾倒宫房民舍，压死人畜甚多；③公元１６１５年（明万历４３年）地震，震中

在卢氏，震级５级强，庐舍倒塌，只存城隍、关帝二庙。其它小震自１９６０

年以来明显增多，但震级都在２．０～３．１级，没有大的破坏性。

２．４水文地质条件

２．４．１矿体埋深与沟谷侵蚀

矿区Ｉ号矿体埋藏最深标高为９０８ｍ，Ｉ１号矿体埋藏最深标高为

１０７０ｍ。矿区最低沟谷标高为９９２ｍ。Ｉ号矿体深部有８４ｍ位于当地最低

侵蚀基准面以下，Ⅱ号矿体及Ｉ号矿体的大部分处于当地最低侵蚀基准

面以上。处于侵蚀基准面以下的矿体其资源量约ｌＯ万ｔ，占矿区资源量

的１／８，且多为类别较低的（３３３）资源量。

２．４．２含水地层水文地质特征

本区矿层顶底板围岩为中元古界宽坪群四岔口组上段中部二云石

英片岩。地表风化裂隙及基岩节理裂隙均发育良好，接受大气降水补给

后，在高处形成透水层，在低洼处构成裂隙含水层，因而该层使大气降水

易于渗入并且含水良好，排水顺畅。

２．４＿３构造带水文地质特征

本区内ｎ矿体顶底板见有顺层或与矿层斜面相交的碎裂岩或裂隙

发育，对矿体顶底板岩层的透水性及含水性有明显的影响。ＰＤ１及ＭＣＤ１

穿过Ｆ４矿脉部位有地下水流出，但涌水量较小，初始涌水量在每日１０ｔ

左右，但一般在３ｄ后明显减小，日涌水量１．５ｔ时会相对稳定，雨季和旱

季涌水量有明显变化，表明为近地表渗入雨水补给。

２．４．４矿区地下水的补给与排泄

本区地势为陡峻山区，是老灌河之源头，地表径流与地下水补给、排

泄皆在本区。大气降水部分通过地表径流排入沟谷形成小溪汇入江河。

部分水渗入地下，经岩石裂隙，转为地下水通过山泉再排入小溪。

２．５工程地质条件

矿区工程地质条件受基岩工程地质性质、风化带发育程度和构造地

质复杂程度等因素的影响。

２．５．１基岩工程地质性质

矿体顶底板基岩为四岔口组上段（Ｐｔ￣ｓ２）地层。其直接接触顶底板为

二云石英片岩，间接接触顶底板为石英白云石大理岩。新鲜岩石质地坚

硬，整体性较好。局部地段顶底板可能为白云石英片岩和斜长角闪片岩，

岩石同样坚硬、完整，不易坍塌、陷落。

２．５．２基岩风化带

矿体顶底板岩石主要是四岔口组上段的二云石英片岩，岩石节理裂

隙发育良好，因而透水性强，继而易受物理风化和化学风化，使岩石硬度

降低，变得松软。

国圜 堇

２０１３年４月

２．５＿３构造地质因素

矿体及近矿体顶底板岩石内未见有宽度在０．５ｍ以上的断裂构造，

小断层的长度和厚度不足以对矿床开采造成危害。仅有小的断层面内充

填有断层角砾岩或断层泥之类的不坚硬地质体，遇到此小型不稳定断层

只需稍微支护即可。

２．６矿体（层）地质特征

本区内主要矿体（层）是锰矿体（层），此外，尚见有两条含铅金矿化

的破碎带（Ｆ 和Ｆ，）。

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图２岩层剖面示意图

３矿山地质环境保护与恢复治理分区

３．１分区原则及方法

根据矿山地质环境影响程度评估结果，将采矿区划分为矿山地质环

境保护与恢复治理次重点防治区（Ｉ）和一般防治区（１Ｔ）。

３．２分区评述

３．２．１矿山地质环境保护与恢复治理次重点防治区（Ｉ）

排土场、矿山工业场地和矿山运输道路为次重点防治区（Ｉ），可能

发生的地质灾害主要有崩塌、滑坡、泥石流等可能性、可能性中等；排土

场、矿山工业场地和矿山运输道路对原生的地形地貌景观影响和破坏程

度较严重；对地下含水层的影响和破坏程度较轻；排土场、矿山工业场地

对土地资源的影响和破坏程度较轻；矿山运输道路对土地资源的影响和

破坏程度较严重。

主要防治措施：矿山开采时期，对工业场地植树绿化，保护生态；矿

山闭坑后拆除没有利用价值的建（构）筑物，清理建筑垃圾回填至矿井。

平整工业场地，恢复土地原有用途。对矿山运输道路的边坡进行削坡、护

坡、拦挡处理，道路两侧植树绿化，种植植被。

３．２＿２矿山地质环境保护与恢复治理一般防治区（１Ｉ）

采矿区和矿山的其它区域为一般防治区（１１），发生地质灾害的危险

性小：对原生的地形地貌景观影响和破坏程度较较轻：对土地资源的影

响和破坏程度较轻。

建议采矿权人在应加强巡查，切实负责保护好矿山地质环境，发现

问题及时处理。

４矿山地质环境保护与恢复治理原则、目标和任务

４．１矿山地质环境保护与恢复治理原则

根据我国有关法律法规，矿山地质环境保护与恢复治理坚持以下原

则：

（１）坚持矿山地质环境保护、矿产资源开发利用与社会、环境协调发

展，经济、社会、资源与环境效益相统一，社会经济可持续发展的原则。

（２）预防为主，防治结合。

（３）在保护中开发，在开发中保护。

（４）依靠科技进步，发展循环经济，建设绿色矿业。

（５）因地制宜、边开采边治理的原则。

４．２矿山地质环境保护与恢复治理目标和任务

４．２．１矿山地质环境保护与恢复治理的目标

矿山地质环境保护与恢复治理应在矿山地质环境调查的基础上，依

据有关法规，严格按照主管部门批准的开发利用方案和地质环境保护与

恢复治理方案，对采矿活动引发的崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝

等地质灾害为重点，开展矿山地质环境保护与恢复治理，确保当地居民

和矿山生产生活安全，改善、恢复矿山生态环境。

４．２．２矿山地质环境保护与恢复治理的任务

（１）矿山开采过程中，对可能引发或遭受的崩塌、滑坡、泥石流、地面

囫

２０１３年４月

塌陷、地裂缝等地质灾害隐患应及时处理，尽量减少地质灾害对当地居

民和矿山生产生活危害；

（２）在矿山开采过程中产生废石废渣的排土场修建挡渣墙，确保矿

山及周边居民生产生活安全，闭坑时对排土场进行绿化治理；

（３）采矿完成后，对采矿井口进行封闭、采空区可能造成地面塌陷、

地裂缝进行监测，发现问题及时采取治理措施；对采矿活动造成的地形

地貌景观影响和破坏应适时进行绿化恢复：

（４）对矿山地质环境等问题进行有效的预防、监测、合理避让措施以

及科学的治理方案，防止地质灾害的发生。

５矿山地质环境防治工程

矿山地质环境保护与恢复治理工程：

矿山地质环境保护与恢复治理工程应贯彻“预防为主，避让与恢复

治理相结合”的方针，达到保护地质环境、避免和减少地质灾害的目的。

５．１矿山开采期治理工程

修建挡土墙：根据矿山开发利用方案，该矿山设计排土场８个。修建

浆砌块石挡土墙和截水沟（见图３、４）。

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图３挡土墙截面图

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图４排水沟截面图

５．２矿山闭坑期治理工程

（１）矿山闭坑后将矿区内没有利用价值的建（构）筑物设施进行拆

除，拆除工程约３８００ｍ３；恢复土地原来的用途，平整植树（根据当地气候

及土壤特征，建议种植核桃、刺槐、银杏树等），约植树１８００株；

（２）对矿井进行回填，矿山预计Ｉ号矿体产生废石２６１００ｍ３、Ⅱ号矿

体产生废石１０７５０ｍ３。将开采废石回填矿井，计共填方约３６８５０ｍ３：

（３）对矿山井口进行封闭，采用浆砌块石对８个矿山井口进行封闭，

共需约８０ｍ３；

（４）对８个排土场覆土０．８ｍ，进行１．５ｍｘ１．５ｍ的间距植树绿化；覆土

约１５７９０ｍ３、植树８７８０株。

６结束语

（１）采矿权人对于矿山开采引发的矿山地质环境问题必须采取相应

的防治措施，对破坏的生态环境进行及时的整治和恢复。

（２）矿山建设和开采过程中，采矿权人必须每半年向当地国土资源

主管部门以文字和图件形式报告矿山建设情况、开采现状、地质环境的

变化情况及已采取的整治和恢复措施

（３）矿山在开采过程中，严格按照《卢氏县金星矿业有限公司杨树沟

锰矿资源开发利用方案》（三门峡市黄金设计院，２０１０年），采取切实有效

措施，最大限度的减少矿产资源开发对地质环境的影响和破坏，废石废

渣堆放场（排土场）的建设与使用必须符合有关规范和要求。

（４）采矿权人应严格执行国家现行的矿山安全生产规范、规程和国

际通行标准，确保矿山建设和安全生产

（５）采矿权人对地表变形进行有效监测，尤其是汛期雨季更应加强

巡查制度，重点对矿山开采区有可能引发或遭受地面塌陷、地裂缝的区

域、挡土墙的监测，发现问题及时处理。

（６）采矿权人应严格按照静 山地质环境保护规定》（国土资源部令

第４４号）的规定，分年度提留矿山地质环境保护与恢复治理保证金，并

【文章编号】１００４—７３４４（２０１３）０８—０２３１—０２

关于土工试验中注意问题与实验成果的综合分析

叶树红

（安徽省巢湖管理局水利规划勘测设计院安徽省巢湖市２３８０００）

摘要：随着我国经济的不断发展，国民经济水平的不断提高，人民的物质水平不断增强，高质量的建筑工程可以保证桥梁隧道

等现代化建筑的质量，但是土工试验是建筑工程的一项基础性工作，是岩土工程勘探的重要内容，在土工试验进行测试工作中，需要

对拟旋工地点土质情况研究，通过土工试验测验的数据，确定施工方案。然而，岩土本身存在着不均匀的特点，这造成了土工试验的结

果总是存在很多的问题，导致了测试结果失真，这极大地影响了工程质量。因此，研究土工试验具有十分重要的意义。

关键词：土工试验；物理特性；力学特性；抗剪强度

引言

岩土工程是一项较为复杂的工程，这使得土工试验环节变得非常重

要。通过土工试验，施工人员可以有效地测定出土的物理特征、力学性质

等，以为施工单位的下一步施工提供必要的信息。

然而，在实际试验过程中，因为土层具有不均匀性，而取样、保存和

运输过程也会造成原状土翻动，加上试验仪器的不同以及试验人员素质

具有高低之别，使得土工试验的测试结果并不准确，往往存在着很多的

问题，导致了测试结果失真，这极大地影响了工程质量。因此，咖强对土

工试验的研究，重视土工试验成果，对解决土工试验中存在的问题和试

验成果的综合分析有十分重要的意义。

１土工试验成果综合分析的必要性

土壤是地球表面的岩石层经过千万年的风化后形成的松散的堆积

物。它本身具有三个特性：①土壤是散性的材料，它不是连接在一起的固

体，在一定程度的流动性。②土壤是三相体，有固相、液相、气相所组成，

固相是指颗粒状，液相是指水，而气相则是指的气体。③土壤是地壳经过

长期风化的产物，是地质的历史产物，而非人造物。它不同于一般的建筑

材料，一般的建筑材料是由人工制造的，产品的品种、设计、型号以及产

品的生产制造都由人工完成的。由于土壤是自然地质历史产物，各种土

的颗粒大小、矿物质成分差别甚大，且土的三相体的比例也不尽相同。加

之，由于土壤所处环境的差异，造成土的物理性质的复杂性。而土壤物理

性质的复杂性，导致了土壤的力学性质的差异。通过土工试验，我们可以

研究土壤的物理属性、力学属性，从而测出一个准确的数据，便于道路、

桥梁、水利设施等建筑工程的施工。

２土的物理性试验及实验成果的分析

２．１土的物理性

在进行土壤实验时，一定要掌握土的最基本元素，比如土的比重、密

度、含水量，这些因素决定了土壤的性质。当这些元素发生变化时，土的

一些力学性质也会因此而发生不同程度的变化。由此可见，准确地测定

出土壤中各项指标的数值是非常重要的。在实验时，要特别注意土壤中

的有机物的含量，土壤有机物含量一般在２．４～２．６之间，但当土壤中的有

机物质含量下降到２．４以下时，土壤中有机物的含量过低，影响工程施工

质量。值得一提的是，土壤中的含水多少会极大地影响土壤的质量，是最

不稳定的因素。一般而言，土壤的含水量受到了很多因素的影响，比如土

层的不均匀、取样不标准、土样在运输和存放期间保护不当等。这些因素

都会造成实验结果的不准确，影响对土壤的分析。

对工程而言，土的液限、塑限具有比较重要的实用意义。土壤的塑性

指数表示土壤中的胶体含量，土壤的塑性指数越高，表明土壤的高活性

的胶体粘粒较多。而土壤的含水率，尤其是土壤的液限，最能反映出土壤

的物理力学特性，如土壤的胀缩性等。而当前的塑限、液限的测定存在不

少问题。一方面多数土工试验的实验人员对于土壤的状态不明确，比如

只把土壤简单的根据粘性土的状态分为坚硬、硬塑、软塑、流塑几种，由

于土壤状态分类过于粗略，使土壤在建筑工程等的使用中，往往会使建

筑工程的建设施工缺乏准确的依据。

２－２土的物理性指标之间的对比分析

土的物理性指标是相互关联的，我们可以将这些指标放到一起进行

综合的分析，根据这些数据做一个全面系统的综合分析，从而使土工试

验有一个比较准确的结果。例如，在有些试验成果中，如果试验数据不够

准确，则会出现饱和度超过１００％的现象。这说明某些试验的数据存在误

差或者错误，需要根据实际情况对实验进行调整，如果情况必要，则要重

做试验。我们通过一系列物理性指标进行统一分析，使得试验成果的准

确度进一步提高，为工程建设提供准确的数据参考。

３土的力学试验及实验成果分析

３．１固结实验

固结实验主要测定的是土壤的压缩性，即土壤在外界压力作用的情

况下，所被压缩形成的固体的坚硬性。在实际的建设施工过程中，由于土

壤中水分含量、有机物的比例的差异，对建筑物或构筑物的承载力不同，

可能会导致对上部建筑物荷载能力不一，可能会造成同一平面上的沉降

不一。如果工程质量不合格，会造成同一平面上的建筑物出现裂痕。此

外，在工程建设施工设计时，常常需要根据设计的要求，控制建筑物的沉

降量与其他各部分的沉降量的差别控制在某一被允许的范围内，以满足

使用上的要求和建筑物的安全条件。因此，土的固结实验是测定建筑物

或构筑物的沉降量，为建造建筑物或构筑物提供参考。并且，土壤的固结

分期进行矿山地质环境保护与恢复治理。

（７）该方案是在矿山年开采规模为３．６万ｔ，服务年限１６．６年的前提

下设计编制的，采矿权人扩大开采规模、变更矿区范围或者开采方式的，

应当重新编制矿山地质环境保护与恢复治理方案，本方案按规定每５年

后进行修编一次。

（８）该方案不代替矿山设计，采矿权人在进行矿山地质环境保护与

恢复治理工作前，须委托有资质的单位进行勘察、设计。

参考文献

【ＩＩ郭新华．编制矿山环境保护与综合治理方案的技术方法，２００９，３

【２】张进德．矿山地质环境调查与评估方法，２００９，９．

【３１罗元华，张梁，张业成，等著．地质灾害风险评估方法，１９９８．

［４１罗元华，等著．地质灾害风险评估方案，１９９９．

［５］三门峡市区地下水资源研究评价报告．河南省地矿厅水文二队，１９９０．

『６１－－门峡市地质灾害图．河南省地矿厅水文二队，１９９０．

［７】三门峡市地质灾害防治规划．河南省地质环境监测院，２００８．

［８］卢氏县地质灾害防治规划．河南省地质环境监测院，２００９．

［９】卢氏县矿山环境保护与治理规划２００９～２０２０．河南省国土资源科学研

究院，２００８．

收稿日期：２０１３－－４—５

作者简介：刘明涛（１９７０一），男，２０１２年长安大学资源勘查工程本科毕业，

２００８年至今从事地质环境工作，２００９年取得地质专业助理工程师。

国团 燕

２０１３年４月