1、0一、前 言按广西国土资源厅要求，由 XXX 国土资源局承担广西 XXX 杭东硫铁矿矿区地质环境治理任务，XXX 国土资源局以业主身份负责组织实施。受 XXX 国土资源局委托，我院承担了广西 XXX 杭东硫铁矿矿区地质环境治理工程施工图设计书的编写任务。（一）治理工程的目的和意义1、通过对广西 XXX 杭东硫铁矿矿区地质环境治理，恢复和改善矿区地质环境和生态环境，使废弃的矿山土地得到恢复和利用，水土流失得到治理，矿山附近的农田不再受矿山的尾矿废渣掩埋、使矿区下游的农业生产得以持续发展。2、消除矿山尾矿废渣和废弃矿窑的地质灾害隐患，保证当地群众的生命财产安全。3、通过矿山治理工程的实施，将废弃矿
2、山建设成为规划合理、景观别致、环境优美、具有良好的经济与社会效益的生态林业生产区。4、通过广西 XXX 杭东硫铁矿矿区地质环境治理示范工程，探索治理 XXX 的诸多的硫铁矿、金矿等矿山地质环境问题（如水土流失、土地荒芜） ，以及矿山土地复垦种植的途径，为 XXX 其余的硫铁矿、金矿矿山地质环境治理提供经验。1（二）治理工程的主要任务本次矿山地质环境治理工程的主要任务是：1、治理 XXX 杭东硫铁矿矿区南料矿废弃的开采矿段和炼矿场，总面积约 180 亩。2、主要任务有：土地平整、削坡、拆除窑炉、修建挡墙、修建排水沟和恢复植被等。二、矿山社会经济概况广西 XXX 杭东硫铁矿矿区南料矿段，开采始于
3、1958 年，当时为国家计划经济时期，属集体矿山。1960 年至 1997 年由杭东硫磺厂开采，南料矿段年开采和处理矿石约 10 万吨，主要通过焙烧矿石提取硫磺。杭东硫磺厂原是一个有 40 年历史的国营老厂，有职工一百多人，对地方就业和经济发展曾起较大的促进作用，后来由于设备陈旧、产品单一、生产工艺落后、矿石未能综合利用等诸多因素，导致生产效益不佳，负债沉重，于 1998 年 1 月起停产解散。其后又有个体业主在原矿场间断开采，由于埋深较浅的富矿层已大部被采完，剩余的埋藏较深，不易开采，生产技术落后，效益不佳，开采和炼矿对环境的影响也日益严重，后来的业主已另辟矿场。至 2001 年，矿段已无人
4、开采。南料矿段开采方式均为露天结合井巷地下开采，南料矿段土地权属金牙瑶族乡内里村集体所有。本项目计划治理总面积 180 亩。矿区附近为农业区，经济欠发达，在冲沟、谷地区以种植水稻、玉米等农作物为主，山坡则主要种植茶树、香椿、板栗、松树等。2三、矿区地质环境现状及治理概况（一）矿区地质环境现状1、自然地理、地质概况（1）地理位置广西XXX杭东硫铁矿矿区南料矿段位于广西XXX金牙瑶族乡境内，有凤山至天峨省道公路从附近通过，矿段距县城约50km 。本次矿段地质环境治理总面积约180亩，是各矿段开采、炼矿对地质环境破坏最严重、影响较大的地段，设计治理南料矿段东西宽113366m ，南北长约430m，地
5、 理 坐 标 为 东 经 ： 10649 52 10650 05 ， 北 纬 ： 2438 34 243848。 （见图3-1矿区交通位置图）（2）气象矿区所在地属亚热带季风气候区，夏热冬寒，春暖秋凉，四季分明。历年最高气温 37.1，最低气温-3.4，年平均气温 16.3，无霜期311318 天，日照时数偏少，全年仅有 13998 小时。雨量充沛，年平均降雨量为 1545.4 毫米，1 月份雨量最少，仅 20.8 毫米，7 月份达高峰值，为 313.7 毫米，降雨多集中于 59 月，约占全年降雨量的70%。（3）水文 矿区地表水系较发育，溪沟发育长度大多不大，流量随季节性变化大，汛期水流急。
6、矿区的东面有一河流由南向北经天峨县的更新乡流入布柳河，为布柳河上游支流，属红水河水系。矿区附近有较大地下河通3过，在杭东屯一带地表河流转为伏流，至巴检屯一带伏流再转为地表河流。（4）土壤矿区内的土壤主要为红、棕红、黄色残坡积粘土，常含风化岩块、碎石，厚度变化大，一般小 1m，厚的可达 23m，透气、透水性较好，尚适宜植物生长 。在各矿山采炼矿地段土壤常含较多矿石矿渣，局部已受硫、铁污染。（5）地形地貌 矿区在区域上处于云贵高原与广西盆地之间的斜坡地带，宏观地貌属岩溶中低山，岩溶峰丛山与丘状峰顶山交替出现，周围山顶标高6001100m，溶蚀侵蚀切割深度一般 200500m，河谷横断面多呈“V”字
7、型，山间次级冲沟发育，常有季节性流水。自然山坡坡度一般为 20 o40 o，山坡植被发育不均，碳酸盐岩岩质山坡一般植被发育较差。（见照片 1） 。拟治理的矿段位于碳酸盐岩出露地段，南料矿段位于一山间凹坡的中上部，其东面山坡及西南面山顶基岩裸露，坡脚有洼地及落水洞分布。露天开采和炼矿地段山坡总体向北东倾斜，场地内地面高程相差较大，地面标高在 937860m 之间，总体地面高差为 77m，自然坡度在 20 o25 o之间，原始地表大部分有坡残积层分布，东部有一冲沟。人工开矿形成的边坡坡度一般为 6080 o，以南面上部冲沟地段开挖规模最大，坡高最大达 20 m。场地内分布着大小废弃矿窑数十个，有的
8、为挖掘坡体修建，有的为人工砌筑，高一般为 24m，最高达 6m。矿渣多顺窑口坡4下就地堆放，以场地北面坡下堆渣最多，高差一般为 510m，最高达30 m，坡度多在 30 o，局部达 4050 o。场地内尚有十多间简易厂房和水池、储硫池等设施，总体上略呈三级不完整台阶分布。矿段开采后，场地及附近植被已大多遭到破坏，仅在西面和东北面山坡局部种植有少量茶树、松树等，大部分地段坑坑洼洼，高低不平。 （照片 2、3、4） 。（5）地质构造矿区在区域上位于巴合背斜的东翼，附近有两条走向北东的压扭性小断裂向矿区方向延伸。岩层总体倾向北东，局部强烈褶皱，测得产状多在 451401134之间。岩石节理裂隙较发育
9、，倾角较陡，多在 5080之间，产状一般为 1902405080。（6）地层岩性矿区出露的地层主要有二叠系茅口组（P 1m） 、合山组（P 2h）和第四系（Q） ，地层岩性由新至老分别描述如下：第四系第四系残积层分布于原始山坡大部分坡面上，岩性为红、棕红、黄色粘土，含少量碎石，土体结构松散，厚度变化较大，一般小于 1m，在地势较低部位厚度可达 23m，局部基岩裸露。在已开采揭露部位及炼矿场所一般已将土层剥离，其上有较多人工砌体和废弃矿渣、矿石。二叠系合山组（P 2h）矿区开采地段出露的岩石地层主要为二叠系合山组（P 2h） ，岩性为深灰 灰黑色灰岩、泥质灰岩，薄层 中厚层状构造，以中厚层为主，
10、底部夹硫铁矿层和煤层透镜体，为主要开采层位。泥质灰岩及硫铁矿层表5层较为破碎，风化强烈，常有强风化层分布，厚度一般为 13m，挖掘机可以挖掘。二叠系茅口组（P 1m）岩性为浅灰、灰白、深灰色中厚厚层状灰岩，下部和上部夹少许白云岩、白云质灰岩，中上部夹薄层状泥质灰岩及泥灰岩。分布于采矿场地的外围山坡或坡脚，浅层岩溶较发育，常有漏斗、落水洞等形成。水文地质条件矿区位于更新地下河的中上游，地下河发育在茅口组（P 1m）及合山组（p 2h）灰岩、白云质灰岩中，汇水面积 86.88km2，出口枯流量211.3L/s，地下河干流长 23.6 km,上游还有东支流和西支流。杭东及陇干矿区位于东支流的补给区，
11、洼地中地下水埋深小于 100m，采矿处地下水埋深大于 100m，南料矿区位于主流与西支流的局部分水岭地段，地下水埋深大于 100m。三处矿区无论露天开采或浅层地下开采，均在地下水位以上。矿区的第四系坡残积粘土夹碎石厚度一般 1m 左右，属透水不含水层，大气降雨形成坡面流汇集到洼地中，通过天窗、落水洞等注入地下补给地下河。易因矿山开采造成水土流失，逐步堵塞淤积漏斗或消水洞。2、矿区土壤条件及利用现状按土壤划分标准，矿区的土壤为红壤土，但各矿山开采地域的土壤已遭到破坏，已与矿渣、废矿及强风化的泥质灰岩碎块等混合一起，经长年雨水冲刷，水土流失严重，造成开采地域的土壤结构在垂直方向和6水平方向均发生了
12、较大差异，土壤偏酸，保水保肥能力变差，土地质量下降，呈现贫瘠化现象。详见表 3-1 及附件：土壤化验分析报告。土壤化验分析结果表 表 3-1编号地点 全 N%全 P%全 K%有 机 质 % PH 备注1-1 南 料 矿 0.18 0.0266 0.16 0.27 5.561-2 杭 东 矿 0.16 0.0264 0.27 0.516 6.101-3 陇 干 矿 0.11 0.0118 0.46 0.196 5.50XXX金 牙 乡 石 灰 土亚 类 旱 作 土 类0.415 0.184 1.22 2.45 6.45 数据源自（广西 XXX 土肥站）由以上数字可看出，杭东矿矿区的土壤全部偏酸性
13、，与 XXX 金牙乡石灰土亚类旱作土类对比，矿区土壤有机质都偏低，土壤肥力属偏低水平。根据现状来看，只要作适当的土壤培肥，还是较适合树林的种植，能满足一般林木生长需要。矿山开采地段目前除当地村民自发在部分废弃土地上种植极少量的松树、玉米外，大部分土地未能开发利用。矿山开采地段均为半土半石山缓坡地形，交通较便利，经综合整治后，可作为林业用地利用。（二）矿区的环境地质问题1、 环境破坏（1）表土破坏及水土流失各矿山露天开采需剥离表面土层和风化层，由于开采过程中环境意识差，单纯追求经济效益，忽视社会效益和生态效益，较大规模开挖地表，造成矿区的表土大多遭到严重的破坏，表土被翻起、雨水冲刷，最7后被随意
14、推弃在山坡上，表土原有的结构被破坏殆尽，土体由原来的密实稳定状态变成松散和不稳定状态，在强降雨雨水的冲刷下，矿区水土流失非常普遍和严重，土壤肥力亦随之大幅降低（照片 8） 。（2）破坏植被、景观矿山由于露天开采地段和炼矿场内的植被已全部铲除。原来坡度较缓的坡地、生长茂盛的植被已荡然无存。由于矿山已废弃多年，炼矿窑、简易厂房已破烂不甚，有的已倒塌，矿渣成堆，留下的是一片坑坑洼洼，满目疮痍的景象。XXX 是我国西南喀斯特旅游资源的富集带，2007年 10 月已被批准为国家地质公园，目前正在争取成为世界地质公园，旅游业将逐渐成为 XXX 的重要产业，矿段对沿路风景、环境形象有较大不良影响。 2、废弃
15、矿渣、尾矿淹埋农田、坡地南料矿段，矿层埋深较浅地段，采掘方式为露天开采，经多年开采，采矿区的植被已大多遭到破坏，局部地段已裸露基岩。采矿过程中无固定的开采坑口进行逐段开采，而是随富而采，废矿、弃土随意就近堆放。既无水土保持防护措施，又无统一的尾矿库，炼矿过程中产生的大量矿渣被随意堆弃在山坡坡地上，下大雨时沟谷地段受洪水冲刷，常造成矿渣堆发生崩塌，随水下冲，掩埋下方坡地及农田。在南料矿段，坡脚洼地已有 15 亩农田被矿渣掩埋，30 亩坡地无法耕种（照片 9、10） 。3、土地贫瘠化及石漠化严重因矿山采矿开挖，随富而采，剥离表土，表土随意堆放，造成水土流失，山坡上或矿坑出露大片基岩，局部有出现石漠
16、化的趋势。8矿山因水土流失及矿山的多年荒废，土壤中的有机质及 N、P、K等肥力指标较低，土地呈贫瘠化。4、环境污染、堵塞地下河由于矿山废矿石、矿渣及弃土随处堆放裸露，每遇降雨，尤其是大暴雨，被雨水夹带沿冲沟而下，随水流拥入洼地消水溶洞中沉积，日久天长，消水溶洞已成流水不畅或基本被堵塞，造成雨季洼地积水，无法耕种。雨水对裸露的废矿石、矿渣淋滤后进入地下水系统以及大量的含铁、含硫成分高的废矿石、矿渣进入地下河，经过地下水的分解作用，释放出有害成分，根据现场调查分析，地下河可能遭受污染，下游人畜饮用了受污染地下水，对健康有极大的影响。地下水受污染，对下游村屯的农田灌溉、农作物的生长也会有较大影响。5
17、、次生地质灾害矿山开采遗留的采坑边坡及废矿渣形成的土堆，形成了不少陡坡陡坎，高一般 310m 不等，局部高达 1520m，坡度 30以上，坡上浮土、矿渣结构松散，人畜走到坡坎边上极易失去稳定滚落坡坎下。在矿段南部矿渣堆由于受冲沟洪水冲刷侵蚀，已发生了崩塌，宽约 10m，斜长 9 m，厚 3 m，体积约 270 m3，崩塌体大部分被冲入下方大溶洞中，该部位形成了高 8m 的陡坎，强降雨时在洪水的冲刷作用下极易再次发生崩塌，堵塞下方溶洞（照片 11） 。矿区内众多废弃的炼矿窑、储硫池、水池其顶部大多只有腐朽的木头、松散的矿渣或极薄的水泥板覆盖，内部中空，人畜走到上面极易陷入，对进入场区的人畜构造极
18、大的威胁（照片 12、13） 。9上述众多的矿山地质环境现象的存在，导致矿区环境恶化问题日益突出，采矿区和炼矿场已使原始地貌面目全非、满目创痍，附近田地被填埋荒弃，影响了周边村屯群众的正常农业生产活动，影响了当地社会经济的可持续发展。（三）已治理概况治理区内矿渣堆、采坑高低不平，分布有较多废弃的矿窑、储矿池、水池、简易厂房等建筑，边缘地带除人工平整栽种一些玉米和茶树以及零星长有芒草、小松树之外，几乎没有做过什么治理工作。由于土壤肥力贫瘠，起不到绿化作用，也无法防止水土流失。南料矿段当地群众曾试图挖通洼地中被堵塞的落水洞，但由于经费不足而未能疏通。因此，本次地质环境治理需对各采矿区和炼矿场的不平整地段进行治理，拦挡矿渣，重新种植树木，统一按本次治理设计进行治理，恢复植被，保护环境。四、治理工程设计原则、依据及治理范围（一）治理工程设计的基本原则治理工程的设计遵守以下原则：1、因地制宜的原则，不刻意把矿山治理成很平缓的坡地，可适当保留一些台地，或把较陡的边坡、陡坎通过放坡、平整（回填原采坑） 、恢复成台阶状的坡地地貌。2、根据矿区目前的经济、环境及土壤情况以植树造林为主。
