某廢氣礦山地質(zhì)環(huán)境治理工程

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摘要：為了實(shí)現(xiàn)“綠水青山就是金山銀山”，大型廢棄礦山的修復(fù)治理工作迫在眉睫。本文結(jié)合河北某礦山開(kāi)采工程實(shí)例，通過(guò)分析礦山資源開(kāi)采所產(chǎn)生的環(huán)境問(wèn)題，綜合研究國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的廢棄礦山生態(tài)修復(fù)措施，以期為該地區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境修復(fù)治理提出可行性方案，為生態(tài)環(huán)境保護(hù)出一份力，也為同行業(yè)工程提供一定的工程參考。

關(guān)鍵詞：廢棄礦山；生態(tài)環(huán)境；恢復(fù)治理；治理措施

1工程概述

某礦區(qū)地處太行山北段的中-低山丘陵區(qū)，位于河北省保定市西北部的太行山、恒山、燕山三山交匯處。最高海拔約1400m，平均海拔1000m左右，境內(nèi)群山起伏，溝谷縱橫，整個(gè)地勢(shì)西北高，東南低，植被發(fā)育一般，缺水，無(wú)常年性流水。采礦區(qū)凌亂開(kāi)采，有臺(tái)階削石，有直接采坑開(kāi)采，巖石大多處于裸露狀態(tài)。經(jīng)調(diào)查，現(xiàn)狀主要是開(kāi)采遺留大量采面、碎石渣堆、傾倒渣坡以及開(kāi)采裸露平臺(tái)等，治理區(qū)總面積總約3.5km2。

2地質(zhì)環(huán)境條件

2.1氣象和水文

項(xiàng)目區(qū)屬暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，大陸性季風(fēng)氣候特點(diǎn)顯著，四季分明。冬季寒冷干燥，盛行西北風(fēng)；夏季雨量集中，盛行東南風(fēng)；春季干燥多風(fēng)，秋季涼爽少雨。因受地形影響，年平均氣溫差別較大，分布趨勢(shì)是自南向北遞減，南部年平均氣溫為11.9℃。最熱7月份平均氣溫為21～26℃，最冷1月份平均氣溫為-10～-5℃，南北相差5℃，氣溫年較差為30～31℃，歷年極端最高氣溫為38.3℃（1961年6月20日保定站），最低為-30.6℃（1966年2月22日保定站）。該治理地面平均溫度為9.8℃，6-7月最高，平均為26.1℃；1月最低，平均溫度為-9.4℃。治理區(qū)多年平均降水量為551mm，多集中在7-8月，占全年降雨量60%～70%。七月下旬至八月上旬為暴雨期，最大日降雨量為99.3mm（1978年7月27日）。淶源全年除6-8月為東南風(fēng)外，其他各月為西北風(fēng)，年均風(fēng)速為6.8m/s，年均無(wú)霜期為160d左右，最長(zhǎng)年份為178d，最短年份為136d。最大凍土深度為1.3m。

2.2地形地貌

治理區(qū)地處太行山北段，縣內(nèi)地形一般海拔標(biāo)高為800～1400m。境內(nèi)群山起伏，溝谷縱橫。整個(gè)地勢(shì)西北高，東南低。從東北到西南，分布有東團(tuán)堡、淶源、走馬驛三個(gè)盆地，全縣半數(shù)以上的土地集中在盆地。縱觀全縣境內(nèi)山嶺、溝谷、盆地相間，地形復(fù)雜，植被發(fā)育較好。

2.3水文地質(zhì)背景

治理區(qū)地下水除賦存在松散巖層中外，主要存在于基巖裂隙中。該區(qū)由元古界變質(zhì)巖和燕山期花崗巖體構(gòu)成。由于后期構(gòu)造變動(dòng)及風(fēng)化作用的影響，當(dāng)?shù)匦纬闪撕窦s30m的風(fēng)化殼裂隙水區(qū)。地下水富集受地形地貌控制，特點(diǎn)是埋藏淺，埋深一般小于5m，富水性均勻，但富水程度弱，單井出水量為5～10m3/h。受地形、地貌、地質(zhì)條件的綜合影響，全縣地下水循環(huán)交替迅速，水質(zhì)普遍較好，絕大部分地區(qū)屬重碳酸鈣型水，均屬淡水區(qū)。礦化度均值為11.9mg/L，最大值為31mg/L，最小值為7.32mg/L；pH值在7～8，為中性弱堿性反應(yīng)；總硬度一般在12.0（德國(guó)度），最高值為38.4（德國(guó)度）；總堿度一般在4mEq/L，最大值為23.1mEq/L，適合灌溉和工業(yè)用水，大部分符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)。區(qū)內(nèi)大氣降水是地下水的主要補(bǔ)給來(lái)源，盆地區(qū)還有山區(qū)側(cè)向補(bǔ)給。地下水主要從西北向東南徑流，拒馬河、唐河是區(qū)內(nèi)地下水的排泄通道。淶源盆地有少量人工開(kāi)采。

2.4不良地質(zhì)隱患

該治理區(qū)地形復(fù)雜，山勢(shì)陡峻，高差懸殊，溝谷縱橫，切割劇烈，發(fā)育多條沖溝。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，多數(shù)沖溝呈“U”型，縱坡比較大，溝內(nèi)植被覆蓋良好，堆積物源較多。泥石流主溝流域?yàn)榈湫偷闹械蜕降孛?，流域?nèi)最高海拔高程分別為1015m、725m，最低海拔高程分別為560m、545m，相對(duì)高差分別為455m、180m。溝長(zhǎng)分別為2.8km、1.4km，流域面積分別為2.0km2、0.67km2；溝谷深切，地勢(shì)陡峻，地形坡度大，谷坡為30°～45°。主溝溝床比降為128‰～166‰，平均比降為147‰，下段溝谷呈“U”形，中上段呈“V”形。溝道內(nèi)礦山開(kāi)采堆積大量的廢渣廢石，為泥石流的形成提供了大量的固體物源。根據(jù)泥石流溝域基本特征和參數(shù)，按照《地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估規(guī)范》（DZ/T0286-2015）附錄D.5“泥石流發(fā)育程度量化評(píng)分及評(píng)判等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)”，各個(gè)泥石流易發(fā)程度評(píng)分分別為75分、73分，其易發(fā)程度屬輕度易發(fā)。

3工程治理原則

一是堅(jiān)持恢復(fù)治理與河北地質(zhì)環(huán)境規(guī)劃相結(jié)合的原則。礦山開(kāi)采破壞了原有的自然環(huán)境和植被，本次礦山地質(zhì)環(huán)境治理項(xiàng)目的實(shí)施與治理區(qū)旅游和保護(hù)區(qū)規(guī)劃、土地利用規(guī)劃、城市建設(shè)規(guī)劃及十三五規(guī)劃相結(jié)合，盡可能為當(dāng)?shù)卣笃诎l(fā)展提供服務(wù)。二是堅(jiān)持整體規(guī)劃，分期治理，遠(yuǎn)期治理效果與近期治理效果兼顧的原則。三是堅(jiān)持礦山地質(zhì)環(huán)境治理兼顧景觀的原則。本礦山環(huán)境治理方案本著因地制宜的原則，在距離公路及村莊較近的項(xiàng)目區(qū)，適當(dāng)考慮后期景觀效果，以利于收獲較好的社會(huì)效益。四是堅(jiān)持技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的原則[2]。本礦山環(huán)境治理方案本著技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的原則，以便獲得較好的治理效果。

4治理工作方案

4.1地形整治工程

平臺(tái)整治對(duì)象主要為項(xiàng)目?jī)?nèi)的采礦平臺(tái)、渣堆及殘山，基于方便施工和充分恢復(fù)可利用土地資源的原則，對(duì)治理區(qū)內(nèi)不同時(shí)期形成的采礦平臺(tái)進(jìn)行最大程度的整合，治理區(qū)內(nèi)在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下盡量減少土石方的開(kāi)挖，僅對(duì)治理區(qū)少量殘山及渣坡進(jìn)行清除，主要工程為對(duì)原有的采礦平臺(tái)進(jìn)行場(chǎng)地平整，并拆除治理區(qū)內(nèi)原有的建（構(gòu)）筑物[3-4]。

4.2坡面清理及治理工程

項(xiàng)目治理前，首先對(duì)裸露的巖面進(jìn)行清坡，清理巖面上活動(dòng)的巖塊、危巖，臨空存在的巖石以及存在較大裂隙的有安全隱患的巖體。除此之外，還要清理雖然穩(wěn)定但是巖石的棱角等臨空在巖面外的巖體，采用機(jī)械方式進(jìn)行消除，以確保現(xiàn)有邊坡及巖面的穩(wěn)定。涉及掌子面的，一般在掌子面前進(jìn)行整體回填，使其恢復(fù)原始地貌，在回填后的坡面上坑穴換土種植紫穗槐進(jìn)行坡面綠化，對(duì)掌子面較高的實(shí)施回填形成四級(jí)臺(tái)階，平臺(tái)之間由35°邊坡進(jìn)行連接，邊坡高度為3m，臺(tái)階寬度為2m。涉及邊坡局部或整體削坡的工程的掌子面及邊坡，對(duì)掌子面進(jìn)行整體削坡，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件下部灰?guī)r按照1:0.27～1:0.36坡率進(jìn)行削坡，在灰?guī)r與泥質(zhì)灰?guī)r銜接處留有5m寬的平臺(tái)，平臺(tái)上部泥質(zhì)灰?guī)r按照1:0.58坡率進(jìn)行削坡[5]。

4.3擋墻工程

為保證渣堆坡腳的穩(wěn)定性，在治理區(qū)邊坡坡腳處布置高為0.6m漿砌石擋墻；漿砌石擋墻直角梯形結(jié)構(gòu)，墻胸直立，墻背坡度（高寬比1:0.1），墻高0.6m，基礎(chǔ)埋深0.4m，頂寬0.3m，底寬0.4m；在基底設(shè)有0.1m厚C15混凝土墊層，墊層超出擋墻底兩側(cè)各0.1m，墻頂采用1:3水泥砂漿抹面（厚20mm），墻胸外露面勾凸縫；墻身設(shè)置泄水孔，采用直徑110mmPVC管，孔身傾向墻外，坡度不小于5%；孔身附近墻后回填濾水砂礫石，含泥量小于3%，回填厚度不小于0.5m、寬度不小于0.3m，濾水層以下回填黏土。擋墻每隔15m設(shè)置一條變形縫，縫寬20mm，自墻頂做到基底，縫內(nèi)塞填瀝青防滲棉麻材料。

4.4綠化工程

4.4.1平臺(tái)綠化

基巖平臺(tái)覆土厚度1.0m，栽植臭椿和荊條混交林，平臺(tái)撒播草籽面積44713.41m2。臭椿選取樹(shù)高1.0～1.2m，胸徑3～5cm，種植株行距為4m×2m，共5589株；荊條選取樹(shù)高0.8～1.0m，種植株行距為4m×2m，共5589株。治理區(qū)平臺(tái)綠化共需客土44713.41m3。

4.4.2邊坡坡面綠化

本次邊坡坡面綠化主要采取坡面覆土0.5m厚，撒播草籽（含灌木荊條）綠化的方案。選用高羊茅、苔草、荊條等混合草籽播種，按150kg/hm2播種，草籽撒播面積為80381.31m2。

4.4.3噴播綠化

清除作業(yè)面雜物及松動(dòng)巖塊，對(duì)坡面轉(zhuǎn)角處及坡頂?shù)睦饨沁M(jìn)行修整，使之呈弧形，盡可能將作業(yè)面平整，以利于客土噴播施工，同時(shí)增加作業(yè)面綠化效果。其目的是保證施工前作業(yè)面的凹凸度平均為±10cm，最大不超過(guò)±15cm。采用φ6mm的線材進(jìn)行編網(wǎng)，網(wǎng)孔規(guī)格為10cm×10cm。巖石處用風(fēng)鉆或電鉆按1m×1m間距梅花形布置錨桿。錨桿長(zhǎng)100cm。網(wǎng)與作業(yè)面保持一定間隙，并均勻一致。掛網(wǎng)可以使客土基質(zhì)在巖石表面形成一個(gè)持久的整體板塊。噴播基質(zhì)材料采用泥土、腐熟的有機(jī)肥、保水劑、黏合劑、草纖維、緩釋營(yíng)養(yǎng)肥料等混合材料經(jīng)過(guò)專用機(jī)械的攪拌后噴播在鐵絲網(wǎng)上，厚度為15cm。將處理好的種子與纖維、黏合劑、保水劑、復(fù)合肥、緩釋肥、微生物菌肥等經(jīng)過(guò)噴播機(jī)攪拌混勻成噴播泥漿，在噴播泵的作用下，均勻噴灑在工作作業(yè)面上。在完成噴播之后，為減少水分蒸發(fā)，需要對(duì)噴播的區(qū)域利用無(wú)紡布或者草簾進(jìn)行覆蓋。

5結(jié)論

該治理區(qū)是在詳細(xì)地質(zhì)勘查的基礎(chǔ)上進(jìn)行施工，確保裸露巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定，復(fù)綠后達(dá)到區(qū)域生態(tài)環(huán)境相融合的效果。在廢棄礦山裸露巖面和邊坡的治理中，該工程在技術(shù)上可行，在經(jīng)濟(jì)上合理，達(dá)到人與自然環(huán)境和諧的功能化要求。通過(guò)廢棄礦山修復(fù)與治理，廢棄礦山帶來(lái)的地質(zhì)災(zāi)害、土壤、水及空氣等環(huán)境污染顯著降低，基本改善了當(dāng)?shù)鼐用竦纳钯|(zhì)量，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境的持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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作者：姚世廳 農(nóng)冬靈 單位：北京市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開(kāi)發(fā)總公司