某廢棄采石場地質(zhì)環(huán)境治理方案的探討*

陳繼強(qiáng) 黃土龍 王 杰 萬海平

(1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司;2.江銅集團(tuán)銀山礦業(yè)有限公司)

某廢棄采石場地質(zhì)環(huán)境治理方案的探討*

陳繼強(qiáng)1黃土龍1王 杰1萬海平2

(1.中鋼集團(tuán)馬鞍山礦山研究院有限公司;2.江銅集團(tuán)銀山礦業(yè)有限公司)

隨著眾多采石場的閉坑、關(guān)停，廢棄采石場的治理成為地方政府的工作重點(diǎn)之一。通過分析廢棄采石場治理的特點(diǎn)，總結(jié)了國內(nèi)外治理經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合某廢棄采石場現(xiàn)狀，提出了清理邊坡浮石以消除安全隱患的措施，針對治理區(qū)不同邊坡形態(tài)，分別選取掛網(wǎng)客土噴播和平臺覆土種樹、爬藤覆蓋坡面進(jìn)行綠化，對廢棄采石場治理工作具有一定的參考價(jià)值。

廢棄采石場 地質(zhì)環(huán)境治理 掛網(wǎng) 綠化

上世紀(jì)80年代開始，隨著經(jīng)濟(jì)的高速增長，大規(guī)?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)的展開，導(dǎo)致石料需求量激增。石料開采給當(dāng)?shù)仄髽I(yè)和人民帶來就業(yè)和財(cái)富的同時(shí)，也破壞了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境和自然景觀。開采結(jié)束后，大部分遺留下的廢棄宕口存在邊坡滑坡、崩塌、滾石隱患。在提倡綠色和諧礦山發(fā)展的今天，對廢棄采石場的安全隱患進(jìn)行排除和恢復(fù)生態(tài)環(huán)境，顯得尤為迫切。

1 廢棄采石場治理的特點(diǎn)

(1)數(shù)量眾多，情況復(fù)雜。以前礦山管理部門對石料礦的最低生產(chǎn)規(guī)模限定較小，采石場的準(zhǔn)入條件不高，各地涌現(xiàn)了眾多小型采石企業(yè)。為了降低開采、運(yùn)輸?shù)某杀荆墒瘓龃蠖嗑徒x點(diǎn)[1]，公路附近、城市周邊山坡上露天采石場遍布，甚至同一座山有幾家企業(yè)同時(shí)開采。各宕口形態(tài)多樣，陡坡、高邊坡眾多，地形復(fù)雜，邊坡巖石風(fēng)化嚴(yán)重，存在滑坡、邊坡崩塌等安全隱患。

(2)開采不規(guī)范，施工困難。按設(shè)計(jì)開采閉坑后的采石場邊坡穩(wěn)定，治理工作主要是生態(tài)恢復(fù)，治理相對簡單。然而，小型礦山企業(yè)技術(shù)力量薄弱，為了利益最大化，未按照設(shè)計(jì)方案自上而下分層開采，而采用一面坡方式，且只開采易采、質(zhì)量好的礦石，導(dǎo)致采坑不規(guī)整，存在滑坡、崩塌隱患。部分廢棄采石場周邊環(huán)境復(fù)雜，附近有民居或者公路通過，治理過程中需要考慮爆破安全問題，給治理工作帶來了困難。

2 廢棄采石場治理方法

廢棄采石場治理一般包含兩部分：①消除安全隱患，主要包括存在滑坡、崩塌、滾石隱患的不穩(wěn)定邊坡，以及有墜落隱患的高低不平的采坑；②復(fù)綠，即治理區(qū)生態(tài)恢復(fù)。廢棄采石場治理順序是先消除安全隱患，再進(jìn)行綠化。

2.1 不穩(wěn)定邊坡治理方法

(1)削坡減載。從邊坡頂部向下逐層開挖，形成梯級臺階，降低總體邊坡角，減輕邊坡承受的負(fù)荷，達(dá)到穩(wěn)定邊坡目的。

(2)疏干排水。包括地表排水和地下水疏干，地表排水一般是在坡頂修筑截水溝，防止邊坡外地表水流進(jìn)邊坡巖體表面裂隙中；在平臺及坡底設(shè)置排水溝，防止匯水沖刷邊坡。采石場大多為山坡露天礦，除涉及溶洞的礦山，極少涉及地下疏干。

(3)支擋與錨固。主要包括擋土墻、抗滑樁、錨桿、預(yù)應(yīng)力錨索、SNS柔性防護(hù)系統(tǒng)等[2]，通過增大巖石強(qiáng)度改善邊坡的穩(wěn)定性。

2.2 綠化方法

礦山各平臺經(jīng)整平后，覆土植樹種草，恢復(fù)為林地[3]。對于邊坡面綠化，國內(nèi)外采用的主要方法：

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(1)飄臺、魚鱗穴、燕巢法。陡坡上架設(shè)鋼架支撐飄臺，定向爆破形成魚鱗狀洞穴，利用石壁面的凸出部位，用磚石砌筑圍欄，創(chuàng)造植物生長空間[4]，此方法主要適用于穩(wěn)定的陡坡，施工速度緩慢，工程量巨大。

(2)臺階面爬藤類植物復(fù)綠法。在上、下平臺坡底、坡頂附近鑿槽種植爬藤類植物，植物爬滿整個(gè)坡面，達(dá)到綠化目的，主要應(yīng)用于規(guī)整穩(wěn)定的臺階，或者經(jīng)削坡、降坡后形成的穩(wěn)定臺階。

(3)噴播復(fù)綠法。噴播復(fù)綠法是利用特制噴混機(jī)械將土壤、有機(jī)質(zhì)、保水劑、粘合劑和種子等混合后噴射到穩(wěn)定的巖面上，在巖壁表面形成噴播層，營造一個(gè)既能讓植物生長發(fā)育而種植基質(zhì)又不被沖刷的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，保證草種迅速萌芽和生長[5]，適用于普通條件下無法綠化或綠化差的邊坡。

(4)景觀再造法。對廢棄采石場進(jìn)行深層次的開發(fā)利用，使其成為人工湖泊、人工石雕、主題公園等觀光游覽景點(diǎn)[4]。

3 某廢棄采石場治理方案

3.1 廢棄采石場概況

某廢棄采石場位于山頂高處，宕口坡面巖石裸露，宕口東南200 m有村莊，宕口坡面正對東側(cè)省道，造成嚴(yán)重的視覺污染。宕口邊坡長約112 m，南側(cè)寬約50 m的邊坡一坡到頂，邊坡最大高差為65 m，邊坡角為53°。北側(cè)邊坡最大高差為68 m，分3個(gè)臺階，臺階高度自上而下分別為27，22，19 m，平臺寬5～15 m，邊坡角為38°～43°，宕口底盤尺寸為50 m×25 m。治理區(qū)巖性為賦存于三疊系南陵湖組地層中的石灰?guī)r，中硬，水文地質(zhì)條件和工程地質(zhì)條件簡單。

根據(jù)邊坡形態(tài)，將治理區(qū)劃分為兩部分：南側(cè)單臺階邊坡為A區(qū)，邊坡巖石較完整；北側(cè)邊坡以及坑底為B區(qū)，邊坡巖石裸露，風(fēng)化嚴(yán)重。宕口現(xiàn)場見圖1。

圖1 廢棄采石場宕口

現(xiàn)狀宕口邊坡角小于開采設(shè)計(jì)的最終邊坡角55°，北側(cè)邊坡臺階高度略高于設(shè)計(jì)臺階高度，小于并段后的臺階高度；南側(cè)邊坡未分臺階，且是所有邊坡中最陡的。根據(jù)現(xiàn)場工程地質(zhì)勘察數(shù)據(jù)，使用赤平極射投影法進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性分析，結(jié)果顯示，邊坡總體是穩(wěn)定的。

3.3 治理方案

綜合考慮國內(nèi)外各種治理技術(shù)、投資和效果，結(jié)合治理區(qū)實(shí)際情況，因地制宜，從生態(tài)系統(tǒng)角度，考慮對采石場區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性、長久性及與鄰近地區(qū)景觀協(xié)調(diào)的一致性；從土地利用方面,考慮最大限度恢復(fù)林地生產(chǎn)力。

邊坡總體穩(wěn)定，但受開采及長期風(fēng)化影響，形成較多的浮石和裂隙，存在浮石滾落的安全隱患。因此，應(yīng)選取在安全上可靠、技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理的邊坡治理方案。先徹底清除邊坡浮石，消除地質(zhì)災(zāi)害隱患，再將北部B區(qū)的上部臺階平臺及坑底平臺整平，覆土后植樹種草。為了防止治理區(qū)外圍及坡面上的積水沖刷覆土層和植被，治理區(qū)外圍、各平臺坡底線附近設(shè)置截、排水溝。南側(cè)A區(qū)坡度較陡，大于45°，難以直接覆土，采用掛網(wǎng)客土噴播技術(shù)復(fù)綠。北側(cè)為臺階式邊坡，臺階高度較小，巖質(zhì)坡面直接采用爬滕類植被綠化。治理方案示意見圖2。

圖2 治理方案示意

3.3.1 邊坡浮石清理

邊坡頂、底部浮石使用挖掘機(jī)清理，挖掘機(jī)鏟斗無法觸及的中部坡面，采用人工撬毛法。清理出的石塊用于覆土層外圍砌筑擋土墻，防止治理區(qū)的水土流失。需清理的邊坡面積見表1。

表1 需清理邊坡面積

3.3.2 平臺整平

對平臺上低洼的凹坑進(jìn)行回填，凸起的巖塊用破碎錘整平，平臺保持0.3%的反坡，利于排水和覆土植樹種草。

3.3.3 排水系統(tǒng)

治理區(qū)外圍設(shè)置截水溝，各平臺坡底線附近開挖排水溝，將平臺、坡面匯水排出治理區(qū)，防止大量匯水沖刷邊坡和平臺。

3.3.4 綠化工程

南側(cè)A區(qū)采用掛網(wǎng)噴播法綠化，主要工藝流程：①搭建腳手架；②鉆孔、安裝錨桿，坡面上按1 m×1 m布孔，孔深1 m，灌漿安裝錨桿，主錨桿為φ16 mm×1 000mm圓鋼,輔助錨桿為φ12 mm×600 mm;③掛網(wǎng),金屬網(wǎng)為φ2 mm×50 mm×50 mm鍍鋅鐵絲網(wǎng)，搭接長度應(yīng)大于2個(gè)網(wǎng)眼，即10 cm以上，使用鐵絲與錨桿固定;④客土噴播,噴播厚度為5～7 cm，A區(qū)噴播工程量見表2，噴播綠化斷面見圖3；⑤植被養(yǎng)護(hù)。

表2 A區(qū)坡面噴播工程量

圖3 噴播綠化斷面示意(單位：mm)

北側(cè)B區(qū)各平臺覆土0.6 m，種植能適應(yīng)礦山環(huán)境的耐旱、耐貧瘠的紅葉石楠，間距為2 m×2 m，樹間種草，沿邊坡坡底和坡頂種植爬山虎或葛藤，間距為2 m，綠化坡面。為防止水土流失，在二、三級平臺的坡頂、底盤平臺的入口處設(shè)置擋土墻。

4 結(jié) 語

隨著越來越多的露天石料礦山閉坑，使得采場宕口存在安全隱患的同時(shí)，也帶來了水土流失和視覺污染等一系列的問題，急需進(jìn)行治理。本文分析了廢棄采石場治理的特點(diǎn)，總結(jié)了國內(nèi)外主要治理方法，并根據(jù)某采石場的現(xiàn)狀，清理邊坡浮石以消除安全隱患，針對治理區(qū)不同邊坡形態(tài)，分別選取了掛網(wǎng)客土噴播和平臺覆土種樹、爬藤覆蓋坡面進(jìn)行綠化的治理方案，治理投資約為100萬元，治理成本不大，治理結(jié)束后，區(qū)域?qū)⑷繛橹脖桓采w，可以達(dá)到預(yù)期的治理效果。

[1] 寧豐收,游 霞,楊海林.重慶市主城區(qū)廢棄采石場生態(tài)與景觀恢復(fù)對策[J].水土保持通報(bào),2005,25(3):77-80.

[2] 蔡美峰,何滿潮,劉東燕.巖石力學(xué)與工程[M].北京:科學(xué)出版社,2002.

[3] 羅 松,鄭天媛.采石場遺留石質(zhì)開采面階梯整形覆土綠化方法研究[J].中國水土保持,2001(2):38-39.

[4] 黃敬軍.廢棄采石場巖質(zhì)邊坡綠化技術(shù)及廢棄地開發(fā)利用探討[J].中國地質(zhì)災(zāi)害與防治學(xué)報(bào),2006,17(3):69-72.

[5] 楊冰冰,夏漢平,黃 娟,等.采石場石壁生態(tài)恢復(fù)研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)雜志,2005,24(2):181-186.

*“十二五”國家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目(編號:2011BAB07B01) 。

2015-03-04)

陳繼強(qiáng)(1966—)，男，高級工程師，243000 安徽省馬鞍山市經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)西塘路666號。