張家口下花園區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境治理存在的問題及對策

李玉倩 王德利

(北京市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)總公司)

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張家口下花園區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境治理存在的問題及對策

李玉倩 王德利

(北京市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)總公司)

資源和環(huán)境問題是目前社會發(fā)展的核心問題，為提高礦產(chǎn)資源枯竭型城市的環(huán)境質(zhì)量，使生態(tài)環(huán)境惡化的趨勢有所減緩，逐步達到資源、環(huán)境與經(jīng)濟、社會相互協(xié)調(diào)發(fā)展的目的，促進資源枯竭型城市經(jīng)濟結(jié)構轉(zhuǎn)型，以河北省張家口市下花園區(qū)礦產(chǎn)資源枯竭城市礦山地質(zhì)環(huán)境治理項目為例，剖析了該區(qū)存在的礦山地質(zhì)環(huán)境問題，并對治理對策進行了討論，供區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境治理參考。

資源枯竭型城市 經(jīng)濟結(jié)構轉(zhuǎn)型 礦山地質(zhì)環(huán)境 治理對策

張家口市下花園區(qū)的煤炭開采史可追溯到明朝，礦區(qū)面積達30 km2。20世紀50年代初至90年代末，煤炭產(chǎn)業(yè)一直是下花園區(qū)的支柱產(chǎn)業(yè)。煤礦鼎盛時期，區(qū)內(nèi)曾有下花園煤礦、興隆山煤礦、雞鳴山煤礦、前山煤礦等4個國有煤礦以及85個鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦及小窯，煤炭資源枯竭后，區(qū)內(nèi)煤礦相繼破產(chǎn)或關閉，由于長期開采，礦區(qū)周圍隨處可見地面塌陷坑、地裂縫、矸石堆。為促進該區(qū)經(jīng)濟結(jié)構轉(zhuǎn)型，有必要對區(qū)內(nèi)存在的地質(zhì)環(huán)境問題進行分析，并對治理措施進行探討。

1 礦山地質(zhì)環(huán)境問題

1.1 次生地質(zhì)災害

(1)崩塌。區(qū)內(nèi)崩塌隱患共有8處，主要分布于雞鳴山南側(cè)110國道、外環(huán)路兩側(cè)基巖斜坡和陡壁處。該類崩塌由開挖山體修路所致，坡體整體較陡，坡度60°～85°，坡高7～32 m，小構造及巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，多組結(jié)構面將坡面切割成塊狀或碎裂狀，同時，受爆破開挖擾動，邊坡坡面分布較多的松動碎塊石，在自重及外界因素的影響下易發(fā)生崩落掉塊，局部穩(wěn)定性較差。另外，坡面出露巖體局部區(qū)段黏土質(zhì)含量高，極易風化，長期裸露更不利于坡面的整體穩(wěn)定，直接威脅道路上的行車及行人安全。

(2)滑坡?；挛挥谙禄▓@區(qū)雞鳴山西坡，屬于土質(zhì)邊坡，碎石土厚5～15 m，下伏寒武系紅色頁巖、粉砂質(zhì)頁巖夾薄層灰?guī)r，斜坡坡腳為110國道(順坡腳走向)，國道修建時進行了坡腳開挖，造成斜坡前端坡度達50°，坡上植被為灌叢，覆蓋率10%～20%。坡體中部局部發(fā)生過滑動，滑體為碎石土，滑床亦為碎石土，呈條形，滑坡后壁高3～5 m?；掳l(fā)生時坡前已修建擋土墻，但仍覆蓋了長40 m的公路和鐵路，造成了較大的經(jīng)濟損失。

(3)采空區(qū)地面塌陷。經(jīng)調(diào)查統(tǒng)計，區(qū)內(nèi)地面塌陷共80處。多年的舊區(qū)復采，井下巷道形成了“樓上樓”的局面，地表塌陷坑、地裂縫星羅棋布，造成民宅、醫(yī)院、學校等基礎設施大量受損。經(jīng)過40多年的大規(guī)模開采，形成了12.5 km2的采煤沉陷區(qū)，受災民宅4 482戶、12 532人，受損學校4所，受損醫(yī)院(衛(wèi)生所)6所。地下采空區(qū)造成地表裂縫，有毒氣體滲出，威脅了礦區(qū)居民的生命安全。

1.2 土地資源占壓與破壞

區(qū)內(nèi)礦山開采過程中產(chǎn)生的煤矸石及廢渣的大量堆積、地面塌陷及大規(guī)模山體開挖取土，大量占用和破壞了土地資源。其中采空區(qū)地面塌陷及廢渣堆積對土地資源的破壞最大，特別是青山村及興隆山煤礦一帶，地面塌陷使地下水疏干水資源枯竭，也間接地對土地資源產(chǎn)生了破壞。

1.3 含水層破壞

經(jīng)調(diào)查走訪及勘查佐證，礦區(qū)范圍內(nèi)垂深600 m內(nèi)已無含水層，嚴重影響了地表植被生長，植被覆蓋率不足2%，且居民生產(chǎn)生活用水困難，治理恢復難度極大，引發(fā)了土壤沙化等一系列環(huán)境問題。從地理位置上講，下花園區(qū)位于北京西北，首都常年主風向上游，下花園區(qū)已成為京津周圍地區(qū)一個不可忽視的風沙源。

1.4 地貌景觀破壞

下花園區(qū)煤礦開采對地形地貌景觀的影響破壞主要集中于下花園煤礦、興隆山煤礦周邊、雞鳴山景區(qū)周邊及公路沿線，其中以煤礦周邊及景區(qū)周邊景觀破壞最為嚴重，破壞方式以塌陷坑、地裂縫及煤矸石堆為主，地面塌陷不僅使區(qū)內(nèi)耕地絕產(chǎn)，而且對區(qū)內(nèi)地貌景觀造成了極大破壞。雞鳴山風景區(qū)周邊由于雞鳴山、前山煤礦的開采，煤矸石堆星羅棋布，山體植被遭受嚴重破壞，細顆粒物質(zhì)失去保護，直接裸露于地表，在風力吹揚作用下，污染空氣，降低了大氣環(huán)境質(zhì)量。

2 治理措施

(1)次生地質(zhì)災害。對于地質(zhì)災害的治理首先應消除地質(zhì)災害隱患，其次結(jié)合周邊地形地貌進行地形整治。下花園區(qū)礦山開采引起的次生地質(zhì)災害隱患主要包括滑坡、崩塌、地面塌陷。前山滑坡為洋河大渠開挖的碎石土堆積而成的斜坡體，緊鄰110國道及京張鐵路，主要采取削坡、錨桿格構、擋墻、截排水工程來保證坡體穩(wěn)定性，防止其發(fā)生失穩(wěn)破壞。崩塌體主要集中于雞鳴山南坡110國道北側(cè)及西外環(huán)路兩側(cè)，對邊坡局部穩(wěn)定性較差的地段進行削坡，在此基礎上布置主動防護網(wǎng)及錨噴工程、截排水工程，并在坡腳種植灌木及爬山虎。對煤礦采空地面塌陷主要采取回填方式，對破壞的土地進行恢復治理[1-4]。此外，對區(qū)內(nèi)的采空區(qū)進行位移監(jiān)測，采空塌陷雖經(jīng)地形整治，地形地貌得到了較好的恢復，為玉帶山產(chǎn)業(yè)園區(qū)建設創(chuàng)造了良好的用地條件，但在規(guī)劃區(qū)范圍內(nèi)分布有大面積未進行治理的采空區(qū)，且仍處于殘余變形狀態(tài)。

(2)土地資源占壓與損毀。區(qū)內(nèi)土地資源占壓與損毀區(qū)域恰好位于下花園玉帶山產(chǎn)業(yè)園區(qū)的中心部位，為緩解園區(qū)用地緊張局面，采取了地形整治、格構護坡、截排水工程等措施，對采煤形成的礦渣堆及塌陷破壞的土地進行恢復治理，取得了顯著成效，極大地緩解了產(chǎn)業(yè)園區(qū)用地緊張的局面，促進了下花園區(qū)的經(jīng)濟、產(chǎn)業(yè)結(jié)構轉(zhuǎn)型。

(3)地貌景觀破壞。對雞鳴山景區(qū)附近區(qū)域的礦渣堆進行了平整，使地形與周邊相銜接，為規(guī)避傳統(tǒng)大面積人工營林的單調(diào)化，采取栽種側(cè)柏、油松金葉榆、丁香、山桃、小葉女貞等喬灌木，提出了一套主題突出、景觀豐富的設計模式，充分滿足景觀和生物多樣性的要求，使多樣的生物棲息地和多樣的景觀營造成為可能。種植形式上考慮到區(qū)域的景觀視線主要來源于動態(tài)視線，因此在種植形式上選用花灌木“S”曲線型，營造一種動態(tài)景觀，較好地恢復了雞鳴山景區(qū)周邊的生態(tài)環(huán)境。

(4)礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測工程。玉帶山產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)建設是下花園區(qū)經(jīng)濟轉(zhuǎn)型的規(guī)劃要點，保障園區(qū)地質(zhì)安全十分必要。產(chǎn)業(yè)園區(qū)雖經(jīng)多期地形整治，地形地貌得到了有效恢復。但在規(guī)劃區(qū)范圍內(nèi)分布有大面積未進行治理的采空區(qū)，且仍處于殘余變形狀態(tài)，將對工程建設地基穩(wěn)定產(chǎn)生安全隱患。通過對產(chǎn)業(yè)園區(qū)的采空區(qū)進行地表變形監(jiān)測，了解地表的穩(wěn)定性狀況，為園區(qū)規(guī)劃建設提供準確依據(jù)。

3 討 論

(1)勘查工作量布置不足。下花園區(qū)礦產(chǎn)資源枯竭城市礦山地質(zhì)環(huán)境治理項目針對下花園煤礦及興隆山煤礦區(qū)進行了大規(guī)模的地形整治，挖填方量較大，在設計前對區(qū)內(nèi)進行了詳細勘查，但勘查程度仍有欠缺，僅在填方或挖方區(qū)布設了典型鉆孔，設計施工后，部分區(qū)域出現(xiàn)了實際工程開挖與設計不符的現(xiàn)象。

(2)地形整治工程中，設計平臺過大。由于下花園煤礦及興隆山煤礦地處玉帶山產(chǎn)業(yè)園區(qū)中部地帶，設計之初考慮后期用地需設計較大的地形整治平臺，但平臺面積較大意味著挖填方量較大，雖然填方區(qū)設計碾壓系數(shù)為0.95，但由于區(qū)內(nèi)面積大、地形及巖性組成復雜等特點，該系數(shù)較難達到，因此，設計時應根據(jù)地形整治區(qū)地形地貌特征適當減少填方區(qū)尤其是高填方區(qū)的面積。

(3)崩塌治理工程設計，景觀需求考慮不足。該項目通過削坡、清理圍巖、錨噴等措施對外環(huán)路兩側(cè)的巖質(zhì)邊坡進行了治理，消除了崩塌地質(zhì)災害隱患，但由于兩側(cè)邊坡陡立及氣候條件的特殊性(凍期長，夏季干旱少雨但瞬時降雨量大)，一般的邊坡復綠方法難以適用，故仍需對特殊地區(qū)高陡邊坡復綠技術方法進行進一步探索。

[1] 郭 真.采礦活動對生態(tài)環(huán)境的污染及治理[J].世界地質(zhì)，1996，15(4)：69-72.

[2] 韋朝陽，張立城，何書金，等.我國煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀及綜合整治對策[J].地理學報，1997(4)：300-307.

[3] 韋朝陽，張立城，趙桂久.試論我國煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀及綜合整治對策[J].中國人口·資源與環(huán)境，1995(4)：26-29.

[4] 周愛國，周建偉，梁合誠，等.礦山地質(zhì)環(huán)境評價[M].武漢:中國地質(zhì)大學出版社，2008.

2016-03-28)

李玉倩(1984—)，女，工程師，100050 北京市西城區(qū)南緯路4號。