冬奧會(huì)交通走廊礦山地質(zhì)環(huán)境治理思路探討
——以三道營(yíng)鐵礦有限公司鐵礦為例

趙永真，顧福計(jì)，冀 廣，劉彥章

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冬奧會(huì)交通走廊礦山地質(zhì)環(huán)境治理思路探討
——以三道營(yíng)鐵礦有限公司鐵礦為例

趙永真1，顧福計(jì)1，冀 廣1，劉彥章2

（1.河北省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，石家莊 050021；2.深澤縣北中山水文站，石家莊 052560）

隨著2022年冬奧會(huì)所有雪上運(yùn)動(dòng)項(xiàng)目將在崇禮縣進(jìn)行，屆時(shí)將接待大量國(guó)內(nèi)外游客，但是該縣境內(nèi)在冬奧會(huì)交通走廊及賽場(chǎng)周邊共有7個(gè)露天開(kāi)采礦山點(diǎn)，由此產(chǎn)生了大量的礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，有損于城市形象，本次工作任務(wù)是消除奧運(yùn)通道沿線礦山地質(zhì)環(huán)境破壞對(duì)視覺(jué)景觀的影響。本文選擇其中最為典型的三道營(yíng)鐵礦有限公司鐵礦為例，闡述其恢復(fù)治理的思路，以供探討治理方案。思路為少投入，多見(jiàn)效，治理重點(diǎn)考慮水土保持措施和生態(tài)復(fù)綠效果。礦區(qū)中較大的廢石堆、渣堆、露天采坑，主要采用削高填低、分階整平、覆土綠化的治理措施，礦區(qū)地勢(shì)較低、容易匯水的地段修建截排水溝，將地表匯水引入露天采坑儲(chǔ)存，并可作為綠化用水。設(shè)計(jì)的礦山工程從施工可行性、施工工藝復(fù)雜性、環(huán)境治理效果、工程投資費(fèi)用大小及效益產(chǎn)出等多方面，進(jìn)行了分析對(duì)比。

冬奧會(huì)；礦山地質(zhì)環(huán)境；恢復(fù)治理

0　前言

伴隨國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，礦產(chǎn)市場(chǎng)繁榮，為經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出了巨大貢獻(xiàn)（何芳等，2010；姜建軍等，2005；唐朝暉，2013），但是因?yàn)榈V山開(kāi)采導(dǎo)致的問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重。礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題種類多樣，情況復(fù)雜，越來(lái)越多的影響到人們生活的各個(gè)方面，比如礦山地質(zhì)災(zāi)害造成人員傷亡事件、礦山粉塵對(duì)于北方地區(qū)冬季大面積霧霾天氣的貢獻(xiàn)等（李會(huì)荀等，2009；武強(qiáng)，2003）。2015年北京聯(lián)合張家口成功申辦2022年冬奧會(huì)，申奧計(jì)劃中張家口市崇禮縣將承辦冬奧會(huì)所有雪上項(xiàng)目。冬奧會(huì)交通走廊及賽場(chǎng)周邊分布著7個(gè)露天開(kāi)采礦山點(diǎn)，總面積約2.767km2，長(zhǎng)時(shí)間的礦山開(kāi)采活動(dòng)，產(chǎn)生了大量的礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題和地質(zhì)災(zāi)害隱患，地貌景觀和生態(tài)環(huán)境受到嚴(yán)重破壞，造成土地資源浪費(fèi)，直接影響著奧運(yùn)交通走廊及賽場(chǎng)周邊的對(duì)外環(huán)境形象。本文以具有代表性的礦山——三道營(yíng)鐵礦有限公司鐵礦礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理為案例，提出冬奧會(huì)交通走廊礦山治理的思路。

圖1　廢渣堆Fig.1 Slag heap

圖2　露天采坑Fig.2 Open pit

圖3　塌陷坑及地裂縫Fig.3 Collapse pit and ground fissure

1　礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀

礦區(qū)位于崇禮縣三道營(yíng)村，距離2022年冬奧會(huì)申辦地滑雪賽場(chǎng)旅游道路近約1km。該礦礦山有三個(gè)采區(qū)，東部采區(qū)為露天開(kāi)采，中部采區(qū)最早有地下開(kāi)采，最后轉(zhuǎn)為露天開(kāi)采，西部采區(qū)為地下開(kāi)采。礦山的幾個(gè)較大的廢石堆、干選料堆、尾礦庫(kù)及露天采坑邊坡一角在通往滑雪場(chǎng)的道路上直視可見(jiàn)，視覺(jué)景觀破壞嚴(yán)重（圖1、圖2、圖3），進(jìn)行礦山地質(zhì)環(huán)境勘查和礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理是十分必要的。三個(gè)采區(qū)礦山破壞總面積為0.52km2。共有廢石堆56個(gè)，總占地面積172905m2，總堆積方量378.008萬(wàn)m3，有干選廢料堆一個(gè)，占地面積20100m2，堆積方量33 萬(wàn)m3；露天采坑2個(gè)，坑口占地面積147200m2，坑內(nèi)積水的水面面積25150m2，最大水深分別為20 m 和8m；兩個(gè)尾礦庫(kù)總占地面積119780 m2，總堆積方量115萬(wàn)m3，堆高分別為35m和45m；三個(gè)采場(chǎng)道路總長(zhǎng)度6190m，占地面積29870m2，建構(gòu)筑物總占地面積1656.9m2，垃圾堆占地面積1000m2，豎井兩個(gè)，井口工業(yè)廣場(chǎng)面積5870m2。存在土體崩塌、廢石堆滑坡和采空塌陷、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害，其中采坑邊坡土體潛在崩塌1200m3，后緣裂縫長(zhǎng)17.5m；5個(gè)廢石堆坡頂外緣變形明顯，潛在滑塌體積8.4萬(wàn)m3，采空塌陷面積19600m2，估測(cè)最大塌陷深度約1.5 m，塌陷區(qū)外圍地裂縫3條，最長(zhǎng)91.5m，裂縫最寬1.5m，錯(cuò)臺(tái)高度最大0.7 m。

2　治理思路

（1）廢石堆

礦區(qū)中較大的廢石堆、渣堆主要采用削高填低、分階整平、覆土綠化的治理措施，治理中重點(diǎn)考慮到水土保持措施和生態(tài)復(fù)綠效果。一般先將廢石渣堆清理至設(shè)計(jì)的標(biāo)高，將產(chǎn)生的廢石利用裝載機(jī)、汽車運(yùn)移回填于區(qū)內(nèi)的低洼地段，并用推土機(jī)推平、分層碾壓進(jìn)行壓實(shí)處理，最終達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高，如有多余渣石可外運(yùn)至指定位置。對(duì)于基底為巖質(zhì)、原地面標(biāo)高與設(shè)計(jì)標(biāo)高相差小于30cm且附近地形變化較小地段可不進(jìn)行挖填方作業(yè)，對(duì)地形突變的基巖坎進(jìn)行適當(dāng)削坡。對(duì)渣坡較高的部位，如因場(chǎng)地條件限制不宜放坡整治時(shí)，可在渣坡邊緣坡腳設(shè)置擋土墻以防止邊坡失穩(wěn)發(fā)生滑塌。如上游匯水范圍較大，可在廢石堆上游設(shè)置排水溝，使陡壁及平臺(tái)的積水能順利排出，避免對(duì)平臺(tái)及邊緣坡面已治理區(qū)域產(chǎn)生破壞。最后于整治的平臺(tái)上覆土并種植喬木、灌木，在整治的廢石坡面上覆土并種植草本植物（徐慶勇，2015）。由于治理區(qū)面積較大，區(qū)內(nèi)可取的土源較少，經(jīng)綜合考慮治理總費(fèi)用和覆土量，對(duì)喬灌木種植工程采取點(diǎn)坑狀換土，對(duì)苜蓿等種植工程采取開(kāi)挖種植槽換土的方式，在含土量較大的碎石土、黃土狀碎石土地層中種植時(shí)不進(jìn)行換土，以減少取用土量、節(jié)約治理費(fèi)用。

（2）露天采坑

礦區(qū)中露天采坑一般結(jié)合廢渣石堆，采取削高填低的治理工程統(tǒng)一治理。露天采坑分布在鐵礦東部、中部采場(chǎng)。采坑較大，環(huán)狀開(kāi)采邊坡深度較陡，且局部有不連續(xù)的小臺(tái)階，目前坑內(nèi)有積水，水源來(lái)源于上游溝谷匯水、尾礦庫(kù)滲漏水及降雨入滲水的積存?？紤]到該礦山治理中綠化用水較多，對(duì)上述兩個(gè)采坑的治理應(yīng)盡量保存坑內(nèi)水源，方法是不對(duì)采坑進(jìn)行回填，保留原坑內(nèi)積水，外圍設(shè)置護(hù)欄，防范人蓄進(jìn)入，對(duì)采坑外圍的陡壁可盡量利用現(xiàn)有臺(tái)階，進(jìn)行延長(zhǎng)、貫通后分級(jí)放坡處理，再對(duì)各臺(tái)面進(jìn)行覆土綠化。

對(duì)采坑周邊的廢石邊坡和切坡陡坡，采用分級(jí)削坡治理的辦法，盡量利用現(xiàn)有的各臺(tái)階，并對(duì)其延伸、貫通，控制各平臺(tái)寬度不小于3m，臺(tái)階高度不大于10m分級(jí)放坡、覆土、綠化，臺(tái)階間的基巖坡面保持原狀，廢土石坡面播撒草籽綠化。

（3）土體崩塌

礦區(qū)中土體崩塌只有一處，位于東采區(qū)的采坑邊坡上，開(kāi)裂明顯，治理設(shè)計(jì)中應(yīng)將其消除，清理的廢土石用于廢石堆換土綠化。

（4）廢石堆滑坡

礦區(qū)內(nèi)廢石堆滑坡體多出現(xiàn)在廢石堆邊坡上，因廢石堆邊坡較陡、坡體未經(jīng)壓實(shí)而出現(xiàn)變形開(kāi)裂，坡頂出現(xiàn)張拉裂隙，治理中不單獨(dú)布置地質(zhì)災(zāi)害治理工程，可結(jié)合礦山環(huán)境治理進(jìn)行放坡、壓實(shí)等整治措施即可處理。

（5）地面塌陷、地裂縫

礦區(qū)內(nèi)地面塌陷只有一處，即西部采區(qū)因地下采礦活動(dòng)形成的地面塌陷，位于荒山上，因該采區(qū)停產(chǎn)時(shí)間較長(zhǎng)，2013年經(jīng)整平和梯級(jí)狀處理，目前變形趨勢(shì)不明顯，根據(jù)勘查報(bào)告，已基本穩(wěn)定，設(shè)計(jì)中可以布置綠化工程恢復(fù)生態(tài)環(huán)境，使其與周邊環(huán)境融為一體（李永紅，2014）。并在其外圍圍護(hù)刺網(wǎng)，在通往采空區(qū)的路口樹(shù)立警示牌。警示牌數(shù)量3塊，牌正面標(biāo)明“塌陷區(qū)危險(xiǎn)，注意安全”等內(nèi)容，同時(shí)將寫(xiě)上國(guó)土部門(mén)及礦山企業(yè)聯(lián)系電話，方便群眾在需要時(shí)與國(guó)土部門(mén)及礦山企業(yè)取得聯(lián)系。地裂縫是采礦引發(fā)的地面塌陷區(qū)外圍的伴生裂縫，可先進(jìn)行針對(duì)性的回填夯實(shí)，再結(jié)合塌陷區(qū)一同治理。

（6）礦山道路綠化

礦區(qū)內(nèi)進(jìn)礦的主干道路兩側(cè)種植油松，間種沙棘綠化；礦山內(nèi)通往各主要治理區(qū)的道路，設(shè)計(jì)作為綠化工程養(yǎng)護(hù)期的通行道路，也在道路兩側(cè)種植油松，間種沙棘綠化。其他的一些斷頭路，結(jié)合廢土石治理工程統(tǒng)一整治綠化。

（7）綠化種植及水保

由于礦區(qū)內(nèi)土源較少，全面平鋪式覆土工程量較大、費(fèi)用較高，考慮到礦山廢石堆及區(qū)內(nèi)出露的碎石土大多混有一定的粘性土，設(shè)計(jì)中對(duì)礦山的綠化種植都采用坑穴內(nèi)換土，廢石邊坡均修整為30°左右的邊坡，以利于水土保持，斜坡面均沿等高線壟溝狀開(kāi)挖種植槽，換土后種植苜蓿；放坡修整后的廢石平臺(tái)按5‰坡度微內(nèi)傾，露天采坑階梯狀削坡后，基巖平臺(tái)面狀覆土，外圍砌筑干砌石擋土堰，以利于水土保持和坡面穩(wěn)定。治理中的覆土來(lái)源首先利用露天采坑梯級(jí)邊坡修整時(shí)的第四系棄土和清除的土體崩塌體的黃土狀土，不夠部分采用外購(gòu)?fù)猎础?/p>

（8）截排水工程

礦區(qū)地勢(shì)較低、容易匯水的地段修建截排水溝，將外圍匯水引入露天采坑儲(chǔ)存，防范匯水沖刷坡面，另一方面，在兩個(gè)露天采坑出口處修建排水溝，將多余之水引出區(qū)外。具體共修建9條排水溝，在東部采坑周邊修建4條排水溝，在中部采場(chǎng)周邊修建2條排水溝；以各采坑出口為起點(diǎn)，沿路內(nèi)側(cè)、廢石堆外側(cè)修建一條排水溝，將水引出區(qū)外；在西部采場(chǎng)廢石堆東側(cè)修建一條排水溝，將上游匯水引出區(qū)外，防范匯水沖刷坡面，影響治理效果。

3　效益分析

（1）社會(huì)效益

本次治理實(shí)現(xiàn)邊開(kāi)采邊治理、誰(shuí)破壞誰(shuí)治理的理念，對(duì)整個(gè)社會(huì)對(duì)礦山開(kāi)發(fā)的認(rèn)識(shí)，礦山開(kāi)發(fā)者對(duì)規(guī)范開(kāi)采、環(huán)境保護(hù)的認(rèn)識(shí)及國(guó)土資源管理部門(mén)對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境的有效監(jiān)管都有很大的提高。同時(shí)通過(guò)環(huán)境的改善，提高了冬奧會(huì)舉辦城市的整體環(huán)境形象，社會(huì)效益明顯。

（2）經(jīng)濟(jì)效益

通過(guò)治理恢復(fù)工程的落實(shí)，新增綠化面積，喬木作為木材林，有一定的經(jīng)濟(jì)效益，沙棘可作為經(jīng)濟(jì)林進(jìn)行飲料開(kāi)發(fā)，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，苜蓿可作為養(yǎng)殖業(yè)的草料，也具有一定的經(jīng)濟(jì)效益。礦山治理完成后，可結(jié)合上述工程進(jìn)一步開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的最大化。

（3）環(huán)境效益

礦山環(huán)境治理工程重在環(huán)境效益。礦山治理前廢石裸露，生態(tài)環(huán)境全部破壞，治理后，受破壞的部位全部復(fù)綠，生態(tài)環(huán)境全部恢復(fù)，視覺(jué)景觀影響得到消除，礦山環(huán)境與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，甚至于成為當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的一個(gè)亮點(diǎn)，環(huán)境效益明顯。

4　結(jié)論

我國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型階段，對(duì)于環(huán)境的重視程度日益提高，礦山地質(zhì)環(huán)境種類繁多，涉及工程地質(zhì)、采礦、生物等多種學(xué)科，治理難度普遍較大，其恢復(fù)治理技術(shù)仍處于初級(jí)階段，與美國(guó)、澳大利亞等發(fā)達(dá)國(guó)家相比，仍存在差距，我們可以通過(guò)借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，使這項(xiàng)工作在法律層面更加完善、在技術(shù)要求上更加規(guī)范、治理資金上更有保障。本礦山治理對(duì)占地和破壞面積較大的廢石堆、露天采坑、廢料堆等主要礦山工程從施工可行性、施工工藝復(fù)雜性、環(huán)境治理效果、工程投資費(fèi)用大小及效益產(chǎn)出等多方面進(jìn)行了分析對(duì)比，提出了經(jīng)濟(jì)、合理的治理措施，為礦山生態(tài)環(huán)境從毀壞到重新獲得生命提供借鑒，為北京—張家口冬季奧林匹克運(yùn)動(dòng)會(huì)提供良好的環(huán)境支撐。

［1］何芳，徐友寧，喬岡，等. 中國(guó)礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題區(qū)域分布特征［J］. 中國(guó)地質(zhì)，2010，37（5）：1520～1529.

［2］姜建軍，劉建偉，張進(jìn)德，等. 我國(guó)礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)的環(huán)境問(wèn)題及對(duì)策探析［J］. 國(guó)土資源情報(bào)，2005，6（8）：22～26.

［3］唐朝暉. 礦山地質(zhì)環(huán)境治理工程設(shè)計(jì)思路探討——以廣西鳳山縣石灰?guī)r礦山為例［J］. 水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2013，40（2）：123～128.

［4］李會(huì)荀，蔡冠生，佟俊梅. 淺談礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題及治理措施——以萊州市為例［J］. 資源與產(chǎn)業(yè)，2009，11（6）：89～91.

［5］武強(qiáng). 我國(guó)礦山環(huán)境地質(zhì)問(wèn)題類型劃分研究［J］. 水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2003，30（5）：103～112.

［6］徐慶勇. 礦山環(huán)境治理的景觀再生設(shè)計(jì)研究——以北京龍世源有限責(zé)任公司采石場(chǎng)礦山環(huán)境治理為例［J］. 城市地質(zhì)，2015，10（3）：18～21.

［7］李永紅. 神府煤礦區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題及恢復(fù)治理探討——以趙家梁煤礦為例［J］. 資源與產(chǎn)業(yè)，2014，16（6）：18～21.

Discussion on the Management of the Mine Geological Environment along the Winter Olympics Traffic Corridor——Taking a Iron Ore Mine of Sandaoying Iron Ore Co. Ltd. as an Example

ZHAo Yongzhen1， GU Fuji1， JI Guang1， LIU Yanzhang2
（1. Hebei Geological Environment Monitoring Station， Shijiazhuang 050021； 2. Beizhongshan Hydrological Station， Shenze County， Shijiazhuang 050021）

All the snow sports for the 2022 Winter Olympics will be carried out in Chongli County， at that time， a large number of domestic and foreign tourists will visit the games. However， along the Winter Olympics traffic corridor and around the stadiums there are 7 open-pit mines， which may result in a lot of mine geological environmental problems， and damage the image of the Chongli County. This project task is to eliminate the mine geological environment along the Olympic traffic corridor and to reduce destructive effect on the visual landscape. This paper selects a typical iron ore mine of Sandaoying Co. Ltd. as an example to expound the ideas of restoration: less investment， more effective governance， more soil ecological greening measure. In the mining area， the large tails， and open pits are mainly to cut the high and to fill the low， and to cover soil greening measures； in the mining area at low level and easy to catchment area， it needs to build drains， so that the surface catchment water can flow into the open pits for greening. Mine engineering design is analyzed from the construction feasibility， construction process complexity， environmental effect， investment costs and benefits of the project and so on.

Winter Olympics； Mine geological environment； Recovery management ?

TD167

A

1007-1903（2016）02-0026-04

10.3969/j.issn.1007-1903.2016.02.006

趙永真（1983- ），女，工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)方面研究。E-mail：13463964469@139.com