廢棄礦區(qū)綜合治理方法研究
——以泉州市泉港區(qū)驛坂廢棄礦區(qū)為例

林國評

(泉州市市政工程管理處 福建泉州 362000)

0 引言

廢棄礦區(qū)，是指在礦產(chǎn)開采過程中，被開采活動所破壞造成匯水面積大、水流速度快、沖刷能力強并同時缺少植物生長所需的土壤、養(yǎng)分、水分等自然條件，以致影響礦區(qū)表面的不穩(wěn)定性，山體坍塌，水土流失，給人民群眾的生命財產(chǎn)帶來嚴重威脅，同時對周邊自然生態(tài)環(huán)境造成嚴重影響而無法使用的地塊。為保護礦區(qū)山體的穩(wěn)定性，恢復自然生態(tài)環(huán)境，建設綠色礦業(yè)，促進經(jīng)濟社會的和諧發(fā)展，對現(xiàn)有的廢棄礦區(qū)進行行之有效的綜合治理，是目前從事專項治理工程人員急需探索和研究的課題。

本文擬以泉州市泉港區(qū)驛坂廢棄礦區(qū)為例，針對其現(xiàn)狀地形、地貌特征，探索其對該廢棄礦區(qū)所采取的綜合治理措施，以期為類似工程治理改造提供借鑒。

1 自然地理與環(huán)境現(xiàn)狀

泉港區(qū)屬亞熱帶季風氣候區(qū)，氣候溫暖濕潤，雨量充沛，夏季多雷雨，常有臺風及暴雨襲擾；秋季較干，冬季雨量較少，多年平均降水量1010.9mm～1412.1mm，雨水集中出現(xiàn)，每年4～8月雨季，占全年降雨量的73.2%，10、11、12、1月份雨量最少,僅占全年11.2%。不均勻的降水，使區(qū)內(nèi)地表水和地下水具有明顯季節(jié)性變化規(guī)律。

驛坂廢棄礦區(qū)，地處東南沿海丘陵，地貌屬風化剝蝕臺地，位于驛坂山南西緣，面積31 060m2?，F(xiàn)狀形成一個朝南東開口的采坑，平面上呈“Ω”型，地勢北東高、南西低，海拔高程44m～122m，除80m～90m處開挖面尚有一個不平整小臺階外，其余未設置臺階，底盤未平整。開采后的邊坡，坡面陡立，整體坡度大于65°，局部倒傾，最大相對高差78m。坡體上部巖石風化形成第四系殘坡積土層，厚度1m～8m，平均約3m，中部厚度大，兩側(cè)薄，局部基巖裸露，殘坡積土層之下巖石節(jié)理裂隙發(fā)育，局部呈破碎狀，邊坡頂易形成不穩(wěn)定的巖塊崩落。周邊自然生態(tài)環(huán)境良好，坡頂植被茂盛，匯水面積小，礦區(qū)地表水自然排泄條件良好。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，場地改變了原有地形地貌景觀，地表植被嚴重破壞，含水層受到影響，水源得不到涵養(yǎng)，與周邊自然生態(tài)環(huán)境極不協(xié)調(diào)，極易造成水土流失，產(chǎn)生崩塌地質(zhì)災害可能性大，而底盤又沒有任何攔擋措施，后果不堪設想，急需整治，如圖1所示。

圖1 治理前實景圖

2 治理工程方案

治理工程的方案，對采區(qū)立面分臺階削坡,設置多級臺階,形成安全穩(wěn)定的邊坡。同時，建設截、排水溝，構建供水等設施，恢復植被，達到消除災害、防止水土流失、恢復生態(tài)的目的，如圖2所示。

圖2 治理工程方案總平面圖

治理工藝：臺階削坡→底盤回填平整→給排水等配套工程→覆土→覆綠→竣工驗收。

2.1 臺階削坡

根據(jù)礦區(qū)地形、開采破壞形成的立面、底盤現(xiàn)狀特點，設置底盤高程45m～47m，自上而下以臺階高度15m設置5級臺階，即+115m(110m～115m)+100m(90m～104m)+85m(80m～87m)+70m(70m～80m)+55m(55m～65m)。為便于施工，+115m臺階面寬度2.5m，其余臺階面寬度4.5m，包括各臺階排水溝、臺階擋墻。在轉(zhuǎn)角處，坡面允許時適當加寬。臺階坡面角巖石≤59°、坡比≤1∶0.6；臺階坡面角土層≤45°、坡比≤1∶1，如圖3所示。

圖3 臺階削坡局部剖面圖

削坡工藝：風化層剝離→潛孔鑿巖→爆破→機械鏟裝→回填底盤→場地清理。土層、破碎巖層采用挖掘機開挖，堅硬巖層采用爆破。

對風化層進行表土剝離并臨時集中堆放，用于后期覆綠用土。

鑿巖時，根據(jù)現(xiàn)狀地形、設計的臺階合理布置鉆孔位置，以淺孔爆破為主，部分中深孔爆破。由高到低分臺階逐級向下削坡。

爆破方法采用淺孔爆破法和中深孔爆破法相結合，多排孔微差擠壓爆破技術，即在工作面殘留有爆堆的情況下采用多排孔微差爆破[1]，孔距根據(jù)孔深、最小抵抗線靈活確定。爆破警戒范圍由爆破施工單位確定，警戒區(qū)邊界設置明顯標志并派出崗哨。

由于露天作業(yè)，爆破作業(yè)采用2號巖石硝銨乳化炸藥配合非電導爆管雷管，起爆采用激發(fā)槍。該項治理工程爆破主要是控制邊坡形成，因此采用光面爆破或預裂爆破，鉆孔傾角與設計臺階坡面角一致，控制適當超深。單位炸藥消耗量較一般露天采礦爆破要高，預計1.0～1.2kg/m3。

削坡順序由上到下，多個臺階同時作業(yè)時，只能在治理區(qū)北、東、南3面各安排一個作業(yè)點，作業(yè)點之間距離大于50m，同一立面不安排兩個臺階同時作業(yè)。

2.2 底盤回填平整

底盤回填與削坡開挖同步，分層回填。回填前先施工攔渣壩(含基礎清挖)。

回填時，底部要求先填半風化或新鮮巖石，風化巖石回填于表層，最后回填種植土。填方石方來自削坡挖方的石方，挖、填就地平衡?；靥铐樞蛴傻偷礁?，逐層回填，分層厚度小于1.0m。塊度由淺及深：深度0m～0.5m、塊度直徑小于0.1m；深度0.5m～1.0m、塊度直徑小于0.3m；深度1.0m以上、塊度不作要求。

2.3 給排水等配套工程

2.3.1攔渣壩及底盤蓄水池

為了回填后邊坡的穩(wěn)定，也為了有效攔擋砂石土，設置攔渣壩。攔渣壩下設底盤蓄水池，兩者接貼構建。底盤地表徑流水，由攔渣壩內(nèi)通過塊石、碎石之間的孔隙滲透到蓄水池內(nèi)，兼作蓄水池上方沉淀作用。底盤回填前，首先在底盤向南西開口處同步筑攔渣壩、底盤蓄水池，結合場內(nèi)道路、排水、沉淀滲透進行，如圖4～圖7所示。

圖4 攔渣壩平面圖

圖5 攔渣壩橫剖面圖

圖6 攔渣壩縱剖面圖

圖7 底盤蓄水池剖面圖

2.3.2截、排水溝

坡頂設置截水溝，經(jīng)沉淀后排入自然山谷。各臺階沿坡底線設排水溝、場內(nèi)道路內(nèi)側(cè)設排水邊溝，匯入底盤后從攔渣壩滲透到壩后蓄水池，供下游耕地使用，溢流及洪水就近排入山谷。

2.3.3給水

在礦區(qū)最高處設置坡頂蓄水池，來水引自下游水塘，利用高壓水泵將水引至坡頂蓄水池內(nèi)。根據(jù)現(xiàn)場不同立地條件，分別從蓄水池內(nèi)引水布設于臺階、坡面、底盤等區(qū)域，安裝地埋式自動噴淋系統(tǒng)、滴灌系統(tǒng)和手動噴灌系統(tǒng)供綠化養(yǎng)護使用，各系統(tǒng)分片區(qū)單獨控制。

2.3.4臺階擋墻

擋墻設于各削坡臺階的坡頂線邊緣，考慮后期填土厚度，擋墻高度設為0.6m，頂寬0.25m，底寬0.5m，斷面呈直角梯形，采用塊石漿砌。

2.4 覆土

治理后形成的臺階基巖裸露，底盤堆填的石方均不適合覆綠要求，采用種植土回填。底盤回填厚度1.0m，臺階面0.7m。為保證土壤肥力，種植土回填時加基肥拌均?；食浞掷卯?shù)胤N植蘑菇后的種植基質(zhì)廢料，摻入3%～5%的過磷酸鈣堆漚，充分腐熟后以半干狀計量0.5kg/m2與土拌均施用。回填后進行平整，臺階面中部略高，兩側(cè)略低。底盤由北東向南西緩傾，開口處最低,以利排水。

2.5 覆綠

邊坡覆綠充分發(fā)揮植物根系的力學和水文效應，發(fā)揮護坡固土、穩(wěn)定邊坡的作用，并與周邊自然環(huán)境相協(xié)調(diào)，達到自然和諧。因此，在植物搭配時注重喬、灌、草、藤相結合，形成多層次、多品種的綠化結構，苗木和種子的品種選擇均為耐旱、耐貧瘠、生長速度快的當?shù)貎?yōu)良鄉(xiāng)土植物和先鋒植物。

針對礦區(qū)高陡巖質(zhì)邊坡的實際情況，采取了如下治理措施進行綜合治理，以期達到自然、和諧、有效的生態(tài)恢復效果。

(1)臺階面栽植多品種、多層次結構的綠化苗木

臺階面栽植有豎向觀賞性喬木(小葉榕、臺灣相思等)、上爬藤本類植物(爬山虎、凌霄花等)、懸垂和匍匐生長類植物(三角梅、葛藤、非洲蟛蜞菊等)，力求快速有效地遮擋邊坡，形成自然生態(tài)環(huán)境。

(2)巖質(zhì)邊坡面采用厚層基材掛網(wǎng)噴播種子

①掛網(wǎng)錨固(含掛植生袋)

由于將坡面鐵絲網(wǎng)固定后再加掛植生袋難于施工，且無法保證植生袋效果，最后導致植生效果的失敗[2]。所以，先在邊坡坡頂300mm處用錨桿將鐵絲網(wǎng)的一端固定，接著將鐵絲網(wǎng)沿坡面順勢鋪下，鋪設時拉緊網(wǎng)，鐵絲網(wǎng)與坡面保持平順，然后在鐵絲網(wǎng)和坡面之間加掛植生袋，最后打錨桿固定鐵絲網(wǎng)、墊方木條、噴播。坡面采用14號包塑鍍鋅鐵絲網(wǎng), 孔徑50mm，鍍鋅鐵絲直徑2.0mm，包塑層0.2mm。

加掛植生袋：在鐵絲網(wǎng)和坡面之間加掛植生袋，沿水平方向布置，行距500mm～700mm。植生袋制作用無紡布(厚度必須是20g/m2)包纏混合料而成，直徑50mm～60mm，混合料成分為有機質(zhì)(必須是泥炭土、生物菌土等)、壤土、保水劑、纖維及種子等。

用機具在坡面上打孔，用錨桿將鐵絲網(wǎng)固定。錨桿以長錨桿和短錨桿自上而下固定，錨桿φ16，長400mm～1000mm，橫向及縱向間距 1000mm，長短間隔交錯布置。固定時，根據(jù)需要在錨桿中埋入不同厚度的砼墊圈，以使鐵絲網(wǎng)與坡面間保持40mm～60mm間距。鐵絲網(wǎng)之間搭接處為100mm，在坡頂處鐵絲網(wǎng)伸出坡頂300mm，用錨桿砸緊埋于土下。在坡底埋有300mm的鐵絲網(wǎng)置于平臺填土中。

為確保鍍鋅鐵網(wǎng)的牢固，鐵網(wǎng)上墊方木條(規(guī)格：40mm×40mm×400mm)，平均5根/m2，再用錨釘(直徑6.5mm～8mm，長170mm)加固。

②攪拌混合料

利用攪拌設備，將有機質(zhì)(泥炭土、堆肥等)、肥料、保水劑、PH緩沖劑、種子(第二層噴射時加入)及水等按比例攪拌均勻。

種子選擇經(jīng)催芽后健康飽滿、出芽率高、無病蟲害的種子，注重喬木(臺灣相思、大葉相思、小葉榕)、灌木(肯氏相思、銀合歡、木豆)、草及草花(高羊茅、狗牙根、野菊花)、藤本(葛藤、爬山虎、凌霄花)相結合，按比例科學混合調(diào)配，力求營造植物生態(tài)多樣性，有利邊坡穩(wěn)定。

③噴射有機材質(zhì)

通過濕噴機將混和料均勻噴射到坡面上，分2次噴射。第一次噴射平均厚度約80mm～100mm(最薄處要求60mm以上)作為基質(zhì)層覆蓋鍍鋅網(wǎng)；第二次噴射混有種子的混合基質(zhì)材料20mm～40mm。總體平均厚度大于120mm。

④覆蓋

選用無紡布(12～15g/m2)從上至下進行鋪蓋并固定。覆蓋無紡布不僅能保護施工工作面，而且形成溫室效應，保溫、保肥、保濕，促進種子生長。

⑤養(yǎng)護

三分種植，七分管養(yǎng)。管養(yǎng)對于植物初期生長、綠化成果的鞏固及今后逐步過渡到近自然生長狀態(tài)具有重要的意義。

成活期養(yǎng)護：完工后12個月內(nèi)，經(jīng)常澆水保持基質(zhì)層濕潤，保證種子發(fā)芽、成坪期和苗木恢復生根期所需要的水分。同時，注重施肥、補植、除草、排澇及病蟲害防治等日常管養(yǎng)工作。

后期管養(yǎng):于成活期結束后24個月。主要是在旱季視天氣情況定期澆水，適時追肥、除蟲、排澇、間苗等護理，使其逐步進入自然生長狀態(tài)。

養(yǎng)護期后植物自然生長能力預期：具有固氮生物特性的種子已成苗，能長期為苗木提供生物肥料，達到自給自足。3～5年后呈現(xiàn)以灌木為主，草、藤為輔，局部小喬木點綴，具有較強護坡固土和良好景觀效果的雛形，基本達到簡養(yǎng)護狀態(tài)的植物群落。15～20年后能營造自然協(xié)調(diào)生長和演繹的植物群落。

(3)底盤區(qū)采用液壓噴播種子技術

底盤區(qū)覆土1.0m厚，經(jīng)土壤改良、平整后即噴播復合種子(種子配比同厚層基材噴播種子)，覆蓋無紡布，精心養(yǎng)護，培植成林。

2.6 竣工驗收

施工時做好各項記錄、日常安檢、巡查監(jiān)測等工作，工程結束后及時完成竣工測量、結算和總結等內(nèi)業(yè)資料，提請驗收。治理效果如圖8所示。

圖8 治理后實景圖

3 施工安全

根據(jù)工程特點，影響安全的主要危險有害因素及安全防范措施如下:

(1)邊坡坍塌：邊坡施工遵循“自上而下，分臺階削坡”的原則，施工中臺階及邊坡的各個參數(shù)嚴格按照設計確定的參數(shù)進行作業(yè)。按設計的臺階寬度施工，保持各臺階坡面角、坡底不得超挖。施工過程中若遇到破碎巖石，適當減緩臺階最終坡面角，并及時處理危石。

盡量避開雨季或雨天施工，防止邊坡失穩(wěn)滑落或崩塌。臺風、暴雨時馬上停止作業(yè)，并將移動設備撤離到安全地點。

(2)水害:嚴格按照設計要求建立排水系統(tǒng)。施工及后期管護過程中，定期檢查排水設施的完整情況，發(fā)現(xiàn)損壞，立即進行修復。暴雨天氣應派人及時清理排水溝，確保排水設施暢通[3]。

(3)物體打擊:加強邊坡及臺階邊緣松土、浮石、危石的清理和觀測檢查等日常工作，防止危石下落傷人損機。作業(yè)人員嚴禁在垂直方向上同時作業(yè)，所有作業(yè)人員堅持正確佩戴符合安全要求的安全防護用品。

(4)高處墜落:在邊坡和排險等高處施工環(huán)節(jié)作業(yè)時，佩戴安全帶、系好安全繩，安全繩固定端選擇牢固的木樁固定好。安全繩使用前認真檢查，發(fā)現(xiàn)過度磨損現(xiàn)象及時更新，經(jīng)檢查合格后使用。施工時禁止多人共用一條安全繩。

(5)車輛傷害:臺階備有足夠的工作空間,鏟裝運輸設備不得過于靠近臺階邊緣行走。車輛在場內(nèi)道路低速行駛，沿路設置路標和警示標志。雨天路滑，路基不穩(wěn)，盡量避開雨天作業(yè)。對運輸車輛定期維修和保養(yǎng)，確保車況良好。

(6)機械傷害:機械鏟裝禁止鏟斗從車輛駕駛室上方經(jīng)過，在挖掘機回轉(zhuǎn)半徑內(nèi)禁止有其他作業(yè)人員，操作室所處位置保證操作人員危險性最小，機械轉(zhuǎn)動和傳動部分安裝性能可靠的安全防護裝置，并及時對機械保養(yǎng)維修，以確保設備良好性能狀態(tài)[3]。

施工單位嚴格按照《安全生產(chǎn)法》的規(guī)定，設置安全生產(chǎn)管理機構、配備安全生產(chǎn)管理人員，建立健全安全生產(chǎn)責任制、規(guī)章制度、作業(yè)規(guī)程和操作規(guī)程。

4 結語

工程對采區(qū)立面分臺階削坡，及時清除浮石、浮土、危巖體，形成安全穩(wěn)定的邊坡；建設給排水等配套設施，有效地防止了水土流失、消除災害；同時，為植物生長提供了所需的水分和養(yǎng)分；覆土綠化，提高土壤肥力，構建了較強的護坡固土生態(tài)體系，形成了與周邊自然植被景觀相融合的植物生態(tài)鏈。

畢竟青山綠水才是我們的金山銀山，所以，近年來國家對 “兩高”沿線“青山掛白”生態(tài)恢復治理項目高度重視。本文針對實例工程總結相關技術措施，供相似工程參考。