礦山地質(zhì)環(huán)境治理及土地復(fù)墾探討

丁國(guó)軒

（甘肅工程地質(zhì)研究院，甘肅 蘭州 730000）

某礦山位于甘肅省蘭州市紅古區(qū)境內(nèi)，該礦區(qū)地勢(shì)總體東北高西南低，海拔高程為1835m～2457m，相對(duì)高差150m～300m。該礦開采歷史久遠(yuǎn)，發(fā)育的地質(zhì)災(zāi)害有滑坡、不穩(wěn)定斜坡、泥石流、地面塌陷等，對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成很大影響。

1 礦山地質(zhì)環(huán)境問題

該礦山開采利用主要引發(fā)和加劇了滑坡、不穩(wěn)定斜坡、泥石流和地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害[1]。

①區(qū)內(nèi)共發(fā)育12處滑坡，威脅較大的1處位于辦公樓東側(cè)，其余均分布于溝道內(nèi)。②區(qū)內(nèi)共發(fā)育9處不穩(wěn)定斜坡，威脅較大的有3處，編號(hào)為X1、X2、X6，其余均分布于溝道內(nèi)。X1不穩(wěn)定斜坡為削坡修建變電所導(dǎo)致，坡腳處大部分建筑已廢棄；X2不穩(wěn)定斜坡為礦山削坡所致，邊坡高30m～75m，大部分基巖裸露，表層巖體強(qiáng)風(fēng)化，較為破碎，該斜坡巖層反傾，斜坡整體較穩(wěn)定；X6不穩(wěn)定斜坡為削坡建房所致，邊坡高15m～20m，為土質(zhì)斜坡，坡面豎向裂縫發(fā)育，且局部表層土體剝落。③區(qū)內(nèi)發(fā)育紅溝、炭洞溝和獐兒溝三條泥石流溝，溝口處均離大通河較遠(yuǎn)，且多為居民區(qū)建筑和復(fù)墾林地，不具備排導(dǎo)條件。④塌陷裂縫是塌陷區(qū)地表變形的主要形式，區(qū)內(nèi)塌陷裂縫寬度6cm～30cm、相鄰裂縫間距為30m～60m。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境治理理論

（1）合理規(guī)劃，科學(xué)利用。在礦井建設(shè)之前，建立礦山土地利用規(guī)劃。合理規(guī)劃、分步實(shí)施，做到與礦井建設(shè)、生產(chǎn)、閉坑三同時(shí)[2]。在進(jìn)行工業(yè)場(chǎng)地施工時(shí)，應(yīng)制定合理的土石方調(diào)配方案，嚴(yán)禁棄土棄渣亂堆亂放。各種生產(chǎn)建設(shè)活動(dòng)應(yīng)嚴(yán)格控制在規(guī)劃區(qū)域內(nèi)，將臨時(shí)占地面積控制在最低限度，盡可能地避免造成土壤與植被的大面積損毀而使本來就脆弱的生態(tài)系統(tǒng)受到威脅。施工車輛等施工機(jī)械損毀的地方均要進(jìn)行土地平整、耕翻疏松，并在適當(dāng)季節(jié)補(bǔ)栽植被和作物，盡快恢復(fù)原有土地功能；在農(nóng)田區(qū)域施工時(shí)要盡量避開農(nóng)作物生長(zhǎng)季節(jié)，以減少農(nóng)業(yè)生產(chǎn)損失；施工結(jié)束后，要及時(shí)清場(chǎng)，并且恢復(fù)田埂、平整土地。

（2）協(xié)調(diào)開采及部分開采。當(dāng)多個(gè)工作面開采時(shí)，通過在推進(jìn)方向上合理的布置工作面及開采順序，抵消一部分地表變形，使被保護(hù)對(duì)象處于下沉塌陷區(qū)的中間部分或壓縮變形區(qū)，而不承受最終的拉伸變形，因此可以有效減少地表變形對(duì)地表附屬物的損害。

（3）重視監(jiān)測(cè)。為全面掌握當(dāng)?shù)氐V山開采造成的地表移動(dòng)規(guī)律、土地?fù)p毀情況及可能的自然災(zāi)害發(fā)生情況，建議建立巖層移動(dòng)觀測(cè)站對(duì)地表移動(dòng)情況進(jìn)行觀測(cè)，為土地復(fù)墾工程設(shè)計(jì)施工等提供數(shù)據(jù)參考。

3 礦山地質(zhì)災(zāi)害治理工程

（1）滑坡治理。針對(duì)威脅較大的辦公樓東側(cè)滑坡進(jìn)行治理，其余滑坡治理納入到泥石流溝治理工程中。辦公樓東側(cè)滑坡位于礦區(qū)辦公樓及食堂東側(cè)，現(xiàn)狀坡腳處修筑了排水渠，但未能消除該滑坡隱患，因此建議對(duì)該滑坡修筑坡面排水工程。具體在坡頂和滑坡體兩側(cè)壁處修建截排水渠，與已建坡腳處排水渠連接，將整個(gè)滑坡體范圍內(nèi)的降水排出。排水渠材料選用素混凝土。

（2）不穩(wěn)定斜坡治理。針對(duì)威脅較大的X1、X2、X6不穩(wěn)定斜坡開展治理，其余不穩(wěn)定斜坡納入到泥石流溝治理工程中。X1不穩(wěn)定斜坡由于該斜坡坡腳處大部分建筑已廢棄，建議在該斜坡坡腳處設(shè)立警示牌，對(duì)其進(jìn)行監(jiān)測(cè)。X2不穩(wěn)定斜坡由于巖層反傾，斜坡整體較穩(wěn)定，故設(shè)計(jì)對(duì)坡體危巖進(jìn)行清理，并增設(shè)被動(dòng)防護(hù)網(wǎng)。X6不穩(wěn)定斜坡為土質(zhì)斜坡，設(shè)計(jì)對(duì)其進(jìn)行分兩級(jí)削坡，坡比為1:1。

（3）泥石流治理。根據(jù)泥石流溝道形態(tài)、地質(zhì)環(huán)境條件和工程地質(zhì)條件采取工程治理措施，通過工程措施治理后，達(dá)到以下目的：①攔截泥砂，改變輸水輸砂條件，調(diào)節(jié)下泄量和輸沙量；②利用回淤效應(yīng)，穩(wěn)定斜坡和溝谷，降低河床比降，減緩泥石流流速，抑制上游河段縱、橫向侵蝕。從而使溝口的岸坡基本得到保護(hù)，從根本上改變其固體物質(zhì)補(bǔ)給與泥石流流通條件。具體治理措施如下：紅溝：在紅溝主溝道上下游各布設(shè)1座攔擋壩，中游支溝內(nèi)布設(shè)1座攔擋壩。炭洞溝：由于下游溝道內(nèi)有其他小礦山，對(duì)下游溝道的治理建議在小礦山閉坑后根據(jù)實(shí)際情況由相關(guān)責(zé)任人負(fù)責(zé)，本次僅設(shè)計(jì)對(duì)溝道上游進(jìn)行治理。設(shè)計(jì)在溝道上游兩支溝交匯處修筑攔擋壩1座，該處為兩支溝交匯處，溝床寬約30m，在此處設(shè)壩可有效攔擋上游松散物。獐兒溝：獐兒溝位于礦區(qū)北側(cè)，溝道上游由兩支溝組成，下游溝床較寬，不利于設(shè)壩。本次在主溝道中游布設(shè)1座攔擋壩，該處為溝道拐彎處，溝床寬約20m，利于設(shè)壩。

攔擋壩設(shè)計(jì)需充分滿足各壩使用功能，遵循安全可靠、技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的原則。設(shè)計(jì)攔擋壩均為中低壩，攔擋壩形式均為重力式溢流壩，攔擋壩的截面形式均為梯形，壩體均采用C25混凝土現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，并在每座主溝攔擋壩下游均布設(shè)1座副壩[3]。

（4）地面塌陷治理。根據(jù)地裂縫的尺寸，采取如下措施：①塌陷區(qū)周圍布設(shè)圍欄，共需布設(shè)7505m，防止人畜進(jìn)入，待后續(xù)工程治理。②對(duì)塌陷區(qū)內(nèi)裂縫采用人工就近挖取高處土石方直接充填，并將田地挖高填低進(jìn)行平整。這種方法土方工程量小，土地類型和土壤的理化性質(zhì)不變。具體為：在裂縫兩側(cè)剝離寬0.5m，厚0.3m的耕植土，臨時(shí)堆放在裂縫兩側(cè)；首先用粗礫石填堵孔隙，其次用次粗礫石填堵，當(dāng)充填高度距剝離后的地表1m時(shí)，開始用木杠進(jìn)行第一次搗實(shí)，然后每充填0.4m搗實(shí)一次，直到與剝離后的地表基本平齊為止；最后將裂縫兩側(cè)和平整范圍周邊剝離的土，均勻覆蓋在已完成回填的地表上進(jìn)行鋪整，厚度達(dá)到復(fù)墾的要求。

4 礦區(qū)土地復(fù)墾

依據(jù)土地利用總體規(guī)劃及相關(guān)規(guī)劃，按照因地制宜的原則，在充分尊重土地權(quán)益人意志的前提下，依據(jù)原土地利用類型、土地?fù)p毀情況、公眾參與意見等，在經(jīng)濟(jì)可行、技術(shù)合理的條件下，最終確定礦山復(fù)墾責(zé)任區(qū)土地復(fù)墾方向?yàn)椴莸睾土值兀渌玫貙⒉扇”O(jiān)測(cè)措施，確保使用安全。

（1）草地。草地復(fù)墾的主要目的是保證受塌陷影響的生態(tài)環(huán)境不惡化，增加生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力，并控制可能發(fā)生的水土流失。采取的復(fù)墾措施主要為撒播當(dāng)?shù)貎?yōu)勢(shì)品種的草籽。播種前對(duì)種子清洗、去芒及藥物拌種，提高出芽率和防止地老虎等蟲害。采用撒播方式，撒播盡量撒播均勻。草種選用鄉(xiāng)土物種野谷草、冰草，駱駝刺，草籽純度要98%以上，發(fā)芽率95%以上。播種量視種子的發(fā)芽率而定，通常每公頃播量為20kg，播種深度一般在2cm～5cm。播種時(shí)間在夏季雨季來臨時(shí)為宜，同時(shí)播種前應(yīng)進(jìn)行一次土地灌溉，防止萌芽后的幼苗因干旱造成大量吊根死亡現(xiàn)象。然后進(jìn)行覆土，用圓盤耙覆土一次即可，這種一般可保證種子入土2cm～5cm。播種后以天然降水為主要水量補(bǔ)給來源。

（2）林地。由于礦區(qū)中部部分塌陷區(qū)已由當(dāng)?shù)厝嗣裾畯?fù)墾為林地，考慮到與周圍環(huán)境一致性，將其臨近土地復(fù)墾方向確定為林地。按照宜樹則樹、宜草則草、長(zhǎng)期穩(wěn)定、景觀協(xié)調(diào)的原則，選用具有抗旱、耐寒、耐瘠薄、根系發(fā)達(dá)、固土能力強(qiáng)、易種植、便于粗放管理、抗逆性強(qiáng)的樹種。根據(jù)周邊工程土地復(fù)墾經(jīng)驗(yàn)，在充分調(diào)查當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土樹種、草種以及近年來項(xiàng)目成功的栽植模式和經(jīng)受過考驗(yàn)的草、樹種，選擇項(xiàng)目區(qū)較為適宜的造林樹種有刺槐、落葉松、紫穗槐、紫丁香、薔薇等。根據(jù)礦區(qū)植物特點(diǎn)，結(jié)合已有防護(hù)林綠化經(jīng)驗(yàn)，選擇種刺槐，株行距均為3.0m，栽植方式為穴狀栽植。

栽植、播種機(jī)撫育管理：①整地：穴狀整地，隨植隨整地，穴徑0.6m，深0.6m。②基肥：為保證給植物整個(gè)生長(zhǎng)期中所需的養(yǎng)分，為植物生長(zhǎng)發(fā)育創(chuàng)造良好的土壤條件、改良土壤、培肥地力，苗木在栽植過程中應(yīng)施入基肥。施肥選擇苗木栽植時(shí)施用，與農(nóng)田土混合施入（如有機(jī)肥料或磷礦粉）或分層施用。③栽植：春季栽植，所用苗木選擇樹形好，無病害，根系完整的優(yōu)質(zhì)壯苗，針葉常綠樹種常帶土坨。深栽實(shí)埋，栽后及時(shí)灌水。栽植時(shí)將苗扶正、栽直、踩實(shí)、灌水，再覆虛土以利保墑。④松土除草：栽植后及時(shí)松土、除草、施肥。⑤補(bǔ)植：在栽直后當(dāng)年或第二年，根據(jù)苗木成活情況，進(jìn)行補(bǔ)植。⑥幼苗管理：根據(jù)生長(zhǎng)情況適時(shí)進(jìn)行修枝、整形等撫育工作。冬季做好防寒（旱）措施，如封凍前灌足冬水、采用埋土、蓋草、塑料棚等防寒措施。同時(shí)做好林木的病蟲害防治工作。

5 含水層破壞防治

（1）在開采過程中，進(jìn)行地下水的觀測(cè)和超前預(yù)測(cè)，做到先探后采。對(duì)含水層、地表水進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)水位變化異常應(yīng)立即停止開采，及時(shí)查找原因以便采取有效措施。

（2）對(duì)礦井生產(chǎn)、生活用水造成影響的含水層區(qū)域，建議采取蓄水池供水或?qū)で笮碌乃匆氲却胧?，保證礦井的生產(chǎn)、生活用水。

（3）礦井建設(shè)及生產(chǎn)過程中，要堅(jiān)持“預(yù)防為主，有疑必探，先探后掘（采）”等安全措施。同時(shí)做好防、排水工作。

（4）在生產(chǎn)期間產(chǎn)生的污水廢水均應(yīng)實(shí)現(xiàn)資源化，不外排，做到循環(huán)利用。

（5）加強(qiáng)植被恢復(fù)，以保水存水，并加強(qiáng)水位、水質(zhì)監(jiān)測(cè)。

6 結(jié)語

綜上所述，對(duì)礦山開采引發(fā)和加劇的地質(zhì)災(zāi)害問題分類分析，具體施策，可經(jīng)濟(jì)有效的實(shí)現(xiàn)礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)；通過分析破壞土地具體類型，采取適宜的植樹種草方法可實(shí)現(xiàn)土地復(fù)墾。礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與土地復(fù)墾是礦山生產(chǎn)的一部分，不僅提高礦產(chǎn)資源利用率，實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源可持續(xù)發(fā)展，還可以有效防治區(qū)域環(huán)境惡化，改善礦區(qū)及周邊的地質(zhì)環(huán)境，促進(jìn)生態(tài)健康發(fā)展，并對(duì)全社會(huì)的安定團(tuán)結(jié)和穩(wěn)定發(fā)展也起著重要作用。