對(duì)榆林地區(qū)某采石場(chǎng)礦山環(huán)境治理的綜合研究

李 鑫

(中煤西安設(shè)計(jì)工程有限責(zé)任公司，陜西 西安 710000)

0 引言

隨著城市化進(jìn)程高速發(fā)展，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)對(duì)石料的需求大幅提高。長(zhǎng)期以來(lái)，采石場(chǎng)長(zhǎng)期粗放發(fā)展后，引起的一系列礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，已經(jīng)成為制約城市的因素。在近年來(lái)當(dāng)?shù)卣_(kāi)展采石場(chǎng)專項(xiàng)整治行動(dòng)中，規(guī)定“在主要交通干線沿線可視范圍內(nèi)、河流兩側(cè)以及迎坡面一律不得設(shè)置采石場(chǎng)?！庇芰值貐^(qū)每個(gè)縣采石場(chǎng)一般保留2個(gè)～3個(gè)[1]，因此黃河西岸沿黃公路一側(cè)大量地下開(kāi)采的采石場(chǎng)都面臨著關(guān)停后，開(kāi)展采石場(chǎng)地質(zhì)環(huán)境綜合治理的問(wèn)題。

1 榆林某廢棄采石場(chǎng)基本情況

1.1 礦區(qū)基本情況

榆林某采石場(chǎng)始建于2005年以前，原設(shè)計(jì)生產(chǎn)規(guī)模3萬(wàn)t/年，采用地下開(kāi)采，斜坡道無(wú)軌開(kāi)拓運(yùn)輸方案，淺孔房柱采礦方法。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，井下以掘進(jìn)巷道形式回采礦石，井下未形成礦房，現(xiàn)已形成1，2，3，4，5及6號(hào)平硐口，硐口均布置在黃河西側(cè)沿黃公路附近。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，部分分支巷道地段已出礦區(qū)范圍，位于相鄰采石場(chǎng)范圍內(nèi)。2015至今，礦山處于停采階段，目前開(kāi)采的礦石全部運(yùn)走，無(wú)積存。

1.2 礦區(qū)地形地貌

礦山屬于黃土高原黃河峽谷丘陵區(qū)，溝壑縱橫，溝谷兩側(cè)基巖裸露，植被稀少，在地表徑流的沖刷下，侵蝕溝谷發(fā)育，谷下而坡陡，水土流失較嚴(yán)重?？傮w地勢(shì)西南高，東北低，最大高程約935 m，最低約820 m，相對(duì)最大高差約115 m。

1.3 礦區(qū)地層巖性

礦區(qū)內(nèi)出露地層由中奧陶統(tǒng)、中上石炭統(tǒng)和第四系組成，自下而上分別為：

1)中統(tǒng)馬家溝組上部(O2m)。分布在黃河沿岸，以灰色、淺灰色灰?guī)r為主，與白云巖互層。

2)石炭系上統(tǒng)太原組(C3t)。為灰白色中粗粒石英砂巖或長(zhǎng)石石英砂巖，局部為細(xì)砂巖。

3)新近系上新統(tǒng)靜樂(lè)組(N2j)。為深紅色亞黏土，局部地段底部見(jiàn)薄層粉砂巖。

4)第四系(Q4)。第四系形成大面積覆蓋，形成于基巖之上，局部含少量礫石和粗砂。

1.4 土壤

1)黃綿土:是本區(qū)最主要的地面物質(zhì)。土壤質(zhì)地主要為沙壤土，有機(jī)層，厚度10 cm～30 cm，全區(qū)坡面廣泛分布。

2)紅土：土質(zhì)較硬，易流失，不耐干旱，土粒粘結(jié)較密，通氣不好。主要區(qū)內(nèi)分布于溝谷，地形切割強(qiáng)烈出露。

3)風(fēng)沙土：分布在項(xiàng)目區(qū)梁面低凹處和背風(fēng)坡上。風(fēng)沙土結(jié)構(gòu)松散，土粒維持性差，質(zhì)地為中、細(xì)砂，肥力極低。

2 本案例綜合治理的重點(diǎn)與難點(diǎn)

2.1 崩塌及崩塌隱患

地貌單元屬典型黃河峽谷丘陵區(qū)，地表因長(zhǎng)期受沖刷與侵蝕，坡陡壁峭，由于開(kāi)挖坡腳，基巖出露，斜坡上可見(jiàn)零星小碎石塊、孤石、危巖體等重力作用地質(zhì)災(zāi)害。崩塌隱患體坡面總體呈折線型，上緩下陡，上部坡度約40°～50°，坡腳近似直立，坡體上覆第四系全新統(tǒng)殘坡積物。礦山道路、斜井場(chǎng)地、工業(yè)場(chǎng)地等均遭受巖質(zhì)崩塌及其隱患的威脅。

2.2 采空區(qū)變形

榆林地區(qū)沿黃公路沿線地下采石場(chǎng)開(kāi)采方式多為地下淺孔房柱法開(kāi)采，保護(hù)礦柱留設(shè)比例超過(guò)70%，礦體頂板白云巖單軸飽和抗壓強(qiáng)度平均36.66 MPa，力學(xué)性質(zhì)強(qiáng)度高，因此采空區(qū)短期內(nèi)不會(huì)發(fā)生變形，但隨著采空區(qū)的增加，地壓的增大，巖石移動(dòng)范圍區(qū)域?qū)?huì)逐步擴(kuò)大，因此采空區(qū)引發(fā)地面變形將會(huì)持續(xù)相當(dāng)長(zhǎng)一段時(shí)間。沿黃公路從礦區(qū)內(nèi)通過(guò)，采空區(qū)地面變形會(huì)對(duì)公路造成影響。

2.3 地形地貌破壞

開(kāi)挖礦山形成陡邊坡，切坡高度約3 m～10 m，基巖裸露，礦山石料的堆放使得植被破壞。原有地形地貌景觀遭到破壞，地形中斷，改變了原始溝谷地貌，與周邊地形地貌不相協(xié)調(diào)。

2.4 土地資源破壞

既有礦山公路、工業(yè)場(chǎng)地、選礦場(chǎng)等已損毀及擬損毀土地總面積30 000 m2，損毀類型為壓占及占用損毀，損毀程度均達(dá)到“重度損毀”，其中損毀耕地450 m2，占用林地500 m2，高附加值土地占到30%以上。

2.5 綜合治理經(jīng)費(fèi)不足

采石場(chǎng)以往沒(méi)有編制礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理方案，亦沒(méi)有履行繳納礦山環(huán)境治理保證金的義務(wù)，目前礦山綜合治理經(jīng)費(fèi)難以得到保證。按照《陜西省礦山地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)與土地復(fù)墾基金實(shí)施辦法》(陜國(guó)土資發(fā)[2018]92號(hào))文計(jì)算，當(dāng)?shù)貜U棄采石場(chǎng)綜合治理噸礦石投資不足0.5元，此費(fèi)用尚難以滿足老舊礦山的全面綜合治理要求。

3 采石場(chǎng)綜合治理設(shè)計(jì)方案

3.1 開(kāi)發(fā)利用方案設(shè)計(jì)與礦山環(huán)境綜合治理設(shè)計(jì)結(jié)合

通過(guò)將采石場(chǎng)開(kāi)發(fā)利用方案與礦山環(huán)境綜合治理設(shè)計(jì)相結(jié)合，重新選址工業(yè)場(chǎng)地及設(shè)計(jì)采煤工藝，礦山生產(chǎn)規(guī)模由3萬(wàn)t/年提高到20萬(wàn)t/年，完全滿足了黃河沿線開(kāi)采采石場(chǎng)的環(huán)保規(guī)定，企業(yè)盈利能力提升，治理資金得到保證。

3.2 地質(zhì)災(zāi)害治理設(shè)計(jì)

針對(duì)既有平硐口上部存在危巖體，由于坡體直立，且受沿黃公路所限，不具備放坡條件。設(shè)計(jì)對(duì)平硐口封堵后，清理上部危巖體及碎石，采用主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)+噴漿對(duì)巖體表面進(jìn)行坡面防護(hù)。巖體上部土方厚度一般在1 m～2 m，按1∶1斜率削坡后，與原始地形線自然銜接；對(duì)于局部土方較厚處，削坡后亦采用主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)+噴漿進(jìn)行防護(hù)。

對(duì)于工業(yè)場(chǎng)地邊坡存在危巖體，邊坡坡度一般在40°～50°之間，設(shè)計(jì)采用客土噴播技術(shù)。將植物種子與植被生長(zhǎng)所需的有機(jī)物、草炭土、保水劑、粘合劑等多種客土添加劑用水?dāng)嚢杈鶆?，并結(jié)合固網(wǎng)技術(shù)，均勻的噴播在巖壁上[2]。2017年以來(lái)，陜北地區(qū)年降雨量在500 mm左右，林、草成活率逐步提高，該方法已在露天采石場(chǎng)邊坡中得到廣泛應(yīng)用。

針對(duì)礦山采空區(qū)上沿黃公路，設(shè)計(jì)用矸石進(jìn)行回填。結(jié)合采礦方法、采空區(qū)特征，布置沉降監(jiān)測(cè)控制網(wǎng)，根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果，采取針對(duì)性的治理措施。

3.3 土地復(fù)墾

因地制宜，對(duì)于老工業(yè)場(chǎng)地、選礦廠等復(fù)墾后具有較高的土地利用價(jià)值，設(shè)計(jì)將新工業(yè)場(chǎng)地內(nèi)覆土用于老工業(yè)場(chǎng)地的土地復(fù)墾。土地復(fù)墾區(qū)域，如靠近居民集中區(qū)，可復(fù)墾為耕地，交由村民使用；如土地復(fù)墾遠(yuǎn)離居民區(qū)，可復(fù)墾為林地，土方不平衡時(shí)，亦可復(fù)墾為草地。對(duì)于既有道路和新建道路，今后不再進(jìn)行復(fù)墾，可作為村民出入道路使用。

3.4 生態(tài)復(fù)綠

針對(duì)沿黃公路沿線已封閉平硐口，設(shè)計(jì)進(jìn)行立面復(fù)墾，坡腳種植2年生爬山虎，爬滿整個(gè)坡面，成熟后，視覺(jué)效果極佳。對(duì)于直接傾倒于平硐口外側(cè)邊坡、階地上棄渣進(jìn)行清理，進(jìn)行植被復(fù)綠工作，種植馬尾松、小柏樹、長(zhǎng)芒草、沙棘等，做好林、草地養(yǎng)護(hù)工作，對(duì)于受損植被進(jìn)行補(bǔ)種，恢復(fù)生態(tài)平衡。

3.5 治理效果評(píng)價(jià)

通過(guò)本次綜合治理設(shè)計(jì)，不僅延續(xù)了礦山使用壽命，保護(hù)了礦山資源，滿足了黃河沿岸生態(tài)環(huán)境保護(hù)的要求，也解決礦山治理責(zé)任，治理資金等問(wèn)題。

4 對(duì)本地區(qū)地下開(kāi)采的采石場(chǎng)治理建議

4.1 統(tǒng)籌規(guī)劃、宏觀布局

本地區(qū)采石場(chǎng)歷史遺留問(wèn)題多，包括礦山手續(xù)不完善，地質(zhì)環(huán)境破壞嚴(yán)重，土地復(fù)墾較困難。近年來(lái)隨著砂、石需求量驟減，或因環(huán)保要求，大量礦山相繼關(guān)停。如果僅從地質(zhì)災(zāi)害、土地復(fù)墾、水土流失等單方面設(shè)計(jì)考慮，礦山治理面臨著很多政策和資金上的困難。建議類似礦山治理必須與當(dāng)?shù)爻鞘邪l(fā)展總體規(guī)劃、礦產(chǎn)資源規(guī)劃、土地規(guī)劃等相結(jié)合。榆林地區(qū)煤炭采/探礦權(quán)眾多，采石場(chǎng)礦權(quán)與煤炭采/探礦權(quán)可能重合，要同時(shí)考慮煤礦采空區(qū)對(duì)采石場(chǎng)開(kāi)采的影響。本案例中通過(guò)政府部門介入，將礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)利用、礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與土地復(fù)墾同步進(jìn)行，并納入地區(qū)礦產(chǎn)資源5年規(guī)劃，不僅減輕了企業(yè)負(fù)擔(dān)，開(kāi)發(fā)了礦山發(fā)展?jié)摿?，而且減輕了企業(yè)負(fù)擔(dān)，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，完全符合綠色礦山發(fā)展理念。

4.2 綜合治理要因地制宜

由于地下開(kāi)采采石場(chǎng)年產(chǎn)量不大，能夠投入的綜合治理費(fèi)用相對(duì)有限，同時(shí)考慮到沿黃公路的使用安全和黃河沿線生態(tài)環(huán)保要求，因此綜合治理設(shè)計(jì)方案應(yīng)具有經(jīng)濟(jì)上合理、技術(shù)上可行、使用上安全、生態(tài)環(huán)境價(jià)值提升等多重屬性。大量土石方工程應(yīng)慎重使用，地質(zhì)災(zāi)害設(shè)計(jì)充分考慮巖體的自穩(wěn)能力，坡面防護(hù)以柔性防護(hù)為主，減少大量鋼筋混凝土工程；土地復(fù)墾要多征求當(dāng)?shù)卮迕褚庖?jiàn)，盡量提升土地類別，在確保耕地恢復(fù)的前提下，其他損毀土地原地類恢復(fù)即可。生態(tài)恢復(fù)遵循自然恢復(fù)為主的原則，選擇當(dāng)?shù)胤植紡V，成活率高的物種，避免不合時(shí)宜的大型樹種，治理效果自然協(xié)調(diào)。

4.3 土地開(kāi)發(fā)利用的可能性

按照國(guó)家相關(guān)土地政策，復(fù)墾建設(shè)用地可用于置換其他建設(shè)項(xiàng)目或進(jìn)入土地拍賣市場(chǎng)拍賣。例如浙江湖州市針對(duì)仁皇山廢棄采石場(chǎng)，通過(guò)土地復(fù)墾，土地市場(chǎng)價(jià)值達(dá)到2億元人民幣[3]，土地治理后收益明顯。

在榆林風(fēng)積沙山區(qū)，土地資源相對(duì)匱乏，通過(guò)土地開(kāi)發(fā)利用，被損毀土地依然具備著倉(cāng)儲(chǔ)、景觀、養(yǎng)育等多種功能，但在本地區(qū)的適用性還需做進(jìn)一步研究。

5 結(jié)語(yǔ)

按照生態(tài)文明建設(shè)的要求，采石場(chǎng)礦山綜合治理矛盾越來(lái)越突出，近年來(lái)也越來(lái)越受到重視。傳統(tǒng)的“挖、填、削”等簡(jiǎn)單粗暴的治理手段已經(jīng)難以適應(yīng)綠色礦山的發(fā)展理念，也不能搞全部采用生態(tài)復(fù)綠等大投入的工程，要因地制宜，尊重自然，將礦山治理和開(kāi)發(fā)作為自然的一部分。希望本案例能為本地區(qū)地下采石場(chǎng)的治理提供借鑒意義。