濟(jì)南市鋼城區(qū)某廢棄礦山生態(tài)修復(fù)治理研究

程素珍 張怡婧 顏東旭

摘 要：為了探索廢棄礦山生態(tài)修復(fù)治理新思路，以山東省濟(jì)南市鋼城區(qū)某礦山為研究對(duì)象，采取現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、測(cè)繪及物探勘查等手段，查清了廢棄礦山環(huán)境現(xiàn)狀及問題。結(jié)果表明，礦山環(huán)境問題突出，主要表現(xiàn)在地質(zhì)災(zāi)害隱患較重，土地資源損毀和地形地貌景觀破壞嚴(yán)重等。針對(duì)存在問題，制定了有針對(duì)性的生態(tài)修復(fù)措施，治理后水土流失和揚(yáng)塵面積減少45939m2，植樹5882株，遮蔽裸巖面積8876m2，取得了明顯的社會(huì)效益、環(huán)境效益及經(jīng)濟(jì)效益。研究成果可以為開展同類型廢棄礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)治理提供實(shí)踐案例。

關(guān)鍵詞：生態(tài)修復(fù);廢棄礦山;綜合治理

中圖分類號(hào) X53文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2021）10-0139-04

Study on the Ecological Restoration of an Abandoned Mine in Gangcheng District of Jinan City

CHENG Suzhen1 et al.

（1Beijing Institute of Geology， Beijing 100120， China）

Abstract： In order to explore the new ideas of ecological restoration and treatment of abandoned mines， taking a mine in Gangcheng District， Jinan City， Shandong Province as an example， the environmental problems of abandoned mines were investigated by means of field investigation， mapping and geophysical exploration. The research shows that the environmental problems of the current mine are prominent， which are mainly manifested in the serious hidden danger of geological disasters， the serious damage of land resources and topography. In view of the current situation， the targeted ecological restoration measures have been formulated. After the control， the area of soil erosion and dust has been reduced by 45939m2， 5882 trees have been planted， and the covered bare rock area is 8876m2， which can achieve obvious social， environmental and economic benefits. The research results can provide practical case reference for carrying out ecological environment restoration and treatment of the same type of abandoned mines.

Key words： Ecological restoration; Abandoned mine; Comprehensive treatment

廢棄礦山生態(tài)環(huán)境脆弱，環(huán)境承載力有限[1]，對(duì)廢棄礦山的修復(fù)是踐行“綠水青山就是金山銀山”理念的重要舉措。近年來，地方政府把礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)任務(wù)提到了前所未有的高度[2]，對(duì)修復(fù)治理措施及治理效果也提出了更高的要求。針對(duì)礦山生態(tài)修復(fù)治理的新理念、新技術(shù)、新方法層出不窮。例如，王亨力等提出了在礦山地質(zhì)環(huán)境影響評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上分區(qū)開展生態(tài)修復(fù)治理的理念[3];羅明等對(duì)礦山生態(tài)修復(fù)技術(shù)和修復(fù)后綜合效益預(yù)評(píng)估理論進(jìn)行了研究[4];王雁林等、張先昂對(duì)修復(fù)模式進(jìn)行了探索性研究[5-6];黃祺、蘭俊斌分別對(duì)礦山生態(tài)修復(fù)中的綠化措施開展了深入研究。但這些理論、方法、模式等方面的研究尚未形成統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)，具有顯著的區(qū)域性特征。

為此，筆者以鋼城區(qū)某廢棄礦山為研究對(duì)象，針對(duì)環(huán)境現(xiàn)狀及問題提出了有針對(duì)性的治理措施，研究成果可為礦山環(huán)境治理提供實(shí)踐案例參考。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于萊城東南10km、鋼城區(qū)西北20km處，現(xiàn)屬于顏莊鎮(zhèn)管轄。地處山區(qū)丘陵，屬剝蝕丘陵地貌，主要為低山及溝谷，是一處廢棄多年石材、石料開采場(chǎng)，南北長936m，東西寬79～192m，擾動(dòng)面積118537m2，最高點(diǎn)海拔329.58m，最低點(diǎn)海拔256.00m，開采擾動(dòng)區(qū)標(biāo)高256～329m，采石場(chǎng)距離京滬高速直線距離3km。山體為原始山坡，自然坡度10°～25°。山坡坡角處生長少量人工種植楊樹，樹齡5～10年，胸徑10～30cm，在樹下、低洼、石縫處生長荊棘、酸棗類灌木及黃草、蕕草、蒿草、刺猬皮、鬼見愁、黃茅草等雜草。原狀土壤類型主要為褐土，包括山地粗骨褐土和普通褐土，土壤厚度較薄，僅存在于未被破壞的山體基巖表面低洼處，一般為0.1～0.5m，分布不連續(xù)。出露地層主要為奧陶系碳酸鹽巖，巖性主要為灰—深灰色厚層泥晶—細(xì)晶灰?guī)r夾白云質(zhì)灰?guī)r，地層產(chǎn)狀傾向22°，傾角∠21°。年平均氣溫13.6℃，年平均降水量708mm。

2 地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀

多年無序開采，研究區(qū)原始地形地貌遭到嚴(yán)重破壞，現(xiàn)場(chǎng)形成了10處采坑和17處裸露巖壁（圖1）。

2.1 采坑 采坑共10處，編號(hào)分別為CK01～CK10。（1）CK01采坑呈長條形，范圍長約277m，寬約43m，占地面積10293.2m2。采坑內(nèi)堆積廢渣以碎石土為主，碎石尺寸約0.2～1m，總方量約5493.2m3。（2）CK02采坑呈饅頭形，范圍長約117m，寬約14～30m，占地面積1680.9m2。采坑內(nèi)堆積廢渣以碎石土為主，碎石尺寸約0.2～1m，總方量約330m3。（3）CK03采坑近似長方形，范圍長約253m，寬約63.6m，占地面積16797m2。采坑內(nèi)堆積廢渣以碎石土為主，碎石尺寸約0.2～1m，總方量約5039m3。（4）CK04采坑近似長方形，范圍長約37.8m，寬約15.9m，占地面積483.9m2。采坑內(nèi)堆積廢渣以表層剝離粘土為主，總方量約110m3。（5）CK05采坑為長條狀，范圍長約132.6m，寬約16.2m，占地面積2298.3m2。采坑內(nèi)堆積廢渣以碎石土、粘土為主，碎石尺寸約0.2～1m，粘土為采礦時(shí)剝離粘土，總方量約616.3m3。（6）CK06采坑近似長方形，范圍長約55.8m，寬約33.9m，占地面積1720.7m2。采坑內(nèi)堆積廢渣以碎石土為主，碎石尺寸約0.2～1m，總方量約439.3m3。（7）CK07采坑近似半橢圓狀，范圍長約47.3m，寬約32.4m，占地面積1208m2。采坑內(nèi)堆積廢渣以碎石土為主，碎石尺寸約0.2～1m，總方量約1073.8m3。（8）CK08采坑呈長條狀，范圍長約143.4m，寬約27m，占地面積3638m2。采坑內(nèi)堆積廢渣以碎石土、剝離表層粘土為主，碎石尺寸約0.2～1m，總方量約273.9m3。（9）CK09采坑呈長條狀，范圍長約179.6m，寬約21.8m，占地面積4316.2m2。采坑內(nèi)堆積廢渣以碎石土為主，碎石尺寸約0.2～1m，總方量約348.1m3。（10）CK10采坑呈鯨魚型，范圍長約163m，寬約44.1m，占地面積6859m2。采坑內(nèi)堆積廢渣以碎石土為主，碎石尺寸約0.2～1m，總方量約3916.3m3。

2.2 裸露巖壁 裸露巖壁共17處，編號(hào)分別為LY01～LY17。巖性均為中厚層奧陶系灰?guī)r。（1）LY01裸露巖壁面長度約171m，高5～16m，表面積約2470m2，坡面走向193°，產(chǎn)狀為60°∠9°，松散浮石總方量約350m3。（2）LY02裸露巖壁面長度約340m，高10～30m，表面積約7152m2，陡立面走向173°，巖層產(chǎn)狀為60°∠9°，坡腳及坡頂凹陷處堆積殘留碎石，總方量約950m3。（3）LY03裸露巖壁面長度約337.8m，高10～30m，表面積約6882m2，陡崖走向233°，巖層產(chǎn)狀為60°∠9°，松散浮石總方量約610m3。（4）LY04裸露巖壁面長度約23.8m，高2～5m，表面積約72m2，陡崖走向218°，巖層產(chǎn)狀為60°∠9°，松散浮石總方量約15m3。（5）LY05裸露巖壁面長度約135m，高3～6m，表面積約732m2，陡崖走向153°，巖層產(chǎn)狀為60°∠9°，松散浮石總方量約120m3。（6）LY06裸露巖壁面長度約94.5m，高5～10m，表面積約809m2，陡崖呈半圓形，巖層產(chǎn)狀為60°∠9°，松散浮石總方量約30m3。（7）LY07裸露巖壁面長度約23.8m，高4～6m，表面積約133m2，陡崖走向139°，巖層產(chǎn)狀為60°∠9°，坡面比較完整，僅有少量浮石。（8）LY08裸露巖壁面長度約47.4m，高4～6m，表面積約226m2，陡崖走向132°，巖層產(chǎn)狀為60°∠9°，坡底堆放有碎石，總方量約70m3。（9）LY09裸露巖壁面長度約32m，高3～5m，表面積約130m2，陡崖走向151°，巖層產(chǎn)狀為60°∠9°，坡底堆放有少量碎石，總方量約18m3。（10）LY10裸露巖壁面長度約26m，高2～4m，表面積約68m2，陡崖走向160°，巖層產(chǎn)狀為60°∠9°，坡底堆放有部分碎石，總方量約20m3。（11）LY11裸露巖壁面長度約96m，高8～11m，表面積約965.5m2，陡崖呈半圓狀，巖層產(chǎn)狀為60°∠9°，坡面較為完整。（12）LY12裸露巖壁面長度約161m，高4～10m，表面積約1192m2，陡崖走向96°，巖層產(chǎn)狀為60°∠9°，松散浮石總方量約20m3。（13）LY13裸露巖壁面長度約205.6m，高4～21m，表面積約2763.6m2，陡崖走向146°，巖層產(chǎn)狀為60°∠9°，坡面較為完整，巖石穩(wěn)定。（14）LY14裸露巖壁面長度約26.6m，高2～3m，表面積約67.3m2，巖層產(chǎn)狀為60°∠9°，松散浮石總方量約40m3。（15）LY15裸露巖壁面長度約135m，高4～7m，表面積約702.8m2，陡崖走向118°-42°，巖層產(chǎn)狀為60°∠9°，坡面較為完整、光滑，巖石穩(wěn)定。（16）LY16裸露巖壁面長度約75.4m，高2～4m，表面積約260.4m2，陡崖呈橢圓狀延伸，巖層產(chǎn)狀為60°∠9°，坡面完整，巖石完整。（17）LY17裸露巖壁面長度約51.6m，高3～5.5m，表面積約185.7m2，陡崖走向135°，巖層產(chǎn)狀為60°∠9°，坡面完整、光滑。

3 治理原則

以解決現(xiàn)有環(huán)境問題、提高研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量為目標(biāo)，應(yīng)堅(jiān)持以下治理原則：

3.1 安全性 確保治理措施不誘發(fā)新的地質(zhì)災(zāi)害、地質(zhì)環(huán)境問題，充分考慮附近村民安全，充分考慮敏感環(huán)境目標(biāo)保護(hù)，確保治理過程中的安全。

3.2 環(huán)境協(xié)調(diào) 所采取治理措施要不破壞周邊自然環(huán)境，確保整體自然環(huán)境的整體和諧。宜林則林、宜地則地、宜草則草，堅(jiān)持以抗逆性強(qiáng)的野生灌草和鄉(xiāng)土樹種為主。

3.3 經(jīng)濟(jì)合理 治理措施本著適量、適度的原則，地形整治應(yīng)隨坡就勢(shì)、因地制宜進(jìn)行，最大限度地減少土方工程量，節(jié)約資源，節(jié)省資金。

3.4 因地制宜 根據(jù)研究區(qū)所處地理位置及區(qū)域規(guī)劃要求，合理確定地質(zhì)環(huán)境治理工程措施，因地制宜，注重實(shí)效，進(jìn)一步推進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

3.5 可持續(xù)發(fā)展 充分考慮政府區(qū)域規(guī)劃和中長期規(guī)劃，為以后的發(fā)展留有機(jī)會(huì)，同時(shí)考慮治理措施的可行性、經(jīng)濟(jì)合理性。

4 治理措施

為了防止水土流失、減少視覺污染以及生態(tài)恢復(fù)綠化的需要，選取的治理措施主要有場(chǎng)地平整、浮石清理、殘山清除、續(xù)坡工程、擋墻工程和綠化工程（圖2）。

4.1 場(chǎng)地平整 研究區(qū)內(nèi)由于露天開采，局部開采平臺(tái)上堆積廢棄礦渣堆。根據(jù)原有渣堆堆積平臺(tái)的標(biāo)高，采取高挖低填、削除礦渣堆的方式進(jìn)行清理，整平順序?yàn)橄冗M(jìn)行篩選，然后將碎石鋪在底部，上部覆篩選后的粘土，治理后的渣堆坡度一般不超過15°。經(jīng)過整治措施后，平整總面積為39905m2。挖填方量根據(jù)剖面法進(jìn)行計(jì)算，結(jié)合勘察工作統(tǒng)計(jì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際渣堆方量，共計(jì)挖方量21604m3，填方量7476m3。

4.2 浮石清理 研究區(qū)危巖體主要位于陡立開采面中上部區(qū)域，針對(duì)該類危巖體設(shè)計(jì)進(jìn)行坡面堆渣、浮石清理，消除安全隱患，清理下來的堆渣可以回填于坡腳護(hù)坎之后，用于地形整治和綠化。浮石清理采用人工配合機(jī)械方式。需要進(jìn)行危巖清理開采立面共計(jì)16個(gè)，浮石清理方量依據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘察實(shí)際統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，清除總方量共計(jì)1736m3。

4.3 殘山清除 部分平臺(tái)內(nèi)，遺留破損廢棄的山包，兀立于開采平臺(tái)內(nèi)，部分山包受開采影響極度破碎，頂部巖石已成危巖，為保證施工安全和治理后林間作業(yè)的安全，采用機(jī)械破碎等措施對(duì)研究區(qū)內(nèi)殘余山包進(jìn)行處理，確定巖壁無危巖體后，方可進(jìn)行土石方平整工程?？刂破扑楫a(chǎn)生渣石5533m3，直接送入開采平臺(tái)較低洼處進(jìn)行采坑回填。

4.4 續(xù)坡工程 研究區(qū)裸露巖壁卸載清除后，渣石就地堆放于立面陡崖之下用于續(xù)坡回填材料，坡底5m范圍內(nèi)續(xù)坡坡度30°以下即可，防止渣石產(chǎn)生滑塌;續(xù)坡坡底盡量連續(xù)為規(guī)則直線或曲線，便于擋土墻修建美觀、整齊。底部渣石壓實(shí)系數(shù)不低于0.9，上部覆蓋種植土厚度不低于0.8m。經(jīng)計(jì)算，續(xù)坡面積8613㎡，共需填方量29841m3。

4.5 擋墻工程 研究區(qū)內(nèi)裸露巖壁，采用渣堆回填續(xù)坡方式，整治后總體坡度控制在45°以內(nèi)。由于重塑均由浮渣整治而成，為保證浮渣的穩(wěn)定性，防止雨季松散堆渣的流失，同時(shí)營造一個(gè)良好的植被生長環(huán)境，每級(jí)臺(tái)階前緣設(shè)置擋墻護(hù)坎。擋土墻坐落在完整基巖之上或進(jìn)行地基處理（對(duì)于地基土不穩(wěn)定的區(qū)域，設(shè)置0.3m厚埋深基礎(chǔ)）。擋土墻采用塊石強(qiáng)度不低于MU30，擋土墻表面用1∶2.5砂漿勾縫，頂部用厚50mm的C20混凝土壓頂。每隔3m設(shè)泄水孔，泄水孔坡度為5%，直徑為φ100mm，材料為PVC管。每隔15m設(shè)置變形縫，縫寬10mm，利用瀝青木絲板嵌縫，充填厚度不小于150mm。當(dāng)基礎(chǔ)為巖石時(shí)，清理到基巖即可，由于地勢(shì)起伏，施工時(shí)可按實(shí)際情況確定具體高度和埋深，擋土墻基本參數(shù)應(yīng)盡量保持一致。共布設(shè)擋墻6道，總長度1586m。經(jīng)核算，削坡、平臺(tái)清理產(chǎn)生渣土全部用于續(xù)坡。挖方產(chǎn)生渣石土滿足回填需求，但因綠化工程要求，需要外運(yùn)和購置種植土6775m3。

4.6 綠化工程 植被恢復(fù)區(qū)綠化工程：經(jīng)地形整治后共形成10個(gè)平臺(tái)，6個(gè)斜坡。適當(dāng)種植適合本土的喬木;裸露的原狀巖面通過種植兩排毛白楊進(jìn)行遮擋。為了與周圍山體植被相協(xié)調(diào)和遮擋裸露巖壁，選用的樹種為側(cè)柏和毛白楊。為了提高對(duì)裸巖壁的遮擋綠化效果，在部分高陡邊坡坡腳設(shè)擋墻，并在擋墻背面續(xù)坡后覆客土0.8m。斜坡上靠近巖壁側(cè)種植2排毛白楊，株距3m，采用梅花樁方式排布，樹穴尺寸為長×寬×深為0.8m×0.8m×0.8m。選取毛白楊樹高4m，胸徑6cm，冠幅2.5m的大苗，裸根，并在靠巖壁的一側(cè)樹木之間種植1排3年生五葉地錦，間距0.5m。斜坡上靠近擋墻處種植側(cè)柏樹穴尺寸為長×寬×深為0.8m×0.8m×0.8m。選取的側(cè)柏樹高1.2m，冠幅30cm，帶土球苗木，株距為2m×2m。研究區(qū)內(nèi)斜坡、平臺(tái)區(qū)內(nèi)共需種植側(cè)柏635株，毛白楊730株，五葉地錦2142株。

5 效益分析

實(shí)施治理措施后，能新增研究區(qū)內(nèi)的林草地，有效提高土地資源的利用價(jià)值;生物措施與工程措施相結(jié)合，能改善礦區(qū)因采礦遺留的裸露礦山、植被破壞、環(huán)境惡化的問題，使其成為綠色礦區(qū)，達(dá)到凈化空氣、有效改善當(dāng)?shù)鼐用竦娜司迎h(huán)境的目的。治理后水土流失面積、揚(yáng)塵面積減少45939m2，植樹5882株，遮蔽裸巖面積8876m2，極大地解決了研究區(qū)內(nèi)的水土流失、揚(yáng)塵等問題，美化了環(huán)境，凈化了空氣，消除參差斑駁的視覺污染。在實(shí)施過程中，可以為當(dāng)?shù)鼐用裉峁┡R時(shí)就業(yè)崗位，增加臨時(shí)就業(yè)居民的經(jīng)濟(jì)收入。

6 結(jié)論

（1）研究區(qū)現(xiàn)狀生態(tài)環(huán)境問題突出，分布有10處采坑和17處裸露巖壁。選取工程治理與綠化相結(jié)合的治理措施，經(jīng)整治后，平整總面積39905m2，挖方量21604m3，填方量7476m3，種植側(cè)柏635株，毛白楊730株，五葉地錦2142株。

（2）治理后，水土流失及揚(yáng)塵面積減少45939m2，通過植樹，遮蔽裸巖面積8876m2，極大地解決了研究區(qū)內(nèi)的水土流失、揚(yáng)塵等問題，美化了環(huán)境，凈化了空氣。

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（責(zé)編：張宏民）