廢棄礦山治理中的綠化工程研究

顧崇冬，許艷娟，孟祥珂，蘇豪家，王 敬

（山東省第六地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 威海 264209）

礦山資源的開(kāi)采引發(fā)了復(fù)雜且嚴(yán)峻的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，各政府為解決開(kāi)采后造成的地表沉陷、地質(zhì)污染以及水污染等問(wèn)題采取了諸多措施，地域不同、礦種不同，采取的綠化治理模式也各不相同[1]。本文根據(jù)某廢棄礦山的實(shí)地調(diào)研情況開(kāi)展針對(duì)性綠化工程設(shè)計(jì)，對(duì)破損區(qū)域、綠色生態(tài)進(jìn)行修復(fù)。

1 廢棄礦山環(huán)境問(wèn)題

廢棄礦山對(duì)環(huán)境的危害主要包括水污染、固體廢棄物污染、土地破壞及土壤污染等方面。

開(kāi)采過(guò)程中所實(shí)施的某些操作使地表水或地下水含有重金屬等元素，這種礦區(qū)有毒污水會(huì)嚴(yán)重?fù)p害礦區(qū)附近莊稼、樹(shù)木以及河流的生長(zhǎng)，威脅居民的身心健康，甚至危及生態(tài)水系的健康。

開(kāi)采礦山會(huì)形成非常多的廢棄渣土和渣石[2]，工人未及時(shí)正確處理導(dǎo)致這些渣物的大量堆積，使河道逐漸萎縮、土地資源浪費(fèi)、水患頻繁。

另外，開(kāi)采使大面積的土地資源被占用或被浪費(fèi)，同時(shí)使用各種大型機(jī)械后留下的凹凸不平的地表，嚴(yán)重影響地面景觀。

2 礦山綠化工程治理流程

礦山綠化工程即對(duì)廢棄礦山的破損山體、廢棄渣土、已遭污染的土地資源和水資源開(kāi)展綠化修復(fù)工程，制定針對(duì)性且適宜的方案，使得生態(tài)環(huán)境以及經(jīng)濟(jì)得以恢復(fù)。

2.1 邊坡治理措施

治理的基本流程為清理危石，降低坡度至安全合適的高度，對(duì)過(guò)于陡峭的邊坡建造一個(gè)水平臺(tái)階，最后進(jìn)行復(fù)綠工作。

其中降低坡度可以采用爆破削坡[3]的方法，參照《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013），判定場(chǎng)區(qū)內(nèi)已開(kāi)挖坡段的裸露巖體整體所屬類型，計(jì)算出坡率允許值以及允許單體的坡高。根據(jù)上述變量，以及周邊工程經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)有開(kāi)采平臺(tái)臺(tái)高，設(shè)計(jì)削坡后的坡角的坡率、平臺(tái)寬度以及平臺(tái)高差大致范圍。削坡排險(xiǎn)應(yīng)及時(shí)清理渣土，立面應(yīng)無(wú)明顯凸起巖石，無(wú)明顯裂隙和松動(dòng)危巖體，確保邊坡穩(wěn)定[4]。

2.2 尾礦治理措施

不僅對(duì)尾礦盡可能地回收有價(jià)值的部分，使其變廢為寶，比如成為水泥等建筑材料的原料；還要按照國(guó)家污水排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)尾礦堆積物中的污水進(jìn)行處理。

2.3 坡面綠色植被噴射處理

掛網(wǎng)噴播的施工流程為施工準(zhǔn)備、坡面處理、鋪設(shè)鐵絲網(wǎng)及三維網(wǎng)、錨桿施工和固定鐵絲網(wǎng)、培養(yǎng)基配制和噴播、覆蓋無(wú)紡布、澆水及施肥和管理與養(yǎng)護(hù)，具體材料如表1所示。

表1 施工材料選取

在坡面危巖清理結(jié)束后要對(duì)坡面進(jìn)行噴植處理，噴面前先用水將坡面噴濕，并且分兩次沿著坡面自上而下噴射植被冷凝土，噴植的厚度大約是10cm，基層8～9cm，表層1～2cm（含混合植綠種子），之后還應(yīng)進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，對(duì)溫度、濕度、病蟲(chóng)、人為破壞等因素采取針對(duì)性措施。工藝設(shè)計(jì)原理如圖1所示。

圖1 植被混凝土噴播

2.4 設(shè)置排水系統(tǒng)

第一步施工放樣，選用的材料應(yīng)符合施工標(biāo)準(zhǔn)；第二步為溝槽開(kāi)挖；第三步為基槽驗(yàn)收，即檢驗(yàn)施工質(zhì)量；第四步為片石砌筑，采用鋪漿法，攪拌充分的砂漿必須飽滿；第五步為勾縫，塊石之間的寬度不得大于3cm，灰縫彼此錯(cuò)開(kāi)，勾縫自然，均勻平整；第六步為養(yǎng)護(hù)，定時(shí)灑水，使用濕草覆蓋以保持濕潤(rùn)；最后一步為驗(yàn)收。

2.5 外運(yùn)種植土壤以及回填地表

外運(yùn)種植土壤時(shí)根據(jù)種植和場(chǎng)地要求確定所需總量，在擋土墻內(nèi)側(cè)進(jìn)行種植土回填，擋土墻后覆土厚度不大于1m，坡度不大于30°，回填種植土后高度略低于擋土墻高度。應(yīng)選擇結(jié)構(gòu)蓬松透氣、儲(chǔ)水能力好、保存養(yǎng)分能力強(qiáng)的種植土?；靥罱Y(jié)束后，壓實(shí)系數(shù)應(yīng)大于0.9，總沉降量不大于3%；填土壓實(shí)后，對(duì)坡面進(jìn)行整理以保持坡面的基本平順，無(wú)明顯坑陷，無(wú)突兀巖石，無(wú)較大起伏；待施工完畢后，對(duì)標(biāo)高、邊坡坡度、壓實(shí)程度進(jìn)行檢查，合格后方可進(jìn)行綠化工程實(shí)施。

2.6 遭重金屬污染的植物修復(fù)

礦山開(kāi)采后對(duì)生態(tài)最大的污染就是土壤中元素的變化，對(duì)植物有益的微量元素減少、重金屬增加，因此選擇適合在此土壤中存活的重金屬耐性植物，考慮到外來(lái)物種對(duì)本地物種的危害，原則上考慮本地植株。

2.7 種植綠化

種植綠化施工順序?yàn)椋簻y(cè)量放線、運(yùn)輸苗木、撒播草籽、栽植黑松、養(yǎng)護(hù)和驗(yàn)收。具體操作為：外運(yùn)種植土工作完成后，在全區(qū)撒播草籽，為應(yīng)對(duì)惡劣的地區(qū)，宜選擇耐貧瘠的植物，例如野牛草。撒播完成后覆蓋16-20g/m2、熱合或熱粘型無(wú)紡布[5]，在冰雹等惡劣天氣無(wú)紡布可防止谷種、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和土壤的散失，在晴天可防止曬蔫，泥土里的水分充足，這樣有助于發(fā)芽。為使環(huán)境協(xié)調(diào)一致項(xiàng)目區(qū)種植樹(shù)種為黑松和連翹[6]，在渣土續(xù)坡頂部種植兩排爬山虎。

2.8 水資源的修復(fù)

搭建人工濕地生態(tài)系統(tǒng)以解決受污染的地表水、地下水，借助微生物使水的活性復(fù)蘇；如果是水資源匱乏的問(wèn)題，需要搭建雨水收集系統(tǒng)和蓄水系統(tǒng)來(lái)引水。

3 廢棄礦山項(xiàng)目實(shí)踐

3.1 治理區(qū)現(xiàn)狀

某廢棄礦山采空區(qū)面積約2.1km2，史上曾多次發(fā)生過(guò)采空塌陷。該處一共分為4個(gè)采坑，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)地情況，將治理區(qū)自西向東分為4個(gè)治理區(qū)，對(duì)第4個(gè)礦區(qū)進(jìn)行處理，如圖2和圖3所示。

圖2 治理區(qū)分布圖

圖3 4區(qū)治理部署

該區(qū)巖石種類以花崗質(zhì)片麻巖為主，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間風(fēng)化，巖體已松散，穩(wěn)固性較差，所以場(chǎng)區(qū)工程地質(zhì)條件一般或較差。

3.2 基于礦山的地質(zhì)修復(fù)方案

將4區(qū)分成編號(hào)為①-⑧的小區(qū)塊，存在問(wèn)題：①號(hào)區(qū)塊堆積著大量的渣土；②號(hào)和⑦號(hào)位置山體破損較為嚴(yán)重；③號(hào)地面凹凸不平；④、⑤和⑥號(hào)為礦產(chǎn)渣石、渣土覆蓋的邊坡；⑧號(hào)為陡峭山體。

治理區(qū)內(nèi)現(xiàn)有37棟廢棄建筑，對(duì)該建筑進(jìn)行拆除，拆除工作應(yīng)在工程施工前完成，以確保施工的順利進(jìn)行。

3.2.1 ②號(hào)和⑦號(hào)礦區(qū)治理方案

首先采用爆破削坡的方式在破損山體立面上開(kāi)出平臺(tái)，然后在坡底和平臺(tái)上修建擋土墻以防止坍塌，之后將地面上的渣土填充在坑挖的地面上，最后進(jìn)行排污水處理，按照排水系統(tǒng)的設(shè)置流程，確定兩區(qū)的排水溝總長(zhǎng)度以及預(yù)算工程量。

3.2.2 ⑧號(hào)礦區(qū)治理方案

使用爆破削坡的方法對(duì)該區(qū)削平山體，使⑧號(hào)礦區(qū)的東西貫通，以一自然緩坡相連，坡率允許值為1：0.15~1：0.25，允許單體坡高10-25m。然后清理現(xiàn)場(chǎng)石渣，平整場(chǎng)地，可以用于后續(xù)景觀的建設(shè)。

3.2.3 ①、③-⑥號(hào)礦區(qū)治理方案

對(duì)③、④和⑥號(hào)礦區(qū)的渣土回收利用進(jìn)行回填，將地面回填成緩坡或平地，緩坡坡度必須保持15°以下；對(duì)⑤號(hào)礦區(qū)的坡面進(jìn)行客土噴播清理；對(duì)①區(qū)渣土做清運(yùn)處理，使場(chǎng)地變平整。

3.3 基于礦山的生態(tài)綠化工程

3.3.1 植被噴射

在①-⑧號(hào)礦區(qū)坡面危巖清理結(jié)束后，對(duì)邊坡坡面荒蕪情況進(jìn)行改善，自上而下噴射植被混凝土使坡面恢復(fù)生機(jī)。

3.3.2 外運(yùn)種植土及種植土回填

渣土回填及擋墻砌筑工作完成后，在全區(qū)按照2.0m×2.0m的行距及排距設(shè)置種植穴，種植穴尺寸為1.0m×1.0m×1.0m。

3.3.3 種植綠化

按照批準(zhǔn)的施工組織設(shè)計(jì)以及實(shí)地所需，只在②和⑦號(hào)礦區(qū)種植綠化，在擋土墻后種植野牛草、松樹(shù)、連翹和爬山虎等植被[7]。擋土墻內(nèi)側(cè)植被由坡底向坡頂依次為連翹、黑松、刺槐，分三排種植。綠化施工部署如圖4所示。

圖4 綠化施工部署

4 工程質(zhì)量評(píng)估

治理工作結(jié)束后，對(duì)目前塌陷坑、廢棄礦井裸露、廢石滿山的荒蕪等視覺(jué)污染有一定改善[8]，生態(tài)環(huán)境效益提高；消除了地質(zhì)災(zāi)害，治理區(qū)中受災(zāi)難威脅人民的人身財(cái)產(chǎn)安全有了保障，社會(huì)效益明顯；地質(zhì)地貌景觀得到恢復(fù)的同時(shí)，使治理區(qū)廢棄的資源得以綜合利用，又增加了種植面積，給當(dāng)?shù)貛?lái)了一定的經(jīng)濟(jì)效益[9]。

5 結(jié)束語(yǔ)

為解決生態(tài)平衡性喪失和植被荒蕪的危機(jī)，保障人民生活的基本質(zhì)量，本工程通過(guò)對(duì)廢棄礦山邊坡改造、坡面綠色植被噴射、排水系統(tǒng)優(yōu)化、種植土壤及地表回填、重金屬污染及水資源修復(fù)等方法進(jìn)行治理修復(fù)，使廢棄土地得以綜合利用，促進(jìn)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)增長(zhǎng)，并為廢棄礦山綠化方法提供了參考。