某露天礦山環(huán)境保護與治理工程

＊陳 毅

（莆田市水質(zhì)凈化有限公司 福建 351100）

引言

近些年來，我國社會經(jīng)濟飛躍發(fā)展的同時，礦產(chǎn)資源開采力度也不斷增強，礦山環(huán)境遭到巨大的影響。因我國對礦山地質(zhì)環(huán)境的保護與治理工作起步時間較晚，眾多開采中和廢棄關(guān)停的礦山未進行環(huán)境保護和治理工作，導致地貌生態(tài)破壞、危巖崩落、水土流失等地質(zhì)環(huán)境問題頻發(fā)[1-3]。

為全面落實“綠水青山就是金山銀山”理念，堅持節(jié)約資源和保護環(huán)境的基本國策，本文通過對某露天礦山地質(zhì)環(huán)境問題分布、特征、成因、保護與治理現(xiàn)狀進行分析，運用工程、生物及管護等方式將不合理開采對礦山的生態(tài)影響和破壞降到最低程度，使得礦山地質(zhì)環(huán)境恢復治理成效符合當?shù)厣鷳B(tài)保護與城鄉(xiāng)建設發(fā)展要求。

1.礦山概況

本次設計露天礦山距離縣城7km，有簡易公路與縣級公路連接，同時緊臨當?shù)匾粭l獨具特色的旅游、景觀、生態(tài)高速公路。礦區(qū)地處丘陵區(qū)，地形總體呈東高西低、北高南低，采坑邊幫最高標高與采坑底板最低標高最大高差約82m，整體呈凹陷。礦體為建筑用花崗巖，局部存在順層節(jié)理裂隙面，作為裸露邊坡組成主體其工程地質(zhì)性較差，易崩落。該區(qū)域地下水類型為基巖裂隙水，水文地質(zhì)條件相對簡單，受地形、大氣降雨影響區(qū)內(nèi)水無法自然排放。經(jīng)長期粗放式開采，現(xiàn)狀礦山采坑面積約91150m2，山體植被損害殆盡，大面積灰白色基巖裸露，生態(tài)環(huán)境破壞嚴重（圖1）。

圖1 礦山現(xiàn)狀圖

2.礦山環(huán)境問題

(1)原生地形地貌景觀破壞

礦區(qū)歷經(jīng)多年過度開采，原生地形地貌景觀遭到嚴重破壞，采坑地板形成積水采坑，區(qū)內(nèi)地表、邊幫灰白色巖石裸露，原有的自然植被和人工植被基本消失殆盡，表層覆土受雨水沖刷不斷流失，地表生態(tài)功能全部或部分喪失，生態(tài)環(huán)境惡化嚴重，破壞了當?shù)卦据^好的地形地貌景觀和人文景觀。

(2)高陡邊坡巖石崩落

因礦山采用露天開采方式，很多地方一坡到底，特別在采坑東南側(cè)、東側(cè)部分邊坡坡度超過70°，零星分布一些小塊危巖，穩(wěn)定性較差。強降雨或爆破產(chǎn)生強振動時，位于高陡邊幫局部節(jié)理裂隙交叉形成楔形的危巖易發(fā)生崩落，對區(qū)內(nèi)過往人畜構(gòu)成較嚴重威脅。

(3)土地資源破壞

礦山土地利用現(xiàn)狀多為灌木叢和雜樹。礦山現(xiàn)狀形成一個較大采空區(qū)，再加上破碎場地、堆放場地等礦山配套場地，面積合計達55570m2。由于采空區(qū)破壞了大量的土地資源，無法發(fā)揮原本土地資源的效益。

3.環(huán)境保護與治理工程設計方案

(1)方案分析

本次方案設計以山水林田湖草為生態(tài)修復理念，按照 “宜林則林、宜耕則耕、益草則草、易景則景”的原則，結(jié)合礦山所處區(qū)域人文和旅游特色，特別是景觀視覺的需求進行設計[4-6]。

礦山節(jié)理裂隙較發(fā)育，無長期存水采坑，無恢復治理為漁業(yè)養(yǎng)殖、人工湖、水域觀賞區(qū)的條件。礦山開采建筑用石料礦，如恢復治理為農(nóng)業(yè)建設用地，需要大量的符合治理標準的覆土，而且恢復治理成本巨大，采用大量客土會產(chǎn)生新的環(huán)境問題，不能充分發(fā)揮恢復治理后礦地的經(jīng)濟效益和社會效益。在露天采場邊坡穩(wěn)定性、覆綠、原采坑底板、廢土石堆場、臨時設施場地修整后，并完善排水設施作為林業(yè)用地較為適宜，可發(fā)揮該礦山土地的最佳使用功能，并能滿足當?shù)貙β糜胃咚偻緩絽^(qū)域的景觀需求。治理方案主要為裸露巖石高陡邊幫治理、臨時場地治理、采坑地板平臺治理、排水系統(tǒng)治理等四項的工程治理手段，覆土植被種植的生物手段及礦區(qū)植被管養(yǎng)與安全維護的養(yǎng)護手段進行（圖2）。

圖2 礦山環(huán)境治理平面圖

(2)裸露巖石高陡邊幫治理

根據(jù)礦區(qū)采坑現(xiàn)狀地形地貌，還有開采技術(shù)條件，本次治理的裸露巖石高陡邊幫采用梯級降坡減載—危石清理—梯級臺階覆土復綠；分級高度確定為10m，最上部風化土邊坡依其厚度合理放坡；各臺階臺面寬度確定為5m，各中段臺階安全坡度確定為65°，土層的邊幫安全坡度約45°，共設計+130m、+140m、+150m、+160m、+170m、+180m、+190m七個臺階（圖3）。臺階外緣施工截面為梯形，在臺階邊緣修建干砌擋土墻，擋土墻修建完成后，在臺階上覆土，并種植三角梅、竹子、馬占相思等喬木和爬藤植物。在邊幫逆水坡風化土上方距采坑最終邊幫2m處設置安全圍欄，在高陡邊坡較顯眼地方布置安全警示牌，防止人、畜誤掉入采坑內(nèi)。

圖3 礦山環(huán)境治理剖面圖

(3)臨時場地治理

礦山臨時場地主要包括生活辦公區(qū)、碎石加工區(qū)和堆料場，總占地面積約為26070m2（折合約39.09畝），本次設計首先采用人工和機械設備對礦區(qū)范圍內(nèi)的臨時建筑物進行拆除，進而對場地進行平整后覆土植樹，覆土厚度為0.5m，按行株距3.0m×3.0m種植馬占相思，并進行養(yǎng)護，時間6個月。

(4)采坑地板平臺治理

礦山現(xiàn)狀形成1個凹陷采坑，坑內(nèi)無法實現(xiàn)自然排水，為更好實現(xiàn)治理效果，首先對采坑底板進行覆土，將礦山剝離土中用于臺階和臨時場地覆土后剩余的全部剝離土全部回填采坑底板，覆土后種植馬占相思，并進行養(yǎng)護，時間6個月，同時為避免地表降水的影響，依治理后的采場底板平臺地形布置引排水溝，將地表降水排放至礦區(qū)西南部自然沖溝中。

(5)排水系統(tǒng)治理

采坑西南側(cè)出口處標高降低至+130m后，采坑底板標高將高于采坑外部標高，通過修建排水設施可實現(xiàn)采坑自然排水。設計沿采坑底板外側(cè)修建排水溝，通過西南側(cè)出口排出到采坑外部。臨時場地為南高北低，標高低于最終采坑底板標高，大氣降雨會匯往臨時場地北側(cè)，在采坑西南側(cè)（即臨時場地北側(cè)）修建兩側(cè)排水溝，連接采坑出口處排水通道，將降水排至西南部的自然溝谷中。

(6)礦山資源利用

在治理工程設計過程中，為達到采坑邊幫穩(wěn)定，消除崩塌地質(zhì)災害隱患及掉塊、坍塌，采坑底板及配套設施場地修整為林業(yè)用地的目標，需切削采坑邊幫，故會產(chǎn)生一定量建筑碎石料。石料可作為建筑用碎石利用，而剝離土可作為采坑臺階、采坑地板和臨時場地的覆土料使用，項目礦山治理所形成的石料及剝離土可物盡其用。

本次設計15條恢復治理工程剖面，在剖面圖上量取礦體切削邊坡部分面積和削平采坑平臺部分面積，在平面圖上直接量取剖面線間距。依據(jù)礦石資源量計算公式。

式中，V：巖礦體積，m3；

S：段面積，m2；

L：平均厚度，m。

估算本次恢復治理工程范圍內(nèi)可利用花崗巖礦石量約29.18萬m3，礦石開采損失率按2%計算，則治理范圍內(nèi)能產(chǎn)生花崗巖礦石量為：29.18×（1-2%）=28.60萬m3。

礦體被花崗巖強風化土覆蓋，其巖性為礫質(zhì)粘性土、碎石土等，細顆粒土料含量較少，平均厚度為7.6m。采坑邊幫治理施工勢必形成大量的剝離土，剝離量約為17.63萬m3，另外，為實現(xiàn)采坑自然排水，本次設計降低采坑西南側(cè)出口處標高至+130m，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查和對礦山企業(yè)訪問，采坑西南側(cè)出口處為礦山前期開采剝離土堆放處，該區(qū)域降低標高可產(chǎn)生土量約為2.30萬m3，治理范圍內(nèi)的總剝離土量約19.93萬m3。

(7)工程實施計劃

項目設計治理周期為2年（共計24個月），分兩個階段、四個分部工程實施。第一階段安排14個月，主要為上山道路、堆料場地準備、危巖清除、剝離最終邊幫境界內(nèi)風化土、Ⅰ-Ⅶ級邊幫臺階成型及覆土復綠施工工程等；第二階段安排10個月，主要為臨時配套設施拆除、場地清理、排水系統(tǒng)完善、采坑底板和臨時場地復綠工程以及植被養(yǎng)護等（表1）。

表1 治理工期進度表

4.效益成果

本次礦山環(huán)境治理工作，使得高陡危巖崩落隱患消除；礦山景致得以改觀，特別是對公路視覺景觀有所改善；礦區(qū)水土流失面積“減量”、植被覆蓋率提高，自然生態(tài)環(huán)境得以逐步恢復。極大改善礦區(qū)及周邊地質(zhì)環(huán)境狀況，提高礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量，環(huán)境效益明顯。

項目實施過程中可對恢復治理施工時切削邊坡產(chǎn)生的石料進行回收利用，以沖抵礦山環(huán)境保護與治理任務所發(fā)生的費用。土地資源方面有效增加林地面積117220m2，土地產(chǎn)出效益較高。項目的開展促使礦山開采與地方經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展，并在一定程度上對優(yōu)化當?shù)禺a(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，解決當?shù)貏趧恿蜆I(yè)，促進新農(nóng)村建設和社會穩(wěn)定，形成當?shù)亟?jīng)濟與自然環(huán)境和諧發(fā)展的局面具有較為重要的作用，社會與經(jīng)濟效益顯著。

5.結(jié)語

文章設計采坑高陡邊幫采用梯級降坡減載—危石清理—梯級臺階覆土復綠；采坑底板平臺采用1級大平臺—削高填低—完善排水系統(tǒng)—采坑底板平臺整治為林業(yè)用地；臨時性配套設施采取拆除—清理廢棄物—完善排水系統(tǒng)—整治為林業(yè)用地。最終到達露天礦山環(huán)境保護與治理的目標。

項目實施消除礦山高陡危巖崩落隱患、水土流失得到控制、植被復綠明顯有效改善礦山景致，大幅提高途徑的旅游高速公路景觀水平。實施過程中切削邊坡產(chǎn)生的石料進行回收利用，用以沖抵礦山環(huán)境恢復治理所發(fā)生的費用，同時有效增加林地面積117220m2，土地產(chǎn)出效益較高，對當?shù)厣鐣c經(jīng)濟發(fā)展起到一定的推動作用。