撫順西露天礦內(nèi)排土場生態(tài)修復(fù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治

馬興德，馮 萍

（撫順礦業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司 西露天礦，遼寧 撫順 113001）

撫順西露天礦經(jīng)過百余年的開采，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，斷裂規(guī)模大，巖性巖相變化大，巖土工程地質(zhì)性質(zhì)不良，工程水文地質(zhì)條件不良，地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜，同時(shí)伴有大面積的排土場。在風(fēng)蝕和雨蝕的作用下排土場巖石內(nèi)部的重金屬會(huì)不斷溶出進(jìn)入土壤環(huán)境中，對(duì)土壤和地下水污染的同時(shí)破壞土壤中微生物群落結(jié)構(gòu)使生態(tài)環(huán)境變的更加脆弱[1-3]。

近年來，隨著早期開采的大型露天礦逐步進(jìn)入末期，露天礦區(qū)的生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究逐漸得到關(guān)注，秉承“綠水青山就是金山銀山”的生態(tài)理念，根據(jù)撫順市區(qū)礦山生態(tài)環(huán)境保護(hù)整治與土地復(fù)墾規(guī)劃，對(duì)西露天礦內(nèi)排土場進(jìn)行現(xiàn)場實(shí)際調(diào)查，結(jié)合撫順市西露天礦綜合治理與整合利用行動(dòng)計(jì)劃，對(duì)西端幫內(nèi)排土場生態(tài)修復(fù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害及隱患點(diǎn)進(jìn)行分析研究[4-6]，使地質(zhì)災(zāi)害及隱患得到有效防治，避免潛在的地質(zhì)災(zāi)害隱患對(duì)地質(zhì)環(huán)境造成影響，促使治理區(qū)礦山生態(tài)地質(zhì)環(huán)境得到明顯改善。

1 工程概況

撫順西露天礦位于撫順市區(qū)的南部、撫順煤田的西南部，東西長6.6 km，南北寬2.2 km，面積為1 086 hm2。項(xiàng)目區(qū)位于撫順西露天礦西部，屬于其內(nèi)排土場區(qū)域，治理區(qū)投影面積16 hm2，其中坡面面積為9 hm2。撫順西露天礦西部區(qū)域的內(nèi)部排土場，1992 年正式實(shí)施內(nèi)部排土，由最初的l 條電鐵排土線，逐漸發(fā)展成為具有10 條電鐵排土線的內(nèi)排土場。上部電鐵排土線采用電鐵-電鏟排土工藝，輔之以推土機(jī)排棄；下部汽車排土線，采用自卸汽車-推土機(jī)工藝排棄，為上部電鐵線進(jìn)行墊底。排棄方向自西向東，排棄物料主要為油頁巖貧礦和綠色泥巖。

目前，西端幫共10 個(gè)排土臺(tái)階，臺(tái)階高度15～30 m。設(shè)計(jì)最上部28－6 排土線（最終境界）邊坡標(biāo)高約為＋70 m，邊坡角度呈自然安息角約為35°，西側(cè)地面標(biāo)高＋25～＋45 m，最終到界后，排土場邊坡高度為30～45 m。受局部作業(yè)能力和采剝關(guān)系影響，局部排土臺(tái)階推進(jìn)強(qiáng)度偏差較大，導(dǎo)致個(gè)別排土臺(tái)階段高過高，局部形成凹邊坡狀態(tài)，易引發(fā)排土場滑坡，存在安全隱患。

鑒于項(xiàng)目區(qū)位于礦坑西端幫，以E500 為切線，沿東西向切割地質(zhì)剖面，結(jié)合該區(qū)域水文地質(zhì)條件和工程地質(zhì)條件[7-10]，采用Morgenstern－Price（摩根斯坦－普瑞斯）法，對(duì)現(xiàn)狀邊坡進(jìn)行分析計(jì)算，計(jì)算結(jié)果顯示整體邊坡穩(wěn)定系數(shù)大于1.2，穩(wěn)定性狀況較好，僅局部內(nèi)排地段邊坡較高，如遇暴雨等極端天氣，易發(fā)生滑坡，存在安全隱患。此外，根據(jù)現(xiàn)場實(shí)地調(diào)查及以往地質(zhì)資料分析，礦山早期的生產(chǎn)對(duì)礦區(qū)周邊環(huán)境、土地和植被造成了一定程度的影響，形成了排土場堆積、挖損地貌和裸露土地景觀，改變了原生的地形地貌形態(tài)。此前，該區(qū)域未回填到界時(shí)，受儲(chǔ)物場、礦山道路以及地表建筑等的影響，不能采取土地復(fù)墾和植被恢復(fù)措施，待滿足條件時(shí)，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行土地復(fù)墾和生態(tài)恢復(fù)。

2 項(xiàng)目區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治實(shí)施方案

針對(duì)西露天礦坑西端幫邊坡形態(tài)不規(guī)則，形成凸凹邊坡以及地表裸露等地質(zhì)災(zāi)害，根據(jù)以往邊坡地質(zhì)災(zāi)害防治經(jīng)驗(yàn)，主要考慮采取坡面整形工程、擋土墻支護(hù)及截排水工程、削坡減載工程、植被恢復(fù)工程等治理措施。

2.1 坡面整形工程

1）技術(shù)要求。本次進(jìn)行坡面整形的目的：一是為了減少邊坡的巖石壓力或下滑力，消除潛在滑坡可能性的危害；二是便于坡面的綠化和環(huán)境的美化。針對(duì)破碎松動(dòng)巖體和危巖體，對(duì)局部陡傾坡段進(jìn)行適當(dāng)削方及強(qiáng)風(fēng)化層挖除，以及規(guī)定區(qū)域內(nèi)的全部垃圾，雜草、樹根、廢渣、表土和監(jiān)理工程師認(rèn)為必須清除的其他有礙物。坡面清理不得有較大的凸起和凹陷，尤其是清除危巖體坡面應(yīng)與周圍平順連接。

2）施工方式。強(qiáng)風(fēng)化層挖除采用人工或小型機(jī)械進(jìn)行清理，坡面破碎松動(dòng)巖體采用人工或機(jī)械撬挖。按照自上而下，分區(qū)跳段的方式進(jìn)行，每段施工長度一般控制15 m，采用挖掘機(jī)或裝載機(jī)挖裝配合自卸汽車運(yùn)輸?shù)姆绞?，進(jìn)行施工。任何部位均不得采用自下而上的開挖方式施工，避免上部土方塌落，砸傷人員和設(shè)備。

3）工程量。項(xiàng)目區(qū)共分為2 個(gè)坡面進(jìn)行整形。按削坡平均鉛垂厚度1 m 計(jì)算，其中坡面整形1 段，面積6 566 m2，削坡量6 566 m3，坡面整形2 段，面積6 917 m2，削坡量6 917 m3，總計(jì)削坡量13 483 m3。

2.2 擋土墻支護(hù)及截排水工程

1）技術(shù)要求。根據(jù)以往治理工程經(jīng)驗(yàn)，對(duì)項(xiàng)目區(qū)的道路兩側(cè)及內(nèi)排土場坡腳處修筑擋土墻，達(dá)到對(duì)其進(jìn)行有效支擋的目的，并設(shè)置排水孔，防止淤泥堵塞。本次擋土墻和排水溝工程通過實(shí)地調(diào)查和地形地質(zhì)情況分段進(jìn)行設(shè)計(jì)。擋土墻和排水溝技術(shù)要求如下：①擋土墻采用M7.5 漿砌石砌筑，石料抗壓強(qiáng)度大于MU30，盡可能選用較大的和表面較平的片石砌筑，其最小厚度為200 mm，墻身外露部分采用強(qiáng)度等級(jí)M7.5 砂漿勾平縫；②為排出墻后積水，需設(shè)置泄水孔，采用φ50PVC 管預(yù)埋成孔，泄水孔孔距2.5 m，距地面30 cm。排水孔后應(yīng)設(shè)置厚度不小于300 mm 的級(jí)配碎石反濾層；③排水溝底部鋪設(shè)200 mm 厚的毛石，在低洼處修筑蓄水池，并在蓄水池內(nèi)并排埋設(shè)φ600 mm 的水泥管，把水排入礦區(qū)已有排水溝內(nèi)；④檔墻應(yīng)設(shè)沉降縫，設(shè)置間距10 m，縫寬2 cm，縫中填塞瀝青麻絮、瀝青木板或其它彈性的防水材料，沿內(nèi)外頂三方填塞深度不小于150 mm；⑤墻身砌出地面后，基坑必須及時(shí)回填夯實(shí)，并做成不小于5%的向外流水坡，以免積水下滲，影響墻身穩(wěn)定；⑥墻后填土宜選擇透水性較強(qiáng)的填料，有條件盡量采用內(nèi)摩擦角大的回填材料；⑦砂漿所用水源必須干凈，不得使用污水，砂宜用中砂，砂漿稠度取40～50 mm，含泥量不應(yīng)超過5%，砂漿拌和應(yīng)采用機(jī)械攪拌；⑧施工前應(yīng)作好排水工作，保持基坑和邊坡坡面干燥。

2）施工方式。采用挖掘機(jī)配合推土機(jī)進(jìn)行施工。

3）工程量。累計(jì)修筑擋土墻工程量總長1 017 m，砌筑量778.5 m3，挖方量747.2 m3，排水溝工程量總長504 m，毛石量61 m3，挖方量383 m3。

2.3 削坡減載工程

1）技術(shù)要求。治理區(qū)28－6 排土線邊坡地面標(biāo)高約為＋70 m，邊坡平整面積為6.9 hm2，邊坡整體中間高，南北逐漸降低，邊坡高度為30～45 m。為確保項(xiàng)目區(qū)內(nèi)排土場邊坡穩(wěn)定，采取降低邊坡高度措施，將內(nèi)排土場邊坡削為2 個(gè)臺(tái)階，臺(tái)階寬度為10 m，削坡后，內(nèi)排土場邊坡穩(wěn)定系數(shù)為1.23。削坡后坡面不得有較大的凸起和凹陷，務(wù)必做到幫平底齊。

2）施工方式。采用挖掘機(jī)或裝載機(jī)挖裝配合自卸汽車運(yùn)輸?shù)姆绞剑M(jìn)行施工。

3）工程量。本次削坡設(shè)計(jì)由北到南分為2 段進(jìn)行。削坡1 段：邊坡高度約為45 m，邊坡高度降至為23 m，削坡長度289 m，截面面積233 m2，削坡量為6 7337 m3；削坡2 段：邊坡高度約為30 m，邊坡高度降至為15 m，削坡長度282 m，截面面積141 m2，削坡量為39 762 m3，總削坡量為107 099 m3。

2.4 植被恢復(fù)工程

1）技術(shù)要求。按照到界一塊、設(shè)計(jì)一塊、成熟一塊的原則，組織工程機(jī)械設(shè)備對(duì)礦坑已到界西端幫區(qū)域6.9 hm2進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。采用機(jī)械和人工相結(jié)合方式對(duì)場地進(jìn)行修整。盡可能將作業(yè)面平整，并用推土機(jī)找坡壓實(shí)、塑形，為后期覆土種植做準(zhǔn)備。根據(jù)氣候、土壤條件、植物色彩、植物群落多樣性、季節(jié)性變化以及經(jīng)濟(jì)型原則，結(jié)合西露天礦土壤生態(tài)性質(zhì)及特點(diǎn)，選擇1～2 年生裸根苗，栽植時(shí)先把帶土的苗木輕放已經(jīng)整理好的樹坑中，使之位于樹坑正中并且垂直于地面，之后分層填土踩實(shí)，填土高度與原根頸一致，填平后在四周做好圍堰，以便于灌溉和保水。種植后需要進(jìn)行除草等日常養(yǎng)護(hù)，群落進(jìn)入自然生長過程，不需進(jìn)行任何的養(yǎng)護(hù)和管理。樹苗及植物種子從出芽至幼苗期間，必須澆水養(yǎng)護(hù)，保持土壤濕潤。從開始堅(jiān)持每天早晨澆1 次水（炎熱夏季早晚各澆水1 次），隨植物的生長可逐步減少澆水次數(shù)，根據(jù)大氣降水情況進(jìn)行調(diào)整。在植株逐漸生長過程中，對(duì)其適時(shí)進(jìn)行追肥、病蟲害防治，培土、補(bǔ)植。

2）施工方式。按照技術(shù)要求，安排人工栽植。

3）工程量。保證施工前作業(yè)面的凹凸度平均為±0.1 m，最大不超過±0.15 m。表層按照喬木穴狀0.5 m×0.5 m×0.5 m 的標(biāo)準(zhǔn)，灌木穴狀0.3 m×0.3 m×0.3 m 的標(biāo)準(zhǔn)覆蓋厚殘土，平整場地土方量共計(jì)40 000 m3，按照株間距為2 m×2 m，共栽植苗木1.7 萬株。

3 結(jié)語

通過坡面整形工程、擋土墻支護(hù)及截排水工程、削坡減載工程等措施對(duì)撫順西露天礦西端幫內(nèi)排土場生態(tài)修復(fù)區(qū)地質(zhì)災(zāi)害防治，一定程度上避免了滑坡、地面變形等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，保護(hù)礦區(qū)工作人員的財(cái)產(chǎn)和人身安全。

覆土整形、生態(tài)修復(fù)工程的實(shí)施，改善了土壤條件，豐富了植物群落多樣性，提升了礦坑生態(tài)環(huán)境，為礦坑整體綜合治理整合利用方案的進(jìn)一步實(shí)施提供了基礎(chǔ)。