懷寧縣大理巖礦礦山地質(zhì)環(huán)境評估及生態(tài)恢復(fù)治理研究

王冬青

（安徽省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查局326地質(zhì)隊，安徽 安慶 246000）

懷寧縣建筑石料用大理巖礦，由于歷史開采原因，開采方式以露天自上而下臺階式開采，對原有的地質(zhì)環(huán)境條件造成了極大的破壞，坡壁和采場底部基巖大面積裸露、采場底部堆積著大量廢石棄渣、區(qū)內(nèi)植被破壞嚴(yán)重。根據(jù)礦山生態(tài)地質(zhì)環(huán)境治理要求，以清理邊坡危巖體，消除地質(zhì)災(zāi)害安全隱患，運(yùn)用植被復(fù)綠工程消除裸露邊坡視覺污染問題，采取平整工程手段使工業(yè)廣場及宕口底盤恢復(fù)為建設(shè)用地，恢復(fù)受損土地及其使用功能，恢復(fù)礦山地質(zhì)環(huán)境。礦區(qū)范圍、挖損范圍及治理區(qū)范圍對應(yīng)關(guān)系，見圖1。

圖1 礦區(qū)范圍、挖損范圍及治理區(qū)范圍

1 研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境概況

1.1 礦區(qū)地質(zhì)

研究區(qū)屬于揚(yáng)子準(zhǔn)地臺下?lián)P子臺坳長江褶斷帶宿松—廬江斷隆，懷寧褶斷隆起帶中段。出露地層主要為志留系中統(tǒng)墳頭群，泥盆系上統(tǒng)五通組，石炭系中統(tǒng)黃龍組、上統(tǒng)船山組，二疊系下統(tǒng)孤峰組、棲霞組，三疊系中統(tǒng)銅頭尖組及第四系全新統(tǒng)，其中黃龍組、船山組、棲霞組為主要含礦層。皺褶、斷裂等構(gòu)造較為發(fā)育，皺褶以北東向?yàn)橹?，斷裂以北西向?yàn)橹鳎瑪鄬訉ΦV體破壞不大。

1.2 工程地質(zhì)

研究區(qū)工程地質(zhì)體根據(jù)成因類型、巖石結(jié)構(gòu)、物質(zhì)組成、力學(xué)性質(zhì)分為土體和巖體兩大類。

土體：由第四系殘坡積層、亞粘土、碎石土組成，亞粘土可塑—硬塑，具中等壓縮性，碎石土稍密、承載力值約150kPa。

巖體：堅硬—較堅硬碳酸鹽巖，巖性堅硬，淺部裂隙較發(fā)育，局部巖石破碎，新鮮巖土飽和抗壓強(qiáng)度80～120MPa，軟化系數(shù)大于0.75；較軟—較堅硬碎屑巖，裂隙較發(fā)育，巖體結(jié)構(gòu)類型為層狀結(jié)構(gòu)。新鮮巖石飽和抗壓強(qiáng)度20～40MPa，軟化系數(shù)小于0.5。

綜上所述，研究區(qū)工程地質(zhì)條件簡單。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境評估

2.1 邊坡穩(wěn)定性評估

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，采坑邊坡巖體裸露，巖體呈中風(fēng)化，裂隙發(fā)育呈碎塊狀—塊狀結(jié)構(gòu)，邊坡整體較穩(wěn)定，但局部存在危巖體隱患。主要為宕口北側(cè)邊坡、宕口東側(cè)邊坡。

（1）宕口北側(cè)邊坡。該段邊坡中部呈臺階狀，一級平臺標(biāo)高約為78.29m，平臺寬約6.0m，延長約57.0m；二級平臺標(biāo)高約為74.34m，平臺寬約6.0m，延長約80.0m。兩級平臺均由棄渣堆積而成，坡度約30°～40°。

該段邊坡東部邊坡高4～8m，坡向174°～200°，邊坡坡度50°～70°，呈弧形，延長約116m，邊坡巖性為巖性為灰、灰白色厚—巨厚層層紋狀構(gòu)造大理巖。邊坡巖體裂隙發(fā)育，以55°∠15°為主，發(fā)育密度為0.4～0.8m/條，張開約1cm，裂隙面較平直，切割延長大于15m，深度大于3m，巖石表面有溶洞，直徑約10～30cm。整體邊坡巖石較完整，根據(jù)赤平投影分析（見圖2），裂隙面與邊坡面小角度斜交，邊坡整體穩(wěn)定性較差。

圖2 北側(cè)邊坡赤平投影圖

（2）宕口東側(cè)邊坡。該段邊坡高7～20m，坡向244°，邊坡坡度約50°～70°，延長約125m，該段邊坡上部為礦山運(yùn)輸?shù)缆罚虏繛闇\灰色、灰黃色白云石大理巖，巖體呈中風(fēng)化，局部為強(qiáng)風(fēng)化，邊坡底部為堆積棄渣體，高度約3～6m。整體邊坡受一組構(gòu)造裂隙295°∠35°切割，與邊坡面小角度斜交，邊坡整體穩(wěn)定性較好。邊坡底部堆有大面積棄渣，高度約5m，且邊坡局部分布有大面積凸起的巖塊，裂隙發(fā)育，主要發(fā)育三組：①50°∠60°，②250°∠79°，③130°∠10°，裂隙切割組合后邊坡巖體呈塊狀、碎塊狀，裂隙切割組合后邊坡巖體呈塊狀、碎塊狀，根據(jù)赤平投影分析（見圖3），裂隙面組合后，巖體不穩(wěn)定。危巖體寬度約5～15m，高度約5～10m，厚度約1～3m，體積約300m3。

圖3 東側(cè)危巖體赤平投影圖

2.2 地形地貌及植被損毀評估

由于礦山開采，礦山地質(zhì)環(huán)境和生態(tài)環(huán)境均遭到很大的破壞，已經(jīng)產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。礦山開采遺留一個開采宕口，采坑范圍內(nèi)的植被被破壞殆盡，取而代之的是大面積裸露的巖壁；采石破壞了原始低丘山坡的地形地貌，將自然山坡地形改造為深切的低洼宕口地形，并形成高陡的巖質(zhì)邊坡。根據(jù)本次調(diào)查成果，采石宕口破壞地形地貌面積82504.46m2（平面面積），最大破壞深度97.32m。

根據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度分級標(biāo)準(zhǔn)，礦山開采現(xiàn)狀對地形地貌及植被影響程度屬嚴(yán)重。

2.3 水土環(huán)境污染評估

根據(jù)礦山開采特點(diǎn)，礦山開采最低標(biāo)高位于當(dāng)?shù)厍治g面之上，礦坑無地下水排放，僅雨季有少量污水，采用自然排水，礦山開采對地下水資源基本無影響。

礦山開采礦石為大理巖礦，無有毒有害元素，無廢水廢渣排放，治理區(qū)內(nèi)無地表水體，礦業(yè)活動對水環(huán)境無影響。

根據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度分級標(biāo)準(zhǔn)，礦山開采現(xiàn)狀對水環(huán)境影響程度一般。

2.4 土地?fù)p毀評估

根據(jù)當(dāng)?shù)赝恋乩矛F(xiàn)狀調(diào)查，礦區(qū)原用地類型為采礦用地、裸地（現(xiàn)狀調(diào)查為林地）、其他林地、村莊及旱地（現(xiàn)狀調(diào)查為林地）；采礦活動形成一個南北長約380m，東西長約290m的橢圓形露天采坑，根據(jù)本次實(shí)際測繪成果及秀山鄉(xiāng)土地利用現(xiàn)狀圖的疊合分析（圖1），采坑共挖損、占用土地面積82504.46m2，其中采礦用地挖損面積258205.90m2、占 用 面 積42559.07m2；裸 地 破 壞 面積9232.76m2、占用面積1332.96m2；其他林地破壞面積84.86m2；村莊占用土地面積1236.30m2；旱地占用面積2852.61m2。具體位置挖損、壓占土地類型與面積見表1。

表1 礦山破壞及占用土地面積與類型一覽表

3 礦山地質(zhì)環(huán)境治理措施

3.1 治理工程

（1）危巖清理。對邊坡上的浮石、危巖進(jìn)行清除，排除危巖體地質(zhì)災(zāi)害安全隱患；清坡去除坡面浮石，可采用微型爆破、機(jī)械、人工方法，清除隱患，使邊坡達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，人工清除坡面浮石危石時，清除作業(yè)自上而下進(jìn)行。對邊坡坡面進(jìn)行修整，清除浮石，對邊坡平臺進(jìn)行平整。危巖塊破碎后，可用于排水溝、擋土墻砌筑。對高邊坡要進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，劃定危險范圍，并設(shè)立警示標(biāo)志，發(fā)現(xiàn)安全隱患，及時處理、撤離人員及設(shè)備。共計清除危巖體1250.0m3。

（2）場地整平工程。由于生活辦公區(qū)及礦山道路進(jìn)行原地保留，所以本次設(shè)計只將宕口底盤未進(jìn)行復(fù)綠的場地及工業(yè)廣場進(jìn)行場地整平。宕口底盤及工業(yè)廣場整平后恢復(fù)為建設(shè)用地，恢復(fù)面積約42465.0m2。

由于本次設(shè)計施工均在場地進(jìn)行砂堆清理過后，場地基本屬于平整狀態(tài)，因此無需進(jìn)行額外平整。只需將底盤南側(cè)及東側(cè)棄渣清除回填于東側(cè)及東南側(cè)坡腳處，回填高度不高于5m，坡度小于45°。底盤南側(cè)棄渣方量約4680.1m3，底盤東側(cè)棄渣方量約2584.3m3，整平方量約7264.4m3。

（3）排水工程。由于該處采石場邊坡后緣距離山脊較近，采場匯水量較小，故坡頂處無需設(shè)置截水溝，本次設(shè)計對局部臺階及坡腳局部修筑排水溝，用于排泄邊坡面和宕口底盤匯集的雨水。本次雨水設(shè)計頻率是10年一遇，雨量采用30mm/h；排水方式為重力式排水。

3.2 綠化工程

（1）將宕口底盤東側(cè)及南側(cè)棄渣處、采場南側(cè)邊坡進(jìn)行綠化。宕口底盤棄渣沿坡腳回填約5m 寬后進(jìn)行覆土綠化，回填長度約258m，耕植土厚度設(shè)計為0.3m，耕植土回填約696.6m3。坡上采用種植灌木（紅葉石楠），間距3m，株高2m，坡腳處采用爬山虎，間距0.5m。爬山虎516株，紅葉石楠86棵。

宕口底盤南側(cè)棄渣西側(cè)邊坡高約5～8m，坡度約60°，削坡至40°后覆0.3m，耕植土回填約280.98m3。耕植土種植爬山虎，削坡長度約105m,坡腳底部種植爬山虎，間距0.5m。爬山虎210株。

采場南側(cè)邊坡，各級平臺砌筑蓄土壩，為了后期植被養(yǎng)護(hù)及安全性考慮，設(shè)計蓄土壩距離邊坡平臺坡腳3.0m，采用漿砌塊石砌筑，寬度為0.5m，高度為0.6m，距底面0.10m處安置排水孔，排水孔采用PVC管，直徑為50mm，布置間距為1.0m。蓄土壩內(nèi)回填耕植土，回填厚度為0.4m，回填寬度為3.0m，內(nèi)側(cè)坡腳種植爬山虎，間距0.5m,中間種植灌木（紅葉石楠），間距3m，采用株高2.0m灌木。

（2）種植要求。后期養(yǎng)護(hù)包括澆水、施肥等，設(shè)計養(yǎng)護(hù)年限為3年，1年后，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性強(qiáng)，能自我繁衍更新；2 年后植物成活率85%以上，且生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性強(qiáng)，能自我更新。植被重建結(jié)束的前三年，應(yīng)對苗木進(jìn)行施肥1～2次，樹木休眠期以有機(jī)肥為主，生長期宜施加緩釋肥；在施肥過程中不應(yīng)觸及葉片，施肥后及時澆水。澆水應(yīng)采用pH 值和礦化度等理化指標(biāo)符合樹木生長需求的水源，可采取采石廠東側(cè)觀音洞水庫的水源。根據(jù)實(shí)際情況，在生長期澆2～3次，澆水應(yīng)澆透，澆水后應(yīng)適時覆土。一般間隔40～60d，進(jìn)行一次追肥，結(jié)合澆水，以N、K肥為主，一般濃度為2‰。

3.3 防護(hù)工程方案

礦山宕口邊坡高陡，為防止行人牲畜墜入采坑，在離采坑坡頂邊緣4m處修建護(hù)欄，護(hù)欄采用高速公路雙邊護(hù)欄網(wǎng)，立柱、網(wǎng)絲浸塑處理，卡式連接，網(wǎng)高1.80m，并設(shè)在坡頂每隔100m設(shè)置安全警示牌；預(yù)計護(hù)欄總長約510.93m，安全警示牌11個。

4 效益分析

通過礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理工程的實(shí)施，最大限度的恢復(fù)和改善礦山開采對地質(zhì)環(huán)境的影響，最大限度地恢復(fù)被破壞土地的使用功能，有效地預(yù)防因礦山開采而帶來的地質(zhì)災(zāi)害安全隱患，對促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和歷史意義，社會效益較顯著。

通過本工程的實(shí)施，恢復(fù)建設(shè)用地42465.0m2，恢復(fù)林地40039.46m2。綠化明顯增加，視覺污染被消除，美化了當(dāng)?shù)丨h(huán)境，使礦山和周邊自然景觀協(xié)調(diào)、統(tǒng)一、和諧，對保護(hù)當(dāng)?shù)卦猩鷳B(tài)和環(huán)境、水土流失，均具有明顯的生態(tài)效益。

項(xiàng)目實(shí)施后，改善秀山鄉(xiāng)觀鋪村生態(tài)環(huán)境，恢復(fù)原土地使用功能，可間接促進(jìn)兩鄉(xiāng)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展，直接經(jīng)濟(jì)效益顯著。

5 結(jié)論

通過對研究區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境調(diào)查，因露天采礦活動，礦區(qū)內(nèi)形成一個南北長約380m，東西長約290m的橢圓形露天采坑，采坑共挖損、占用土地面積82504.46m2。對地形地貌及植被破壞程度嚴(yán)重，對水環(huán)境影響程度一般，形成采場宕口北側(cè)邊坡、宕口東側(cè)邊坡，經(jīng)赤平投影分析，邊坡整體穩(wěn)定性較差。通過危巖清理、場地整平、植被綠化等工程，最大限度地恢復(fù)和改善了礦山開采對地質(zhì)環(huán)境的影響，恢復(fù)了被破壞土地的使用功能，可產(chǎn)生良好的社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境效益。