煤礦地質(zhì)生態(tài)環(huán)境治理技術(shù)研究

王進聰,馬 杰,趙凱軍,蔣拉弟,李博文

(甘肅省地礦局 第二礦產(chǎn)勘查院,甘肅 蘭州 730020)

研究區(qū)某煤礦井工開采二1煤、七4煤,開采標(biāo)高+720 m～+1 350 m,開采規(guī)模60萬t/a。自礦山取得采礦證以來,由于市場環(huán)境和政策性因素,礦山一直處于建設(shè)期,至2022年初才開始試生產(chǎn)。經(jīng)野外調(diào)查實測,在主副井工業(yè)場地建設(shè)和井巷掘進過程中,企業(yè)將排棄的土方、廢矸石(13.86萬m3)無序地堆存在沖溝內(nèi),現(xiàn)狀已形成2個矸石場和1個因矸石堆存造成的村莊拆遷區(qū),面積共計4.35 hm2,對地形地貌景觀的影響和破壞程度嚴(yán)重;另位于工業(yè)場地西北側(cè)的礦井涌水排水明溝,長約750 m,現(xiàn)狀溝渠淤積、破損嚴(yán)重,影響礦井涌水外排。

基于此,本文研究了煤礦地質(zhì)生態(tài)環(huán)境治理技術(shù),消除了地質(zhì)災(zāi)害隱患,又有利于煤礦安全生產(chǎn),提高煤礦生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本[1-5]。對地質(zhì)環(huán)境問題區(qū)進行植被恢復(fù),治理復(fù)墾土地面積4.63 hm2,其中復(fù)墾旱地2.33 hm2、灌木林地0.26 hm2、農(nóng)村道路0.15 hm2,采礦用地1.89 hm2(按灌木林地標(biāo)準(zhǔn)臨時復(fù)綠)。提高了土地利用效率,有效保護了農(nóng)民財產(chǎn)安全,增加了農(nóng)民收入。

1 治理區(qū)概況

1.1 治理區(qū)面積

根據(jù)野外勘測和室內(nèi)資料整理,本次治理范圍為:矸石場A、矸石場B、村莊拆遷區(qū),面積共4.35 hm2,設(shè)1個擬填方區(qū),面積0.42 hm2,共劃分為2個治理區(qū);另設(shè)1個取土場,面積0.28 hm2;對排水明溝(與排水暗涵和河流相連段)清淤和局部修復(fù);在首采區(qū)布設(shè)村莊塌陷監(jiān)測點。

1.2 治理區(qū)場地構(gòu)成

根據(jù)野外勘測和室內(nèi)資料整理,本次治理區(qū)場地由矸石場A、矸石場B、村莊拆遷區(qū)、取土場、塌陷變形監(jiān)測區(qū)、排水明溝組成。其中,矸石場A、矸石場B、村莊拆遷區(qū)、擬填方區(qū)、取土場面積共4.63 hm2,塌陷變形監(jiān)測區(qū)約1.55 hm2,修復(fù)排水明溝約750 m。治理區(qū)相對位置如圖1所示。

圖1 各治理區(qū)相對位置Fig.1 Relative position of each governance area

治理區(qū)各場地面積見表1。

表1 治理區(qū)各場地組成統(tǒng)計 Tab.1 Statistics on the composition of each site in the governance area

2 礦山地質(zhì)環(huán)境問題

2.1 地質(zhì)災(zāi)害

根據(jù)現(xiàn)場測量,并結(jié)合鉆探資料,治理區(qū)及周邊100 m范圍內(nèi),未發(fā)現(xiàn)崩塌、滑坡、采空塌陷、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害,地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育弱,危險性小。

2.2 對地形地貌景觀和土地資源破壞

經(jīng)野外調(diào)查實測,在主副井工業(yè)場地建設(shè)和井巷掘進過程中,將排棄的土方、廢矸石(13.86萬m3)無序地堆存在2個沖溝內(nèi),現(xiàn)狀已形成2個矸石場和1個因矸石堆存造成的村莊拆遷區(qū),面積共0.80 hm2。其場地分布如圖2所示。2個煤渣堆存區(qū)對位于村莊密集區(qū)的地形地貌景觀破壞和影響的程度嚴(yán)重,給百姓生產(chǎn)生活造成嚴(yán)重影響。

圖2 治理區(qū)現(xiàn)狀Fig.2 Current status of governance area

(1)矸石場A。①現(xiàn)狀堆存情況:矸石場A占地面積1.64 hm2,為矸石、基坑圖堆積地貌,最北部可見基坑土堆積,高度10～12 m,中間高外圍低,標(biāo)高+761.36～+776.93 m,相對高差15.57 m,矸石堆存高度2～15 m,堆存方量約7.2萬m3;渣源不穩(wěn)定,可見多個開挖口(圖3)。②場地四周:南端緊鄰工業(yè)場地圍墻,東側(cè)為入場道路,西側(cè)為村莊拆遷區(qū),北端緊鄰村村通道路。③環(huán)境治理情況:經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查,矸石場A進行過臨時治理,主要工程措施為排水暗涵、暗井的施工,渣源原地整形,平鋪覆土,受渣坡影響覆土厚度0.3～1.0 m,撒播草籽,主要草種有狗牙根、胡枝子、蒿草。

圖3 矸石場AFig.3 Gangue yard A

(2)矸石場B。①現(xiàn)狀堆存情況:矸石場B占地面積1.91 hm2,位于沖溝內(nèi)的渣堆堆積地貌,南端高北端低,標(biāo)高+753.10～+765.80 m,相對高差12.70 m。矸石堆存高度3～10 m,堆存方量約4.7萬m3;渣源不穩(wěn)定,可見多個開挖口。②場地四周:南端緊鄰村村通道路、東西兩側(cè)為荒坡地貌,北部為沖溝地貌。③環(huán)境治理情況:經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查,矸石場B幾乎未進行過治理,局部可見防塵網(wǎng)覆蓋,另可見野生灌草直播,如狗牙根、胡枝子、蒿草。

2.3 水土污染問題

(1)廢水排放對土壤環(huán)境的影響。該礦山目前正在試開采,礦井正常涌水量23 840 m3/d,礦山已建設(shè)3座斜管沉淀設(shè)備(處理能力Q=400 m3/d)對礦井排水進行處理,處理后的礦井水(40 m3/d)供工業(yè)場地地面除塵綠化用水,另經(jīng)處理后的水部分(710 m3/d)經(jīng)深度處理后供工業(yè)場地生產(chǎn)生活用水,多余部分(23 090 m3/d)外排至“砼暗涵”,最終經(jīng)排水渠排向附近河洪道。礦山企業(yè)已建立實時監(jiān)測系統(tǒng),經(jīng)沉淀處理后的外排礦井水水質(zhì)CD為45 mg/L、SS為16 mg/L,能夠滿足《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB8978—1996)二級標(biāo)準(zhǔn)的要求。

(2)固體廢棄物對土壤環(huán)境的影響。2020年7月9日,采礦權(quán)人委托檢測機構(gòu)對礦山矸石取樣,進行淋融水檢測,檢測因子為:pH值、汞、鉛、鎘、六價鉻、銅、鋅、砷、氟化物、氰化物共10項。檢測結(jié)果表明,矸石浸出液中任何一項污染物濃度均未超過《地表水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3838—2002)和《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T 14848—2017)Ⅳ類標(biāo)準(zhǔn)的限定值[6-8],同時滿足《土壤環(huán)境質(zhì)量 農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)(試行)》(GB 15618—2018)中農(nóng)用地土壤污染風(fēng)險篩選值的要求。因此,現(xiàn)狀條件下,矸石淋融水對項目區(qū)地下水、地表水及土壤環(huán)境影響較輕。

綜上所述,現(xiàn)狀條件下,項目區(qū)生產(chǎn)活動對地下水、地表水及土壤環(huán)境質(zhì)量的影響較輕。

3 土地復(fù)墾適宜性評價與渣土水平衡分析

3.1 土地復(fù)墾適宜性評價

對待復(fù)墾土地進行復(fù)墾方向的適宜性評價,目的是通過評價來確定復(fù)墾后的土地用途(復(fù)墾方向),以便合理安排復(fù)墾工程措施和生物措施[9-13]。

3.1.1 劃分評價單元

劃分評價單元是開展土地適宜性評價的基礎(chǔ),同一評價單元內(nèi)土地特征及復(fù)墾利用方向和改良途徑應(yīng)基本一致。本項目的評價單元采用綜合劃分的方法,即以治理區(qū)土地利用現(xiàn)狀圖為底圖,將“治理區(qū)范圍線”“地類圖斑”及“地形圖”進行疊加后,形成不同性質(zhì)的斑塊,將部分面積較小且性質(zhì)相近的圖斑進行合并,最終劃分15個評價單元(D1—D15),見表2。

表2 評價單元劃分Tab.2 Evaluation unit division

3.1.2 復(fù)墾適宜性等級評定

經(jīng)過將評價單元土地質(zhì)量狀況與評價因子的農(nóng)、林、草評價等級標(biāo)準(zhǔn)進行逐項比配,得出項目區(qū)土地適宜性評價結(jié)果,結(jié)合原地類,確定最終復(fù)墾方向,見表3。

表3 評價單元農(nóng)林草適宜性評價結(jié)果Tab.3 Evaluation results of agro-forestry-grass suitability evaluation unit

3.1.3 劃分復(fù)墾單元

根據(jù)評價單元的最終復(fù)墾方向,從工程施工角度將采取的復(fù)墾標(biāo)準(zhǔn)和措施一致的評價單元合并作為一類復(fù)墾單元,治理區(qū)共劃分15個土地復(fù)墾單元。

3.2 渣、土、水平衡分析

3.2.1 渣源挖填平衡分析

該礦山廢渣(主要為矸石、廢墟)共計13.86萬 m3,包括2個矸石場堆存的煤矸石和1個拆遷區(qū)村莊拆除的廢墟。總體目標(biāo)是實現(xiàn)場內(nèi)挖填平衡,平衡方案:治理一區(qū)廢渣共計9.16萬m3,其中煤矸石9.04萬m3,拆除建筑廢墟0.12萬m3。設(shè)計將矸石全部清運完畢,拆除的建筑廢墟和一部分煤矸石回填村莊拆遷區(qū)場地低洼處,一部分回填矸石場B,剩余運往附近煤矸石磚廠綜合利用。

3.2.2 土資源平衡分析

(1)治理區(qū)自身供土量。2個治理區(qū)本身可供表土來源為治理一區(qū)矸石場A臨時復(fù)墾時的覆土,經(jīng)槽探厚度0.4～1.2 m,平均厚為0.5 m,收集率70%,則可供土5 740 m3;矸石場A北端為基坑土堆積,堆積高度5～15 m,堆積面積500 m2,堆積量約3 600 m3。則治理區(qū)本身合計供土方量9 340 m3。

(2)取土場。治理區(qū)本身供土不足以滿足需土要求,設(shè)計1個取土場,剖面為棕黃色粉土、粉質(zhì)黏土,保水性較好,較穩(wěn)定。2020年7月9日,采礦權(quán)人委托檢測公司對項目區(qū)土壤環(huán)境背景值進行檢測,認為項目區(qū)土壤環(huán)境因子背景值均低于標(biāo)準(zhǔn)值,土壤生態(tài)環(huán)境風(fēng)險低。取土場:面積0.28 hm2,平均取土深度為6.0 m,形成1級平臺和1級邊坡(坡度80°),可取土量16 800 m3。

綜上,治理區(qū)本身供土量、取土場可取土量之和為26 140 m3。

(3)表土供需平衡分析。通過對復(fù)墾區(qū)內(nèi)的可供表土量和覆土量進行分析比較,土資源可供給量為26 140 m3,土資源需求量約為24 350 m3。故復(fù)墾區(qū)內(nèi)可供表土量能滿足復(fù)墾所需土量要求。

3.2.3 水資源平衡分析

(1)供水量分析。根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查,治理區(qū)可供水源僅為礦坑涌水,經(jīng)斜管沉淀設(shè)備處理后,并進行水質(zhì)分析檢測,可供林木灌溉,不能供農(nóng)作物灌溉。礦井正常涌水量為23 840 m3/d(年排放量達870萬m3),經(jīng)斜管沉淀設(shè)備處理后的礦井水(40 m3/d)供工業(yè)場地除塵綠化用水,另經(jīng)處理后的水(710 m3/d)經(jīng)深度處理后供工業(yè)場地生產(chǎn)生活用水,多余部分(23 090 m3/d)外排至“砼暗涵”,最終經(jīng)排水渠排向附近河洪道。

(2)需水量分析。項目治理復(fù)墾時礦坑未閉坑,可以利用礦坑涌水進行灌溉,礦坑年涌水量最小為870萬m3,年復(fù)墾最大需水量為3 625 m3,完全可以滿足土地復(fù)墾的要求。

4 地質(zhì)環(huán)境治理設(shè)計

4.1 治理一區(qū)地質(zhì)環(huán)境治理設(shè)計

將矸石場A、村莊拆遷區(qū)劃為治理一區(qū),面積共2.44 hm2。主要治理工程為民房拆除、矸石清運、場地整形、排水溝。

(1)拆遷區(qū)民房拆除。矸石場A西側(cè)為村莊,標(biāo)高+761～+763 m,低于矸石堆5～20 m;村莊內(nèi)有3處民房,共16間,建筑為1～2層磚混結(jié)構(gòu)。受矸石堆存影響,礦山企業(yè)已對其進行搬遷補償,設(shè)計對建筑物進行拆除,廢墟就地攤平。

(2)矸石場A廢渣清運。對矸石場A廢渣進行全部清運,根據(jù)渣源平衡分析,清運量共計9.16萬m3,設(shè)計將矸石全部清運完畢,拆除的建筑廢墟和一部分煤矸石(1.55萬m3)回填村莊拆遷區(qū)場地低洼處,一部分(2.16萬m3)回填矸石場B,剩余(5.45萬m3)運往附近煤矸石磚廠綜合利用。

(3)場地整形。設(shè)計對清運后的矸石場A和回填后的村莊拆遷區(qū)進行場地整形,根據(jù)場地原始地貌,整形為小于2°的緩坡平臺,總體地勢北高南低、西高東低,整形后場地標(biāo)高+765.5～+759.80 m,最大相對高差5.7 m。

(4)排水溝?，F(xiàn)場調(diào)查,現(xiàn)狀已施工排水暗涵1條(自工業(yè)場地東南部起,經(jīng)矸石場A,至矸石場B西北部止)、暗井2個(位于矸石場A西部),排泄多余的礦井涌水和自然降水。場地整形后,設(shè)計沿場地西側(cè)邊緣鋪設(shè)一條排水溝,用來排泄場地西側(cè)山坡降水,最終匯入場地內(nèi)的已有暗井。選擇用預(yù)制砼排水溝,截面為梯形,單塊長度600 mm、內(nèi)底寬200 mm、內(nèi)口寬600 mm、內(nèi)深400 mm、厚度60 mm、邊坡比1∶0.5(圖4)。設(shè)計從市場購買預(yù)制成品。

圖4 預(yù)制梯型排水溝剖面Fig.4 Prefabricated ladder drainage ditch profile

4.2 治理二區(qū)地質(zhì)環(huán)境治理設(shè)計

將矸石場B劃為治理二區(qū),面積為1.91 hm2。主要治理工程為廢渣回填、挖高墊底、場地整形、設(shè)計擋渣墻、布設(shè)排水溝。

(1)挖高墊低。現(xiàn)狀矸石場B存在1個綜合利用開挖分選口,且可見多處篩分后的遺留廢渣堆。

為了場地整形,設(shè)計對矸石堆進行挖高墊低,形成穩(wěn)定的平臺、邊坡。為達到設(shè)計標(biāo)高,需另外收納矸石場A廢渣2.16萬m3(工程量計入治理一區(qū)廢渣清運)。

(2)場地整形。根據(jù)矸石場現(xiàn)狀并結(jié)合周邊地貌,設(shè)計將場地整形為5個地塊單元,即2DK-1、2DK-2、2DK-3、2DK-4、2DK-5。其中,地塊2DK-1平臺標(biāo)高+765.5 m,地塊2DK-2平臺標(biāo)高+762.5 m、邊坡坡度30°,地塊2DK-3平臺標(biāo)高為+765.5～+762.5 m,地塊2DK-4平臺標(biāo)高+762.5～+753.5 m,地塊2DK-5平臺標(biāo)高+753.5～+753.0 m、邊坡坡度25°。為了保證邊坡穩(wěn)定性,設(shè)計對地塊2DK-2、2DK-5邊坡進行夯實,夯實深度0.8～2.0 m,平均1.5 m。

(3)重力式擋渣墻。治理二區(qū)整形后地塊2DK-5平臺與地塊2DK-2平臺高差達到9.5 m,為保證平臺及邊坡穩(wěn)定性,設(shè)計在地塊2DK-5邊坡坡底砌筑重力式擋渣墻進行圍擋。根據(jù)設(shè)計邊坡高度,填料按中密型碎石黏土估計,內(nèi)摩擦角選30°,排渣對擋土墻的摩擦系數(shù)選0.40,選擇高度為2.0 m的直立式路堤墻,查閱圖集,擋墻寬度尺寸在此基礎(chǔ)上乘以1.4系數(shù)。具體參數(shù)如圖5所示。

圖5 直立式路堤墻斷面Fig.5 Cross-section of vertical embankment wall

(4)鋪設(shè)排水溝。為防止雨水對治理場地的沖刷,排水重點是排泄渣場本身降水,設(shè)計沿治理區(qū)西側(cè)與山坡邊緣鋪設(shè)排水溝1條,最終匯入沖溝內(nèi)的排水明溝;沿地塊2DK-5邊坡坡腳鋪設(shè)排水溝1條,與治理區(qū)西側(cè)排水溝相連;沿田間道一側(cè)鋪設(shè)排水溝1條,與地塊2DK-5坡腳排水溝相連。

(5)排水明溝修復(fù)。據(jù)實地勘查,治理二區(qū)西北側(cè)現(xiàn)有排水明溝1條(自砼暗涵出口至河洪道段),長750 m,寬2.0～2.4 m,深0.8～1.5 m,結(jié)構(gòu)為水泥砂漿+紅磚砌筑,面層抹灰處理,現(xiàn)狀局部破損且淤積嚴(yán)重。

設(shè)計采用水泥砂漿對排水明溝破損、裂縫處抹面處理,抹灰厚度20～30 mm,另對溝內(nèi)淤泥進行清運。排水明溝抹灰層脫落面積按20%計算,則需水泥砂漿抹灰600 m2;淤泥厚度0.2～0.6 m,平均厚度按0.4 m計算,則需清淤600 m3。

5 土地復(fù)墾設(shè)計

5.1 治理一區(qū)土地復(fù)墾設(shè)計

治理一區(qū)為矸石場A和村莊拆遷區(qū),面積共2.44 hm2,地質(zhì)環(huán)境治理工程已將場地整形為小于2°的緩坡平臺。設(shè)計將地塊1DK-1(原地類為采礦用地,面積1.85 hm2)復(fù)墾為工業(yè)用地,并按灌木林地標(biāo)準(zhǔn)進行臨時復(fù)綠;將地塊1DK-2(原地類為旱地,面積0.28 hm2)復(fù)墾為旱地;將地塊1DK-3(分北區(qū)和南區(qū),原地類均為村莊,面積0.31 hm2)復(fù)墾為旱地。

(1)表土剝離。矸石場A曾經(jīng)過臨時復(fù)墾,經(jīng)槽探覆土厚度0.4～1.2 m,平均厚0.5 m,設(shè)計對表土進行收集,作為該治理區(qū)覆土來源。表土收集率按70%計算,則可收集表土5 740 m3。

(2)夯實土埂。為了保證場地所覆表土不被雨水沖刷,設(shè)計沿場地北部和東部外邊緣設(shè)置土埂,土埂采用素土夯實。土埂寬60 cm、高50 cm,截面積0.30 m2。

(3)覆土設(shè)計。設(shè)計在整平后的場地上平鋪覆土,復(fù)墾方向為旱地的地塊單元覆土厚80 cm,復(fù)墾方向為工業(yè)用地的地塊單元覆土厚30 cm(按灌木林地標(biāo)準(zhǔn)臨時復(fù)綠)。土源為剝離矸石場A臨時復(fù)墾時的覆土,可收集5 180 m3,不足來自取土場。

(4)土壤改良設(shè)計。對新復(fù)墾旱地進行土壤改良,主要措施為增施有機肥、土地翻耕、作物種植改良,分述如下。①增施肥料。治理一區(qū)復(fù)墾旱地0.59 hm2,經(jīng)過對復(fù)墾區(qū)的調(diào)查,設(shè)計對旱地區(qū)所覆土壤按1 200 kg/hm2標(biāo)準(zhǔn)增施有機肥,每年1次,施肥時須選擇陰雨天施工或施肥后澆水。施肥采用人工配合自卸汽車作業(yè)。②土地翻耕。隨著時間推移,所施肥料營養(yǎng)會蒸發(fā)流失,為使施肥后肥料營養(yǎng)盡快被土壤吸收,須采取土地深翻耕措施。深翻耕時耙磨碾壓可以松土勻土,使肥料、生土、熟土充分摻攪,不僅有利于蓄水保墑,還可以粉碎土塊,彌補工程性平整缺陷,提高平整質(zhì)量。翻耕采用拖拉機配合三鏵犁。③種植作物改良。新復(fù)墾的旱地覆土后表土肥力欠佳,設(shè)計種植苜蓿草改良土壤。作物改良步驟:在翻耕后的地塊撒播苜蓿草籽→施復(fù)合肥、澆水管護→收割機破碎(破碎長度10 cm內(nèi))→澆水→深翻耕填埋。

(5)植被恢復(fù)。對復(fù)墾為工業(yè)用地的地塊按灌木林地標(biāo)準(zhǔn)進行臨時復(fù)綠。臨時復(fù)綠措施為撒播混合草籽,將麥芽草籽、狗牙根草籽與商品有機肥,按1∶1∶8比例進行混合,然后按240 kg/hm2進行撒播;撒播后,立即進行霧噴灑水濕潤。

5.2 治理二區(qū)土地復(fù)墾設(shè)計

治理二區(qū)為矸石場B,面積為1.91 hm2。地質(zhì)環(huán)境治理工程已將場地整形為5個地塊單元,其中地塊2DK-1原旱地、2DK-2平臺、2DK-3、2DK-4、2DK-5平臺面積共計1.65 hm2,地塊2DK-1原采礦用地面積0.04 hm2,地塊2DK-2邊坡、2DK-5邊坡面積工計0.19 hm2;設(shè)計將地塊2DK-1原旱地、2DK-2平臺、2DK-3、2DK-4、2DK-5平臺復(fù)墾為旱地,將地塊2DK-1原采礦用地復(fù)墾為工業(yè)用地(按灌木林地標(biāo)準(zhǔn)臨時復(fù)綠),將地塊2DK-2邊坡、2DK-5邊坡復(fù)墾為灌木林地。

(1)夯實土埂。為了保證平臺和邊坡所覆表土不被雨水沖刷,保證覆土的穩(wěn)定性,設(shè)計沿平臺和邊坡臺階外邊緣設(shè)置土埂,土埂采用素土夯實。土埂寬60 cm、高50 cm,截面積0.30 m2。

(2)覆土。設(shè)計在整形后的場地上平鋪覆土,其中復(fù)墾為旱地的地塊覆土厚80 cm,復(fù)墾為工業(yè)用地的地塊覆土厚30 cm,復(fù)墾為灌木林地的地塊覆土厚40 cm。土源為擬取土場。

(3)土壤改良工程。對新復(fù)墾的旱地進行土壤改良,主要措施為增施有機肥、土地翻耕、種植改良,同治理一區(qū)。

(4)植被恢復(fù)。設(shè)計在地塊2DK-1原采礦用地(臨時復(fù)綠)撒播麥芽草、狗牙根草混合草籽;在地塊2DK-2邊坡、2DK-5邊坡穴栽側(cè)柏,并撒播麥芽草、狗牙根草混合草籽。

5.3 取土場復(fù)墾設(shè)計

根據(jù)土資源平衡分析,治理一區(qū)本身可供土量為9 340 m3,土資源需求量約24 350 m3,有15 010 m3,需要另選取土場。根據(jù)治理區(qū)及周邊地貌情況,在征得礦山企業(yè)負責(zé)人同意情況下,選擇1個取土場。取土場位于治理一區(qū)西側(cè)邊緣,為土丘地貌,陡坎發(fā)育,高差6～10 m,可見窯洞分布;取土面積0.28 hm2,平均取土深度為6.0 m,形成1級邊坡(坡度70°)和1級平臺,共取土16 800 m3(工作量計入覆土工程)。設(shè)計對取土后平臺復(fù)墾為旱地。取土場土地復(fù)墾設(shè)計如圖6所示。

圖6 取土場土地復(fù)墾設(shè)計Fig.6 Land reclamation design of borrow field

(1)翻挖老土。取土場取土后,底部平臺為老土層,為了耕作,設(shè)計對底部平臺進行淺挖活土,翻挖深度1.0 m,則翻挖土方2 400 m3。

(2)土壤改良工程。對新復(fù)墾旱地的底部平臺進行土壤改良,主要措施為增施有機肥、土地翻耕、作物種植改良,同治理一區(qū)。

(3)邊坡植被恢復(fù)。取土場邊坡為80°粉(黏)土邊坡,高度6～10 m,剖面為棕黃色粉土、粉質(zhì)黏土,保水性較好,較穩(wěn)定。不需作特殊處理和復(fù)墾。

5.4 配套工程

針對治理區(qū)設(shè)計的配套工程有銷煤道路和田間道工程。

5.4.1 銷煤道路工程

為了建設(shè)綠色礦山,并應(yīng)礦山企業(yè)要求,在治理一區(qū)對矸石場A進行矸石清運后設(shè)計新修1條銷煤道路(自儲煤廠出口至治理區(qū)北側(cè)與現(xiàn)入礦道路連接),道路中心線長184 m,寬度8.0 m,混凝土路面,設(shè)計時速25 km/h。設(shè)計如圖7所示。

圖7 銷煤道路斷面Fig.7 Cross-section of coal sales road

(1)路基。廢渣清運后,新建銷煤道路路床多為原始老土,巖性為粉土,不能作為持力層,要開挖換填廢石。路床寬度10.0 m,開挖換填深度1.2～2.0 m,平均1.5 m。換填要求分層碾壓,分層厚度小于50 cm。

(2)路面、路肩工程。路面壓實度/強度經(jīng)取樣檢測合格后,在上部澆C25混凝土路面,厚度20～25 cm,道路縱向中線設(shè)置1條通縫,左右單幅路面,每隔4 m設(shè)置1條橫向伸縮縫,初凝后用瀝青麻絲澆灌,并澆水養(yǎng)護21 d。在路面兩側(cè)用換填土培路肩,路肩寬度不小于1.5 m。

(3)護路林工程。設(shè)計在道路兩側(cè)植單排護路林,樹種選擇裸根胸徑3～4 cm側(cè)柏,護路林間距2.0 m,采用穴栽,穴坑規(guī)格直徑大于0.5 m,深度大于0.5 m。

5.4.2 田間道工程

為治理二區(qū)復(fù)墾的旱地提供耕作道路,設(shè)計田間道1條,治理二區(qū)需田間道長108 m,設(shè)計如圖8所示。

圖8 田間道斷面Fig.8 Cross-section of field road

(1)路基工程。治理二區(qū)田間道路均在原有運礦道路基礎(chǔ)上進行,路基穩(wěn)固,經(jīng)簡單平整清理后可利用。

(2)路面、路肩工程。在壓實的路基上,平鋪碎石土路面,厚15～20 cm,路面寬度3.0 m,外側(cè)用素黏土作為路肩,路肩寬度不小于0.5 m。

(3)護路林。在道路兩側(cè)植單排護路林,樹種選擇裸根胸徑3～4 cm側(cè)柏,護路林間距2.0 m,采用穴栽,穴坑規(guī)格直徑大于0.5 m,深度大于0.5 m。

治理一區(qū)和治理二區(qū)治理后效果如圖9所示。

圖9 治理后效果Fig.9 Effect after governance

6 結(jié)語

通過實施某礦山地質(zhì)環(huán)境治理與土地復(fù)墾工程,消除了地質(zhì)災(zāi)害隱患,美化和恢復(fù)了研究區(qū)生態(tài)環(huán)境,在一定程度上保護了礦區(qū)附近居民的生命財產(chǎn)安全,美化了當(dāng)?shù)鼐用竦木幼…h(huán)境。對已損毀的基本農(nóng)田進行復(fù)墾,使得研究區(qū)企業(yè)和地方政府、地方群眾和諧共生、共同發(fā)展,有利于促進地方經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展,有利于實現(xiàn)安定團結(jié)、人民群眾安居樂業(yè)的政治局面,有利于構(gòu)建和諧社會。