開(kāi)采廢料用于礦山生態(tài)修復(fù)的環(huán)境影響

史曉菲 于川洋 邢巍巍 嚴(yán)良政

（大連市生態(tài)環(huán)境事務(wù)服務(wù)中心，遼寧 大連 116023）

1 引言

礦山開(kāi)采特別是以建筑石料為主的露天礦山，在為經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)提供必需材料的同時(shí)，對(duì)生態(tài)環(huán)境也會(huì)造成一定影響［1］。雨季大量的集中降水會(huì)使得礦坑中的固體廢棄物及伴生污水中的有毒有害物質(zhì)經(jīng)過(guò)沖刷、淋溶流入地下水循環(huán)體系，對(duì)地下水系造成環(huán)境影響，難以根除。原礦山開(kāi)發(fā)經(jīng)過(guò)爆破和在底層開(kāi)挖礦石，導(dǎo)致礦坑邊坡變得陡峭、凹凸不平，而暴露出來(lái)的邊坡又主要由不規(guī)則巖石等構(gòu)成，使得植被很難正常生長(zhǎng)和進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，必須采用人為的手段對(duì)其進(jìn)行改良，并創(chuàng)造出植被成長(zhǎng)所必需的環(huán)境，這項(xiàng)工程需要大宗的土石方進(jìn)行回填，才可能將坡面、地面平整后進(jìn)行復(fù)墾，從而達(dá)到生態(tài)修復(fù)的目的。同時(shí)，大量的開(kāi)采廢渣和尾礦被露天堆放，既占用了土地資源，又造成了礦區(qū)周?chē)鷳B(tài)環(huán)境與景觀環(huán)境的破壞。2019 年12 月，自然資源部印發(fā)的《關(guān)于探索利用市場(chǎng)化方式推進(jìn)礦山生態(tài)修復(fù)的意見(jiàn)》中明確提出，部分露天開(kāi)采后的礦山，在原址周邊遺留了廢棄的土石料，而實(shí)施必要修復(fù)工程的同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生新的土石料，由地方政府組織對(duì)這些廢棄土石料進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮侠砝?，不僅可以滿足開(kāi)展礦區(qū)生態(tài)修復(fù)的需求，還可以提高收益，增加對(duì)生態(tài)修復(fù)的投入，實(shí)現(xiàn)收益反哺修復(fù)的目的。隨著全國(guó)范圍礦山修復(fù)工程的逐漸開(kāi)展，采礦廢料、鋸泥等一般工業(yè)固廢回用于礦坑修復(fù)也造成多種生態(tài)環(huán)境影響，尤其是恢復(fù)為農(nóng)業(yè)和林業(yè)用地后的污染效應(yīng)，如不加以重視，將長(zhǎng)期存在且難以清除。所以，必須根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，因地制宜制定完善的修復(fù)回填方案，并強(qiáng)化施工期及運(yùn)營(yíng)期、封場(chǎng)期的環(huán)境治理措施，通過(guò)行之有效的方法，避免因修復(fù)工程帶來(lái)二次生態(tài)環(huán)境的破壞。

2 設(shè)計(jì)方案

2.1 施工期

開(kāi)采廢料回用于礦山填埋工程，在施工階段其主要建設(shè)內(nèi)容有：場(chǎng)地基礎(chǔ)及側(cè)壁處理、場(chǎng)地平整、防滲施工、滲濾液匯集系統(tǒng)、地下水導(dǎo)排系統(tǒng)、雨水導(dǎo)排系統(tǒng)等。

2.1.1 礦山基底及側(cè)壁處理

在礦坑的修復(fù)與治理工程中，礦坑基坑的穩(wěn)定性是其正確處理的基礎(chǔ)［2］。對(duì)礦坑基礎(chǔ)必須進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼郊澳雺?，以達(dá)到防滲和穩(wěn)固的需求。為了防止落巖的發(fā)生，必須對(duì)原礦山邊坡不穩(wěn)固的懸?guī)r進(jìn)行預(yù)剝離處理。若有部分突出的巖體，則需預(yù)先進(jìn)行爆破去除，并用水泥漿固定使巖面平整。對(duì)于巖體破碎嚴(yán)重的斜坡，為增加側(cè)壁穩(wěn)定性，可采取噴漿等措施。

2.1.2 場(chǎng)地防滲結(jié)構(gòu)

為防止對(duì)地下水的污染，不具備自然防滲條件的場(chǎng)地必須進(jìn)行人工防滲處理［3］。場(chǎng)地防滲系統(tǒng)結(jié)構(gòu)層應(yīng)位于平坦的場(chǎng)地及地下水導(dǎo)排層之上，自下而上依次為基礎(chǔ)防滲層、膜上保護(hù)層、滲濾液導(dǎo)排層。底部的基礎(chǔ)防滲主要由黏土與HDPE 土工膜構(gòu)成；膜上保護(hù)層采用長(zhǎng)絲土工織物敷設(shè)；滲濾液導(dǎo)排層包括橫向?qū)Я鲗?、主盲溝、副盲溝和土工織物過(guò)濾層，導(dǎo)流層一般由碎石組成，粒徑的排列為上細(xì)下粗。

2.1.3 邊坡防滲結(jié)構(gòu)

邊坡四面防滲體系自下而上依次為防滲基礎(chǔ)層、膜下防滲層、HDPE 防滲膜、膜上防滲層。按照圍堤、隔堤的施工方法，根據(jù)礦坑具體情況對(duì)其進(jìn)行安全性整坡后，使用一定厚度的黏土制作膜下防滲保護(hù)層，上方鋪HDPE 光面膜與場(chǎng)地的HDPE 膜相互連接，膜上鋪土工織物，并在上方鋪一層沙包，防止鋒利物體將其刺穿。

2.1.4 地下水導(dǎo)排系統(tǒng)

在周邊地下水流較為發(fā)育的區(qū)域，礦坑底部可能會(huì)有潛在的地下水層分布，因此，應(yīng)適當(dāng)修建地下水導(dǎo)排井，一旦有地下水涌出，可以將其迅速導(dǎo)入排水井進(jìn)行安全導(dǎo)流。地下水導(dǎo)排系統(tǒng)通常位于場(chǎng)地防滲系統(tǒng)的下方，包括主盲溝、支盲溝和地下水導(dǎo)流層，主盲溝沿著山谷縱向進(jìn)行布置，沿主盲溝方向間隔20～40 m 設(shè)置支盲溝，溝中上鋪碎石層，將地下涌水通過(guò)導(dǎo)排管匯集，然后通過(guò)管道回用或排入最近地表水系。

2.1.5 雨水導(dǎo)排系統(tǒng)

為了阻止雨水直接流入場(chǎng)地中，減少滲濾液產(chǎn)生量，避免滑坡，在礦坑周邊應(yīng)建立降雨導(dǎo)排設(shè)施，把雨水引至礦坑周邊天然沖溝或公路雨水渠內(nèi)，讓其依地勢(shì)進(jìn)行自然排放。導(dǎo)排溝還可以沿礦坑填埋區(qū)域外緣進(jìn)行布設(shè)，阻止外界的雨水流入礦坑內(nèi)。礦坑區(qū)域的降水通過(guò)滲濾液回收體系收集并貯存在地下滲濾液回收池中。

2.2 運(yùn)營(yíng)期

在廢料等填埋物料進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)之后，首先要對(duì)其進(jìn)行抽查和過(guò)磅、登記，之后再通過(guò)填埋場(chǎng)的入場(chǎng)道路到達(dá)對(duì)應(yīng)的區(qū)域填埋工作面，在進(jìn)行傾倒后，再由鏟車(chē)、推土機(jī)、壓實(shí)機(jī)進(jìn)行攤鋪、碾壓，在每一分區(qū)內(nèi)執(zhí)行分層往返、整體推進(jìn)、逐漸抬高的單位操作方案，直至完成封場(chǎng)。

2.2.1 填埋工藝

廢料經(jīng)運(yùn)輸車(chē)輛到達(dá)填埋場(chǎng)后，需要通過(guò)設(shè)置在填埋場(chǎng)入口的地秤進(jìn)行稱(chēng)重和測(cè)量，之后，按照規(guī)定的速度和路線將其運(yùn)至填埋作業(yè)面，采用分層攤鋪、逐層碾壓、逐層覆土的填埋操作方法。在填埋區(qū)進(jìn)行卸料時(shí)，產(chǎn)生的粉塵應(yīng)配合噴水加濕或設(shè)置局部圍擋攔截，防止擴(kuò)散。廢料卸載后，即刻在工作面上將其推向外緣的斜坡，并向縱深方向推進(jìn)、逐漸攤鋪，直至形成新的工作面。為了減少揚(yáng)塵產(chǎn)生，在已填埋作業(yè)區(qū)域要全面覆蓋抑塵網(wǎng)，作業(yè)時(shí)將抑塵網(wǎng)掀開(kāi)，每天填埋工作完成后立即恢復(fù)遮蓋。在進(jìn)行初始填埋時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)防滲體系和滲濾液導(dǎo)排系統(tǒng)的管理與保護(hù)。長(zhǎng)時(shí)間無(wú)作業(yè)的填埋區(qū)域，可以使用黏土層結(jié)合抑塵網(wǎng)的方式進(jìn)行臨時(shí)遮蔽。

2.2.2 封場(chǎng)工藝

封場(chǎng)后，嚴(yán)實(shí)的密封系統(tǒng)可以阻止雨水等流入填埋場(chǎng)，達(dá)到雨污分流的目的，以減少填埋場(chǎng)停用后的二次污染。

可以布設(shè)人造材料覆蓋結(jié)構(gòu)，由下至上的覆蓋層包括保護(hù)層（土工布）、主要覆蓋層（HDPE 糙面膜）、排水層（土工排水層）、上蓋層（土工布）、覆蓋層（植被層）。在填埋場(chǎng)封閉后，為了滿足植被恢復(fù)要求，覆以相應(yīng)厚度的表土。

封場(chǎng)后，填埋庫(kù)區(qū)地表水也需要進(jìn)行相應(yīng)的收集，收集明渠的建設(shè)隨著堆體的封場(chǎng)而完成。按50年一遇洪水重現(xiàn)期設(shè)計(jì)，復(fù)墾工作根據(jù)區(qū)域土地類(lèi)型及地質(zhì)條件酌情開(kāi)展，以“因地制宜、經(jīng)濟(jì)合理、科學(xué)有效”的原則進(jìn)行生態(tài)修復(fù)［4］。

3 需要重點(diǎn)關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題

礦坑回填施工將產(chǎn)生揚(yáng)塵、噪聲、滲濾液等污染，如果不進(jìn)行科學(xué)管理，有害元素會(huì)隨著滲濾液或地下涌水滲入地下水及地表水體中，從而對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境造成長(zhǎng)期的危害。在實(shí)際應(yīng)用中，如果未采用恰當(dāng)?shù)囊鞣绞?，將?huì)因場(chǎng)地水位上升引起更強(qiáng)的淋溶作用，從而導(dǎo)致水中污染物含量增加；在此過(guò)程中，由于地下水的集聚，不透水層產(chǎn)生頂托作用，可能會(huì)造成防滲層的破壞；隨著靜態(tài)壓力的增大，在填埋過(guò)程中滲漏和污染問(wèn)題將日益突出。

3.1 滲濾液的收集和處置

滲濾液是堆體中的含水量超過(guò)其自身蓄水能力時(shí)產(chǎn)生的。其產(chǎn)生量受多種因素影響，主要包括作業(yè)方式、匯流面積、雨量、物料性質(zhì)、覆蓋層性質(zhì)等。滲濾液主要來(lái)源于3 個(gè)方面：填埋物本身水分、廢料中有機(jī)物降解后產(chǎn)生的水分以及大氣降水或地下涌水。將滲濾液收集井均勻排列在坑底，并在廠區(qū)最低點(diǎn)設(shè)置收集池，滲濾液可以經(jīng)收集體系引入滲濾液收集井，再泵入收集池進(jìn)行貯存回用。根據(jù)HJ 1033—2019《排污許可申請(qǐng)與核發(fā)技術(shù)規(guī)范 工業(yè)固體廢物和危險(xiǎn)廢物治理》中一般工業(yè)固體廢物的貯存、處置的要求，排污單位的滲濾液中常規(guī)污染物種類(lèi)包括pH、懸浮物、化學(xué)需氧量及其他。間接排放采用預(yù)處理（pH 調(diào)節(jié)、沉淀等）＋深度處理（絮凝沉淀法、砂濾法、活性炭法等）；直接排放采用預(yù)處理（pH 調(diào)節(jié)、沉淀等）＋生化處理（活性污泥法、生物膜法等）＋深度處理（絮凝沉淀法、砂濾法、活性炭法等）。處理后的滲濾液可回用于日常灑水抑塵，如雨季或設(shè)備發(fā)生故障處理不及時(shí)，可外委送至污水處理廠進(jìn)一步處理。

3.2 地下涌水導(dǎo)排系統(tǒng)

地下水導(dǎo)排設(shè)施應(yīng)能安全有效地導(dǎo)排地下水，避免地下水涌出量過(guò)大對(duì)防滲層和保護(hù)層造成危害或破壞，同時(shí)系統(tǒng)應(yīng)有防淤堵設(shè)計(jì)。填埋場(chǎng)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，為掌握地下水的賦存形式，應(yīng)對(duì)區(qū)域水文地質(zhì)情況展開(kāi)勘探與調(diào)研，掌握地下水的補(bǔ)給來(lái)源、徑流走向、排泄條件、流動(dòng)特點(diǎn)及水位、水量變化規(guī)律等，視其具體情況，如匯流面積小，排泄條件好，場(chǎng)地不受地下水影響或影響較小，可將導(dǎo)排系統(tǒng)適當(dāng)進(jìn)行簡(jiǎn)化；相反，如果選址臨近洪積層、沖積層等，導(dǎo)排系統(tǒng)應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)［5］。GB 16889—2008《生活垃圾衛(wèi)生填埋場(chǎng)污染控制標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定，地下水導(dǎo)排系統(tǒng)應(yīng)距離基礎(chǔ)層地下水水位至少1 m，可以通過(guò)計(jì)算公式來(lái)確定地下水導(dǎo)排盲溝的管徑、標(biāo)高以滿足上述規(guī)定。

場(chǎng)區(qū)底部面積較大、場(chǎng)地位于地下水水位以下的平原型填埋場(chǎng)，地下水涌水量的計(jì)算可以參照J(rèn)GJ 120—2012《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》附錄E“基坑涌水量計(jì)算”，山谷形填埋場(chǎng)出水量可參照《給水工程》中無(wú)壓含水層的滲渠出水量計(jì)算公式計(jì)算［6］。

4 運(yùn)行管理

4.1 入場(chǎng)要求

按照GB 18599—2020《一般工業(yè)固體廢物貯存和填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》的有關(guān)要求，回填過(guò)程中不允許混入危險(xiǎn)廢物和生活垃圾。企業(yè)應(yīng)制定一套嚴(yán)密的入場(chǎng)監(jiān)督檢驗(yàn)體系，同時(shí)強(qiáng)化工作人員的培訓(xùn)，每日進(jìn)場(chǎng)廢料要明確其屬性，不符合入場(chǎng)要求的、無(wú)明確來(lái)源的廢物，須委托有資質(zhì)的單位進(jìn)行危廢識(shí)別鑒定，確定不屬于危險(xiǎn)廢物的方可入場(chǎng)。

4.2 跟蹤監(jiān)測(cè)

4.2.1 地下水監(jiān)測(cè)

4.2.1.1 地下水監(jiān)測(cè)計(jì)劃

要對(duì)項(xiàng)目區(qū)域周?chē)叵滤乃|(zhì)情況以及地下水中污染物的動(dòng)態(tài)變化情況進(jìn)行實(shí)時(shí)把握，應(yīng)該構(gòu)建能夠?qū)χ苓吙赡苡绊懙貐^(qū)進(jìn)行全面監(jiān)督的監(jiān)測(cè)體系，具體內(nèi)容包括合理設(shè)置地下水例行監(jiān)控井、構(gòu)建健全的例行監(jiān)測(cè)制度、配備先進(jìn)的檢測(cè)儀器，從而對(duì)其水質(zhì)變化情況能夠及時(shí)掌握并進(jìn)行有效的管控和疏導(dǎo)。

在此基礎(chǔ)上，按照HJ/T 164—2004《地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)技術(shù)規(guī)范》的要求，根據(jù)所在區(qū)域的含水體系及地表徑流體系的特點(diǎn)，合理設(shè)置地下水監(jiān)測(cè)點(diǎn)位和監(jiān)測(cè)頻次。在豐水期、平水期、枯水期，每年都要對(duì)地下水位進(jìn)行至少1 次的監(jiān)測(cè)，并將其與本底數(shù)值進(jìn)行對(duì)比，從而掌握地下水位的變化情況。

4.2.1.2 地下水監(jiān)測(cè)原則

以潛水層為主要監(jiān)測(cè)目標(biāo)，兼顧承壓含水層；同時(shí)進(jìn)行上下游的對(duì)照監(jiān)控；根據(jù)GB/T 14848—2017《地下水質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》中有關(guān)規(guī)定，結(jié)合污染源特點(diǎn)，對(duì)水質(zhì)檢測(cè)項(xiàng)目適當(dāng)進(jìn)行增減。

4.2.1.3 監(jiān)測(cè)點(diǎn)布置

按照GB 18599—2020《一般工業(yè)固體廢物貯存和填埋污染控制標(biāo)準(zhǔn)》，在貯存和處置場(chǎng)周?chē)?，?yīng)布設(shè)不少于3 個(gè)地下水源監(jiān)測(cè)井，以監(jiān)測(cè)地下水的污染情況。根據(jù)相關(guān)要求，應(yīng)當(dāng)將監(jiān)測(cè)成果編制成文件（電子版和紙版）以供查閱。在常規(guī)監(jiān)控中，如果有異常情況應(yīng)及時(shí)核實(shí)，以保證監(jiān)控結(jié)果的正確性。將核實(shí)后的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)向生態(tài)環(huán)境部門(mén)或者專(zhuān)管人員通報(bào)，并安排專(zhuān)人對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和核實(shí)，對(duì)生產(chǎn)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控，為防止地下水污染制定相應(yīng)的應(yīng)急管理方案。

4.2.2 滲濾液監(jiān)測(cè)

企業(yè)自建污水處理設(shè)施的，每個(gè)月至少應(yīng)在總排放口采樣1 次。每次外委處理前應(yīng)在滲濾液收集池內(nèi)采樣，頻率不少于每季度1 次。

5 結(jié)語(yǔ)

對(duì)眾多歷史遺留的露天開(kāi)采類(lèi)礦山礦坑，應(yīng)利用廢棄開(kāi)采料合理制定修復(fù)回填方案，最終實(shí)現(xiàn)礦山的生態(tài)修復(fù)，一般工業(yè)固廢填埋場(chǎng)在填埋過(guò)程中將產(chǎn)生揚(yáng)塵、滲濾液等環(huán)境污染，可加強(qiáng)施工期及運(yùn)營(yíng)期、封場(chǎng)期的全過(guò)程環(huán)境管理，既可保護(hù)礦山地質(zhì)生態(tài)環(huán)境，也可實(shí)現(xiàn)礦山的復(fù)墾綠化，取得廢棄礦渣循環(huán)利用和礦山生態(tài)修復(fù)雙贏的成果。