礦山恢復(fù)治理技術(shù)應(yīng)用研究

鄭于

［關(guān)鍵詞］礦山地質(zhì)；恢復(fù)治理；邊坡治理

安慶市宜秀區(qū)龍珠山為一座采石山，由于長期的露天開采，嚴(yán)重破壞了治理區(qū)的土地、植被資源和地貌景觀，采石宕口巖石裸露，邊坡陡峭高達(dá)近百米，危巖眾多，且處在重要的視覺廊道節(jié)點(diǎn)上，形成了嚴(yán)重的環(huán)境視覺污染和地質(zhì)災(zāi)害隱患，采石棄渣隨處堆放，形成安全隱患及水土流失，同時(shí)廢棄物還污染環(huán)境，嚴(yán)重影響了作為國家歷史文化名城、優(yōu)秀旅游和園林城市的形象，制約了城市的發(fā)展?；诖?，針對該礦山區(qū)域進(jìn)行生態(tài)修復(fù)與恢復(fù)治理極為必要。

1. 工程背景

安慶龍珠山原為安慶市宜秀區(qū)永林石料廠開采，主要開采建筑用石子，根據(jù)土地二調(diào)圖該土地現(xiàn)狀類型為工礦用地，該項(xiàng)目2006開采年產(chǎn)量為1.3×10⁵t。開采方式為露天開采，采礦權(quán)面積3.7752×10⁴m²，礦區(qū)礦物儲(chǔ)量為1.0937×10⁶t，礦山標(biāo)高為+25～10³m。為了推動(dòng)新城區(qū)發(fā)展，發(fā)掘和保護(hù)歷史遺留，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)，消滅礦山地質(zhì)災(zāi)害隱患，2010年市政府將此礦關(guān)閉，并未對此礦進(jìn)行恢復(fù)治理工程。治理區(qū)地質(zhì)環(huán)境的地層情況如表1所示，地質(zhì)圖如圖1所示。

2. 礦山地質(zhì)環(huán)境治理的必要性分析

2.1 政策要求

治理區(qū)屬于《安徽省“三邊三線”礦山環(huán)境治理工作實(shí)施方案》中明確的“三邊三線”范圍內(nèi)的礦山，該礦山嚴(yán)重影響了安慶新城區(qū)的發(fā)展，通過項(xiàng)目的實(shí)施可促進(jìn)新城區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)，消除礦山地質(zhì)災(zāi)害隱患。

2.2 經(jīng)濟(jì)發(fā)展要求

通過對安慶市宜秀區(qū)龍珠山關(guān)閉礦山地質(zhì)環(huán)境的治理，可以盤活礦區(qū)廢棄的土地資源，將為地方建設(shè)提供寶貴的可開發(fā)利用的土地資源，極大地支持了地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，治理區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境治理經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益良好。

2.3 生態(tài)恢復(fù)要求

通過采取工程、生物等技術(shù)手段治理安慶市宜秀區(qū)龍珠山關(guān)閉礦山，使礦山地質(zhì)環(huán)境達(dá)到穩(wěn)定、生態(tài)得到恢復(fù)、景觀得到美化。

2.4 人文發(fā)展要求

龍珠山礦山的恢復(fù)治理將有利于充分挖掘和保護(hù)龍珠山厚重的歷史文化底蘊(yùn)，使治理后的龍珠山與周圍自然、人文環(huán)境得以有效融合，加快推進(jìn)新區(qū)的建設(shè)發(fā)展。

3. 礦山地質(zhì)環(huán)境治理的主要技術(shù)手段探究

20世紀(jì)70年代，龍珠山當(dāng)?shù)亻_始了大范圍的炸山采石，由于缺少有序管理，多年來的無序無度采石，造成山體自然環(huán)境破壞嚴(yán)重。采石場開挖現(xiàn)場如圖2所示。

3.1 邊坡治理

根據(jù)宕口邊坡現(xiàn)場調(diào)查，邊坡為巖質(zhì)邊坡，地層產(chǎn)狀與坡向多以斜向坡及逆向坡為主，局部為順向坡（宕口南側(cè)）。治理區(qū)高陡邊坡，巖面裸露，影響視覺且易引發(fā)崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，對于高陡邊坡采用削坡手段進(jìn)行降坡卸載處理。

根據(jù)《工程地質(zhì)手冊》（第四版）硬質(zhì)巖邊坡坡度允許值表，巖體結(jié)構(gòu)呈層狀結(jié)構(gòu)，風(fēng)化程度為中等風(fēng)化，高寬比可采用1：0.30-1：0.40（68°-73°），風(fēng)化程度為強(qiáng)風(fēng)化，高寬比可采用1：0.40-1：0.55（61°-68°）?？紤]到邊坡穩(wěn)定情況及削坡工程量等因素，采用對于坡角＞45°，且高度＞60m的邊坡，按照現(xiàn)有地形，以≤59°坡度進(jìn)行削坡開階[1]。

治理區(qū)邊坡大部分坡段坡角＜60°，只有部分坡段坡角較大。由于巖壁復(fù)綠要求坡度不能較大，否則難以保證邊坡的整體復(fù)綠，而坡度過緩，削坡的工程量太大，對原生環(huán)境破壞較大。因此，根據(jù)國內(nèi)相似工程的經(jīng)驗(yàn)，考慮到邊坡實(shí)際穩(wěn)定情況，對不同坡角及高度處的邊坡，采用了不同的削坡技術(shù)，削坡后對巖壁危巖進(jìn)行清理，小的用人工撬除，大的用爆破清除。

對于坡角＜45°，且高度＜30m的邊坡，按照原坡角進(jìn)行修坡，清除巖面上的危巖；對于坡角＞45°，且高度＞60m的邊坡，按照現(xiàn)有地形，以59°或45°進(jìn)行削坡開階，分級高度16.5-28m，開階寬度2m。

對局部的順向坡，采用削坡方法治理整頓，經(jīng)過削坡治理后，使最終邊坡角小于等于地層傾角，同時(shí)清除了邊坡上的危巖，放緩了邊坡坡角，設(shè)置平臺(tái)階，使邊坡的穩(wěn)定性得以提高，安全系數(shù)不小于1.3；削坡后的巖石用于回填整平地面，并采用培土技術(shù)進(jìn)行復(fù)綠。削坡形成的廢石方量約為5×104 m³，所得石料全部回填到宕口內(nèi)。

現(xiàn)場坡面修整情況如圖3所示。

3.2 場地平整及復(fù)綠

清理治理區(qū)內(nèi)廢棄礦體堆料，根據(jù)礦坑地形地貌進(jìn)行場地平整，高挖低填，清理平面內(nèi)的廢棄礦渣堆及零星的石塊等。利用邊坡削坡降坡產(chǎn)生的土石方對治理區(qū)礦坑進(jìn)行回填，場地平整1.982×104 m²，覆土需外購?fù)练?×10⁴ m³。平整后的地面坡度＜5°。培土復(fù)綠區(qū)適用于整平地面的綠化設(shè)計(jì)。待巖壁治理完成后方可進(jìn)行培土復(fù)綠施工。

在整平區(qū)域所用土壤PH值范圍5.5～8.5，含鹽量不大于0.4%，覆土后地面坡度＜5°。栽植的樹木行距和株距為4000 mm，苗木栽植的深度應(yīng)以覆土至根莖為準(zhǔn)，根際周圍應(yīng)夯實(shí)[2]。苗木栽好后隨即澆水，次日再復(fù)水一次，兩次水均應(yīng)澆透。第二次澆水后應(yīng)進(jìn)行根際覆土，做到土面平整、疏松。播種綠化：應(yīng)選擇根系發(fā)達(dá)、莖矮葉茂的耐寒草種，播種量根據(jù)土壤和種子的實(shí)際情況確定。播種前先將地表土灑水潤濕，采用人工播種，人工覆土（5-10 mm厚細(xì)粒土），隨播、隨覆的方式進(jìn)行復(fù)綠，共種植喬木3442株、藤本植物954株。

現(xiàn)場邊坡綠化如下圖所示，

3.3 邊坡植被恢復(fù)

針對不同的宕口，不同的邊坡采用不同的綠化方式，具體有：

第一，順坡復(fù)綠區(qū)適用于坡角＜45°，且高度小于30m的邊坡，按照原坡角進(jìn)行放坡，清除巖面上的危巖，自坡頂往下鋪設(shè)勾花網(wǎng)，用直徑18 mm坡面錨桿將其錨固在巖壁上。預(yù)埋直徑50 cm PVC水管，水管沿坡面距離為400 cm，整個(gè)坡面鋪設(shè)，水管首尾相接，其上每隔50 cm留出水孔一個(gè)。用水潤濕巖壁，噴射10 cm厚基層土，覆土層要求滿足采坑覆土的土壤要求，所用土壤PH值范圍5.5-8.5，含鹽量不大于0.4%。液壓噴播植草：配合比為每1 m2用水4000 ml，纖維200 g，粘合劑（纖維素）3-6 g，保水劑、復(fù)合肥及草種根據(jù)具體情況而定。按照比例配合混合料，并通過噴播機(jī)均勻噴射于坡面。雨季施工應(yīng)加蓋無紡布。灑水養(yǎng)護(hù)應(yīng)注意控制好噴頭與坡面的距離和移動(dòng)速度，養(yǎng)護(hù)期限視坡面植被生長狀況而定，一般不少于45d。本治理區(qū)北側(cè)和西側(cè)采用此種復(fù)綠方式治理，共需噴播草籽175 kg。

第二，削坡開階復(fù)綠區(qū)坡角＞45°，且高度＞60 m的不穩(wěn)定邊坡[3]。用鑿巖或爆破方式分臺(tái)階修坡，清除巖壁上的危巖，削坡后使巖壁坡角在59°或59°以內(nèi)。自坡頂往下鋪設(shè)勾花網(wǎng)，用直徑18 mm坡面錨桿將其錨固在巖壁上。本治理區(qū)南側(cè)主要采用這種復(fù)綠方式，共需噴播草籽260 kg。共掛網(wǎng)噴播復(fù)綠面積1×10⁴m²。

第三，平臺(tái)處復(fù)綠。采用鑿巖或爆破形式開挖種植穴，設(shè)計(jì)樹穴規(guī)格：1 m×1 m×1 m（長×寬×深）。地面培土100 mm厚，所用土壤PH值范圍5.5-8.5，含鹽量不＞0.4%。栽植樹種選用馬尾松，應(yīng)在春季解凍后，發(fā)芽前或在秋季新梢停止生長后，降霜前進(jìn)行。栽植的樹木行距4000 mm，株距為4000 mm，苗木栽植的深度應(yīng)以覆土至根莖為準(zhǔn)，根際周圍應(yīng)夯實(shí)[4]。苗木栽好后隨即澆水，次日再復(fù)水一次，兩次水均應(yīng)澆透。第二次澆水后應(yīng)進(jìn)行根際培土，做到土面平整、疏松。栽植的工序應(yīng)緊密銜接，做到隨挖、隨運(yùn)、隨種、隨灌，裸根苗不得長時(shí)間暴曬和長時(shí)間脫水。藤蔓植物可采用播種或扦插法栽植，播種要求每平方米播種量為100 g；扦插株距為300 mm[5]。

第四，邊坡綠化養(yǎng)護(hù)。邊坡綠化植物的前期養(yǎng)護(hù)，與一般的林木植被相比有其特殊性，故要特別地重視。剛種植的綠化植物，因覆土保水有限，又位于高坡之上，水分易蒸發(fā)，因此，前期持續(xù)養(yǎng)護(hù)時(shí)間一般不＜45天。每天養(yǎng)護(hù)兩次，早晚各一次，早晨養(yǎng)護(hù)時(shí)間應(yīng)在10點(diǎn)以前完成，避免在強(qiáng)烈的陽光下進(jìn)行噴水養(yǎng)護(hù)，以防灼傷幼苗葉片。在高溫干旱季節(jié)，幼苗由于地面高溫容易被灼傷，每天應(yīng)該增加1-2 次養(yǎng)護(hù)，每次濕潤5-15 cm即可。噴水養(yǎng)護(hù)應(yīng)該采用霧狀水灑向坡面，禁止高壓射流水沖擊噴射坡面。成活后可逐漸減少澆水的次數(shù)。病害和蟲害的防治均應(yīng)以防為主，防、治結(jié)合。對各種不同病蟲害的防治可根據(jù)具體情況選擇無公害藥劑或高效低毒的化學(xué)藥劑。應(yīng)根據(jù)植物的生長需要及時(shí)追肥。草種發(fā)芽后，應(yīng)及時(shí)對稀疏無草區(qū)進(jìn)行補(bǔ)播，以保證綠化效果。

植被恢復(fù)效果如下圖所示：

3.4 截排水工程

無外來水源補(bǔ)給，所以本次設(shè)計(jì)邊坡坡頂無截水溝，坡腳無排水溝，但在西側(cè)邊坡中部的臺(tái)階處設(shè)置了一道排水溝，防止雨水沖刷，影響綠化效果。排水溝做法主要如下所示：排水溝斷面采用梯形，上口寬度0.8m，底寬0.5m，深度0.5m，平臺(tái)上的排水溝坡降比為0.5%，坡面上的排水溝坡度為坡面的坡度，側(cè)邊和底部以水泥砂漿抹面，采用1：2水泥砂漿，兩側(cè)頂部采用5cm厚水泥抹面臺(tái)帽，砂漿強(qiáng)度M7.5，每隔20m設(shè)寬2cm的伸縮縫，縫內(nèi)采用木板浸油防滲。

截水溝設(shè)置如下圖所示：

4. 建議與小結(jié)：

按照上述方案實(shí)施龍珠山生態(tài)修復(fù)面積達(dá)58.14hm²，綠化恢復(fù)率將達(dá)到95%，預(yù)期恢復(fù)效果良好，另可考慮配套監(jiān)控監(jiān)測等信息化手段，對恢復(fù)區(qū)域進(jìn)行自動(dòng)化監(jiān)測，及時(shí)反饋跟蹤恢復(fù)治理狀態(tài)，并進(jìn)行調(diào)優(yōu)工作。

在明確礦山區(qū)域現(xiàn)實(shí)情況的基礎(chǔ)上，依托對邊坡修復(fù)、綠地修復(fù)等恢復(fù)治理技術(shù)的合理使用，能夠達(dá)到促使礦山生態(tài)環(huán)境得到逐步恢復(fù)的效果，促進(jìn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。