張家口市某廢棄采石場地質(zhì)環(huán)境問題及生態(tài)修復(fù)方案

摘 要：【目的】為張家口市某廢棄采石場提出地質(zhì)環(huán)境治理及生態(tài)修復(fù)方案，解決該區(qū)域因長期開采造成的地質(zhì)破壞和生態(tài)失衡問題?！痉椒ā肯到y(tǒng)分析該廢棄采石場的地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀和問題，制定出了科學(xué)合理的治理方案。【結(jié)果】基于該廢棄采石場存在地質(zhì)地貌破壞、水土流失問題、地質(zhì)災(zāi)害隱患、水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞、生態(tài)系統(tǒng)退化等5方面的問題，提出了渣石堆治理、掌子面治理、采礦平臺(tái)治理、渣坡與采坑治理、浮石清理、綠化種植、砌筑工程等7項(xiàng)治理措施，并給出了具體的技術(shù)要求。【結(jié)論】該方案可為該地區(qū)的其他廢棄礦山的治理與恢復(fù)提供參考和借鑒。

關(guān)鍵詞：廢棄采石場；地形地貌修復(fù)；生態(tài)復(fù)綠；地質(zhì)災(zāi)害；可持續(xù)發(fā)展

中圖分類號(hào)：TU452 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1003-5168（2024）21-0102-05

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.21.021

Geological Environment Problems and Ecological Restoration Plan for an Abandoned Quarry in Zhangjiakou City

ZHAO Jin1，2，3

（1. North China Engineering Investigation Institute Co.， Ltd.， Shijiazhuang 050021， China; 2. Technology Innovation Center for Groundwater Disaster Prevention and Control Engineering for Metal Mines Ministry of Natural Resources， Shijiazhuang 050021， China; 3. Technological Innovation Center for Mine Groundwater Safety of Hebei Province， Shijiazhuang 050021， China）

Abstract： [Purposes] The geological environmental management and ecological restoration plan for a certain abandoned quarry in Zhangjiakou City is made to address the geological damage and ecological imbalance caused by long-term mining activities in this region. [Methods] Through systematic analysis of the current geological environmental status and issues in this abandoned quarry， a scientifically sound management p7faa13a1530c16888f71dad4e44602406f838f55af3530ddb60d3830660f59eclan has been developed. [Findings] Currently， this abandoned quarry faces five major problems： geological and topographical damage， soil erosion， potential geological hazards， destruction of hydrogeological structure， and ecosystem degradation. Therefore，seven governance projects have been proposed， including spoil heap management， quarry face management， mining platform management， spoil slope and mining pit management， loose rock clearance， greening planting， and masonry works， along with specific technical requirements. [Conclusions] The implementation of this plan is expected to provide a reference for the management and restoration of other abandoned quarries in the region.

Keywords： abandoned quarry; terrain and landform restoration; ecological greening; geological hazards; sustainable development

0 引言

廢棄采石場的地質(zhì)環(huán)境治理及生態(tài)修復(fù)不僅可以改善當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境，提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和多樣性，還可以恢復(fù)和改善地質(zhì)環(huán)境，減少地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，是踐行“綠水青山就是金山銀山”理念的重要體現(xiàn)［1］。張家口地區(qū)廢棄采石場在前期開采過程中產(chǎn)生的廢棄石渣和尾礦占?jí)夯驌p毀了大量自然植被、人工林地和農(nóng)業(yè)用地，導(dǎo)致礦區(qū)植被覆蓋率降低、農(nóng)作物減產(chǎn)，并伴隨水土流失、地面沉降等自然災(zāi)害問題［2］。該地區(qū)的地質(zhì)條件復(fù)雜，生態(tài)環(huán)境脆弱，地質(zhì)環(huán)境治理及生態(tài)修復(fù)難度較大［3］。近年來，該地區(qū)通過實(shí)施消除地質(zhì)災(zāi)害隱患、整理地形地貌、復(fù)墾和綠化土地、修復(fù)水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)、改造礦山巖土體、恢復(fù)區(qū)域生態(tài)植被等措施，進(jìn)行了大量的地質(zhì)環(huán)境治理及生態(tài)修復(fù)工作，改善了京津冀地區(qū)廢棄采石場的地質(zhì)環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，促進(jìn)了當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展［4-6］。

消除地質(zhì)災(zāi)害隱患是通過專業(yè)的地質(zhì)調(diào)查和評(píng)估，識(shí)別出廢棄采石場存在的地質(zhì)災(zāi)害隱患（如崩塌、滑坡等），采取削高填低、加固邊坡、建設(shè)攔擋墻等措施，消除這些隱患，確保地質(zhì)環(huán)境的安全穩(wěn)定。整理地形地貌是針對(duì)廢棄采石場的地形地貌破壞，通過土地平整、挖掘填埋等方式，恢復(fù)土地的平整度和可利用性，并結(jié)合地形地貌的特點(diǎn)，進(jìn)行景觀設(shè)計(jì)和規(guī)劃，使其與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。復(fù)墾和綠化土地是在整理地形地貌的基礎(chǔ)上，進(jìn)行土地復(fù)墾和綠化工作。通過種植適宜的植被，如樹木、草皮等，提高土地的植被覆蓋率，改善土壤質(zhì)量，增強(qiáng)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和自我修復(fù)能力。修復(fù)水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)是針對(duì)廢棄采石場對(duì)水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響，采取適當(dāng)?shù)拇胧┻M(jìn)行修復(fù)。包括建設(shè)排水系統(tǒng)、修復(fù)地下水補(bǔ)給系統(tǒng)等，以恢復(fù)水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和功能性［7-9］。改造礦山巖土體是對(duì)礦山開采過程中破壞的巖土體，采取適當(dāng)?shù)墓こ碳夹g(shù)手段進(jìn)行改造。包括加固巖土體、填充裂縫、恢復(fù)巖土體的力學(xué)性質(zhì)等，以提高其穩(wěn)定性和承載能力?；謴?fù)區(qū)域生態(tài)植被是在廢棄采石場恢復(fù)過程中。通過種植適應(yīng)當(dāng)?shù)丨h(huán)境的植物，建立穩(wěn)定的植物群落，提高生態(tài)系統(tǒng)的多樣性和穩(wěn)定性。同時(shí)加強(qiáng)生態(tài)監(jiān)測和評(píng)估，確保生態(tài)系統(tǒng)的健康和安全［10-13］。本研究以張家口地區(qū)一處典型的廢棄采石場為例，分析其地質(zhì)環(huán)境治理及生態(tài)修復(fù)的方案，以期為該地區(qū)的其他廢棄礦山的治理與恢復(fù)提供借鑒和參考。

1 廢棄采石場概況

該廢棄采石場位于張家口市沽源縣平定堡鎮(zhèn)梁西村東南方向約850 m處。廢棄采石場地勢南高北低，長期受侵蝕、剝蝕等作用形成比較圓滑低山丘陵，相對(duì)高差為150～200 m，海拔高度在1 400～1 550 m，山坡坡度在15°～30°，部分地段小于15°，山坡多為殘坡積覆蓋，山谷較為開闊，部分溝谷呈箱形。由于多年無序開采形成了一系列掌子面、采礦平臺(tái)，渣堆、采坑，掌子面高約1.0～4.5 m，坡度在30°～90°，局部近直立，如圖1所示。

根據(jù)區(qū)域內(nèi)地層分布情況和巖土體工程地質(zhì)特征等因素，可劃分為兩個(gè)工程地質(zhì)巖組，即基巖類和松散巖類。基巖類主要巖類為流紋質(zhì)凝灰?guī)r，節(jié)理裂隙較發(fā)育，工程地質(zhì)條件較好。松散巖類一般為未膠結(jié)成巖的碎石類土、砂礫石及微膠結(jié)而可壓縮的土層，壓縮性隨顆粒大小和密實(shí)度而異，堅(jiān)固性和強(qiáng)度隨含水量增大而減少。大部分具可塑性。研究區(qū)主要分布在礦山附近的低矮山丘，第四系松散層較薄，基巖節(jié)理裂隙較發(fā)育，工程地質(zhì)條件中等。

2 廢棄采石場地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀與問題

2.1 廢棄采石場地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀

張家口市某廢棄采石場現(xiàn)狀如圖2所示。由于長期的私采濫挖，該區(qū)域內(nèi)共形成3處掌子面（Z1、Z2、Z3），總面積為1 992 m2。掌子面呈不規(guī)則條形，坡面近于直立，高差約2.5～3.0 m。掌子面巖性為流紋質(zhì)凝灰?guī)r，節(jié)理發(fā)育，巖體極為破碎。掌子面頂面為荒山草地，廣泛區(qū)域存在大量松動(dòng)浮石，存在潛在崩塌或滑塌危害。該區(qū)域內(nèi)的采礦平臺(tái)為礦山生產(chǎn)開挖的工作面形成，區(qū)內(nèi)共形成采礦平臺(tái)2處（PT1、PT2），分別位于穿越礦區(qū)道路的東側(cè)與南側(cè)，總面積為22 857 m2。此外，該區(qū)域還形成了大型渣堆1處（ZD1），渣堆體積約為385 m3，坡面坡度約為30°，坡面碎石粒徑2～10 cm；還存在采坑2處（CK1、CK2），呈長條形，深度約為3.5～5.5 m。

2.2 廢棄采石場地質(zhì)環(huán)境問題

由于該采石場的長期無序開采，嚴(yán)重破壞的地質(zhì)環(huán)境未能得到及時(shí)恢復(fù)治理，造成了一系列的礦山地質(zhì)環(huán)境問題，主要體現(xiàn)以下方面。

①地質(zhì)地貌破壞。采石場的露天開采導(dǎo)致了大面積挖損地，破壞了原有的地質(zhì)地貌景觀。在開采過程中，表層的土壤層被運(yùn)走，部分巖石被完全移除，形成了較大的巖石裸露區(qū)域。不僅破壞了當(dāng)?shù)氐淖匀痪坝^，也影響了植被的生長和恢復(fù)。

②水土流失問題。由于采石活動(dòng)破壞了原有的地表覆蓋層，導(dǎo)致土壤裸露，加之缺乏植被保護(hù)，使得水土流失問題嚴(yán)重。這不僅加劇了土地貧瘠化，還可能對(duì)周邊水源造成污染。

③地質(zhì)災(zāi)害隱患。廢棄采石場可能存在滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害隱患。由于采石活動(dòng)改變了巖體的應(yīng)力狀態(tài)，使得巖體結(jié)構(gòu)變得不穩(wěn)定，容易發(fā)生崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。不僅威脅到周邊居民的生命財(cái)產(chǎn)安全，還可能對(duì)生態(tài)環(huán)境造成進(jìn)一步破壞。

④水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)破壞。采石活動(dòng)可能破壞了原有的水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致地下水資源的流失和污染。同時(shí)，由于地表覆蓋層的破壞，降雨無法得到有效攔蓄和入滲，可能加劇地表水資源短缺問題。

⑤ 生態(tài)系統(tǒng)退化。廢棄采石場缺乏植被覆蓋，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)退化。不僅影響了當(dāng)?shù)氐纳锒鄻有?，也降低了生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和自我修復(fù)能力。由于生態(tài)系統(tǒng)退化，還可能引發(fā)一系列環(huán)境問題，如土壤侵蝕、空氣污染等。

3 地質(zhì)環(huán)境治理及生態(tài)修復(fù)方案

本項(xiàng)目涉及的施工內(nèi)容為：渣堆治理、掌子面治理、采礦平臺(tái)治理、渣坡與采坑治理、浮石清理、綠化種植及砌筑工程，其施工工序及技術(shù)要求如下。

3.1 渣堆施工工序及技術(shù)要求

渣石堆治理施工工序：準(zhǔn)備工作—工程測量與放樣—清理渣石堆—編制并提交渣石堆專項(xiàng)治理工程施工竣工報(bào)告—后期維護(hù)—治理效果驗(yàn)收與評(píng)定—編制并提交評(píng)定報(bào)告—結(jié)束。

治理渣石堆：平臺(tái)內(nèi)部存在的渣堆ZD1、渣堆采用人工、機(jī)械方式將渣石堆清運(yùn)至采坑CK1內(nèi)部，納入采礦平臺(tái)PT2的治理范圍，覆土1.0 m，采用播撒紫花苜蓿草籽綠化+栽種油松相結(jié)合的方式綠化。

3.2 采礦平臺(tái)施工工序及技術(shù)要求

采礦平臺(tái)治理施工工序：準(zhǔn)備工作—工程測量與放樣—采礦平臺(tái)場地平整—覆土—植物種植—種植工程驗(yàn)收—編制并提交采礦平臺(tái)專項(xiàng)治理工程施工竣工報(bào)告—后期維護(hù)—治理效果驗(yàn)收與評(píng)定—編制并提交評(píng)定報(bào)告—結(jié)束。

工程測量與放樣：采礦平臺(tái)治理工程測量與放樣就是根據(jù)采礦平臺(tái)治理工程平面布置圖施工要求，用RTK精確地進(jìn)行治理工程定位和測量。

場地平整：在構(gòu)建采礦平臺(tái)治理工程前，首先應(yīng)根據(jù)采礦平臺(tái)的現(xiàn)狀情況，對(duì)其進(jìn)行平整處理。采礦平臺(tái)場地平整要求“因地制宜”“隨坡就勢”，避免大開大挖，防止出現(xiàn)新的地質(zhì)環(huán)境問題。

3.3 綠化種植施工工序及技術(shù)要求

綠化種植施工工序：準(zhǔn)備工作—定點(diǎn)放線—草種選擇—撒播草籽—編制并提交綠化專項(xiàng)治理工程施工竣工報(bào)告—后期維護(hù)—治理效果驗(yàn)收與評(píng)定—編制并提交評(píng)定報(bào)告—結(jié)束。

草種選擇：選用旱生型植物，具有抗寒、抗旱、耐鹽堿、耐土壤瘠薄等特點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，本設(shè)計(jì)選用苜蓿草籽撒播。

植物配置和種植方式有以下兩種：一是植物配置采用草籽撒播；二是撒播草籽方式，種子播前必須清選，清除雜質(zhì)，提高種子質(zhì)量。每公頃播撒草籽60 kg。播種方法本方案選用撒播，草籽上面再覆蓋土2～4 cm，播后鎮(zhèn)壓1～2次，促進(jìn)發(fā)芽，夏播一般不超過8月上旬。

3.4 播種后的撫育管理措施

由于草種子幼芽弱小，播種后若遇雨天或人畜踐踏等使地表土層板結(jié)時(shí)，其無力突破穿出地表而枯死，因此，要及時(shí)破除土表板結(jié)。若遇干旱、板結(jié)或其他因素造成的缺苗現(xiàn)象要立即補(bǔ)種，保證基本苗數(shù)。在播種當(dāng)年，由于種植的牧草需扎根，生長發(fā)育慢，要適時(shí)施肥澆水，以保證發(fā)芽率。植被恢復(fù)目標(biāo)為撒播草籽區(qū)域植被恢復(fù)率達(dá)到80%以上。播種時(shí)應(yīng)先澆水浸地，保持土壤濕潤，稍干后將表層土耙細(xì)耙平，進(jìn)行撒播，均勻覆土0.3～0.5 cm后輕壓，然后噴水。播種后應(yīng)及時(shí)噴水，水點(diǎn)宜細(xì)密均勻，浸透土層8～10 cm，除降雨天氣，噴水不得間斷。亦可用草簾覆蓋保持濕度，至發(fā)芽時(shí)撤除。綠化工程實(shí)施后，必須進(jìn)行草地?fù)嵊芾砉ぷ?，以提高成活率。養(yǎng)護(hù)工作包括除草、松土、施肥、澆水、防治病蟲害、刈割、補(bǔ)植。種植后保證水量供應(yīng)，使植物保持有足夠的水分。刈割：第一年春播割一次，達(dá)不到高度不刈割或刈割后留茬越冬，禁止冬季放牧，第二年割2次，第三年割2～3次。補(bǔ)植：種植后發(fā)現(xiàn)有成片或成塊死亡現(xiàn)象，予以去除，進(jìn)行補(bǔ)植。養(yǎng)護(hù)的期限為2年。

3.5 種植油松的技術(shù)要求

油松采用穴狀坑，規(guī)格為0.8 m×0.8 m×0.8 m，油松（帶土球）株高0.6～0.8 m，蓬徑0.5 m，根系完整，土球直徑30 cm左右；帶土球油松移植可分兩個(gè)季節(jié)，春季未發(fā)芽之前和秋季落葉后。土球油松可直接換土移植，要求土球?yàn)槠湫貜降?倍以上，設(shè)計(jì)不小于30 cm。苗木移植前需要修剪枝條，移植后必須澆透3～4次水，剛栽后先澆透一次水，以后每10天澆一次透水。栽種后必要時(shí)對(duì)樹木做三角支架，種植當(dāng)年的夏季天熱時(shí)可對(duì)羸弱樹木擋防曬網(wǎng)。油松春季不宜多澆水，6—7月份可增加水量，冬季可進(jìn)行冬灌，提高成活率。養(yǎng)護(hù)的期限為2年。

3.6 砌筑工程施工工序及技術(shù)要求

砌筑前應(yīng)清除塊石表面的泥垢等雜質(zhì)，并保持濕潤。墻體應(yīng)采用鋪漿法砌筑，須分層臥砌，上下錯(cuò)縫，內(nèi)外搭接，石塊間不得相互接觸，不得采用面石側(cè)立，中間亂石填心的砌筑方法。漿砌體應(yīng)于當(dāng)天及時(shí)勾縫，避免與砌縫砂漿之間形成隔層。漿砌體在砂漿達(dá)到初凝后立即進(jìn)行養(yǎng)護(hù)，養(yǎng)護(hù)期不小于7天，養(yǎng)護(hù)方法為在漿砌體上鋪設(shè)麻袋、草包后澆水，一天2～3次，保持麻袋、草包的濕潤。

4 結(jié)語

本研究針對(duì)張家口市某廢棄采石場的地質(zhì)環(huán)境治理及生態(tài)修復(fù)方案是在結(jié)合現(xiàn)狀和存在問題的基礎(chǔ)上提出的。地形重塑不僅消除了地質(zhì)災(zāi)害隱患，還為植被恢復(fù)提供了良好的條件。土壤重構(gòu)使得土壤質(zhì)量得到了改善，為植物生長打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。植被重建則讓該區(qū)域植被提升了區(qū)域的生態(tài)功能和景觀價(jià)值。張家口地區(qū)作為京津冀重要的生態(tài)屏障，其地質(zhì)環(huán)境治理及生態(tài)修復(fù)方案的重要價(jià)值不僅在于解決當(dāng)前的環(huán)境問題，更在于保護(hù)和提升整個(gè)區(qū)域的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，推動(dòng)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展和生態(tài)文明建設(shè)的長遠(yuǎn)發(fā)展。

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