馬龍山廢棄磷礦的水土保持措施

李俊琴

(山西省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院)

1 工程現(xiàn)狀

馬龍山廢棄磷礦位于安徽省肥東縣橋頭集鎮(zhèn)，緊鄰X026縣道(石長(zhǎng)路)，在磷礦北側(cè)有團(tuán)山汪村的池塘，水系屬于巢湖流域一級(jí)支流長(zhǎng)臨河上游。該磷礦原開采方式為露天開采，項(xiàng)目組成包括三部分:開采區(qū)、棄渣場(chǎng)區(qū)及堆料區(qū)，總占地面積9.0 hm2。

開采區(qū)占地面積5.9 hm2，分2個(gè)臺(tái)階布置，高差12 m。最低平臺(tái)分布有3個(gè)水坑，有2處堆渣體，堆渣高度3 m，堆渣量約2 200 m3。臺(tái)階之間的邊坡基本為松散體，不穩(wěn)定。第二個(gè)臺(tái)階內(nèi)有一水坑，場(chǎng)地內(nèi)有零星棄渣堆放，堆渣量約300 m3;西側(cè)邊坡高5－15 m，為層狀反向坡，局部為倒坡，基本穩(wěn)定;東側(cè)坡為層狀順向坡，坡高20－30 m，坡度45°－55°，邊坡高而陡，易產(chǎn)生滑坡、崩塌。總體來看，開采區(qū)基本穩(wěn)定，局部不穩(wěn)定。

棄渣場(chǎng)占地面積1.4 hm2，分3個(gè)臺(tái)階布置:第一個(gè)臺(tái)階邊坡高度為12 m，平臺(tái)寬度60－100 m，邊坡坡比1∶1.5，坡面已植被覆蓋;第二平臺(tái)臺(tái)階高度8 m，平臺(tái)寬度20 m，邊坡坡比1∶1.5，坡面為裸露邊坡，平臺(tái)上零星堆積棄渣約1 500 m3;第三平臺(tái)臺(tái)階高度20 m，平臺(tái)寬度35 m，邊坡坡比1∶1.5，坡面為裸露邊坡。

堆料區(qū)(包括辦公區(qū))占地面積1.7 hm2，場(chǎng)地北側(cè)為一平臺(tái)式堆料區(qū)，地表覆蓋磷礦屑。南側(cè)為辦公區(qū)，辦公區(qū)的東面有土質(zhì)開挖邊坡，長(zhǎng)度72 m，開挖高度6 m;西南面為10間辦公房;場(chǎng)地中間有堆渣，占地 0.08 hm2，堆渣高度 3 m，堆渣量約2 200 m3。

2 可能產(chǎn)生的水土流失形式

2.1 采礦誘發(fā)的重力侵蝕

該廢棄磷礦在露天開采過程中，使采區(qū)形成了大面積的巖石裸露，邊坡高而陡，坡面均較破碎，部分表層浮土較厚，容易引發(fā)滑坡、崩塌等重力侵蝕。

2.2 剝離堆置巖土引起的混合侵蝕

固體廢棄物亂堆亂放，堆放高度多在10 m以上，加之結(jié)構(gòu)松散，廢棄物與基底間摩擦作用較弱，若遇強(qiáng)降水、地表水浸潤(rùn)極易誘發(fā)滑坡，進(jìn)而形成泥石流。

2.3 降水和徑流引起的巖土水力侵蝕

在降水與徑流作用下，棄渣場(chǎng)與采區(qū)零星堆放的棄渣體坡面，容易產(chǎn)生寬淺式細(xì)溝，據(jù)調(diào)查，細(xì)溝寬深比3∶1－4∶1。在細(xì)溝底部和細(xì)溝壁呈犬齒狀，隨著時(shí)間的推移，部分細(xì)溝已發(fā)展為淺溝或切溝。

2.4 徑流和巖土中水分運(yùn)動(dòng)引起的化學(xué)侵蝕

由于地表徑流的淋溶作用，易造成固體廢棄物中的水分垂直運(yùn)動(dòng)，可溶物質(zhì)伴隨水分的下滲而富集形成化學(xué)侵蝕，導(dǎo)致下游河道地表水的磷污染。

3 對(duì)水資源系統(tǒng)造成的破壞

采礦導(dǎo)致地表與地下儲(chǔ)水結(jié)構(gòu)破壞，改變了原有的水文平衡與循環(huán)系統(tǒng)，并使水質(zhì)污染加劇。

3.1 地表徑流損失

該磷礦為露天開采，地表疏松土層被剝離，植被蕩然無存，巖土體蓄水能力極低，極易產(chǎn)生地表徑流，不僅造成地表水的損失，而且使邊坡產(chǎn)生溝蝕與沖刷。

3.2 淺層地下水滲漏

由于地表被機(jī)械挖掘、爆破振動(dòng)而造成松動(dòng)、開裂，使原本可利用的淺層地下水造成滲漏。

3.3 水體污染，水質(zhì)下降

據(jù)資料，該磷礦礦體P2O5含量一般為10% －30%，局部富磷地層的磷含量高達(dá)38%。采礦過程中形成的固體廢棄物，堆積于長(zhǎng)臨河的上游，經(jīng)地表徑流和淋溶作用，使溶解性磷和一些有毒有害物質(zhì)進(jìn)入水體，造成地表水和地下水的污染，水質(zhì)下降，生產(chǎn)生活難以利用。

4 水土保持措施

根據(jù)廢棄磷礦現(xiàn)狀，可將水土流失治理區(qū)分為邊坡治理區(qū)域、蓄水?dāng)r截工程區(qū)域與植被恢復(fù)區(qū)域三種類型。

4.1 邊坡治理區(qū)域

根據(jù)地勘成果及現(xiàn)場(chǎng)查勘情況，按坡度大小，邊坡分別采用生態(tài)長(zhǎng)袋法與格網(wǎng)石籠骨架進(jìn)行治理。坡面采用生態(tài)長(zhǎng)袋法防護(hù);對(duì)易發(fā)滑塌的廢渣堆場(chǎng)邊坡和其他土質(zhì)邊坡進(jìn)行放坡，坡面采用格網(wǎng)石籠骨架護(hù)坡，格網(wǎng)骨架內(nèi)填土，并植草和種植灌木。

4.1.1 長(zhǎng)袋法邊坡防護(hù)

對(duì)于坡度大于45°的高陡邊坡，首先，對(duì)不穩(wěn)定巖質(zhì)邊坡進(jìn)行削坡，清理坡面松散體與危巖部分。據(jù)測(cè)算，危巖清理石方量為1 453 m3;其次，為減少雨水下滲引起地質(zhì)災(zāi)害，在高陡邊坡的頂部布設(shè)截水溝，以分流雨洪;第三，在巖體坡面上布設(shè)生態(tài)袋，進(jìn)行坡面披綠，生態(tài)護(hù)坡。

石質(zhì)邊坡采取縱向錨固生態(tài)長(zhǎng)袋，同時(shí)輔以加固粘合劑間隔粘結(jié)措施，使生態(tài)長(zhǎng)袋與坡體融為一體。據(jù)測(cè)算，此類邊坡面積共1.14 hm2，采用生態(tài)長(zhǎng)袋法治理坡面面積為1.09 hm2。邊坡治理施工時(shí)，將植物種植在生態(tài)袋上，采用灌木和攀援類植物，同時(shí)在生態(tài)袋內(nèi)填播草種。灌木與攀援植物種植標(biāo)準(zhǔn)為 10 000株/hm2，草種種植標(biāo)準(zhǔn)為30 kg/hm2。

4.1.2 格網(wǎng)石籠柔性骨架護(hù)坡

對(duì)棄渣坡比約1∶1.5的邊坡，采用格網(wǎng)石籠柔性骨架護(hù)坡。骨架護(hù)坡規(guī)格為2.5 m×2.5 m，厚度為0.8 m，骨架內(nèi)覆土厚40 cm。在格網(wǎng)石籠柔性骨架內(nèi)，種植灌木與草種。

4.2 蓄水?dāng)r截區(qū)域

首先，保留磷礦范圍內(nèi)東北側(cè)的集水坑作為蓄水?dāng)r截設(shè)施，對(duì)該治理區(qū)內(nèi)的推移質(zhì)污染物進(jìn)行攔截，使其不進(jìn)入河道。為防止雨水對(duì)坡面的沖刷，在高陡邊坡頂部與坡腳均布設(shè)截水溝，削坡坡面馬道內(nèi)側(cè)亦布設(shè)截水溝，將開采區(qū)域內(nèi)的雨水均排入原有的集水坑。由于匯流面積比較小，截水溝尺寸取0.3 m×0.3 m。從蓄水?dāng)r截工程區(qū)接排水溝，排水溝尺寸取0.4 m×0.5 m，至X026縣道一側(cè)的排水溝。

為防止雨水淋溶產(chǎn)生的磷污染影響下游河道水質(zhì)，在蓄水?dāng)r截區(qū)域底部鋪設(shè)一層膨潤(rùn)土防水毯來進(jìn)行防滲。

4.3 植被恢復(fù)區(qū)域

對(duì)于較為平坦的區(qū)域，進(jìn)行土地整理后覆土種植喬灌木。樹種選擇以當(dāng)?shù)剜l(xiāng)土樹種為主。

5 實(shí)施效果分析評(píng)價(jià)

通過上述治理措施的實(shí)施，可使廢棄磷礦的高陡邊坡等區(qū)域得到基本治理，人為水土流失得到有效控制，林草覆蓋率大大提高，生態(tài)環(huán)境明顯改善。