北京周口店鎮(zhèn)葫蘆棚地區(qū)廢棄礦山治理模式研究

栗豫豐，劉興德

（1.成都理工大學地球科學學院，四川成都 610059；2.核工業(yè)二八〇研究所，四川廣漢 618300）

由于早期礦產資源開發(fā)監(jiān)督管理機制不健全，普遍存在重開發(fā)、輕治理，注重經濟效益、忽視生態(tài)效益的思想。曾經大規(guī)模的開采活動造成了很多生態(tài)環(huán)境問題，嚴重影響了生態(tài)環(huán)境和生活環(huán)境。筆者以北京市房山區(qū)葫蘆棚地區(qū)廢棄礦山恢復治理工程為例，分析研究其治理模式及相關效益。

1 治理區(qū)基本情況

1.1 地形地貌

周口店鎮(zhèn)地處太行山系東南麓，地勢西高東低，境內山巒起伏，溝壑縱橫，山體走向為東北-西南。治理區(qū)地勢起伏較大，其海拔高度400m～825m，總地勢為東北高、西南低，地形坡度約30°～50°。山坡地表多被第四系殘、坡積地層覆蓋，覆蓋厚度在0.1m～1.8m，治理區(qū)溝道中堆積有大量石灰石棄渣及煤矸石堆，堆積厚度1m～25m。由于石灰石礦和煤礦開采，治理區(qū)內形成了規(guī)模不等的巖體陡壁和廢渣石坡，使部分地區(qū)原始地形地貌發(fā)生了很大變化。

1.2 水文條件

區(qū)內溝道坡面第四系覆蓋厚度較薄，第四系孔隙水含量極低，地下水類型主要為基巖裂隙水，地下水的補給來源主要為大氣降水垂直入滲補給及周圍巖層裂隙水的側向徑流補給，其次為地表水的入滲補給，區(qū)內地下水流向總體由西向東流動。由于第四系結構松散，厚度較薄，不含水，而殘坡積層富水性差，對治理工程施工影響小。

1.3 工程地質條件

根據(jù)區(qū)內地層分布情況，以及巖土工程地質特征等因素，可劃分為兩個工程地質巖組，即基巖類和松散巖類?；鶐r類：在區(qū)內分布范圍較大，以寒武、奧陶系灰?guī)r和石炭系煤層、砂巖為主，巖石承載力高。松散巖類：在區(qū)內廣泛分布，以第四系崩積物、殘坡積土、沖洪積及人工堆積土為主，地基承載力低。

第四系殘坡積土主要分布在區(qū)內山體、溝谷斜坡地帶的表層，為巖體風化殘積、坡積碎石土，結構松散～稍密，透水性強、穩(wěn)定性差，抗剪強度較低，土體中含有基巖風化產物，粒徑0.1cm～0.3cm，土層較薄，厚約0.1m～1.8m，土體物理力學性能較差。人工堆積物：主要為礦山開采遺留的渣石及修建道路開挖坡腳堆積的土石混合物質，揭露厚度不均勻，最大厚度大于20m，粒徑大小不均，一般為0.1m～0.7m，沿坡隨意堆積，局部區(qū)域渣堆由于堆積坡度較大，結構松散［1］。

2 地質災害隱患及環(huán)境破壞問題

2.1 地質災害隱患

由于石灰石及煤礦長期開采，治理區(qū)內原有的自然地形地貌破壞嚴重，掌子面基巖裸露，坡面陡傾，松動危巖塊零星分布其間。修建運輸?shù)缆范纬傻倪吰麻L期裸露，基巖呈強風化狀態(tài)坡面破碎，植物無生長條件，與周圍山體形成了強烈反差，地形地貌遭到破壞。

不穩(wěn)定邊坡主要位于道路以上廢棄渣石大量堆積區(qū)見圖1，由于渣土堆積體厚度大，坡度陡，頂?shù)赘卟畲?，堆積物為廢棄渣石，塊石大小不一，且成分單一，固結較差，堆積體結構較為松散，在流水沖刷作用下中上部凸起部位塊石、渣堆易產生滑塌滾落，對坡腳下村莊及道路交通造成安全隱患。

崩塌隱患區(qū)，緊鄰坡腳道路沿線，灰?guī)r開挖形成高陡邊坡。經調查，坡體小構造及巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，多組結構面將坡面切割成塊狀或碎裂狀，同時，受爆破開挖擾動，邊坡坡面分布較多的松動碎塊石，在自重及外界因素影響下容易發(fā)生崩落掉塊。

圖1 采礦形成的廢棄渣坡Fig.1 Abandoned slags formed by mining.

2.2 環(huán)境破壞

治理區(qū)內開采平臺坡腳及溝谷間有大量的廢棄渣石、煤矸石堆積，未經壓實處理的渣石在大風天氣下形成大量揚塵，污染大氣。堆積的礦渣掩埋了原生植被資源，造成大面積植物死亡；礦山道路的修建開挖自然邊坡，使道路一側邊坡巖石裸露，植被無法自然修復而死亡，嚴重破壞了治理區(qū)內原有的植被。

3 治理模式選擇

在礦山環(huán)境恢復治理中應秉承科學治理的原則，治理模式應遵循以下幾點：①以人為本的原則，環(huán)境恢復治理的目的在于保障人民的生命財產安全，在治理過程中著重研究地質災害隱患大的區(qū)域，防止人身或者財產遭到傷害；②因地制宜原則，不同的礦山存在不同的環(huán)境破壞問題及特征，在研究治理模式時應根據(jù)其自身特點以及區(qū)域環(huán)境特征選擇適宜的方案；③科學規(guī)劃原則，廢棄礦山的治理還應著眼未來，盡量符合該地區(qū)未來的發(fā)展趨勢；④節(jié)約原則，盡量減少資金的投入來獲取最大的效益。通過以上原則結合區(qū)內實際，決定采用災害整治型與生態(tài)復綠型相結合的治理模式。

4 災害整治型治理模式

該種模式以區(qū)內自然地形標高為準，采用機械挖除等方法，將陡坡所堆積的廢礦渣機械挖運移至低洼處，分層碾壓形成可利用的平臺或緩坡，平臺與周邊自然溝谷及平臺之間削坡形成連接斜坡，減緩坡度消除陡坡上塌方崩塌等地災隱患，最終適合覆土，植草種樹。區(qū)內地質災害治理工程為：渣坡整治工程、裸露基巖邊坡整治及擋墻工程三種［2］。

4.1 渣坡整治工程

針對溝谷間陡坡上堆積的渣堆，首先根據(jù)自然地形及渣堆分布情況進行就地平整，對于堆積于溝渠、道路附近高陡渣堆采取削坡減緩坡面的措施，通過該措施降低渣坡坡度，提高穩(wěn)定性，降低不穩(wěn)定邊坡滑塌的可能，達到綠化用地基本標準見圖2。

圖2 代表性地段工程布置剖面圖Fig.2 Representative engineering layout profile

4.2 裸露基巖邊坡整治

區(qū)內裸露的巖質邊坡，均為開采礦石及修建道路所形成。局部坡面風化嚴重，松動危巖塊零星分布，對行人存在一定的安全隱患。針對該類型隱患，選擇進行局部坡面清理后，在坡腳處修砌種植槽，種植爬山虎進行綠化覆蓋，增加巖層面穩(wěn)定性。

4.3 擋墻工程

治理區(qū)內分級平臺高差較大且不具備放坡條件的區(qū)域，在坡腳修筑壓腳擋墻對邊坡進行加固，確保斜坡穩(wěn)定性并且滿足斜坡綠化要求。

5 生態(tài)復綠型治理模式

生態(tài)復綠技術是以景觀生態(tài)學原理為指導，在穩(wěn)定邊坡上重新建立利于植物生長的土層和小環(huán)境，科學地選擇植物，使坡面形成一道以植物根莖交織的保護網，起到護坡作用［3］。

5.1 綠化植物的選定

根據(jù)區(qū)內的自然條件，應選擇適應性強、耐旱、生長速度快，根系發(fā)達的樹種，以便養(yǎng)護容易成活率高。通過研究選擇側柏為主要種植樹種，在局部種土層覆蓋層較薄不宜種植樹木的地方，采用播撒草籽的綠化措施。

5.2 綠地整治工程

在地形破碎、集流線、侵蝕溝和土層薄的地段，修建種植魚鱗坑的辦法來分散攔截坡面徑流，以提高坡面雨水的利用率，然后進行樹苗種植、播撒草籽見圖3。此次共計種植側柏15258株、植草12470m2。

圖3 治理后效果圖Fig.3 Effect after governance

6 治理工程預期效益分析

6.1 直接經濟效益計算

側柏生長20年后，存活率預計85%，按照現(xiàn)行市場價，樹齡20年的側柏市場均價為500一株：則15258株側柏直接經濟效益為648.45萬元。

6.2 固定CO2及釋放O2的經濟效益

根據(jù)北京城市園林綠化生態(tài)的研究［4］，先計算出區(qū)內年固定CO2及釋放O2總量為：吸收CO2：8729.29噸，釋放O2：7817.70噸，見表1。

表1 年固定CO2及釋放O2總量計算表Tab.1 Calculation table of total amount of fixed CO2and released O2

在當前國際上，主要采用碳稅法和造林成本法評價CO2經濟價值。碳稅法是有關部門為了盡量減少向大氣中排放CO2而征收的稅費，按照征稅的標準計算森林固定CO2的價值，目前國際上瑞典的碳稅率150美元/噸，得到普遍認同。造林成本法把森林看成是固定二氧化碳的一種手段，依據(jù)所造林吸收大氣中的CO2的數(shù)量與造林的費用之間的關系來推算森林固定CO2的價值，我國造林固碳成本大約為272.65元/噸［5］。以我國的造林成本272.65元/噸，和瑞典碳稅標準150美元/噸（1美元＝6.38人民幣元）的平均值614.85元/噸作為計算參數(shù)，年固定CO2的總經濟價值為536.70萬元。釋放氧氣價值采用工業(yè)制氧平均成本1000元/噸估算為年781.77萬元。

7 結論

治理區(qū)通過采用災害整治型與生態(tài)復綠型廢棄礦山治理模式相結合的方式，達到了預期目標。有效的改善了因采礦而遭破壞的生態(tài)環(huán)境，既消除了地質災害對當?shù)卮迕裨斐傻陌踩[患，為當?shù)貛砹私洕б?，又減少了廢棄渣石等固體廢物對北京造成的揚塵污染。

治理區(qū)生態(tài)系統(tǒng)將逐漸恢復涵養(yǎng)水源、保持水土等功能，并將創(chuàng)造出一個綠樹成蔭、環(huán)境優(yōu)美、空氣清新的斬新的礦區(qū)環(huán)境，為人們提供更為舒適的生活環(huán)境和生存空間。此類綜合治理模式的成功實施，可為以后有類似環(huán)境破壞問題的礦山治理提供參考。