淺談河北某廢氣礦山地質(zhì)環(huán)境治理工程

姚世廳，農(nóng)冬靈

（北京市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)總公司，北京 100050）

近年來，我國部分地區(qū)礦石無序開采現(xiàn)象嚴(yán)重。礦石工藝的簡單化、礦石開采的環(huán)境評(píng)估缺乏對(duì)生態(tài)環(huán)境造成惡劣的影響，同時(shí)對(duì)地形地貌、地下水及地表水、植被等都造成了嚴(yán)重的傷害，限制了社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展[1]。為了實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源的持續(xù)發(fā)展和生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，本文對(duì)露天采礦山的地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行分析并提出相應(yīng)的治理方案，以實(shí)現(xiàn)我國礦產(chǎn)資源、人文環(huán)境、生態(tài)環(huán)境以及經(jīng)濟(jì)的同步健康發(fā)展。

1 工程概述

某礦區(qū)地處太行山北段的中-低山丘陵區(qū)，位于河北省保定市西北部的太行山、恒山、燕山三山交匯處。最高海拔約1 400 m，平均海拔1 000 m 左右，境內(nèi)群山起伏，溝谷縱橫，整個(gè)地勢(shì)西北高，東南低，植被發(fā)育一般，缺水，無常年性流水。采礦區(qū)凌亂開采，有臺(tái)階削石，有直接采坑開采，巖石大多處于裸露狀態(tài)。經(jīng)調(diào)查，現(xiàn)狀主要是開采遺留大量采面、碎石渣堆、傾倒渣坡以及開采裸露平臺(tái)等，治理區(qū)總面積總約3.5 km2。

2 地質(zhì)環(huán)境條件

2.1 氣象和水文

項(xiàng)目區(qū)屬暖溫帶半濕潤季風(fēng)氣候區(qū)，大陸性季風(fēng)氣候特點(diǎn)顯著，四季分明。冬季寒冷干燥，盛行西北風(fēng)；夏季雨量集中，盛行東南風(fēng)；春季干燥多風(fēng)，秋季涼爽少雨。

因受地形影響，年平均氣溫差別較大，分布趨勢(shì)是自南向北遞減，南部年平均氣溫為11.9℃。最熱7月份平均氣溫為21～26℃，最冷1月份平均氣溫為-10～-5℃，南北相差5℃，氣溫年較差為30～31℃，歷年極端最高氣溫為38.3℃（1961年6月20日保定站），最低為-30.6℃（1966年2月22日保定站）。該治理地面平均溫度為9.8℃，6-7月最高，平均為26.1℃；1月最低，平均溫度為-9.4℃。

治理區(qū)多年平均降水量為551 mm，多集中在7-8月，占全年降雨量60%～70%。七月下旬至八月上旬為暴雨期，最大日降雨量為99.3 mm（1978年7月27日）。淶源全年除6-8月為東南風(fēng)外，其他各月為西北風(fēng)，年均風(fēng)速為6.8 m/s，年均無霜期為160 d 左右，最長年份為178 d，最短年份為136 d。最大凍土深度為1.3 m。

2.2 地形地貌

治理區(qū)地處太行山北段，縣內(nèi)地形一般海拔標(biāo)高為800～1 400 m。境內(nèi)群山起伏，溝谷縱橫。整個(gè)地勢(shì)西北高，東南低。從東北到西南，分布有東團(tuán)堡、淶源、走馬驛三個(gè)盆地，全縣半數(shù)以上的土地集中在盆地?？v觀全縣境內(nèi)山嶺、溝谷、盆地相間，地形復(fù)雜，植被發(fā)育較好。

2.3 水文地質(zhì)背景

治理區(qū)地下水除賦存在松散巖層中外，主要存在于基巖裂隙中。該區(qū)由元古界變質(zhì)巖和燕山期花崗巖體構(gòu)成。由于后期構(gòu)造變動(dòng)及風(fēng)化作用的影響，當(dāng)?shù)匦纬闪撕窦s30 m 的風(fēng)化殼裂隙水區(qū)。地下水富集受地形地貌控制，特點(diǎn)是埋藏淺，埋深一般小于5 m，富水性均勻，但富水程度弱，單井出水量為5～10 m3/h。

受地形、地貌、地質(zhì)條件的綜合影響，全縣地下水循環(huán)交替迅速，水質(zhì)普遍較好，絕大部分地區(qū)屬重碳酸鈣型水，均屬淡水區(qū)。礦化度均值為11.9 mg/L，最大值為31 mg/L，最小值為7.32 mg/L；pH 值在7～8，為中性弱堿性反應(yīng)；總硬度一般在12.0（德國度），最高值為38.4（德國度）；總堿度一般在4 mEq/L，最大值為23.1 mEq/L，適合灌溉和工業(yè)用水，大部分符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)。

區(qū)內(nèi)大氣降水是地下水的主要補(bǔ)給來源，盆地區(qū)還有山區(qū)側(cè)向補(bǔ)給。地下水主要從西北向東南徑流，拒馬河、唐河是區(qū)內(nèi)地下水的排泄通道。淶源盆地有少量人工開采。

2.4 不良地質(zhì)隱患

該治理區(qū)地形復(fù)雜，山勢(shì)陡峻，高差懸殊，溝谷縱橫，切割劇烈，發(fā)育多條沖溝。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，多數(shù)沖溝呈“U”型，縱坡比較大，溝內(nèi)植被覆蓋良好，堆積物源較多。

泥石流主溝流域?yàn)榈湫偷闹械蜕降孛?，流域?nèi)最高海拔高程分別為1 015 m、725 m，最低海拔高程分別為560 m、545 m，相對(duì)高差分別為455 m、180 m。溝長分別為2.8 km、1.4 km，流域面積分別為2.0 km2、0.67 km2；溝谷深切，地勢(shì)陡峻，地形坡度大，谷坡為30°～45°。主溝溝床比降為128‰～166‰，平均比降為147‰，下段溝谷呈“U”形，中上段呈“V”形。

溝道內(nèi)礦山開采堆積大量的廢渣廢石，為泥石流的形成提供了大量的固體物源。根據(jù)泥石流溝域基本特征和參數(shù)，按照《地質(zhì)災(zāi)害危險(xiǎn)性評(píng)估規(guī)范》（DZ/T 0286-2015）附錄D.5“泥石流發(fā)育程度量化評(píng)分及評(píng)判等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)”，各個(gè)泥石流易發(fā)程度評(píng)分分別為75 分、73 分，其易發(fā)程度屬輕度易發(fā)。

3 工程治理原則

一是堅(jiān)持恢復(fù)治理與河北地質(zhì)環(huán)境規(guī)劃相結(jié)合的原則。礦山開采破壞了原有的自然環(huán)境和植被，本次礦山地質(zhì)環(huán)境治理項(xiàng)目的實(shí)施與治理區(qū)旅游和保護(hù)區(qū)規(guī)劃、土地利用規(guī)劃、城市建設(shè)規(guī)劃及十三五規(guī)劃相結(jié)合，盡可能為當(dāng)?shù)卣笃诎l(fā)展提供服務(wù)。二是堅(jiān)持整體規(guī)劃，分期治理，遠(yuǎn)期治理效果與近期治理效果兼顧的原則。三是堅(jiān)持礦山地質(zhì)環(huán)境治理兼顧景觀的原則。本礦山環(huán)境治理方案本著因地制宜的原則，在距離公路及村莊較近的項(xiàng)目區(qū)，適當(dāng)考慮后期景觀效果，以利于收獲較好的社會(huì)效益。四是堅(jiān)持技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的原則[2]。本礦山環(huán)境治理方案本著技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理的原則，以便獲得較好的治理效果。

4 治理工作方案

4.1 地形整治工程

平臺(tái)整治對(duì)象主要為項(xiàng)目內(nèi)的采礦平臺(tái)、渣堆及殘山，基于方便施工和充分恢復(fù)可利用土地資源的原則，對(duì)治理區(qū)內(nèi)不同時(shí)期形成的采礦平臺(tái)進(jìn)行最大程度的整合，治理區(qū)內(nèi)在滿足設(shè)計(jì)要求的前提下盡量減少土石方的開挖，僅對(duì)治理區(qū)少量殘山及渣坡進(jìn)行清除，主要工程為對(duì)原有的采礦平臺(tái)進(jìn)行場(chǎng)地平整，并拆除治理區(qū)內(nèi)原有的建（構(gòu)）筑物[3-4]。

4.2 坡面清理及治理工程

項(xiàng)目治理前，首先對(duì)裸露的巖面進(jìn)行清坡，清理巖面上活動(dòng)的巖塊、危巖，臨空存在的巖石以及存在較大裂隙的有安全隱患的巖體。除此之外，還要清理雖然穩(wěn)定但是巖石的棱角等臨空在巖面外的巖體，采用機(jī)械方式進(jìn)行消除，以確?，F(xiàn)有邊坡及巖面的穩(wěn)定。

涉及掌子面的，一般在掌子面前進(jìn)行整體回填，使其恢復(fù)原始地貌，在回填后的坡面上坑穴換土種植紫穗槐進(jìn)行坡面綠化，對(duì)掌子面較高的實(shí)施回填形成四級(jí)臺(tái)階，平臺(tái)之間由35°邊坡進(jìn)行連接，邊坡高度為3 m，臺(tái)階寬度為2 m。

涉及邊坡局部或整體削坡的工程的掌子面及邊坡，對(duì)掌子面進(jìn)行整體削坡，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件下部灰?guī)r按照1:0.27～1:0.36 坡率進(jìn)行削坡，在灰?guī)r與泥質(zhì)灰?guī)r銜接處留有5 m 寬的平臺(tái)，平臺(tái)上部泥質(zhì)灰?guī)r按照1:0.58 坡率進(jìn)行削坡[5]。

4.3 擋墻工程

為保證渣堆坡腳的穩(wěn)定性，在治理區(qū)邊坡坡腳處布置高為0.6 m 漿砌石擋墻；漿砌石擋墻直角梯形結(jié)構(gòu)，墻胸直立，墻背坡度（高寬比1:0.1），墻高0.6 m，基礎(chǔ)埋深0.4 m，頂寬0.3 m，底寬0.4 m；在基底設(shè)有0.1 m 厚C15 混凝土墊層，墊層超出擋墻底兩側(cè)各0.1 m，墻頂采用1:3 水泥砂漿抹面（厚20 mm），墻胸外露面勾凸縫；墻身設(shè)置泄水孔，采用直徑110 mm PVC管，孔身傾向墻外，坡度不小于5%；孔身附近墻后回填濾水砂礫石，含泥量小于3%，回填厚度不小于0.5 m、寬度不小于0.3 m，濾水層以下回填黏土。

擋墻每隔15 m 設(shè)置一條變形縫，縫寬20 mm，自墻頂做到基底，縫內(nèi)塞填瀝青防滲棉麻材料。

4.4 綠化工程

4.4.1 平臺(tái)綠化

基巖平臺(tái)覆土厚度1.0 m，栽植臭椿和荊條混交林，平臺(tái)撒播草籽面積44 713.41 m2。臭椿選取樹高1.0～1.2 m，胸徑3～5 cm，種植株行距為4 m×2 m，共5 589株；荊條選取樹高0.8～1.0 m，種植株行距為4 m×2 m，共5 589 株。治理區(qū)平臺(tái)綠化共需客土44 713.41 m3。

4.4.2 邊坡坡面綠化

本次邊坡坡面綠化主要采取坡面覆土0.5 m 厚，撒播草籽（含灌木荊條）綠化的方案。選用高羊茅、苔草、荊條等混合草籽播種，按150 kg/hm2播種，草籽撒播面積為80 381.31 m2。

4.4.3 噴播綠化

清除作業(yè)面雜物及松動(dòng)巖塊，對(duì)坡面轉(zhuǎn)角處及坡頂?shù)睦饨沁M(jìn)行修整，使之呈弧形，盡可能將作業(yè)面平整，以利于客土噴播施工，同時(shí)增加作業(yè)面綠化效果。其目的是保證施工前作業(yè)面的凹凸度平均為±10 cm，最大不超過±15 cm。采用φ6 mm 的線材進(jìn)行編網(wǎng)，網(wǎng)孔規(guī)格為10 cm×10 cm。巖石處用風(fēng)鉆或電鉆按1 m×1 m 間距梅花形布置錨桿。錨桿長100 cm。網(wǎng)與作業(yè)面保持一定間隙，并均勻一致。掛網(wǎng)可以使客土基質(zhì)在巖石表面形成一個(gè)持久的整體板塊。

噴播基質(zhì)材料采用泥土、腐熟的有機(jī)肥、保水劑、黏合劑、草纖維、緩釋營養(yǎng)肥料等混合材料經(jīng)過專用機(jī)械的攪拌后噴播在鐵絲網(wǎng)上，厚度為15 cm。將處理好的種子與纖維、黏合劑、保水劑、復(fù)合肥、緩釋肥、微生物菌肥等經(jīng)過噴播機(jī)攪拌混勻成噴播泥漿，在噴播泵的作用下，均勻噴灑在工作作業(yè)面上。在完成噴播之后，為減少水分蒸發(fā)，需要對(duì)噴播的區(qū)域利用無紡布或者草簾進(jìn)行覆蓋。

5 結(jié)論

該治理區(qū)是在詳細(xì)地質(zhì)勘查的基礎(chǔ)上進(jìn)行施工，確保裸露巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定，復(fù)綠后達(dá)到區(qū)域生態(tài)環(huán)境相融合的效果。在廢棄礦山裸露巖面和邊坡的治理中，該工程在技術(shù)上可行，在經(jīng)濟(jì)上合理，達(dá)到人與自然環(huán)境和諧的功能化要求。通過廢棄礦山修復(fù)與治理，廢棄礦山帶來的地質(zhì)災(zāi)害、土壤、水及空氣等環(huán)境污染顯著降低，基本改善了當(dāng)?shù)鼐用竦纳钯|(zhì)量，保護(hù)了生態(tài)環(huán)境的持續(xù)發(fā)展。