安徽省露采礦山主要地質(zhì)環(huán)境問題及工程治理措施分析

管政亭，趙國紅

（安徽省公益性地質(zhì)調(diào)查管理中心，安徽 合肥 230009）

安徽省礦產(chǎn)資源豐富，水泥用灰?guī)r等露天開采建筑材料類礦種為安徽省優(yōu)勢(shì)礦種。但因重開采輕保護(hù)，安徽省露天開采導(dǎo)致的礦山地質(zhì)環(huán)境問題特別突出。2014年開始，安徽省啟動(dòng)“三線三邊”礦山地質(zhì)環(huán)境治理等行動(dòng)，重點(diǎn)治理位于自然保護(hù)區(qū)和重要景觀區(qū)、重要居民集中生活區(qū)、省際周邊，重要交通干線、重要江河沿線的礦山地質(zhì)環(huán)境問題。通過治理工程的實(shí)施，安徽省露采礦山地質(zhì)環(huán)境正逐步恢復(fù)。

1 露采礦山主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題

1.1 資源破壞

1.1.1 占用和損毀土地資源

露采礦山開采時(shí)剝離了采區(qū)的表土及向下開采時(shí)形成的采坑嚴(yán)重?fù)p毀了土地資源，開采遺留的各類廢渣、廢石、廢棄的采礦設(shè)施壓占土地資源，使得大面積的土地資源失去使用功能。

1.1.2 破壞植被資源

由于露采時(shí)表土的剝離，使得原本生長在山體表面的植被遭到破壞，固體廢棄物堆放占用的土地，也導(dǎo)致原生植被遭受破壞，并影響周圍植被生長，惡化了植物群的生存條件，使植被的覆蓋率降低。

1.1.3 水土流失

由于植被資源的破壞，沿露采邊坡堆放或在采場底盤直接堆放的各類廢渣、廢石及剝離的表土在雨水的沖刷下，造成大量的水土流失，浪費(fèi)了土地資源，破壞了自然生態(tài)環(huán)境。暴雨季節(jié)水土流失更為嚴(yán)重，流失的水土搬運(yùn)匯入河流和溝道中產(chǎn)生重力侵蝕，導(dǎo)致礦區(qū)周邊溝岸擴(kuò)張，土地不斷遭受侵蝕和破壞，加劇周圍河流溝谷的泥沙含量。

1.2 地貌景觀破壞

露采礦山在礦山開采前為渾圓的山體，受礦山開采的影響，山體破損，改變?cè)嫉匦?，造成地形崎嶇不平，形成大量的宕口、采坑和陡坡，露采礦山對(duì)自然景觀造成極大的破壞，對(duì)過往車輛、船只及行人造成視覺污染。部分露采礦山位于自然風(fēng)光秀麗、旅游資源較為豐富的地區(qū)，嚴(yán)重影響了旅游資源的開發(fā)利用。

1.3 地質(zhì)災(zāi)害隱患

1.3.1 崩塌

露采礦山開采邊坡坡度普遍較陡，高差較大，許多地段近于直立，留下較多的陡峻高坡，由于受構(gòu)造、風(fēng)化、原巖成巖條件及爆破采動(dòng)等因素的影響，許多宕口節(jié)理、裂隙發(fā)育，坡面凸凹不平，坡面中上部存在突出危巖體和拉張裂縫，在自重應(yīng)力作用下，易產(chǎn)生拉裂破壞，形成崩塌。

1.3.2 滑坡

露采礦山邊坡巖體中常存在軟弱泥巖等夾層，開挖暴露后遇水易膨脹軟化而形成滑動(dòng)面，在受雨水影響或其他外來因素影響時(shí)極易發(fā)生滑坡地質(zhì)災(zāi)害。此外，礦區(qū)內(nèi)廢渣、廢石堆場順坡自然堆放，邊坡角度過陡，如未修建攔渣擋墻，其主要成分為碎石、碎石土，結(jié)構(gòu)松散，在雨水沖刷下也極易發(fā)生滑坡。

1.3.3 泥石流

露采礦山絕大多數(shù)沒有建設(shè)專門的堆渣場且堆渣未采取攔擋措施，礦山開采過程中形成的大量廢渣、廢石及廢棄表土隨意堆放、傾倒于山間溝谷中，這些廢渣長期堆積于山坡、溝谷中，在雨水的沖刷下易造成礦山?jīng)_溝淤積、堵塞，形成暫時(shí)性堰塞體，一旦遇到暴雨等強(qiáng)降雨，則易形成礦渣型泥石流，毀損下游農(nóng)田，堵住溝口，改變?cè)械乇硭潘到y(tǒng)。

1.4 水均衡、水環(huán)境破壞

露采礦山對(duì)礦山原始地形地貌改變較大，開采面坡度陡峭，開采時(shí)隨著地表覆蓋土的剝離，加速了大氣降水向巖層直接下滲速度，對(duì)礦區(qū)水均衡有一定的破壞作用，但其影響范圍僅限于礦區(qū)。露采礦山開采的礦石物理力學(xué)性質(zhì)較好，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，開采加工方式為機(jī)械破碎，一般不會(huì)分解出有害組分，礦業(yè)活動(dòng)對(duì)水環(huán)境影響一般。

2 治理措施

針對(duì)露采礦山存在的主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題，根據(jù)安徽省礦山地質(zhì)環(huán)境主要特點(diǎn)、礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育程度及技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件綜合考慮，采取相應(yīng)的治理措施，最終達(dá)到防災(zāi)、減災(zāi)、消除地質(zhì)災(zāi)害隱患，保證山體穩(wěn)定的目的。

2.1 邊坡治理

2.1.1 危巖清理

開采宕口上存在的已完全脫離母巖的浮石或開采宕口的不穩(wěn)定邊坡，需對(duì)浮石及危巖體進(jìn)行清除，根據(jù)各邊坡高度、坡度和所處位置的不同，采用不同的清理方式。清理時(shí)，采用由高往低的方式逐步進(jìn)行，先采用機(jī)械設(shè)備進(jìn)行分段，之后采用人工撬動(dòng)、解小、清面，然后用挖掘機(jī)挖掘松動(dòng)的石塊，坡面僅對(duì)殘留碎石及明顯松動(dòng)的浮石或突出明顯的棱角進(jìn)行清除，清理的土石方用于采坑底盤區(qū)的整平回填。

2.1.2 降坡卸載

降坡卸載一般采用坡率法，采用邊坡填方、挖方及設(shè)置安全平臺(tái)等技術(shù)措施，控制邊坡高度和坡度，達(dá)到邊坡自身穩(wěn)定的一種邊坡整治方式，是露采礦山邊坡治理中優(yōu)先采用的方法，且效果良好[1]。按工程類比的原則，結(jié)合區(qū)內(nèi)已有穩(wěn)定邊坡的坡率值和經(jīng)驗(yàn)，邊坡治理后，坡度控制一般在60°以下，當(dāng)高度超過20m時(shí)，分段設(shè)置3m～5m的臺(tái)階[2]。

2.2 底盤平整

2.2.1 地形平整

底盤平整主要是按設(shè)計(jì)標(biāo)高、結(jié)合周邊地形進(jìn)行平整，削高填低，將高處清理出來的渣土、廢石填入低處，并進(jìn)行壓實(shí)，經(jīng)整理后一般地形坡度不高于15°，盡可能與原始地形地貌相契合。

2.2.2 覆土

露采礦山的廢棄地一般沒有土壤層，平整后需要覆土，覆土土源就近選擇耕植土，覆土后的土壤層自然沉實(shí)厚度一般不小于0.5m。

2.3 復(fù)綠工程

2.3.1 邊坡復(fù)綠

在保證坡面穩(wěn)定、安全的前提下，將邊坡恢復(fù)成自然、和諧、生態(tài)的植被環(huán)境，在坡頂，邊坡局部平坦、凹陷處及坡腳處可開挖植生缽、植生槽等，利用藤蔓如爬山虎等上爬下掛進(jìn)行復(fù)綠，或采用魚鱗坑種植植物，平臺(tái)處可直接種植喬木、灌木或播撒草籽。但邊坡復(fù)綠較難解決的問題是如何在陡峭的坡面尤其是巖質(zhì)坡面上固定植生條件，為植物提供水、肥，且能經(jīng)受風(fēng)吹雨打?，F(xiàn)在較為成熟的方法有掛網(wǎng)客土噴播、高次團(tuán)粒噴播等復(fù)綠方法進(jìn)行復(fù)綠，其中高次團(tuán)粒噴播技術(shù)應(yīng)用在高陡巖質(zhì)邊坡上效果較好，其使用富含有機(jī)質(zhì)和黏粒的客土材料，在噴播瞬間與團(tuán)粒劑混合發(fā)生團(tuán)粒反應(yīng)，形成與自然界表土具有相同團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的土壤培養(yǎng)基，由于噴播后會(huì)發(fā)生疏水反應(yīng)，所以黏結(jié)力極強(qiáng)的土壤培養(yǎng)基會(huì)牢固地吸附于坡面上，能抵抗雨蝕和風(fēng)蝕，防止水土流失[3]。

2.3.2 底盤復(fù)綠

底盤復(fù)綠常采用直接種植喬木、灌木或播撒草籽的方式。綠化的植被可選擇氣候條件適當(dāng)、根系發(fā)達(dá)、分生能力強(qiáng)、較耐瘠薄及抗性強(qiáng)的灌木、喬木和藤蔓，條件允許的情況下可種植果木如梨樹、桃樹或葡萄等經(jīng)濟(jì)林木，這樣即可以美化治理區(qū)環(huán)境，達(dá)到較好的復(fù)綠效果，又可以產(chǎn)生一定的經(jīng)濟(jì)效益。

2.4 截排水工程

2.4.1 截水工程

為防止降水對(duì)邊坡沖刷降低邊坡穩(wěn)定性，且影響綠化效果，露采礦山邊坡坡頂和平臺(tái)需開挖截水溝，截水溝斷面可采用梯形或方形，應(yīng)根據(jù)該地歷史最大日降雨量以及地表徑流率、匯水面積等地形因素，確定坡頂、平臺(tái)截水溝截面尺寸。截水溝溝底坡度和局部具體布設(shè)根據(jù)地形，以排水順暢為宜，開挖出的土石方就溝兩側(cè)填埋。

2.4.2 排水工程

為保證治理區(qū)的降水能順利自流排出，防止山上洪水對(duì)坡腳和覆土層的沖刷，應(yīng)沿坡腳和坡面修建相互貫通的排水溝，常采用排水明溝的方式排除復(fù)墾區(qū)內(nèi)的雨季積水。排水溝的斷面多采用梯形、矩形或U形，斷面尺寸規(guī)格需考慮坡面和場地的匯水面積，排水明溝的溝底比降應(yīng)與溝道沿線地面的坡度接近[2]。排水溝每間隔20m或變坡較大時(shí)需設(shè)伸縮縫。

2.5 其他輔助工程

2.5.1 擋墻

為阻擋外部人員和牲畜進(jìn)入礦區(qū)發(fā)生相關(guān)危害或阻擋小塊落石滑出采礦區(qū)，在宕口入口處可設(shè)置擋墻，或?yàn)榉乐顾亮魇В诰嗥脚_(tái)、陡坎外邊沿一定距離處也可修筑擋墻。擋墻基礎(chǔ)要有一定埋深，開挖后要求夯實(shí)地基，壓實(shí)度不小于90%，間隔一定距離要設(shè)置沉降縫，墻身需設(shè)置泄水孔，為防泄水孔堵塞，在墻后設(shè)置厚沙礫反濾層，并在泄水孔下設(shè)置膠泥隔水層，不使積水滲入基礎(chǔ)。

2.5.2 安全防護(hù)欄

為安全起見，沿髙陡采坑邊坡外側(cè)可設(shè)置安全防護(hù)圍欄，提高行人安全避險(xiǎn)意識(shí)，確保安全。防護(hù)欄可采用帶筋水泥預(yù)制樁加鋼管連接制作，鑿巖埋置并以混凝土固定于巖體上。

2.5.3 警示牌

為防止安全事故發(fā)生，提高行人安全防護(hù)意識(shí)，有必要制作安置一批安全警示牌，重點(diǎn)安置在治理區(qū)入口、髙陡邊坡邊、水域邊、路口、深坑入口及其它險(xiǎn)區(qū)入口等。警示牌采用水泥制牌，刻字清晰、字體醒目、語義明確、通俗易懂。埋設(shè)要牢固，定期檢查維護(hù)，損毀后需重新制作安裝。

2.5.4 植被養(yǎng)護(hù)

治理區(qū)栽植的草皮、樹木等植被應(yīng)做好后期養(yǎng)護(hù)，包括噴水養(yǎng)護(hù)、追施肥料、病蟲害防治、修剪與補(bǔ)植等。養(yǎng)護(hù)期一般為兩年。澆水應(yīng)該在植被最需要水的時(shí)候澆，以培育植被的強(qiáng)大根系，提高抗性。施肥分為施底肥和追肥，底肥一般在回填耕植土?xí)r一起加入，追肥的最佳時(shí)間應(yīng)掌握在溫度和濕度最適宜植被生長的季節(jié)，施肥數(shù)量的多少取決于植被類型、土壤的質(zhì)地、季節(jié)和植被的長勢(shì)，施肥后應(yīng)立即澆水，以防燒苗。害蟲防治應(yīng)當(dāng)在正確診斷病害、明確病原菌種類、掌握病害發(fā)生發(fā)展規(guī)律的基礎(chǔ)上采用有效的殺蟲劑及適當(dāng)?shù)姆乐问侄?。養(yǎng)護(hù)初期，應(yīng)及時(shí)檢查種子的出苗情況，如果發(fā)現(xiàn)有缺苗現(xiàn)象，就要迅速采取補(bǔ)種措施。

2.5.5 監(jiān)測

監(jiān)測的重點(diǎn)是治理后邊坡的穩(wěn)定性、坡面浮石掉落情況以及重建植被的生長、成活情況、綠化效果等。

邊坡監(jiān)測點(diǎn)主要布置于邊坡坡頂、坡腳、轉(zhuǎn)折處；植被資源監(jiān)測點(diǎn)主要布置在已進(jìn)行植被重建的復(fù)綠場地中，采用定點(diǎn)定時(shí)監(jiān)測與定期巡查相結(jié)合的方法。邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測可采用簡易監(jiān)測法，設(shè)立固定標(biāo)尺，如打入木樁或釘拉繩法、畫線法、貼紙條法，或水泥砂漿貼片等，定時(shí)采用鋼卷尺、皮尺進(jìn)行觀測。綠化效果監(jiān)測采用目視觀測法，主要監(jiān)測植物成活率。

監(jiān)測時(shí)間一般從治理工程開始至治理工程結(jié)束后2年止。邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測每月一次，雨季根據(jù)情況適當(dāng)增加頻次，遇大雨、暴雨每天24小時(shí)派專人值班監(jiān)測。植被資源、水土流失狀況、綠化效果等監(jiān)測，初期每月一次，之后可每半年一次。

3 結(jié)論

通過近幾年的安徽省“三線三邊”治理工程的實(shí)施情況證明，針對(duì)安徽省露采礦山所存在的主要礦山地質(zhì)環(huán)境問題，通過采取邊坡治理、底盤平整、復(fù)綠工程、截排水工程及相關(guān)輔助工程措施后治理效果明顯，礦區(qū)生態(tài)環(huán)境得到改善，大量土地資源得以恢復(fù)使用功能。治理工程的實(shí)施產(chǎn)生了極大的社會(huì)效益、環(huán)境效益和經(jīng)濟(jì)效益。