河北滿城區(qū)某廢棄礦山生態(tài)修復(fù)治理措施研究

董瑩 顧杰 周亞偉 顏東旭

摘 要：為了研究廢棄礦山生態(tài)修復(fù)環(huán)境綜合治理措施，以河北省滿城區(qū)某礦山為例，通過野外調(diào)查、地形測繪、三維激光掃描、物探勘查等方式，以查清研究區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境問題。結(jié)果表明，現(xiàn)狀存在的地質(zhì)環(huán)境問題主要為崩塌地質(zhì)災(zāi)害隱患、地形地貌景觀破壞和土地資源占壓及損毀等。通過生態(tài)修復(fù)治理，可以新增平臺及邊坡綠化面積約49792.76m2，新增坡面綠化面積97287.73m2，社會效益、環(huán)境效益及經(jīng)濟(jì)效益明顯。

關(guān)鍵詞：廢棄礦山;治理措施;生態(tài)環(huán)境綜合治理;生態(tài)修復(fù)

中圖分類號 X171.4文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A文章編號 1007-7731（2021）07-0141-05

Study on Ecological Restoration Measures of an Abandoned Mine in Mancheng District of Hebei Province

DONG Ying1 et al.

（1Beijing Geology and Mineral Resources Prospecting and Developing Company， Beijing 100050， China）

Abstract： In order to study the new way of ecological restoration and environmental comprehensive management of abandoned mines， taking a mine in Mancheng District of Hebei Province as an example， the ecological environmental problems in the study area were identified through field investigation， topographic mapping， three-dimensional laser scanning and geophysical exploration. The research shows that the existing geological environment problems are mainly the hidden danger of collapse， the destruction of topography and landscape， and the occupation and damage of land resources. According to the proposed ecological restoration and control measures， the greening area of platform and slope can be increased by 49792.76m2， and the greening area of slope can be increased by 97287.73m2， with obvious social， environmental and economic benefits.

Key words： Abandoned mine; Treatment measures; Comprehensive treatment of ecological environment; Ecological restoration

根據(jù)礦床埋藏條件和地形條件，露天礦山分為山坡露天礦和凹陷露天礦[1-5]。礦山生態(tài)修復(fù)是指對礦業(yè)活動損毀的生態(tài)系統(tǒng)的修復(fù)，根據(jù)礦山生態(tài)系統(tǒng)損毀方式和程度，綜合考慮經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展目標(biāo)、生態(tài)功能、文化功能、美學(xué)功能和公眾感受等，在環(huán)境承載力容許的前提下，選擇適宜的生態(tài)自我恢復(fù)或生態(tài)重建工程，科學(xué)、經(jīng)濟(jì)、快速對被破壞生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)與重建的過程[6-11]。生態(tài)修復(fù)以自然恢復(fù)為主，并與人工修復(fù)相結(jié)合，通過人工干預(yù)，加速恢復(fù)安全、協(xié)調(diào)、可利用的生態(tài)系統(tǒng)[12-13]。

廢棄礦山生態(tài)環(huán)境脆弱，環(huán)境承載力有限[14]，對廢棄礦山修復(fù)是山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)體系的重要內(nèi)容，是踐行綠水青山就是金山銀山理念的重要舉措。因此，采用工程措施與植物措施結(jié)合的方式，恢復(fù)重建露天廢棄礦山的生態(tài)環(huán)境是極其重要的[15]。

本文以滿城區(qū)某廢棄礦山為研究對象，針對存在的礦山環(huán)境問題，提出了有針對性的治理思路與措施，以期為礦山環(huán)境治理提供科學(xué)指導(dǎo)和實(shí)踐案例。

1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于滿城區(qū)崗頭村西北2.3km，整體上屬太行山北段東麓剝蝕低山區(qū)丘陵和山前平原交互地帶。溝谷發(fā)育，自然山體坡度在20°～60°，局部因采礦活動地形起伏較大。研究區(qū)分以下3個區(qū)，其中，Ⅰ區(qū)位于九龍莊西北約200m，南距神西公路約600m，緊鄰南水北調(diào)中線工程河道;山體坡度18°～67°，地面標(biāo)高32～272m，相對高差240m;Ⅱ區(qū)位于九龍莊西約500m，西距S232省道400m，山體坡度29°～74°，地形地貌呈東高西低，地面標(biāo)高24～132m，相對高差108m;III區(qū)位于九龍莊西北約850m，西距S232省道600m，山體坡度16°～79°，地形地貌東北高西南低，地面標(biāo)高64～197m，相對高差133m。均有簡易道路直達(dá)研究區(qū)，交通條件方便。

2 地質(zhì)環(huán)境問題

多年開采，研究區(qū)原始地形地貌遭到嚴(yán)重破壞，形成高陡采面、平臺、殘山、渣堆和渣坡?？偲茐拿娣e14.7萬m2，共計采面12處、渣堆8處、渣坡5處、開采平臺8處、殘山3處、廢棄構(gòu)筑物1處、采坑2處（圖1）。研究區(qū)現(xiàn)狀地質(zhì)環(huán)境問題主要表現(xiàn)為：地質(zhì)災(zāi)害隱患、土地資源占壓與損毀以及地形地貌景觀破壞。

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1-研究區(qū)范圍;2-渣坡范圍及編號;3-平臺范圍及編號;4-渣堆范圍及編號;5-采面范圍及編號;6-采坑范圍及編號;

7-危巖體范圍及編號;8-構(gòu)筑物范圍及編號;9-原有擋墻;10-裂隙及編號;11-逆斷層;12-道路

圖1 地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀

2.1 地質(zhì)災(zāi)害隱患 研究區(qū)共存在6處危巖體，其中Ⅰ區(qū)4處、Ⅱ區(qū)1處、Ⅲ區(qū)1處，危巖體均呈條帶狀分布，與采面坡面呈順坡向，坡度一般在65°左右，局部外傾，節(jié)理裂隙發(fā)育，巖層產(chǎn)狀330°∠13°，因開采及風(fēng)化因素影響，多處見順坡裂隙。各危巖體的平均厚度：Ⅰ-WY01約5.0m、Ⅰ-WY02約6.6m、Ⅰ-WY03約1.9m、Ⅰ-WY04約6.7m、Ⅱ-WY01約0.8m、Ⅲ-WY01約14.1m，局部巖體破碎嚴(yán)重，邊坡下方已有崩落碎塊石堆積。嚴(yán)重威脅礦山治理過程中施工人員及設(shè)備的安全。危巖體總方量約為15144m3。

2.2 土地資源占壓與損毀 研究區(qū)內(nèi)土地資源占壓主要表現(xiàn)在采礦隨意堆放形成的廢渣石邊坡及渣堆;土地資源的損毀主要表現(xiàn)為采礦對自然山體的破壞，形成的廢棄渣石對土地資源的壓占與損毀。廢棄渣石隨意傾倒至溝道內(nèi)及山坡中，形成的渣石邊坡壓占土地面積為6517m2，損毀土地面積為140439m2。土地壓占與損毀地類見表1。

表1 土地壓占與損毀地類

[分區(qū)

編號 土地資源壓占面積（m2） ? ? 土地資源損毀面積（m2）? ? 渣堆 渣坡 構(gòu)筑物 采面 平臺 殘山 采坑 I區(qū) 2029 746 0 63761 16031 2471 0 II區(qū) 1085 1484 0 14578 10679 0 0 III區(qū) 342 803 81 20159 10349 0 2411 合計 3457 3033 81 98498 37059 2471 2411 ]

2.3 地形地貌景觀破壞 由于采礦活動形成的裸露巖面、采坑、渣坡及渣堆等破壞痕跡，影響了與自然地形地貌和諧發(fā)展。Ⅰ區(qū)臨近G5京昆高速，Ⅱ區(qū)和Ⅲ區(qū)緊鄰S232省道，研究區(qū)現(xiàn)狀景觀環(huán)境在“三區(qū)兩線”范圍內(nèi)極為敏感，嚴(yán)重?fù)p害了當(dāng)?shù)氐膶ν庑蜗蟆＂駞^(qū)破壞面為85039m2、Ⅱ區(qū)破壞面為27826m2、Ⅲ區(qū)破壞面為34145m2，總破壞面積為147010m2。

3 治理思路

根據(jù)研究區(qū)內(nèi)采面、平臺、渣堆、渣坡及采坑等特點(diǎn)，因地制宜選取治理方式，達(dá)到礦山生態(tài)環(huán)境治理的目的。

治理Ⅰ區(qū)：高陡坡面清理浮石、危巖后，根據(jù)坡度及微地形采用掛網(wǎng)噴播、植被混凝土噴播或萬向約束生態(tài)袋綠化。針對坡腳平臺凌亂的地形地貌進(jìn)行挖高填低的場地平整。對于2個平臺之間的殘山隔斷，通過向下削坡形成地塹的方式連通2個平臺，為后期綠化及通行創(chuàng)造條件。坡腳平臺整體覆土綠化，覆土后栽植喬灌木，并播撒草籽。

治理Ⅱ區(qū)：高陡坡面清理浮石、危巖后，采用萬向約束生態(tài)袋覆蓋坡面綠化。采面坡腳平臺區(qū)域進(jìn)行場地平整，挖高填低，整體覆土播撒草籽，進(jìn)行綠化。

治理Ⅲ區(qū)：北側(cè)植被生長較為良好的坡面清理浮石后直接掛網(wǎng)噴播，南側(cè)高陡且裂隙發(fā)育的坡面采用邊坡+平臺的方式進(jìn)行削坡，削坡后再對坡面進(jìn)行掛網(wǎng)噴播綠化。采面坡腳平臺采用挖高填低的方式，充填采坑后整體覆土栽植喬灌木及果樹，并播撒草籽進(jìn)行綠化。

同時，對各個分區(qū)輔以噴灌系統(tǒng)、擋墻工程、截排水工程、標(biāo)識牌等工程，保證研究區(qū)達(dá)到與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)的修復(fù)治理效果。

4 治理措施

針對研究區(qū)現(xiàn)狀，選取的治理措施主要有削坡整形、擋墻、截排水、被動網(wǎng)及綠化及養(yǎng)護(hù)等（圖2）。

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1-研究區(qū)范圍;2-采面范圍及編號;3-平臺范圍及編號;4-殘山范圍及編號;5-邊坡范圍及編號;6-排水溝及編號;7-排水方向;

8-修筑道路及編號;9-植生孔綠化區(qū);10-植被混凝土范圍;11-V型槽及編號;12-被動防護(hù)網(wǎng);13-掛網(wǎng)噴播范圍;14-萬向約束法生態(tài)袋;

15-警示牌;16-標(biāo)識牌;17-拆除區(qū)域;18-水源井及編號;19-蓄水池及編號;20-輸水管（φ110PE）;21-檜柏;22-白榆;23-構(gòu)樹;24-山桃;

25-桃樹;26-欒樹;27-梨樹;28-金葉榆;29-海棠;30-紫穗槐;31-連翹;32-攀援植物

圖2 修復(fù)工程整體設(shè)計

4.1 削坡整形 削坡整形措施主要有危巖清理、坡面浮石清理、棄渣清理、削坡及場地平整等。坡面清理采取人力與機(jī)械相結(jié)合的措施，施工時自上而下削離。對于人力和機(jī)械無法清除的危巖體采用壓力或者靜態(tài)爆破，并對落石攔擋，以防墜入干渠中。對不進(jìn)行削坡的采面、殘山依據(jù)自然地形進(jìn)行修復(fù)，需要對坡面浮石進(jìn)行人工配合機(jī)械清除，浮石清理厚度0.3m，殘山浮石清理厚度1m，殘山區(qū)域浮石清理總方量1046.3m3，采面浮石清理總方量2743.16m3，清理總方量3789.47m3;6處危巖體清理總方量2613.87m3;對于與周圍地形高差較大的渣堆、渣坡等廢棄料渣進(jìn)行人工配合機(jī)械清除外運(yùn)，其余渣堆渣坡規(guī)模較小，采用場地內(nèi)部平整，就地進(jìn)行挖填找平，控制標(biāo)高在±0.3m以內(nèi)。地形開挖整治后共形成8個平臺。平整面積40223.29m2，清理渣堆方量1285.12m3。削坡整形工程布設(shè)在治理Ⅲ區(qū)采面Ⅲ-CM03，治理Ⅰ區(qū)高低起伏的平臺Ⅰ-SPT02、Ⅰ-SPT03中部殘山及需要修建道路的區(qū)域。

4.1.1 采面削坡 采面Ⅲ-CM03及周圍存在3條上下貫通裂隙、一處危巖體Ⅲ-WYT03，大量浮石，塊石直徑0.5～2m，采用“平臺+邊坡”的削坡治理方案，設(shè)計臺階高度20m，平臺寬度5m，坡度55°。經(jīng)過放坡處理，采面共形成3級平臺、4級邊坡，所有平臺、邊坡經(jīng)過削坡均與周圍原始地形相互銜接。Ⅲ區(qū)原始采面Ⅲ-CM01、采面Ⅲ-CM04高差10～25m，坡面近直立，噴涂綠漆，表層風(fēng)化強(qiáng)烈，采面Ⅲ-CM04中部存在1處裂隙，為了消除落石危險，對2處采面進(jìn)行削坡處理，形成與周圍地形連貫的平臺與邊坡，削坡坡度55°，平臺寬度5m，原始采面Ⅲ-CM01經(jīng)削坡形成1級邊坡，原始采面Ⅲ-CM04經(jīng)削坡形成2級邊坡，1級平臺。I區(qū)平臺Ⅰ-SPT02中部凹凸起伏，高差約4～8m，采用削方方式進(jìn)行整治，整治后周邊地形相銜接。

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圖3 削坡工程示意

4.1.2 道路削坡 Ⅰ區(qū)平臺Ⅰ-PT01與Ⅰ-PT02之間有殘山Ⅰ-CS01阻斷，2個平臺高差15m，為了后期綠化通行，在殘山中部進(jìn)行削方修建道路，寬度4m，道路內(nèi)側(cè)邊坡坡度60°。平臺Ⅰ-SPT02與Ⅰ-SPT03之間有殘山Ⅰ-CS02阻斷，高差15m，為了后期綠化通行，在殘山中部進(jìn)行削坡形成地塹，寬度4m，道路兩側(cè)邊坡坡度60°，道路縱坡度11°，2條道路總削坡方量1698.7m3。

4.2 擋墻 分別部署在Ⅰ區(qū)和Ⅲ區(qū)平臺外側(cè)。Ⅰ區(qū)為了與原始干砌石擋墻進(jìn)行銜接，攔擋平臺碎石及覆土，防止雨水將渣土沖入干渠，在平臺Ⅰ-SPT01外側(cè)設(shè)置漿砌砌石擋墻1道，砌筑時注意與原有干砌石擋墻進(jìn)行銜接。Ⅰ-SPT03～Ⅲ-SPT05覆土后，于平臺外側(cè)布置擋墻3道，防止水土流失，擋墻總長度315.43m。Ⅲ區(qū)在平臺上布置綠化工程，為減緩坡面雨季被水流沖刷，在Ⅲ-SPT01～Ⅲ-SPT05覆土后，于平臺外側(cè)布置擋墻5道，防止水土流失，擋墻總長度542.79m。研究區(qū)內(nèi)均采用同一規(guī)格擋墻。漿砌石擋墻設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格為：橫截面為梯形，頂寬0.5m，底寬0.7m，高1.0m。其基底位于削坡形成的基巖平臺上，無須開挖，需清理至穩(wěn)定基巖平臺。擋土墻采用 MU30塊石、M10砂漿砌筑。平臺種植槽內(nèi)回填種植土并施肥，砌體塊石選擇堅硬或較堅硬巖石，無貫通裂縫，單塊厚度不小于20cm。墻身設(shè)置一排泄水孔，出水孔距地面30cm，采用Φ100PVC管，長0.7m，用土工布包裹。擋土墻每隔15m設(shè)置1條變形縫，縫寬20mm，自墻頂做到基底，縫內(nèi)塞填瀝青防滲棉麻材料。砌擋墻砌筑總長度為858.22m，砌筑總方量為514.93m3。

4.3 截排水 為了防止匯水沖刷坡面噴播區(qū)域，根據(jù)研究區(qū)匯水面積及匯水流向分析，在3個邊坡坡頂布設(shè)截排水工程，共布設(shè)6條截排水溝。Ⅰ區(qū)布置截排水溝3條，分別位于采面Ⅰ-CM01與Ⅰ-CM02坡頂?shù)慕嘏潘疁息?PSG1，長度272.4m，位于采面Ⅰ-CM03與Ⅰ-CM04之上的截排水溝Ⅰ-PSG2，長度282.4m，位于采面Ⅰ-CM05之上的截排水溝Ⅰ-PSG3，長度分別為71.1m，Ⅰ區(qū)截排水溝總長度625.9m。Ⅱ區(qū)布置截排水溝1條，位于采面Ⅱ-CM01坡頂?shù)慕嘏潘疁息?PSG1，長度82.15m。Ⅲ區(qū)布置截排水溝1條，位于采面Ⅲ-BP01坡頂?shù)慕嘏潘疁息?PSG1，長度64.53m。截排水溝設(shè)計過水?dāng)嗝鏋榫匦?，底?.5m，開口寬0.5m，有效深度0.5m，壁厚0.2mm。因本區(qū)域坡面均為白云巖，不需要在挖后砌筑漿砌塊石，需開挖后表面使用M10水泥砂漿抹面，厚度20mm。排水溝溝底坡度在30°以上時采用跌水坎結(jié)構(gòu)。

4.4 被動網(wǎng) 邊坡Ⅰ區(qū)平臺Ⅰ-CM01、Ⅰ-CM02坡面存在大量的浮石及1處危巖體，最近處距離干渠約30m，為了保證干渠的安全，防治落石掉入干渠當(dāng)中，在平臺Ⅰ-SPT01外側(cè)設(shè)置被動防護(hù)網(wǎng)。防護(hù)網(wǎng)高3m，延伸長229m，面積共687m2。

4.5 綠化及養(yǎng)護(hù) 對整治后的平臺、緩坡及邊坡坡腳、高陡采面進(jìn)行綠化，恢復(fù)生態(tài)。主要選用的苗木種類為本土樹種以及周邊已有植物種類，適宜生長并且能保證較好的成活率。喬木樹種可選擇檜柏、白榆、欒樹、構(gòu)樹，桃樹、梨樹，種植方式為1穴1株。灌木選擇海棠、金葉榆、山桃、紫穗槐、連翹，其中紫穗槐、連翹1穴2株，其余1穴1株。整理后的邊坡、平臺整體覆土，播撒種子，坡腳種植攀援植物選擇三葉地錦、五葉地錦、局部種植葛藤，葛藤區(qū)域布置攀爬網(wǎng)。喬木、灌木及攀爬植物采用不同規(guī)格坑穴進(jìn)行換土，鋪設(shè)防滲膜。為保證綠化苗木成活率，苗木栽植及草籽撒播設(shè)計監(jiān)測養(yǎng)護(hù)年限3年。Ⅰ區(qū)高陡采面采用采用萬向約束生態(tài)袋、掛網(wǎng)噴播、植被混凝土、V型槽等綠化方式。Ⅱ區(qū)高陡采面采用萬向約束生態(tài)袋工程綠化，Ⅲ區(qū)高陡采面采用掛網(wǎng)噴播綠化。對采面掛網(wǎng)噴播區(qū)域進(jìn)行整個坡面綠化，坡高15～80m且坡度在50°～80°，對其設(shè)置噴灌系統(tǒng)，有效針對坡面綠化進(jìn)行后期養(yǎng)護(hù)，為滿足后期養(yǎng)護(hù)用水要求，新建蓄水池5個，蓄水池分兩種類型，Ⅰ類蓄水池單個容積約為200.96m3，深度4m，半徑4m，池壁坡比0.2，漿砌塊料石量305.8m3，布置在Ⅱ區(qū)及Ⅲ區(qū)采面頂部，共2個;Ⅱ類蓄水池單個容積約為50.4m3，蓄水池容積200m3，深度4m，半徑2m，池壁坡比0.2，漿砌塊料石量62.83m3，在Ⅰ區(qū)采面頂部及平臺區(qū)域，共3個。為保證人員安全在蓄水池周圍拉設(shè)1圈護(hù)欄網(wǎng)。

5 效益分析

實(shí)施治理措施后，新增平臺及邊坡綠化面積約49792.76m2，新增坡面綠化面積97287.73m2。生物措施與工程措施相結(jié)合，有效地緩解了人地矛盾，改善了因采礦遺留的裸露礦山、植被破壞、環(huán)境惡化的問題，有效改善了當(dāng)?shù)鼐用袢司迎h(huán)境，社會效益顯著。在修復(fù)治理過程中，可以為當(dāng)?shù)鼐用裉峁┡R時就業(yè)崗位，增加臨時就業(yè)居民經(jīng)濟(jì)收入，經(jīng)濟(jì)效益明顯。治理修復(fù)后，將徹底改變南水北調(diào)干渠周邊不良生態(tài)環(huán)境條件，豐富當(dāng)?shù)刈匀痪坝^環(huán)境，給人賞心悅目的效果，顯著提升環(huán)境效益。

6 結(jié)語

廢棄礦山地質(zhì)環(huán)境修復(fù)積極響應(yīng)了黨的十九大保護(hù)生態(tài)與保護(hù)環(huán)境的號召，是生態(tài)環(huán)境修復(fù)的重中之重，改善礦山“白茬山”現(xiàn)狀，使礦山與周圍山體合為一體，實(shí)現(xiàn)人類活動與自然和諧共存。本文從研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀入手，結(jié)合其自然地理及地質(zhì)環(huán)境條件，采用削坡整形工程，結(jié)合擋墻、截排水、防護(hù)網(wǎng)等工程，對高陡巖質(zhì)邊坡有針對性地結(jié)合當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)條件分區(qū)治理及布置綠化工程，最終達(dá)到恢復(fù)南水北調(diào)干渠周邊生態(tài)環(huán)境，使破壞的礦山快速綠起來，與周圍景致相協(xié)調(diào)的目的，對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)綠化、生態(tài)平衡起到了至關(guān)重要的作用。

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（責(zé)編：張宏民）