靈山礦區(qū)露天礦山地質(zhì)環(huán)境治理方案

劉 哲 陳娟濃

（華北理工大學(xué)建筑工程學(xué)院）

我國礦山數(shù)量眾多，且多為中小型，因礦種及地質(zhì)特征、開采方式的不同，使得我國礦山地質(zhì)環(huán)境治理呈現(xiàn)復(fù)雜性特點(diǎn)。特別是露天礦山在開采過程中，容易在礦區(qū)范圍內(nèi)形成高傾角陡坡、各種體量的采坑、潛在崩塌危巖體、不穩(wěn)定排土場和堆棄渣體等，這些都是常見的礦山地質(zhì)災(zāi)害問題。如果不采取相應(yīng)的措施，當(dāng)遭遇到人工震動或者強(qiáng)降雨等外部環(huán)境不利因素作用時，極易誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，對礦區(qū)周邊人民生命和財產(chǎn)構(gòu)成威脅。在閉坑后對地質(zhì)環(huán)境的治理是開展國土空間生態(tài)保護(hù)修復(fù)的重要內(nèi)容［1-3］。

本研究針對湖北省靈山礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境治理問題，對該礦區(qū)開展現(xiàn)場調(diào)查與勘測，厘清礦區(qū)存在的隱患類型，提出恢復(fù)治理方案。

1 礦區(qū)地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)狀

靈山礦區(qū)經(jīng)過數(shù)十年開采，已對周邊地質(zhì)環(huán)境與生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞，根據(jù)現(xiàn)場勘（調(diào)）查，研究區(qū)目前主要存在露天采坑高陡巖質(zhì)邊坡、危巖體、滑坡、排土場和廢渣堆等礦山地質(zhì)災(zāi)害問題，以及礦區(qū)含水層、地形地貌景觀與土地資源破壞等其它環(huán)境問題。

據(jù)統(tǒng)計，靈山礦區(qū)在以往礦業(yè)開發(fā)活動中，已造成0.8 km2土地資源的嚴(yán)重破壞；同時，生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重，礦區(qū)地面廢棄建（構(gòu)）筑物與采礦棄渣隨處可見，裸露邊坡巖體與露天采坑滿目瘡痍，地表生態(tài)植被損毀殆盡；由此也造成當(dāng)?shù)厣鐣P(guān)系不和諧，惡化了當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活環(huán)境條件，嚴(yán)重阻礙礦區(qū)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展，見圖1。

1.1 地質(zhì)災(zāi)害

經(jīng)過現(xiàn)場勘察，本次研究區(qū)主要分布于礦區(qū)東側(cè)及北側(cè)；對各研究區(qū)地質(zhì)災(zāi)害分類情況見表1。

1.1.1 廢渣堆

礦區(qū)存在多處廢渣堆，渣體主要由碎塊石構(gòu)成，直徑為1～10 cm，多呈棱角狀，結(jié)構(gòu)松散，在大氣降水等不利外部環(huán)境因素作用下，易產(chǎn)生堆渣體局部坍滑，坡下無直接危害對象，主要危害對象為當(dāng)?shù)匦腥?，危險性較小。目前廢渣堆尚無任何支擋工程措施。

1.1.2 不穩(wěn)定斜坡

不穩(wěn)定斜坡主要為堆存的各類第四紀(jì)風(fēng)化土，堆積地層由第四系含礫亞黏土組成，黃褐色，稍密，土石比（9∶1）～（8∶2），厚度大于8 m。

根據(jù)現(xiàn)場宏觀地質(zhì)調(diào)查，部分斜坡坡頂位置已產(chǎn)生較為明顯的局部下滑變形跡象，現(xiàn)狀條件下斜坡體整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，在大氣降水等不利外部環(huán)境因素作用下，易產(chǎn)生斜坡體滑動地質(zhì)災(zāi)害，坡下無直接危害對象，主要危害對象為當(dāng)?shù)鼐用褶r(nóng)業(yè)耕作、放牧等。

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1.1.3 露天采坑邊坡

露天采坑邊坡體整體受節(jié)理裂隙與基巖層面、邊坡坡面空間組合關(guān)系以及巖體風(fēng)化、開挖卸荷等不利因素影響，存在大小不等的坡面掉塊、落石等不良工程地質(zhì)問題，主要危害對象為當(dāng)?shù)匦腥耍：蠊^嚴(yán)重，目前尚未采取任何治理工程措施。

1.1.4 排土場

礦山排土場廢渣堆危害不僅表現(xiàn)為對礦區(qū)土地資源的占用和對地表植被的嚴(yán)重?fù)p毀，而且當(dāng)遇連續(xù)降雨、暴雨等不利外部條件時，還有可能誘發(fā)產(chǎn)生堆渣體邊坡滑坡的危險，甚至?xí)纬赡嗍鞯刭|(zhì)災(zāi)害，破壞和污染環(huán)境。主要危害對象為當(dāng)?shù)匦腥?，危險性大，危害后果嚴(yán)重。

1.2 地形地貌景觀破壞

研究區(qū)內(nèi)由于早期場地挖填、表土剝離、采礦剝巖、廢渣堆放等采礦活動，已造成自然山體嚴(yán)重破損、基巖裸露，并形成大小不等的露天高陡邊坡、露天采坑及礦山廢棄地等，采礦活動極大地改變了礦區(qū)原始地形，破壞了自然地貌景觀與地表生態(tài)植被，且水土流失嚴(yán)重，原有優(yōu)美的自然景觀已不復(fù)存在，與礦區(qū)周邊自然環(huán)境形成了巨大的視覺反差。采礦活動對礦區(qū)地形地貌景觀的破壞程度屬于嚴(yán)重級別。

1.3 土地資源破壞

礦區(qū)采礦活動對土地資源破壞主要表現(xiàn)為露天采坑與采坑邊坡挖損土地資源以及排土場、廢渣堆、礦山公路、工業(yè)場區(qū)與建（構(gòu)）筑物占用土地資源等，占用和破壞土地類型主要為耕地、林地和荒坡地等，破壞方式以土地壓占和挖損為主。采礦活動對礦區(qū)土地資源的破壞程度屬于嚴(yán)重級別。

2 地質(zhì)災(zāi)害治理原則

（1）堅持以人為本的原則。以消除或減輕研究區(qū)范圍內(nèi)的地質(zhì)環(huán)境安全隱患為主線，特別是對危巖體及不穩(wěn)定邊坡采用綜合防治設(shè)計和控制性防治設(shè)計相結(jié)合的研究方法，突出對重點(diǎn)地段和部位災(zāi)害點(diǎn)的工程治理研究。

（2）堅持“技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、環(huán)境友好、方便施工”的原則。所采用的恢復(fù)治理研究措施安全可靠，經(jīng)濟(jì)合理，且施工與操作方便，對環(huán)境影響小。對采坑可利用已有廢渣進(jìn)行回填處理，挖（削）方量與填方量盡可能保持平衡。

（3）堅持地質(zhì)災(zāi)害治理與生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)并重的原則。注重對治理區(qū)礦山生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)治理，特別是對較大的廢渣堆進(jìn)行覆土復(fù)墾時將礦山地質(zhì)環(huán)境治理與生環(huán)境美化有機(jī)結(jié)合，做到人類經(jīng)濟(jì)活動與自然環(huán)境和諧發(fā)展。

（4）堅持統(tǒng)籌規(guī)劃、防治與利用相結(jié)合的原則。將礦山地質(zhì)環(huán)境治理與土地復(fù)墾利用有機(jī)融合，“宜林則林，宜耕則耕”，對不穩(wěn)定斜坡采取工程措施，恢復(fù)成林地，最大限度提高礦山廢棄地的綜合利用和促進(jìn)地方經(jīng)濟(jì)的轉(zhuǎn)型發(fā)展。

3 地質(zhì)環(huán)境治理方案［4-7］

3.1 地面清渣工程

地面清渣工程主要包括對廢渣堆全部進(jìn)行清除，主要采用挖掘機(jī)開挖、裝車，自卸汽車場內(nèi)運(yùn)輸、推土機(jī)推土、壓路機(jī)壓實(shí)等機(jī)械設(shè)備及人工相結(jié)合的施工方法。所清除的廢渣全部就近回填于露天采坑或低洼地帶，并分層碾壓，密實(shí)壓實(shí)系數(shù)不小于0.9，回填渣體以不引起二次地質(zhì)災(zāi)害和進(jìn)一步破壞地質(zhì)環(huán)境為原則。

3.2 坡面清危工程

坡面清危工程主要對不穩(wěn)定斜坡和露天采坑邊坡面上分布的危巖和危石進(jìn)行清除。對需要進(jìn)行回填處理的露天采坑邊坡面上的危巖和危石在影響施工安全的情況下，可由削方工程處理。主要采用人工鋼釬撬毛或手風(fēng)鉆鉆鑿對露天采坑巖坡面的不穩(wěn)定危巖和危石進(jìn)行清除，必要時可采用小藥量淺孔爆破清除。清危工程采用吊繩法施工。所清除的廢渣全部就近回填于露天采坑或低洼地帶。在清理后再進(jìn)行主動防護(hù)網(wǎng)工程，目的是防止高邊坡坡面危巖（石）清理后，由于后期進(jìn)一步遭受雨水沖刷、巖石風(fēng)化等不利外力地質(zhì)持續(xù)作用，再次產(chǎn)生危巖（石）崩塌、滾落等危害。

防護(hù)工程設(shè)計選用GPS2型SNS主動柔性防護(hù)系統(tǒng)，由錨桿、橫向支撐繩、縱向支撐繩、格柵網(wǎng)、鋼繩網(wǎng)、縫合繩、繩卡、扎絲等構(gòu)件組成。通過預(yù)張拉工藝使主動防護(hù)系統(tǒng)盡可能緊貼巖質(zhì)坡面并形成抑制局部巖土體移動或在發(fā)生局部位移破壞后將其裹縛在原位附近，從而實(shí)現(xiàn)主動防護(hù)（加固）功能。

3.3 削方減載和邊坡支擋工程

為降低上述不穩(wěn)定斜坡、排土場以及露天采坑邊坡坡度，消除或減輕不穩(wěn)定崩塌體、滑坡體以及堆渣體下滑荷重并修整坡面，首先對擬治理坡體進(jìn)行削方卸載處理。其次在坡腳位置分別布置一道漿砌石結(jié)構(gòu)擋土（護(hù)腳）墻，用以對岸坡體進(jìn)行支擋與護(hù)岸；設(shè)計擋墻高度為4.5 m，頂寬為0.8 m，墻胸坡比為1∶0.2，墻背坡比為1∶0.1，墻底逆坡坡比為0.2∶1，采用漿砌石結(jié)構(gòu)，見圖2。擋土墻基礎(chǔ)必須坐落在穩(wěn)定的巖土層內(nèi)，當(dāng)基底縱坡大于5%時，應(yīng)將基底隨地形變化做成臺階，每臺階水平長度不宜超過1 m。同時，沿植生槽外圍設(shè)計植生墻對回填土進(jìn)行支擋，以防止雨水沖刷。

3.4 生態(tài)綠化工程

針對地形地貌和土地資源破環(huán)現(xiàn)狀，生態(tài)綠化方法設(shè)計采用以垂直綠化為主的邊坡綠化技術(shù)，植物選擇原則是以低矮灌木、地被植物和攀緣植物為主，即“坑穴法植樹+植生槽植草+燕槽植草+攀緣植物上垂下爬+格構(gòu)框架六棱磚客土植草+孤植景觀灌木”綠化方法。植草區(qū)域包括格構(gòu)骨架與馬道平臺廢渣裸露位置。

孤植景觀灌木主要選用常綠女貞球、茶花球或生命力旺盛的鄉(xiāng)土灌木樹種，采用坑穴法孤植栽植方式。設(shè)計植樹間距為5.0 m，穴坑直徑為60 cm，深度為60 cm。同時采用攀緣性植物上垂下爬綠化方案，即在各臺階平臺植生槽內(nèi)側(cè)種植葛藤、爬山虎藤本植物下垂上爬綠化方案，同時在相鄰的上一臺階平臺植生槽外側(cè)種植常春藤、凌霄藤本植物上垂綠化方案。

4 社會及經(jīng)濟(jì)效益

在社會效益方面，可最大限度地挖掘礦區(qū)廢棄地復(fù)墾利用潛力，緩解“保紅線、保發(fā)展”建設(shè)用地指標(biāo)供需緊張的矛盾，消除因礦區(qū)歷史開采而遺留的不和諧社會影響和矛盾，同時也為礦區(qū)經(jīng)濟(jì)后期轉(zhuǎn)型發(fā)展創(chuàng)造了良好的環(huán)境條件，體現(xiàn)“以人為本、和諧發(fā)展”的經(jīng)濟(jì)社會可持續(xù)發(fā)展理念，其社會意義重大。

通過對礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理可新增建設(shè)用地、耕地、林地以及其他農(nóng)用地面積，同時可消除或減輕靈山礦區(qū)礦山地質(zhì)災(zāi)害安全隱患，減少由于礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生所造成的潛在經(jīng)濟(jì)損失，而且還可極大地改善礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境與生態(tài)環(huán)境以及生產(chǎn)生活環(huán)境條件，有利于促進(jìn)當(dāng)?shù)仞B(yǎng)老養(yǎng)生、鄉(xiāng)村旅游、有機(jī)農(nóng)業(yè)等后期生態(tài)產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目的開發(fā)、引進(jìn)與健康發(fā)展，潛在的經(jīng)濟(jì)效益巨大。

5 結(jié) 論

本次治理方案實(shí)施，可以消除或減輕礦山地質(zhì)災(zāi)害安全隱患，而且還使以往隨處可見的礦山棄渣不復(fù)存在，裸露的露天采坑與采坑邊坡得以蓄水和復(fù)綠，同時也極大地遏制了礦區(qū)揚(yáng)塵污染，恢復(fù)了礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境與生態(tài)環(huán)境，預(yù)防了礦區(qū)水土流失，涵養(yǎng)了土壤水份與肥力，提高了當(dāng)?shù)孛癖娋幼…h(huán)境質(zhì)量，改善了礦區(qū)環(huán)境視覺效果，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)逐漸進(jìn)入良性的自然循環(huán)。