礦山地質(zhì)環(huán)境治理及生態(tài)修復(fù)實(shí)踐研究

張鳳予 ZHANG Feng-yu；張東興 ZHANG Dong-xing

（河南省有色金屬地質(zhì)礦產(chǎn)局第一地質(zhì)大隊(duì)，鄭州 450000）

0 引言

在我國國民經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展的過程中，對于各項(xiàng)資源的需求也在不斷增加，而加大礦產(chǎn)資源的開發(fā)和供給的力度，以不斷推動(dòng)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。在對礦產(chǎn)資源進(jìn)行開采的過程中，存在著諸多問題，如落后的開采技術(shù)、陳舊開采設(shè)備、環(huán)保意識淡薄、相關(guān)制度不完善等，而這些問題都會(huì)給礦區(qū)的地質(zhì)環(huán)境、生態(tài)植被環(huán)境帶來影響，生態(tài)環(huán)境遭到破壞，會(huì)出現(xiàn)一系列的問題，如：地質(zhì)災(zāi)害、水資源流失、土地資源破壞、地形破壞等，其中泥石流、地面裂縫和塌陷等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，所帶來的損失是巨大的。根據(jù)相關(guān)研究數(shù)據(jù)得出，每年因?yàn)榈刭|(zhì)災(zāi)害造成的經(jīng)濟(jì)損失將近300億，而這對于礦山企業(yè)的發(fā)展而言，所產(chǎn)生的影響是致命的。所以，針對于礦山地質(zhì)環(huán)境治理及生態(tài)修復(fù)實(shí)踐的研究，提出行之有效的治理修復(fù)對策，對礦產(chǎn)資源開采所造成的礦山生態(tài)問題、地質(zhì)問題等進(jìn)行優(yōu)化處理，以不斷完善礦區(qū)周邊生態(tài)環(huán)境，以實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1 礦山地質(zhì)生態(tài)環(huán)境修復(fù)的意義

礦山地質(zhì)生態(tài)環(huán)境修復(fù)是一項(xiàng)系統(tǒng)、復(fù)雜的工程。對礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，礦山開采后所造成的地質(zhì)損害，要通過相應(yīng)的修復(fù)措施對其進(jìn)行修復(fù)，而這對于生態(tài)植被環(huán)境的建設(shè)和可持續(xù)發(fā)展起著積極的作用。對地質(zhì)生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)的過程，不僅僅是對開采后的環(huán)境進(jìn)行修復(fù)，同時(shí)也是提升未開采前生態(tài)系統(tǒng)的能力。對植被進(jìn)行恢復(fù)和增加，不僅僅是構(gòu)建綠色保護(hù)屏障，同時(shí)也防止生態(tài)系統(tǒng)退化，提升生態(tài)系統(tǒng)能力，其對生態(tài)環(huán)境的意義是非常大的，生物發(fā)展更趨向多樣性、生態(tài)系統(tǒng)趨向穩(wěn)定性、動(dòng)物群落趨向多樣性，不斷吸引動(dòng)物群落的回遷，使動(dòng)物和植物群落趨向平衡，凈化空氣質(zhì)量，而生態(tài)環(huán)境的整體提升，對于周邊居民生活質(zhì)量的提升作用明顯。

2 礦山地質(zhì)生態(tài)環(huán)境的修復(fù)現(xiàn)狀與治理

在近些年的發(fā)展中，我國在礦山開發(fā)中所取得的效果顯著，在開采的過程中，其對地表的景觀以及地質(zhì)內(nèi)部構(gòu)造等產(chǎn)生一定的破壞，因此對人類賴以生存的環(huán)境造成了影響。而我國礦山一般分布在經(jīng)濟(jì)欠發(fā)達(dá)的地區(qū)，在實(shí)際開采的過程中，開采設(shè)備、開采工藝、開采技術(shù)等不夠先進(jìn)，加之沒有制定完善的礦山開采管理制度，所以采礦中的資源浪費(fèi)情況屢屢發(fā)生。與此同時(shí)，由于沒有完善的開采管理制度，一味的追求經(jīng)濟(jì)效益，忽視了對地質(zhì)環(huán)境以及內(nèi)部結(jié)構(gòu)的保護(hù)，而如果不加以重視，對生態(tài)環(huán)境進(jìn)行治理修復(fù)，則會(huì)大大影響生態(tài)系統(tǒng)的平衡。

因此，在對礦山進(jìn)行開采的過程中，同樣要重視對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，盡量降低和減少對生態(tài)環(huán)境的破壞，要以當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境以及地質(zhì)構(gòu)造特點(diǎn)來制定與之相符的環(huán)境治理方案，以確保礦山開采與環(huán)境保護(hù)同步進(jìn)行。目前對于礦山生態(tài)環(huán)境的治理技術(shù)已經(jīng)相對成熟，具體有煤矸石，矸石山的治理，對采空區(qū)和尾礦庫的治理等等，這些技術(shù)都已取得了良好效果。而對于現(xiàn)存體系上也在不斷完善和優(yōu)化，如尾礦庫安全防護(hù)等，成熟的生態(tài)環(huán)境治理技術(shù)加上健全的生態(tài)修復(fù)體系，能夠確保礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)治理工作的有序和高效開展，實(shí)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境與社會(huì)的和諧發(fā)展，為可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

3 工程案例

安陽市龍安區(qū)馬家鄉(xiāng)山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)項(xiàng)目，其中包含Ⅰ號工程修復(fù)區(qū)，Ⅱ號工程修復(fù)區(qū)交口和Ⅲ號工程修復(fù)區(qū)，以下分別對三個(gè)工程修復(fù)區(qū)作簡要介紹：首先是Ⅰ號工程修復(fù)區(qū)（交口宋乙丙），采坑所采用的工程為：危巖清理工程+廢渣清運(yùn)工程+場地平整工程+擋土保水岸墻工程+排水渠工程+覆土工程+生物工程+防護(hù)工程+標(biāo)志碑工程，Ⅰ號工程修復(fù)區(qū)需要治理修復(fù)的面積為：0.61hm2；其次是Ⅱ號工程修復(fù)區(qū)交口（盛祥建材），采坑所采用的工程為：危巖清理工程+廢渣清運(yùn)工程+窯洞封填工程+場地平整工程+擋土保水岸墻工程+排水渠工程+覆土工程+生物工程+養(yǎng)護(hù)工程+防護(hù)工程+標(biāo)志碑工程，Ⅱ號工程修復(fù)區(qū)需要治理修復(fù)的面積為：2.73hm2；最后是Ⅲ號工程修復(fù)區(qū)（龍尾崗），采坑所采用的工程為：廢渣清運(yùn)工程+場地平整工程+擋土保水岸墻工程+覆土工程+生物工程+養(yǎng)護(hù)工程+防護(hù)工程+標(biāo)志碑工程，Ⅲ號工程修復(fù)區(qū)需要治理修復(fù)的面積為：0.14hm2。

本篇文章針對于上述Ⅰ號工程修復(fù)區(qū)進(jìn)行分析研究，該修復(fù)區(qū)的采礦工作已停止，而在實(shí)際開采工作中遺留的生態(tài)環(huán)境問題，是開采中形成的表土剝離問題和廢渣石堆問題，土壤功能喪失，土地、植被、水資源等都受到不同程度的破壞，而開展工程修復(fù)勢在必行，在采坑中所采用的工程在上文中有所提及，具體為：清除高陡邊坡危巖體，最大程度的降低崩塌引起的災(zāi)害；清理開采的廢渣石堆并對采坑、窯洞等進(jìn)行回填；平整清理后的場地，并進(jìn)行覆土處理，之后在進(jìn)行綠化，進(jìn)行植被覆蓋，并進(jìn)行后續(xù)的養(yǎng)護(hù)，與此同時(shí)要修筑擋土保水岸，以有效的防止水土流失；在項(xiàng)目區(qū)設(shè)置提示標(biāo)牌，以及排水渠，以確保有效的工程修復(fù)工作。

在開采工作中，對于區(qū)域生態(tài)環(huán)境影響較小的，且具有自然恢復(fù)能力的區(qū)域，可以使其自然恢復(fù)，即將土壤貧瘠去進(jìn)行覆土處理，從而達(dá)到生態(tài)環(huán)境的自然修復(fù)，必要時(shí)可采取點(diǎn)播野山桃、撒播草籽等方法。

3.1 Ⅰ號自然恢復(fù)區(qū)

在Ⅰ號自然恢復(fù)區(qū)中，對植被覆蓋較少的區(qū)域要采取一定措施，并在平坦區(qū)域進(jìn)行覆土處理，其覆蓋植被的相應(yīng)方法為：栽植側(cè)柏、撒播野山桃種子、撒播結(jié)縷草草籽，同時(shí)在進(jìn)行覆土處理后要采取用石塊圈置的方法，避免水土流失問題的發(fā)生，具體恢復(fù)區(qū)的工作量可見表1所示。

表1 Ⅰ號自然恢復(fù)區(qū)工作量

3.2 Ⅰ號工程修復(fù)區(qū)

3.2.1 危巖體清理工程

在危巖體清理工程中，嚴(yán)禁使用炸藥，人機(jī)結(jié)合的方式最為穩(wěn)妥，在具體實(shí)施工作中，要清除編號WY1-1和WY1-2兩處危巖體，編號WY1-1清除方量為120.00m3，編號WY1-2清除方量為104.00m3，總計(jì)224.00m3，具體危巖體清理工程量可見表2所示。

表2 危巖體清理工程量一覽表

3.2.2 廢渣清運(yùn)工程

工程修復(fù)區(qū)內(nèi)分布廢渣石堆4處，需清運(yùn)廢渣量2459.00m3，運(yùn)距0-0.5k。

3.2.3 場地平整工程

在場地憑證平整工程中，將項(xiàng)目區(qū)域中的廢渣平鋪于采坑內(nèi)。廢渣平鋪厚度0.3～1m，總平整方量2543.00m3，當(dāng)廢渣進(jìn)行平鋪后，再覆土，場地平整工程量見表3。

表3 場地平整工程表

3.2.4 擋土保水岸墻工程

擋土保水岸墻工程設(shè)置在入口處，即A1，其中高度為1.5m，底寬和頂寬都為0.5m，長度為30m。在擋土保水岸墻的內(nèi)部要進(jìn)行覆渣和覆土處理。鑒于場地基巖裸露，而將A1岸墻直接落在基巖上。

對于岸墻A1的排水孔設(shè)置，即在將排水孔設(shè)置在據(jù)地面50cm位置處，采用Φ75PVC管材料，排水孔眼水平間距為3m，而傾角要在大于或等于5%，出口要高于地面約50cm。沿墻走向每隔20m或地基性狀突變時(shí)設(shè)置一道伸縮縫，縫寬20mm，材料的選用上，使用閉孔低發(fā)泡沫塑料板。擋土保水岸墻墻項(xiàng)用水泥砂漿壓頂，厚度2cm。

3.2.5 覆土工程

在進(jìn)行覆土工程中，對采坑平臺(tái)進(jìn)行覆土處理，其厚度為1m，并實(shí)施分層覆土處理。

3.2.6 排水渠工程

①排水渠設(shè)計(jì)。

排水渠設(shè)計(jì)，即為將山坡上的雨水進(jìn)行旁引，具體為，將截水溝修建在采場溝谷的位置，將山坡上匯流的雨水進(jìn)行攔截，并將其排引到采場以外的位置，以避免對坡面和治理臺(tái)階的沖刷。其中設(shè)計(jì)P1排水渠，排水渠總長187m，排水渠用M10砂漿砌筑，排水渠過水?dāng)嗝婷娣e0.5×0.5，渠壁厚0.30m，底厚0.30m，渠坡度不小于0.5%，每隔15m設(shè)置一道伸縮縫，縫寬20mm，采用閉孔低發(fā)泡沫塑料板。排水渠斷面形式圖見圖1。

圖1 排水渠斷面形式圖

②水文設(shè)計(jì)參數(shù)。

Ⅰ號工程修復(fù)區(qū)匯水面積：0.1km2；Ⅱ號工程修復(fù)區(qū)匯水面積：0.08km2；取匯水面積較大者進(jìn)行計(jì)算。

降雨強(qiáng)度：根據(jù)《中國暴雨統(tǒng)計(jì)參數(shù)圖集（2006版）》中的中國年最大60min點(diǎn)雨量均值等值線圖，安陽地區(qū)60min降雨強(qiáng)度取71.7mm/h。

地表徑流系數(shù)：根據(jù)當(dāng)?shù)刭Y料取值0.68。

③地表匯水流量計(jì)算：

根據(jù)《滑坡防治工程設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范》中公式計(jì)算，Qp=0.278ΦSpF

式中：Qp—設(shè)計(jì)頻率地表水匯流量（m3/s）；Sp—設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度（mm/h），按71.7mm/h取值；Φ—徑流系數(shù)，根據(jù)當(dāng)?shù)刭Y料取值0.68；F—匯水面積（km2）。分水嶺以下匯水面積為0.1km2。

計(jì)算結(jié)果：設(shè)計(jì)降雨強(qiáng)度為71.7mm/h時(shí)地表水匯流量Qp為1.355m3/s。

④計(jì)漿砌石排水渠內(nèi)側(cè)斷面尺寸為0.5m高，0.5m寬時(shí)過流量計(jì)算公式為

式中：Q—排水渠過流量（m3/s）；R—水力半徑（m），A/x計(jì)算得0.167；i—水力坡降，取0.12；W—過流斷面面積（m2），計(jì)算得0.25；C—謝才系數(shù)（m/s），宜采用下式計(jì)算：C=R1/6/n

n—糙率，取值0.017

從計(jì)算中可以得知，漿砌石排水溝過流量為1.543m3/s，大于設(shè)計(jì)頻率地表水匯流量1.355m3/s，與治理區(qū)地表水排泄流量相符。計(jì)算結(jié)果見表4。

表4 設(shè)計(jì)頻率地表水匯流量及排水渠過流量計(jì)算結(jié)果

施工方法：①在截排水溝的施工過程中，要按照以下的步驟來開展，即定位放線、土方開挖、整理基槽、鋪設(shè)碎石墊層、砌筑截排水溝、水泥砂漿抹面、回填。②在截排水溝基槽時(shí)，要采取人機(jī)結(jié)合的方式，運(yùn)土、開挖、連接平從面形態(tài)、平整溝底等。

3.2.7 生物工程

生物工程的作用主要體現(xiàn)在，對地表進(jìn)行覆蓋，防止水土流失，優(yōu)化生態(tài)環(huán)境等。在生物工程開展中，所采用的方法為：草相結(jié)合、灌木、喬木等，由此來進(jìn)行生態(tài)環(huán)境的完善，使其盡快回復(fù)。對于樹種的選擇上，符合地區(qū)氣候、具有良好景觀視覺的要進(jìn)行優(yōu)先考慮。

Ⅰ號工程修復(fù)區(qū)，設(shè)計(jì)擋土保水岸墻后3m內(nèi)栽植2排連翹，之后栽植五角楓，樹間撒播結(jié)縷草草籽，在距采掘面底部0.5m栽植常春藤，間距1m。生物工程中植被綠化工程量可見表5所示。

表5 植物綠化工程量表

3.2.8 防護(hù)工程

要在修復(fù)區(qū)域?qū)嵤┓雷o(hù)工程，選取合適的位置設(shè)置防護(hù)牌，這樣不僅能避免破壞生態(tài)環(huán)境的行為，同時(shí)也提升居民保護(hù)環(huán)境的意識。具體防護(hù)牌的規(guī)格為：材質(zhì)：不銹鋼，高度：2.2m，尺寸1.2×2.4m。

3.3 效益分析

3.3.1 社會(huì)效益

在安陽市龍安區(qū)馬家鄉(xiāng)山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)項(xiàng)目開展后，由于危巖體崩塌所導(dǎo)致的隱患得以消除，勘查區(qū)以及周邊地區(qū)的居民的安全得到了最大化的保障，因此該項(xiàng)目通過綠化植被，對地貌景觀等進(jìn)行修復(fù)，優(yōu)化了當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境質(zhì)量，當(dāng)?shù)鼐用竦木幼…h(huán)境得到了改善，生態(tài)環(huán)境、當(dāng)?shù)仄髽I(yè)、當(dāng)?shù)鼐用窈椭C共生，共建生態(tài)文明，而這對于社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)和良性發(fā)展起著積極的促進(jìn)作用，同樣對和諧社會(huì)的構(gòu)建意義重大。

3.3.2 環(huán)境效益

在安陽市龍安區(qū)馬家鄉(xiāng)山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)項(xiàng)目實(shí)施中，勘查區(qū)以及周邊地區(qū)的地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的概率得到了明顯降低，居民的生命財(cái)產(chǎn)安全得到了最大的保障，植被的覆蓋率有所提升，水土流失問題得到了環(huán)節(jié)，水源涵養(yǎng)能力得到了提升，優(yōu)化了生態(tài)環(huán)境。

通過該項(xiàng)目的實(shí)施，預(yù)計(jì)新增林地面積約3.48hm2（約52.2畝），根據(jù)《森林河南生態(tài)建設(shè)規(guī)劃（2018-2027年）》數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，新增林地將涵養(yǎng)水源7454.16噸，固土146.68噸，減少土壤肥力損失6211.63kg，固定二氧化碳14667.80kg，釋放氧氣71259427.12kg增加土壤氮磷鉀營養(yǎng)物質(zhì)251.55kg吸收二氧化硫、氟化物、氮氧化物及滯塵4765.1kg?？偠灾?，在生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目開展的過程中，有效的保護(hù)了生態(tài)環(huán)境，生態(tài)系統(tǒng)能力有了明顯提升，推動(dòng)了自然環(huán)境的和諧、良性和持續(xù)發(fā)展。

3.3.3 經(jīng)濟(jì)效益

通過生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目的實(shí)施，可以看出，安陽市龍安區(qū)馬家鄉(xiāng)的生態(tài)環(huán)境得到了顯著提高，而這有利于馬家鄉(xiāng)旅游業(yè)的發(fā)展，提高旅游收入，在優(yōu)化生態(tài)環(huán)境的的過程中，采取增加植被、增加草地、提高土地資源利用率等。根據(jù)《森林河南生態(tài)建設(shè)規(guī)劃（2018-2027年）》數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，按每畝森林生態(tài)服務(wù)價(jià)值2750元計(jì)算，新增林地（約52.2畝）森林生態(tài)服務(wù)價(jià)值約14.36萬元。

4 結(jié)束語

綜上所述，礦產(chǎn)資源作為人類賴以生存的重要資源，對生產(chǎn)制造以及人們的生活意義重大。在對礦山資源開采時(shí)，要依照實(shí)際的地質(zhì)情況進(jìn)行科學(xué)的開采，嚴(yán)禁盲目開采和過渡開采，要加強(qiáng)對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，不能一味的追求經(jīng)濟(jì)效益，而忽視對生態(tài)系統(tǒng)的保護(hù)。另外，在礦山地質(zhì)環(huán)境治理及生態(tài)修復(fù)工作中，要加強(qiáng)對生態(tài)體系的建設(shè)，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共生，和平共處，由此不斷推動(dòng)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施。