某废气矿山地质环境治理工程

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摘要：为了实现“绿水青山就是金山银山”，大型废弃矿山的修复治理工作迫在眉睫。本文结合河北某矿山开采工程实例，通过分析矿山资源开采所产生的环境问题，综合研究国内外现有的废弃矿山生态修复措施，以期为该地区矿山地质环境修复治理提出可行性方案，为生态环境保护出一份力，也为同行业工程提供一定的工程参考。

关键词：废弃矿山；生态环境；恢复治理；治理措施

1工程概述

某矿区地处太行山北段的中-低山丘陵区，位于河北省保定市西北部的太行山、恒山、燕山三山交汇处。最高海拔约1400m，平均海拔1000m左右，境内群山起伏，沟谷纵横，整个地势西北高，东南低，植被发育一般，缺水，无常年性流水。采矿区凌乱开采，有台阶削石，有直接采坑开采，岩石大多处于裸露状态。经调查，现状主要是开采遗留大量采面、碎石渣堆、倾倒渣坡以及开采裸露平台等，治理区总面积总约3.5km2。

2地质环境条件

2.1气象和水文

项目区属暖温带半湿润季风气候区，大陆性季风气候特点显著，四季分明。冬季寒冷干燥，盛行西北风；夏季雨量集中，盛行东南风；春季干燥多风，秋季凉爽少雨。因受地形影响，年平均气温差别较大，分布趋势是自南向北递减，南部年平均气温为11.9℃。最热7月份平均气温为21～26℃，最冷1月份平均气温为-10～-5℃，南北相差5℃，气温年较差为30～31℃，历年极端最高气温为38.3℃（1961年6月20日保定站），最低为-30.6℃（1966年2月22日保定站）。该治理地面平均温度为9.8℃，6-7月最高，平均为26.1℃；1月最低，平均温度为-9.4℃。治理区多年平均降水量为551mm，多集中在7-8月，占全年降雨量60%～70%。七月下旬至八月上旬为暴雨期，最大日降雨量为99.3mm（1978年7月27日）。涞源全年除6-8月为东南风外，其他各月为西北风，年均风速为6.8m/s，年均无霜期为160d左右，最长年份为178d，最短年份为136d。最大冻土深度为1.3m。

2.2地形地貌

治理区地处太行山北段，县内地形一般海拔标高为800～1400m。境内群山起伏，沟谷纵横。整个地势西北高，东南低。从东北到西南，分布有东团堡、涞源、走马驿三个盆地，全县半数以上的土地集中在盆地。纵观全县境内山岭、沟谷、盆地相间，地形复杂，植被发育较好。

2.3水文地质背景

治理区地下水除赋存在松散岩层中外，主要存在于基岩裂隙中。该区由元古界变质岩和燕山期花岗岩体构成。由于后期构造变动及风化作用的影响，当地形成了厚约30m的风化壳裂隙水区。地下水富集受地形地貌控制，特点是埋藏浅，埋深一般小于5m，富水性均匀，但富水程度弱，单井出水量为5～10m3/h。受地形、地貌、地质条件的综合影响，全县地下水循环交替迅速，水质普遍较好，绝大部分地区属重碳酸钙型水，均属淡水区。矿化度均值为11.9mg/L，最大值为31mg/L，最小值为7.32mg/L；pH值在7～8，为中性弱碱性反应；总硬度一般在12.0（德国度），最高值为38.4（德国度）；总碱度一般在4mEq/L，最大值为23.1mEq/L，适合灌溉和工业用水，大部分符合饮用水标准。区内大气降水是地下水的主要补给来源，盆地区还有山区侧向补给。地下水主要从西北向东南径流，拒马河、唐河是区内地下水的排泄通道。涞源盆地有少量人工开采。

2.4不良地质隐患

该治理区地形复杂，山势陡峻，高差悬殊，沟谷纵横，切割剧烈，发育多条冲沟。调查发现，多数冲沟呈“U”型，纵坡比较大，沟内植被覆盖良好，堆积物源较多。泥石流主沟流域为典型的中低山地貌，流域内最高海拔高程分别为1015m、725m，最低海拔高程分别为560m、545m，相对高差分别为455m、180m。沟长分别为2.8km、1.4km，流域面积分别为2.0km2、0.67km2；沟谷深切，地势陡峻，地形坡度大，谷坡为30°～45°。主沟沟床比降为128‰～166‰，平均比降为147‰，下段沟谷呈“U”形，中上段呈“V”形。沟道内矿山开采堆积大量的废渣废石，为泥石流的形成提供了大量的固体物源。根据泥石流沟域基本特征和参数，按照《地质灾害危险性评估规范》（DZ/T0286-2015）附录D.5“泥石流发育程度量化评分及评判等级标准”，各个泥石流易发程度评分分别为75分、73分，其易发程度属轻度易发。

3工程治理原则

一是坚持恢复治理与河北地质环境规划相结合的原则。矿山开采破坏了原有的自然环境和植被，本次矿山地质环境治理项目的实施与治理区旅游和保护区规划、土地利用规划、城市建设规划及十三五规划相结合，尽可能为当地政府后期发展提供服务。二是坚持整体规划，分期治理，远期治理效果与近期治理效果兼顾的原则。三是坚持矿山地质环境治理兼顾景观的原则。本矿山环境治理方案本着因地制宜的原则，在距离公路及村庄较近的项目区，适当考虑后期景观效果，以利于收获较好的社会效益。四是坚持技术可行、经济合理的原则[2]。本矿山环境治理方案本着技术可行、经济合理的原则，以便获得较好的治理效果。

4治理工作方案

4.1地形整治工程

平台整治对象主要为项目内的采矿平台、渣堆及残山，基于方便施工和充分恢复可利用土地资源的原则，对治理区内不同时期形成的采矿平台进行最大程度的整合，治理区内在满足设计要求的前提下尽量减少土石方的开挖，仅对治理区少量残山及渣坡进行清除，主要工程为对原有的采矿平台进行场地平整，并拆除治理区内原有的建（构）筑物[3-4]。

4.2坡面清理及治理工程

项目治理前，首先对裸露的岩面进行清坡，清理岩面上活动的岩块、危岩，临空存在的岩石以及存在较大裂隙的有安全隐患的岩体。除此之外，还要清理虽然稳定但是岩石的棱角等临空在岩面外的岩体，采用机械方式进行消除，以确保现有边坡及岩面的稳定。涉及掌子面的，一般在掌子面前进行整体回填，使其恢复原始地貌，在回填后的坡面上坑穴换土种植紫穗槐进行坡面绿化，对掌子面较高的实施回填形成四级台阶，平台之间由35°边坡进行连接，边坡高度为3m，台阶宽度为2m。涉及边坡局部或整体削坡的工程的掌子面及边坡，对掌子面进行整体削坡，根据现场条件下部灰岩按照1:0.27～1:0.36坡率进行削坡，在灰岩与泥质灰岩衔接处留有5m宽的平台，平台上部泥质灰岩按照1:0.58坡率进行削坡[5]。

4.3挡墙工程

为保证渣堆坡脚的稳定性，在治理区边坡坡脚处布置高为0.6m浆砌石挡墙；浆砌石挡墙直角梯形结构，墙胸直立，墙背坡度（高宽比1:0.1），墙高0.6m，基础埋深0.4m，顶宽0.3m，底宽0.4m；在基底设有0.1m厚C15混凝土垫层，垫层超出挡墙底两侧各0.1m，墙顶采用1:3水泥砂浆抹面（厚20mm），墙胸外露面勾凸缝；墙身设置泄水孔，采用直径110mmPVC管，孔身倾向墙外，坡度不小于5%；孔身附近墙后回填滤水砂砾石，含泥量小于3%，回填厚度不小于0.5m、宽度不小于0.3m，滤水层以下回填黏土。挡墙每隔15m设置一条变形缝，缝宽20mm，自墙顶做到基底，缝内塞填沥青防渗棉麻材料。

4.4绿化工程

4.4.1平台绿化

基岩平台覆土厚度1.0m，栽植臭椿和荆条混交林，平台撒播草籽面积44713.41m2。臭椿选取树高1.0～1.2m，胸径3～5cm，种植株行距为4m×2m，共5589株；荆条选取树高0.8～1.0m，种植株行距为4m×2m，共5589株。治理区平台绿化共需客土44713.41m3。

4.4.2边坡坡面绿化

本次边坡坡面绿化主要采取坡面覆土0.5m厚，撒播草籽（含灌木荆条）绿化的方案。选用高羊茅、苔草、荆条等混合草籽播种，按150kg/hm2播种，草籽撒播面积为80381.31m2。

4.4.3喷播绿化

清除作业面杂物及松动岩块，对坡面转角处及坡顶的棱角进行修整，使之呈弧形，尽可能将作业面平整，以利于客土喷播施工，同时增加作业面绿化效果。其目的是保证施工前作业面的凹凸度平均为±10cm，最大不超过±15cm。采用φ6mm的线材进行编网，网孔规格为10cm×10cm。岩石处用风钻或电钻按1m×1m间距梅花形布置锚杆。锚杆长100cm。网与作业面保持一定间隙，并均匀一致。挂网可以使客土基质在岩石表面形成一个持久的整体板块。喷播基质材料采用泥土、腐熟的有机肥、保水剂、黏合剂、草纤维、缓释营养肥料等混合材料经过专用机械的搅拌后喷播在铁丝网上，厚度为15cm。将处理好的种子与纤维、黏合剂、保水剂、复合肥、缓释肥、微生物菌肥等经过喷播机搅拌混匀成喷播泥浆，在喷播泵的作用下，均匀喷洒在工作作业面上。在完成喷播之后，为减少水分蒸发，需要对喷播的区域利用无纺布或者草帘进行覆盖。

5结论

该治理区是在详细地质勘查的基础上进行施工，确保裸露岩质边坡稳定，复绿后达到区域生态环境相融合的效果。在废弃矿山裸露岩面和边坡的治理中，该工程在技术上可行，在经济上合理，达到人与自然环境和谐的功能化要求。通过废弃矿山修复与治理，废弃矿山带来的地质灾害、土壤、水及空气等环境污染显著降低，基本改善了当地居民的生活质量，保护了生态环境的持续发展。

参考文献

1魏风华，梁振杰，张梁.解决矿山生态环境保护问题[J].中国国土资源经济，2005，（2）：25-27.

2申书楷，杨溢，徐世光.某废弃矿区生态环境治理工程研究[J].安全与环保，2015，（9）：77-79.

3周进生，石森.矿区生态恢复理论综述[J].中国矿业，2004，13（3）：10-12.

4张元军，牟式林.废弃矿山生态环境治理工程施工实践[J].河南科学，2009，（7）：7-9.

5李蕃仁.浅谈矿山地质环境问题与防治措施[J].科技创新报，2010，（7）：134.

作者：姚世厅 农冬灵 单位：北京市地质矿产勘查开发总公司