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摘要:為了實現(xiàn)“綠水青山就是金山銀山”,大型廢棄礦山的修復治理工作迫在眉睫。本文結(jié)合河北某礦山開采工程實例,通過分析礦山資源開采所產(chǎn)生的環(huán)境問題,綜合研究國內(nèi)外現(xiàn)有的廢棄礦山生態(tài)修復措施,以期為該地區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境修復治理提出可行性方案,為生態(tài)環(huán)境保護出一份力,也為同行業(yè)工程提供一定的工程參考。
關(guān)鍵詞:廢棄礦山;生態(tài)環(huán)境;恢復治理;治理措施
1工程概述
某礦區(qū)地處太行山北段的中-低山丘陵區(qū),位于河北省保定市西北部的太行山、恒山、燕山三山交匯處。最高海拔約1400m,平均海拔1000m左右,境內(nèi)群山起伏,溝谷縱橫,整個地勢西北高,東南低,植被發(fā)育一般,缺水,無常年性流水。采礦區(qū)凌亂開采,有臺階削石,有直接采坑開采,巖石大多處于裸露狀態(tài)。經(jīng)調(diào)查,現(xiàn)狀主要是開采遺留大量采面、碎石渣堆、傾倒渣坡以及開采裸露平臺等,治理區(qū)總面積總約3.5km2。
2地質(zhì)環(huán)境條件
2.1氣象和水文
項目區(qū)屬暖溫帶半濕潤季風氣候區(qū),大陸性季風氣候特點顯著,四季分明。冬季寒冷干燥,盛行西北風;夏季雨量集中,盛行東南風;春季干燥多風,秋季涼爽少雨。因受地形影響,年平均氣溫差別較大,分布趨勢是自南向北遞減,南部年平均氣溫為11.9℃。最熱7月份平均氣溫為21~26℃,最冷1月份平均氣溫為-10~-5℃,南北相差5℃,氣溫年較差為30~31℃,歷年極端最高氣溫為38.3℃(1961年6月20日保定站),最低為-30.6℃(1966年2月22日保定站)。該治理地面平均溫度為9.8℃,6-7月最高,平均為26.1℃;1月最低,平均溫度為-9.4℃。治理區(qū)多年平均降水量為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為暴雨期,最大日降雨量為99.3mm(1978年7月27日)。淶源全年除6-8月為東南風外,其他各月為西北風,年均風速為6.8m/s,年均無霜期為160d左右,最長年份為178d,最短年份為136d。最大凍土深度為1.3m。
2.2地形地貌
治理區(qū)地處太行山北段,縣內(nèi)地形一般海拔標高為800~1400m。境內(nèi)群山起伏,溝谷縱橫。整個地勢西北高,東南低。從東北到西南,分布有東團堡、淶源、走馬驛三個盆地,全縣半數(shù)以上的土地集中在盆地??v觀全縣境內(nèi)山嶺、溝谷、盆地相間,地形復雜,植被發(fā)育較好。
2.3水文地質(zhì)背景
治理區(qū)地下水除賦存在松散巖層中外,主要存在于基巖裂隙中。該區(qū)由元古界變質(zhì)巖和燕山期花崗巖體構(gòu)成。由于后期構(gòu)造變動及風化作用的影響,當?shù)匦纬闪撕窦s30m的風化殼裂隙水區(qū)。地下水富集受地形地貌控制,特點是埋藏淺,埋深一般小于5m,富水性均勻,但富水程度弱,單井出水量為5~10m3/h。受地形、地貌、地質(zhì)條件的綜合影響,全縣地下水循環(huán)交替迅速,水質(zhì)普遍較好,絕大部分地區(qū)屬重碳酸鈣型水,均屬淡水區(qū)。礦化度均值為11.9mg/L,最大值為31mg/L,最小值為7.32mg/L;pH值在7~8,為中性弱堿性反應;總硬度一般在12.0(德國度),最高值為38.4(德國度);總堿度一般在4mEq/L,最大值為23.1mEq/L,適合灌溉和工業(yè)用水,大部分符合飲用水標準。區(qū)內(nèi)大氣降水是地下水的主要補給來源,盆地區(qū)還有山區(qū)側(cè)向補給。地下水主要從西北向東南徑流,拒馬河、唐河是區(qū)內(nèi)地下水的排泄通道。淶源盆地有少量人工開采。
2.4不良地質(zhì)隱患
該治理區(qū)地形復雜,山勢陡峻,高差懸殊,溝谷縱橫,切割劇烈,發(fā)育多條沖溝。調(diào)查發(fā)現(xiàn),多數(shù)沖溝呈“U”型,縱坡比較大,溝內(nèi)植被覆蓋良好,堆積物源較多。泥石流主溝流域為典型的中低山地貌,流域內(nèi)最高海拔高程分別為1015m、725m,最低海拔高程分別為560m、545m,相對高差分別為455m、180m。溝長分別為2.8km、1.4km,流域面積分別為2.0km2、0.67km2;溝谷深切,地勢陡峻,地形坡度大,谷坡為30°~45°。主溝溝床比降為128‰~166‰,平均比降為147‰,下段溝谷呈“U”形,中上段呈“V”形。溝道內(nèi)礦山開采堆積大量的廢渣廢石,為泥石流的形成提供了大量的固體物源。根據(jù)泥石流溝域基本特征和參數(shù),按照《地質(zhì)災害危險性評估規(guī)范》(DZ/T0286-2015)附錄D.5“泥石流發(fā)育程度量化評分及評判等級標準”,各個泥石流易發(fā)程度評分分別為75分、73分,其易發(fā)程度屬輕度易發(fā)。
3工程治理原則
一是堅持恢復治理與河北地質(zhì)環(huán)境規(guī)劃相結(jié)合的原則。礦山開采破壞了原有的自然環(huán)境和植被,本次礦山地質(zhì)環(huán)境治理項目的實施與治理區(qū)旅游和保護區(qū)規(guī)劃、土地利用規(guī)劃、城市建設(shè)規(guī)劃及十三五規(guī)劃相結(jié)合,盡可能為當?shù)卣笃诎l(fā)展提供服務。二是堅持整體規(guī)劃,分期治理,遠期治理效果與近期治理效果兼顧的原則。三是堅持礦山地質(zhì)環(huán)境治理兼顧景觀的原則。本礦山環(huán)境治理方案本著因地制宜的原則,在距離公路及村莊較近的項目區(qū),適當考慮后期景觀效果,以利于收獲較好的社會效益。四是堅持技術(shù)可行、經(jīng)濟合理的原則[2]。本礦山環(huán)境治理方案本著技術(shù)可行、經(jīng)濟合理的原則,以便獲得較好的治理效果。
4治理工作方案
4.1地形整治工程
平臺整治對象主要為項目內(nèi)的采礦平臺、渣堆及殘山,基于方便施工和充分恢復可利用土地資源的原則,對治理區(qū)內(nèi)不同時期形成的采礦平臺進行最大程度的整合,治理區(qū)內(nèi)在滿足設(shè)計要求的前提下盡量減少土石方的開挖,僅對治理區(qū)少量殘山及渣坡進行清除,主要工程為對原有的采礦平臺進行場地平整,并拆除治理區(qū)內(nèi)原有的建(構(gòu))筑物[3-4]。
4.2坡面清理及治理工程
項目治理前,首先對裸露的巖面進行清坡,清理巖面上活動的巖塊、危巖,臨空存在的巖石以及存在較大裂隙的有安全隱患的巖體。除此之外,還要清理雖然穩(wěn)定但是巖石的棱角等臨空在巖面外的巖體,采用機械方式進行消除,以確?,F(xiàn)有邊坡及巖面的穩(wěn)定。涉及掌子面的,一般在掌子面前進行整體回填,使其恢復原始地貌,在回填后的坡面上坑穴換土種植紫穗槐進行坡面綠化,對掌子面較高的實施回填形成四級臺階,平臺之間由35°邊坡進行連接,邊坡高度為3m,臺階寬度為2m。涉及邊坡局部或整體削坡的工程的掌子面及邊坡,對掌子面進行整體削坡,根據(jù)現(xiàn)場條件下部灰?guī)r按照1:0.27~1:0.36坡率進行削坡,在灰?guī)r與泥質(zhì)灰?guī)r銜接處留有5m寬的平臺,平臺上部泥質(zhì)灰?guī)r按照1:0.58坡率進行削坡[5]。
4.3擋墻工程
為保證渣堆坡腳的穩(wěn)定性,在治理區(qū)邊坡坡腳處布置高為0.6m漿砌石擋墻;漿砌石擋墻直角梯形結(jié)構(gòu),墻胸直立,墻背坡度(高寬比1:0.1),墻高0.6m,基礎(chǔ)埋深0.4m,頂寬0.3m,底寬0.4m;在基底設(shè)有0.1m厚C15混凝土墊層,墊層超出擋墻底兩側(cè)各0.1m,墻頂采用1:3水泥砂漿抹面(厚20mm),墻胸外露面勾凸縫;墻身設(shè)置泄水孔,采用直徑110mmPVC管,孔身傾向墻外,坡度不小于5%;孔身附近墻后回填濾水砂礫石,含泥量小于3%,回填厚度不小于0.5m、寬度不小于0.3m,濾水層以下回填黏土。擋墻每隔15m設(shè)置一條變形縫,縫寬20mm,自墻頂做到基底,縫內(nèi)塞填瀝青防滲棉麻材料。
4.4綠化工程
4.4.1平臺綠化
基巖平臺覆土厚度1.0m,栽植臭椿和荊條混交林,平臺撒播草籽面積44713.41m2。臭椿選取樹高1.0~1.2m,胸徑3~5cm,種植株行距為4m×2m,共5589株;荊條選取樹高0.8~1.0m,種植株行距為4m×2m,共5589株。治理區(qū)平臺綠化共需客土44713.41m3。
4.4.2邊坡坡面綠化
本次邊坡坡面綠化主要采取坡面覆土0.5m厚,撒播草籽(含灌木荊條)綠化的方案。選用高羊茅、苔草、荊條等混合草籽播種,按150kg/hm2播種,草籽撒播面積為80381.31m2。
4.4.3噴播綠化
清除作業(yè)面雜物及松動巖塊,對坡面轉(zhuǎn)角處及坡頂?shù)睦饨沁M行修整,使之呈弧形,盡可能將作業(yè)面平整,以利于客土噴播施工,同時增加作業(yè)面綠化效果。其目的是保證施工前作業(yè)面的凹凸度平均為±10cm,最大不超過±15cm。采用φ6mm的線材進行編網(wǎng),網(wǎng)孔規(guī)格為10cm×10cm。巖石處用風鉆或電鉆按1m×1m間距梅花形布置錨桿。錨桿長100cm。網(wǎng)與作業(yè)面保持一定間隙,并均勻一致。掛網(wǎng)可以使客土基質(zhì)在巖石表面形成一個持久的整體板塊。噴播基質(zhì)材料采用泥土、腐熟的有機肥、保水劑、黏合劑、草纖維、緩釋營養(yǎng)肥料等混合材料經(jīng)過專用機械的攪拌后噴播在鐵絲網(wǎng)上,厚度為15cm。將處理好的種子與纖維、黏合劑、保水劑、復合肥、緩釋肥、微生物菌肥等經(jīng)過噴播機攪拌混勻成噴播泥漿,在噴播泵的作用下,均勻噴灑在工作作業(yè)面上。在完成噴播之后,為減少水分蒸發(fā),需要對噴播的區(qū)域利用無紡布或者草簾進行覆蓋。
5結(jié)論
該治理區(qū)是在詳細地質(zhì)勘查的基礎(chǔ)上進行施工,確保裸露巖質(zhì)邊坡穩(wěn)定,復綠后達到區(qū)域生態(tài)環(huán)境相融合的效果。在廢棄礦山裸露巖面和邊坡的治理中,該工程在技術(shù)上可行,在經(jīng)濟上合理,達到人與自然環(huán)境和諧的功能化要求。通過廢棄礦山修復與治理,廢棄礦山帶來的地質(zhì)災害、土壤、水及空氣等環(huán)境污染顯著降低,基本改善了當?shù)鼐用竦纳钯|(zhì)量,保護了生態(tài)環(huán)境的持續(xù)發(fā)展。
參考文獻
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作者:姚世廳 農(nóng)冬靈 單位:北京市地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)總公司