呂曉亮，宋國棟，王一建

(蒙陰縣自然資源和規(guī)劃局，山東 蒙陰 276200)

蒙陰縣匯泉峪地區(qū)位于京滬高速公路西南約600m，自20世紀60年代開始零星開采石灰?guī)r資源，多采用機械打孔爆破后再人工分揀的粗放開采方式。20世紀末，隨著京滬高速公路建設，石灰石資源需求量激增，依托位置優(yōu)勢，礦山開采規(guī)模不斷增大，山體及原有植被破壞嚴重，水土流失隱患不斷加劇。為有效修復匯泉峪地區(qū)廢棄礦山生態(tài)環(huán)境，綜合分析礦區(qū)及周邊開采現(xiàn)狀、地質環(huán)境問題、地質條件、巖石物理力學特性，因地制宜制定了綜合治理方案，探索并實施了礦山治理與土地復墾相結合的綜合治理模式，消除了視覺污染和地質災害，恢復了植被，匯泉峪地區(qū)生態(tài)環(huán)境得到有效改善。

1 廢棄礦山基本情況

改革開放以來，隨著蒙陰縣城市建設規(guī)模的逐步擴大和京滬高速公路建設，匯泉峪地區(qū)石灰石資源開發(fā)力度也越來越大，開采規(guī)模不斷增大，由原蒙陰縣水泥廠采石場和10余個鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村及個體采石場進行開采，總面積約110000m2，開采方式均為露天爆破開采，使該地區(qū)的生態(tài)環(huán)境尤其是山體及原始植被遭到了嚴重破壞。

隨著石灰石資源開采殆盡及礦產(chǎn)資源管理的逐漸規(guī)范，匯泉峪地區(qū)礦山于2002年之前全部關閉，治理責任人滅失。礦山關閉后，開采、加工石灰?guī)r所需簡易工房、加工設備底座等構筑物零星分布，廢棄的礦石、礦渣多就地隨意堆積，且場地高低不平，雜亂無章，占壓土地嚴重(圖1、圖2)。2002年之前，國家未建立礦山地質環(huán)境保證金制度，缺乏礦山生態(tài)修復資金，礦山廢棄多年一直未得到有效治理。

圖1 匯泉峪廢棄礦山治理前影像圖

圖2 廢棄礦區(qū)開采及破損情況

2 地質環(huán)境問題分析

礦區(qū)地質環(huán)境問題主要是礦業(yè)活動對地形地貌及山體的破壞，高陡采石面和廢渣造成的地質災害隱患，隨意堆積的廢渣帶來的土地占壓、水土流失等環(huán)境問題[1-2]。

2.1 地貌破壞、視覺污染

匯泉峪地區(qū)礦山開發(fā)歷史悠久，因當時礦產(chǎn)開發(fā)管理相對不規(guī)范，造成開采缺乏統(tǒng)一規(guī)劃和有效管理，隨意“濫挖”現(xiàn)象較為嚴重，歷經(jīng)數(shù)十年的無序開采后，礦區(qū)遍布高陡采石面、開采殘丘等采礦活動遺跡，較大的立面面積近8000m2，礦區(qū)地形地貌景觀遭到了嚴重破壞。匯泉峪地區(qū)距離京滬高速公路、G205國道約600m，由于地勢較高，均在其可視范圍之內，開采立面成灰白色基調，與周邊山體植被極不協(xié)調，視覺污染嚴重。

2.2 裂隙發(fā)育、誘發(fā)地災

由于歷史上長時間的露天開采，廢棄礦區(qū)形成了多處高陡邊坡，坡度多在40°左右，部分區(qū)域達到80°～90°。各邊坡臨空面大，長期的開挖改變了巖體的原始均衡狀態(tài)，加上雨水沖刷，卸荷裂隙發(fā)育，其長期處于不穩(wěn)定狀態(tài)，在重力、強降雨、冰雪凍融、地震等內外地質作用的共同作用下，易產(chǎn)生崩塌等地質災害，嚴重威脅山下群眾生命財產(chǎn)安全[1，3]。

2.3 土地占壓、水土流失

蒙陰縣屬于山區(qū)，有限的土地資源一定程度上制約著當?shù)亟?jīng)濟的發(fā)展，礦業(yè)活動對土地破壞和占壓危害更為突出。匯泉峪地區(qū)礦山開采對地表土地資源占用較大，對土地造成的破壞主要表現(xiàn)為3個方面：一是工業(yè)場地中建(構)筑物和生產(chǎn)機械對土地的壓占，被壓占土地直接遭破壞；二是生產(chǎn)期間礦山開采對原地表植被、土壤結構構成破壞，原生地表的水土保持功能造成破壞，導致山體裸露，土石松散，蓄水保土和地表抗阻能力大大降低，加劇水土流失；三是開采、加工及裝運設備簡陋，礦山生產(chǎn)過程中廢渣處理不及時，不斷堆積侵占大量土地(1)山東省魯南地質工程勘察院,蒙陰縣蒙陰街道等三鄉(xiāng)鎮(zhèn)工礦廢棄地復墾利用試點項目區(qū)復墾方案,2014年。[4-5]。

3 綜合治理措施

礦山地質環(huán)境治理是一個涉及多學科的系統(tǒng)工程[6-10]，在對匯泉峪地區(qū)進行基礎地質調查和現(xiàn)狀測繪評析的基礎上，結合建筑邊坡、結構設計等建筑方面的相關要求，深入分析礦區(qū)地質條件、采石立面巖體特性及周邊基礎設施情況，充分考慮施工難度及經(jīng)濟性，因地制宜地確定了治理方案。

3.1 礦區(qū)地質條件、巖體特性及周邊基礎設施

(1)地質條件。匯泉峪地區(qū)出露地層比較單一，自南向北依次分布寒武紀、奧陶紀地層。以山頂分水嶺為界，南側為奧陶紀與寒武紀灰?guī)r、泥質條帶灰?guī)r、頁巖等；北側為奧陶紀灰色厚層灰?guī)r。采石場地帶為奧陶紀馬家溝群北庵莊組灰色厚層灰?guī)r，夾泥質白云質灰?guī)r，厚度約610m，層理發(fā)育，傾向NE，巖層傾角35°～43°。開采區(qū)無巖漿巖出露。匯泉峪地區(qū)未有斷裂穿過，地震基本烈度為Ⅶ度，峰值加速度為0.10g[11]。匯泉峪地區(qū)地下水屬于碳酸鹽巖類裂隙巖溶水，呈條帶狀斜貫于縣域西南部，含水層由寒武系、奧陶系灰?guī)r及灰?guī)r夾頁巖組成。第四系水基本不發(fā)育，巖溶水埋深300m以下，水位在高邊坡坡腳以下，對邊坡整體穩(wěn)定性無影響[12]。

(2)巖體特性。匯泉峪地區(qū)屬于堅硬、較堅硬的中厚—厚層狀灰?guī)r巖組分布區(qū)。開采區(qū)主要由灰?guī)r構成，塊狀或層狀結構，巖性為灰?guī)r、白云質灰?guī)r、鮞狀灰?guī)r夾頁巖、泥灰?guī)r?；?guī)r致密堅硬，力學強度高；泥灰?guī)r、頁巖易風化，強度低；灰?guī)rfc=90～160 kPa，白云質灰?guī)rfc=50～190 kPa。礦區(qū)總體沿巖石層面進行層狀開采，層面較為平整，開采面基本穩(wěn)定，在小范圍內存在巖石明顯松動，裂隙發(fā)育[12]。

(3)周邊基礎設施。礦區(qū)接近村莊，堆積區(qū)周邊為耕地，距離主要道路約600m，村莊道路以水泥路為主，交通條件便利，村莊通水通電，基礎設施相對較好。

3.2 采石面治理

2013年，實施采石立面治理工程，主要分為土石方工程和綠化工程。土石方工程主要為危巖清理、修筑擋土墻等，綠化工程主要為覆土、栽種綠植及掛網(wǎng)綠化等：

(1)土石方工程。按采石立面走勢將采石面分成數(shù)級臺階，采用人工修筑樁板式擋土墻的治理方式，然后覆種植土。巖面修筑擋土墻時預留排水孔以滿足排水要求。坡腳處修筑砌石擋土墻，對巖面局部危巖進行清理。

樁板式擋土墻：治理區(qū)坡腳處修建高度2m的漿砌石擋土墻，自坡腳向上高2m處修建樁板式鋼筋混凝土(C30混凝土)擋土墻。每層臺階采用獨立的樁板式擋土墻，依山體走向而建，高度每隔2.5m設一道，每個擋土板高度統(tǒng)一為1.5m，厚度為0.3m，長度為2.7m。擋土板兩邊各設一個0.3m×0.3m的鋼筋混凝土柱，柱的高度為1.5m，樁嵌入巖層0.8m。9.0m為一聯(lián)，中間設伸縮縫60mm，填瀝青麻絲[12](圖3、圖4)。樁板式擋土墻在橫向連續(xù)設置，保證了墻體連續(xù)，整齊劃一，整體效果好。

圖3 樁板式擋土墻柱結構示意圖(mm)

圖4 樁板式擋土墻正立面示意圖(mm)

(2)綠化工程。在坡面樁板式擋土墻及坡腳漿砌石擋土墻后進行覆土綠化。結合場地現(xiàn)狀、灌溉條件、成活率、修復效果和季節(jié)因素等，設計成落葉植物與常綠植物相結合，喬木—灌木—地被植物相結合的復式種植結構。以該地植物為主，形成具有延續(xù)性、錯落有致的梯田式綠化模式，合理改善修復山體生態(tài)環(huán)境。該次綠化工作采用喬灌藤結合的綠化方式，喬木選用側柏，間隔0.5m呈品字型分布種植2～3排，灌木選擇連翹，靠近擋土墻間隔0.2m種植1排，藤類選擇爬山虎，靠近巖體間隔0.2m種植1排。對坡度超過80°的開采面直接采用綠化尼龍防護網(wǎng)進行綠化，既綠化巖面又能緊固巖體[4]。

3.3 廢石堆積區(qū)治理

采石立面坡底為原開采、加工場地剩余殘丘、工業(yè)廠房、構筑物、道路及廢石堆積區(qū)。結合匯泉峪地區(qū)土層、周邊道路、灌溉等基礎設施情況，對工業(yè)場地廢棄建筑物、構筑物及廢棄殘丘拆除清理后，首先進行建筑垃圾的清運和零星樹木砍伐后樹根的清理；其次分別對治理區(qū)局部取土形成的深坑和土層淺薄區(qū)域客土回填，以滿足農(nóng)作物種植對土層厚度的要求；最后進行推土整平，壘筑石壩，使田塊平整度滿足農(nóng)作物種植和耕作要求。

4 治理成效及治理模式分析

4.1 治理成效

匯泉峪地區(qū)廢棄礦山綜合治理項目，采石面治理區(qū)清理危巖、殘丘約15700m3，漿砌擋土墻490m3，現(xiàn)澆樁板式擋土墻4822m，巖面鉆孔1392m，柔性防護網(wǎng)綠化1893m2，綠化覆土8040m3，種植側柏17154株、連翹5080株、爬山虎16933株，平面綠化面積約15000m2，消除了地質災害隱患和視覺污染，修復了礦山生態(tài)，礦山復綠效果好。廢石堆積區(qū)復墾面積7.315hm2，復墾為農(nóng)用地面積7.315hm2，復墾為耕地面積5.9738hm2，節(jié)余建新農(nóng)用地指標7.3151hm2、耕地指標5.9738hm2，達到了《土地復墾質量控制標準》(TD/T1036-2013)和國家土壤環(huán)境質量有關標準的要求。匯泉峪地區(qū)廢棄礦山綜合治理成效顯著(圖5、圖6)。

圖5 匯泉峪廢棄礦區(qū)治理后影像圖

圖6 廢棄礦山治理后現(xiàn)狀

4.2 治理模式分析

匯泉峪地區(qū)廢棄礦山既有殘留采石面，也有廢石堆積區(qū)，適宜采取采石面治理與堆積區(qū)復墾相結合的綜合治理方式，既修復了礦山生態(tài)環(huán)境又復墾成耕地結余農(nóng)用地指標，生態(tài)效益和經(jīng)濟效益顯著。

(1)基礎條件。針對廢棄礦山開采面現(xiàn)狀和地質地層條件，創(chuàng)新性采取了樁板式擋土墻覆土綠化和掛網(wǎng)綠化相結合的方式，實現(xiàn)了臺階梯田治理效果。匯泉峪地區(qū)出露地層比較單一，開采區(qū)山體為奧陶紀石灰?guī)r，水文地質條件良好，工程地質條件良好，灰?guī)r致密堅硬，力學強度高，總體沿巖石層面進行層狀開采，層面較為平整，開采面40°左右，為柱體嵌入巖石和板墻固定提供了堅實基礎支撐。對不具備樁板墻施工條件的少部分80°～90°的坡面，采用掛綠化尼龍防護網(wǎng)方式，既消除了視覺污染又緊固了巖面。

廢石堆積區(qū)相對集中，零星工廠廢棄建筑物、構筑物為單層磚混結構，容易拆除清理，廢石堆、殘丘散落分布且高度相對低矮，結合開采面治理土石方工程和復墾區(qū)壘筑石壩，可以綜合利用，降低施工成本。堆積區(qū)邊界距離村莊不足40m，周邊水電路等基礎設施條件較好，復墾后耕作條件良好。

(2)施工條件。綜合治理施工主要集中在采石面治理區(qū)域。采石面總面積約40000m2，斜面長度最長110m，最短40m，坡度40°左右，樁板式擋土墻施工難度大，巖面鉆孔(孔深0.8m，孔徑0.3m)、板墻底盤錨固、鋼筋綁扎、模板支護、混凝土澆筑等全部在坡面上完成，鉆機固定及鉆孔、鋼筋及模板吊運綁扎、泵送混凝土澆筑等需耗費大量人工、材料和機械臺班，必須分段錯時統(tǒng)籌施工。覆土綠化難度大，采用卷揚機和吊車裝運種植土和綠植至每層樁板墻后，再人工運輸至栽植位置，每組上土量不足1m3、綠植不足20株，人工和機械臺班消耗量大。前期養(yǎng)護供水難度大，治理區(qū)周邊水源相對充足，但供水水壓不足，養(yǎng)護用水需采用機械泵送或人工搬運，養(yǎng)護成本相對較高。坡底廢石堆積區(qū)及殘丘經(jīng)整理后，提供了寬闊的施工場地，鋼筋加工、鋼筋籠預制、設備材料存儲等方便實施，不需占壓項目區(qū)之外的土地，施工現(xiàn)場管理相對簡單。

(3)其他條件。匯泉峪地區(qū)廢棄礦山采石面治理投資1120萬元，廢石堆積區(qū)治理投資280萬元，全部為政府財政資金，資金撥付得到了有效保障。項目設計單位和項目實施單位充分收集有關資料，精準分析治理條件，側重生態(tài)修復，高起點設計，高規(guī)格實施。治理項目所在的國土、農(nóng)業(yè)、水利、環(huán)保、交通等部門和鄉(xiāng)鎮(zhèn)政府及周邊村莊村民對項目的實施給予了大力支持與配合，積極提供技術支持和業(yè)務指導，保障了充足的勞動力，協(xié)助拓寬施工道路，為綠植后期養(yǎng)護和復墾耕地有效利用提供了便利條件。

5 結語

廢棄礦山綜合治理要堅持“宜建則建、宜耕則耕、宜林則林、宜景則景”的治理思路，把礦山生態(tài)修復治理與土地復墾、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、城市建設有機結合，因地制宜實施“一礦一方案”，進行綜合開發(fā)利用[13-14]。針對匯泉峪地區(qū)廢棄礦山開采現(xiàn)狀，該文綜合分析了礦山地質環(huán)境問題和實施治理基礎條件，將礦山環(huán)境治理與土地復墾有機結合，創(chuàng)新性采用了樁板式擋土墻后覆土綠化的臺階梯田式采石面治理模式，深入分析了治理模式成效和適用條件，為露天開采礦山綜合治理提供了參考。