何家寶，汪定圣

（安徽省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站，安徽合肥 23001）

0 引言

近年來(lái)，根據(jù)國(guó)家對(duì)生態(tài)環(huán)境建設(shè)要求，各地方政府積極推進(jìn)廢棄礦山、政策性關(guān)閉礦山生態(tài)環(huán)境治理工作，效果明顯，改善了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。生產(chǎn)礦山企業(yè)按礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與土地復(fù)墾方案要求，邊開(kāi)采、邊治理，待礦山閉坑，礦山地質(zhì)環(huán)境治理工作同步完成，礦區(qū)生態(tài)環(huán)境得到修復(fù)。但也存在少數(shù)礦山，因各種因素影響，礦山閉坑時(shí)，礦山地質(zhì)環(huán)境治理工作沒(méi)有完成，礦區(qū)生態(tài)環(huán)境沒(méi)有得到修復(fù)。根據(jù)《礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)規(guī)定（國(guó)土資源部44號(hào)令）》和《安徽省地質(zhì)環(huán)境保護(hù)條例》相關(guān)要求，按照“誰(shuí)開(kāi)發(fā)、誰(shuí)保護(hù)；誰(shuí)破壞、誰(shuí)治理”的原則，原采礦權(quán)人要對(duì)該閉坑礦山開(kāi)展地質(zhì)環(huán)境治理，以修復(fù)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境。下面以蕭縣某水泥用石灰?guī)r礦閉坑礦山的地質(zhì)環(huán)境治理為例，說(shuō)明露天閉坑礦山地質(zhì)環(huán)境治理成效。

1 閉坑礦山基本情況

露采閉坑礦山位于淮北平原北部，安徽省蕭縣境內(nèi)。屬于暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū)，氣候溫和，四季分明，年平均降水量810mm 左右?，F(xiàn)狀地面標(biāo)高39.84～197.34m，地形起伏較大，地貌類(lèi)型為構(gòu)造剝蝕溶蝕高丘及礦山開(kāi)采形成的人工露天采場(chǎng)。礦區(qū)地層為奧陶系下統(tǒng)馬家溝組（O1m）薄—中厚層狀灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r、白云巖，并出露有數(shù)個(gè)近南北向燕山晚期閃長(zhǎng)玢巖。礦區(qū)位于蕭縣皇藏峪復(fù)式背斜的牛頭山向斜西翼，發(fā)育1 條走向約25°、傾向南東的逆斷層。礦區(qū)內(nèi)地表水體不發(fā)育，僅見(jiàn)順坡向短、小、淺的沖溝。地下水主要有裸露型碳酸鹽巖類(lèi)裂隙巖溶水和裸露型基巖裂隙水兩種類(lèi)型。

該礦山于2011年正式開(kāi)采，2018年因資源枯竭停采。經(jīng)過(guò)多年開(kāi)采，露天礦山開(kāi)采對(duì)自然生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，現(xiàn)狀已形成1個(gè)露天采場(chǎng)、2條進(jìn)礦道路、多個(gè)料堆。露天采場(chǎng)大致呈南北走向，最長(zhǎng)約680m，最短約285m，開(kāi)采面積約19.3033hm2，礦山破壞面積19.30hm2。

2 閉坑礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題

2.1 采礦活動(dòng)形成地質(zhì)災(zāi)害隱患

礦區(qū)內(nèi)地層產(chǎn)狀為292°∠26°，節(jié)理裂隙較發(fā)育，產(chǎn)狀分別為50°∠37°、90°∠26°、290°∠45°、132°∠26°。因長(zhǎng)期的礦山開(kāi)采活動(dòng)，已大致形成5個(gè)大小不等開(kāi)采臺(tái)階，臺(tái)階 分別標(biāo)高+69.64～+73.18m、+83.99～+88.32m、+98.11～+103.88m、+116.61～+105.22m、+127.71～+135.61m平臺(tái)，各平臺(tái)之間有陡坎連接或自然緩坡連接，單級(jí)采場(chǎng)邊坡高度最大達(dá)65m，邊坡角50°～80°，部分邊坡角近似直立。根據(jù)礦山邊坡的坡向、坡度、高度、結(jié)構(gòu)特征等分為不同邊坡段，對(duì)各段邊坡采用赤平投影的方法進(jìn)行穩(wěn)定性分析，邊坡穩(wěn)定性為基本穩(wěn)定—穩(wěn)定性差，存在崩塌、滑塌地質(zhì)災(zāi)害的可能。

據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查，現(xiàn)狀邊坡因爆破開(kāi)采、節(jié)理裂隙、層面及坡面等多重結(jié)構(gòu)的影響，坡體巖石破碎，坡面上留有大量的浮石、懸石和危巖體，規(guī)模0.5～300m3不等，存在嚴(yán)重的崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害隱患，對(duì)周邊人類(lèi)活動(dòng)構(gòu)成極大的安全威脅。

2.2 采礦活動(dòng)嚴(yán)重破壞自然景觀和地貌景觀

礦山開(kāi)采對(duì)礦區(qū)地貌景觀和生態(tài)環(huán)境破壞較大，原本地勢(shì)平緩的山丘，由于礦山持續(xù)開(kāi)采，礦區(qū)內(nèi)形成了多個(gè)大小不一、高差較大的采坑及孤立殘丘和高陡邊坡。在礦區(qū)南側(cè)形成“凹陷”開(kāi)采，最低開(kāi)采標(biāo)高39.84m；在采坑周?chē)纬闪饲捅?，壁面巖石破碎，造成環(huán)境視覺(jué)污染，對(duì)生態(tài)環(huán)境、地貌景觀造成了嚴(yán)重的破壞，并形成嚴(yán)重的視覺(jué)污染。

2.3 采礦活動(dòng)嚴(yán)重破壞了土地、植被資源

礦山原土地類(lèi)型為裸地（127）、采礦用地（204）、有林地（031），長(zhǎng)期的礦山開(kāi)采對(duì)礦區(qū)土地、植被資源破壞嚴(yán)重，已經(jīng)累計(jì)損毀土地面積約19.30hm2，其中挖損破壞土地面積約17.15hm2，壓占土地面積約2.15hm2。

3 閉坑礦山地質(zhì)環(huán)境治理工程方案

3.1 治理工程分區(qū)原則及分區(qū)

堅(jiān)持“以人為本、因地制宜、經(jīng)濟(jì)合理、綜合利用”的原則，結(jié)合土地利用總體規(guī)劃，確定礦山地質(zhì)環(huán)境治理思路為“消除地質(zhì)災(zāi)害安全隱患，改善礦山生態(tài)環(huán)境，修復(fù)損毀的地質(zhì)環(huán)境與土地，恢復(fù)土地的可利用性，保障礦山周邊人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，保護(hù)自然資源”。根據(jù)礦山開(kāi)采現(xiàn)狀，分為11個(gè)治理區(qū)（詳見(jiàn)圖1、圖2 和表1）。主要治理工程有：邊坡治理工程、綠化工程、養(yǎng)護(hù)工程、監(jiān)測(cè)工程。

圖1 治理分區(qū)平面示意圖Figure 1. Sketch of treatment zoning plan

圖2 治理工程剖面示意圖Figure 2. Sketch of treatment engineering section

3.2 分項(xiàng)工程治理

3.2.1 邊坡治理工程

（1）SNS主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)工程。⑥區(qū)邊坡由于構(gòu)造影響，巖體破碎、風(fēng)化強(qiáng)烈，危巖體難以一次根除，在完成浮石、懸石清理后，在噴播前設(shè)置SNS主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)，對(duì)危巖體進(jìn)行主動(dòng)固定，防止掉落（詳見(jiàn)A-A'工程剖面圖）。

主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)采用“縱橫交錯(cuò)的Φ16橫向支撐繩和Φ12縱向支撐繩4.5m×4.5m正方形模式(邊沿局部根據(jù)需要有時(shí)為4.5m×2.5m）網(wǎng)格內(nèi)鋪設(shè)一張DO/08/300/44m×2m型鋼絲繩網(wǎng)，鋼繩網(wǎng)下鋪設(shè)小網(wǎng)孔SO/2.2/50型格柵網(wǎng)”；主錨桿采用Φ16 鋼繩錨桿或Φ16 鋼筋錨桿，長(zhǎng)度不小于3.0m，孔徑Φ90mm，孔內(nèi)注入M25砂漿或水灰比0.50的水泥漿，水泥級(jí)別不低于42.5級(jí)。

（2）應(yīng)力錨桿+橫梁工程。⑤區(qū)邊坡巖體完整性好，但底部已懸空掉落，受自身重力影響，在雨、雪、冰等自然氣候因素影響下該巖體易沿軟弱面（層面隱蔽節(jié)理）發(fā)生順層滑坡。采用“預(yù)應(yīng)力錨桿（錨桿間距縱向×垂向＝2.0m×2.0m，錨桿長(zhǎng)度9m、直徑110mm、傾角20°，孔內(nèi)注入M25 砂漿或級(jí)別不低于42.5 級(jí)的水泥漿）+橫梁（橫梁間距2m、伸縮縫間距不超過(guò)10m，橫梁斷面0.25m×0.25m，橫梁配筋主筋5Φ22HRB400、箍筋Φ10@200HPB235）工程”，加固該段邊坡(詳見(jiàn)B-B'工程剖面圖)。

3.2.2 綠化工程

根據(jù)“因地制宜”的原則對(duì)露天采坑宕口邊坡坡頂、坡腳、平臺(tái)以及斜坡進(jìn)行綠化，恢復(fù)生態(tài)環(huán)境。邊坡及平臺(tái)采用“高次團(tuán)粒噴播技術(shù)”進(jìn)行綠化，底盤(pán)及原始地形區(qū)采用“宕穴+覆土”種植喬灌木及撒播草籽進(jìn)行綠化。

表1 治理分區(qū)說(shuō)明表Table 1. Instructions of treatment zoning

（1）邊坡高次團(tuán)粒噴播綠化：③、④、⑤和⑥區(qū)邊坡坡度70°～80°，局部巖性破碎，一般復(fù)綠方案難以實(shí)施，因此采用高次團(tuán)粒噴播綠化（圖3）。其原理是人工制造出一個(gè)最適于植物生長(zhǎng)的土壤培養(yǎng)基（含底基層和種子層），人工土壤類(lèi)似于“蜂巢”的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，既有保水性、保肥性，又有透水性、透氣性，還能有效抵抗雨蝕和風(fēng)蝕，防止水土流失。

圖3 高次團(tuán)粒噴播綠化施工斷面示意圖Figure 3. Construction section sketch of high-order pellet spray seeding

（2）底盤(pán)及原始地形區(qū)采用“宕穴+覆土”種植喬灌木及撒播草籽綠化：①、⑦和⑧區(qū)底盤(pán)便于機(jī)械施工，采用“宕穴開(kāi)挖覆土種植喬灌木+全覆土（20cm）撒播草籽”進(jìn)行復(fù)綠；②和⑨區(qū)底盤(pán)采用“全覆土（20cm）撒播草籽”進(jìn)行復(fù)綠；⑩和○1區(qū)采用“宕穴開(kāi)挖覆土種植喬灌木”進(jìn)行補(bǔ)充綠化。

宕穴規(guī)格喬木為1.0m（長(zhǎng)）×1.0m（寬）×1.0m（深），灌木為0.6m（長(zhǎng)）×0.6m（寬）×0.6m（深），按種植間距3.0m×3.0m 布置。喬木設(shè)計(jì)為紅葉石楠、欒樹(shù)、刺柏等，苗高≮1.5m，地徑≮4cm；灌木設(shè)計(jì)為刺籬；草籽種類(lèi)設(shè)計(jì)為胡枝子、狗牙根等。

3.2.3 養(yǎng)護(hù)工程

為保證邊坡、底盤(pán)喬灌木、草籽的存活和邊坡植被的生長(zhǎng)，需制定合理、規(guī)范、科學(xué)的養(yǎng)護(hù)管理措施。養(yǎng)護(hù)包括灌溉、施肥、病蟲(chóng)害防治、基質(zhì)修補(bǔ)、補(bǔ)噴、間苗、苗木補(bǔ)栽等工作。

（1）水源工程。礦區(qū)內(nèi)及周邊地區(qū)無(wú)地表水體分布，采用灑水車(chē)?yán)M(jìn)行養(yǎng)護(hù)成本高，且難以持久；擬采用“開(kāi)采巖溶地下水+收集地表雨水”為復(fù)墾區(qū)綠化提供供水水源。地表雨水收集方式為沿邊坡坡腳設(shè)置截排水溝（規(guī)格為寬40cm×高30cm，水泥砂漿抹面）+底盤(pán)低洼處設(shè)置蓄水池（為圓形，直徑4.2m，高4m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，壁厚0.1m）。

（2）澆灌工程。底盤(pán)區(qū)擬通過(guò)灑水車(chē)+人工方式對(duì)喬、灌、草進(jìn)行養(yǎng)護(hù)；邊坡通過(guò)“修建高位水池（為圓形，直徑4.2m，高4m，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，壁厚0.1m）+設(shè)置微灌管網(wǎng)（干管+支管+滴灌帶+閥門(mén)+壓力調(diào)節(jié)器等組成）自動(dòng)噴灑”對(duì)高次團(tuán)粒噴播植被進(jìn)行養(yǎng)護(hù)。

3.2.4 監(jiān)測(cè)工程

通過(guò)開(kāi)展礦山地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)，及時(shí)掌握礦區(qū)邊坡穩(wěn)定情況和植被復(fù)綠效果情況，確保礦山地質(zhì)環(huán)境治理的實(shí)施能得到較好的效果。設(shè)置邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)點(diǎn)7個(gè)，每半月觀測(cè)1次，雨季半月2次；設(shè)置植被監(jiān)測(cè)點(diǎn)3個(gè)，每月觀測(cè)1次，雨季半月1次。監(jiān)測(cè)工作時(shí)間為礦山地質(zhì)環(huán)境治理工程建設(shè)期結(jié)束后3年。

4 治理后效果分析

該礦山于2019年11 月按方案完成治理工程，于2020年通過(guò)專家驗(yàn)收正式閉坑。該礦山通過(guò)地質(zhì)環(huán)境治理工程實(shí)施，有效消除崩塌等地質(zhì)災(zāi)害安全隱患，保障礦區(qū)周邊居民的生命財(cái)產(chǎn)安全。通過(guò)對(duì)裸露邊坡坡面的綠化治理，有效改善礦區(qū)的景觀環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，消除視覺(jué)污染（詳見(jiàn)圖4 和圖5）。通過(guò)對(duì)底盤(pán)區(qū)場(chǎng)地平整覆土植樹(shù)，提高了土地利用率，調(diào)整了土地利用結(jié)構(gòu)，使環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展走上良性循環(huán)的道路。

圖4 閉坑礦山治理前底盤(pán)及邊坡局部照片F(xiàn)igure 4. Local photos of the grounds and slopes of the closed open-pit mine before treatment

圖5 閉坑礦山治理過(guò)程中全景照片F(xiàn)igure 5. Full view of the closed open-pit mine in the process of treatment

5 結(jié)語(yǔ)

該礦山閉坑時(shí)高陡邊坡存在崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害隱患，底盤(pán)高低不平且基巖裸露、植被損毀嚴(yán)重。治理工程充分運(yùn)用“設(shè)置SNS主動(dòng)防護(hù)網(wǎng)、應(yīng)力錨桿+橫梁工程、高次團(tuán)粒噴播進(jìn)行綠化”技術(shù)特點(diǎn)，結(jié)合不同類(lèi)型邊坡，因地制宜進(jìn)行邊坡及平臺(tái)進(jìn)行治理、復(fù)綠。底盤(pán)區(qū)實(shí)施“宕穴+覆土”種植喬灌木及撒播草籽綠化工程，使因礦山開(kāi)采破壞土地資源得到修復(fù)。該閉坑礦山地質(zhì)環(huán)境治理，是在年降水量偏少（年平均降水量810mm 左右）的皖北地區(qū)，礦山地質(zhì)環(huán)境、生態(tài)環(huán)境修復(fù)模式和采取治理方法上進(jìn)行有益探索和實(shí)踐，為皖北地區(qū)露天開(kāi)采礦山地質(zhì)環(huán)境治理工作提供較好借鑒作用。