易露

(新疆匯祥永金礦業(yè)有限公司, 新疆 克孜勒蘇柯爾克孜自治州 845450)

0 前言

為了科學、合理開發(fā)利用礦區(qū)內(nèi)礦產(chǎn)資源,進一步推進可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略,需要完善生態(tài)文明領域協(xié)調機制,構建生態(tài)文明體系,實現(xiàn)礦業(yè)與生態(tài)建設的一體化發(fā)展[1]。按照“邊開采,邊治理”的發(fā)展思路,大力推進綠色礦山建設,是銅山口銅礦當前的緊要任務[2]。為此,以大冶銅山口銅礦露天坑為研究對象,對廢棄礦山的生態(tài)環(huán)境問題進行了研究,提出了適合研究區(qū)的礦山環(huán)境修復治理的措施及對策[3]。

1 露天開采現(xiàn)狀

銅山口銅礦是在產(chǎn)幾十年的老礦山,上部采用露天開采。露采坑邊坡為南高北低的臺階式,臺階高度為12 m,主要有+158 m、+146 m、+134 m、+122 m、+110 m、+98 m、+86 m、+74 m、+62 m、+50 m、+38 m、+26 m、+14 m、+2 m、-10 m、-22 m、-34 m、-46 m、-58 m,共19個臺階,其中標高從+50～+154.63 m 為地平以上山坡,露天凹陷采坑標高-58～+50 m。下部每兩個臺階進行并段,并段高度為24 m,為山坡露天轉凹陷露天開采,開采終了形成+158 m、+146 m、+134 m、+110 m、+86 m、+62 m、+38 m、+14 m、-10 m、-34 m、-58 m,共10個臺階。露天開采進入深部后,由于采場小,難以進入-46 m 臺階,并有部分礦石壓在上盤,同時因上部接近地表的一部分被選廠占據(jù),另一部分為銅山口河及農(nóng)田,征地及地表附著物處理困難,因而未剝到開采境界,未能揭露礦體并形成接替生產(chǎn)能力?，F(xiàn)露天境界外還存在表內(nèi)資源儲量160萬t,低品位礦280萬t,總礦量為440萬t,平均品位0.54%,金屬量為23 760 t。2019年11月,大冶有色金屬有限責任公司銅山口銅礦委托中國恩菲工程技術有限公司編制了《大冶有色金屬有限責任公司銅山口銅礦露天南部境界優(yōu)化項目初步設計書》。優(yōu)化后的北側采區(qū)底盤平臺、掌子面已停采,為本次修復治理范圍,優(yōu)化后的南側采區(qū)為邊采邊治區(qū),是目前正在生產(chǎn)的范圍。如圖1所示。

圖1 露采坑全貌

2 主要礦山地質環(huán)境問題

露采坑早期山體植被發(fā)育,結構穩(wěn)定,隨著礦山生產(chǎn)活動的推進,礦山地質和環(huán)境問題日益顯現(xiàn),露采坑邊坡地質災害隱患以及土地植被破壞、含水層破壞等是目前最主要的礦山地質環(huán)境問題[45]。

2.1 礦山地質災害隱患

銅山口銅礦露天邊坡巖體主要為碳酸鹽巖和巖漿巖,目前露天采坑邊坡處于基本穩(wěn)定狀態(tài)[6]。由于高陡邊坡的存在,礦山生產(chǎn)的爆破震動有可能誘發(fā)邊坡崩塌或垮塌。主要危害性有:

(1) 隨著卸荷裂隙進一步發(fā)育,形成危巖體,若發(fā)生崩塌、掉塊,會對礦山安全生產(chǎn)構成威脅;

(2) 崩塌發(fā)生所產(chǎn)生的灰塵,對礦山空氣質量產(chǎn)生影響;

(3) 崩塌產(chǎn)生的堆積物破壞自然景觀;

(4) 在后續(xù)地質環(huán)境生態(tài)修復治理過程中,危巖對現(xiàn)場工作人員和設備造成安全隱患;

(5) 礦山邊坡坡腳堆積的廢渣在降雨作用下,如不及時進行清理,存在發(fā)生小型滑坡的可能性。

2.2 土地、植被及景觀環(huán)境破壞

礦山采用露天與地下聯(lián)合開采的方式,經(jīng)過長期開采,露天采坑、永久性生產(chǎn)生活設施、排土場、尾礦庫等挖損和壓占了土地資源以及采礦引起的巖溶塌陷、冒落塌陷破壞土地資源,也改變了土地利用現(xiàn)狀,并可能引起地下水環(huán)境變化,破壞整個礦山的生態(tài)環(huán)境[78]。

項目實地踏勘結果表明,露天開采共破壞土地49.57 hm2,其中破壞地類有林地0.127 hm2、灌木林地0.87 hm2、其他草地0.167 hm2、建鎮(zhèn)制用地為5.677 hm2、采礦用地42.817 hm2,土地破壞方式為挖損和壓占。

2.3 含水層破壞

水文資料顯示,露天坑-58 m 標高以上正常涌水量為7206 m3/d,最大涌水量為24 920 m3/d。礦山排水對降落漏斗范圍內(nèi)地下水起到一定程度的疏干作用,改變了地下水流動方向,破壞了礦區(qū)地下水均衡。

3 修復治理原則

(1) 綜合性與針對性相結合。礦山開采及廢渣排放對地質環(huán)境的破壞類型多樣,治理時需針對地質環(huán)境問題形成的內(nèi)在結構,有針對性地選擇治理方法[9]。

(2) 經(jīng)濟性和實用性相結合。治理工程布置要結合銅山口銅礦開采規(guī)劃及場地現(xiàn)狀情況,因地制宜,重點突出,經(jīng)濟合理。同時要確保治理工程技術可行、施工簡便。

(3) 環(huán)境和諧和經(jīng)濟協(xié)調相結合。根據(jù)礦山周邊環(huán)境、生態(tài)條件的特點,環(huán)境整治采用工程措施與生物措施相結合,對礦區(qū)地質環(huán)境進行整治。配合當?shù)氐慕ㄔO規(guī)劃,充分考慮整體美觀和視覺安全,兼顧經(jīng)濟效益、社會效益及環(huán)境效益,力求綜合效益最大化。

4 修復治理措施及建議

4.1 坡面清方

清方工程主要是對露采坑邊幫范圍內(nèi)的活石,以及邊幫坡面上的浮石進行人工剝離,對露采坑邊幫頂部邊緣的一些由于節(jié)理裂隙、卸荷裂隙、溶溝或溶槽等自然因素切割,以及由于人工采石爆破引起松動而形成的孤立活石、危石進行清除,清方厚度按每平米0.3 m 進行計算。同時,對現(xiàn)有馬道進行找平,滿足后續(xù)綠化工程需要。

坡面清方可采取人力與機械相結合的措施,施工時自上而下削離。對于人力和機械無法清除的變形體可以采用靜態(tài)爆破或小藥量爆破,結合應用預裂爆破或光面爆破技術,避免超爆。

4.2 排水工程

為防止地表徑流水滲入加固邊坡內(nèi)和坡腳外側的巖層中,影響邊坡的穩(wěn)定,在露采坑邊坡頂部布設排水溝。

4.3 封邊墻工程

在露采Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ區(qū)原有馬道和平臺外側布設一道封邊墻,主要用于馬道和平臺覆土植樹綠化。封邊墻外邊線距馬道邊緣不得小于0.5 m,混凝土封邊墻尺寸為1000 mm×300 mm(高× 寬),HRB400Φ16豎筋入基巖不得小于40 cm;封邊墻采用C25混凝土澆筑,縱筋HRB400Φ16@300鋼筋,橫筋Φ8@200鋼筋,主筋插入完整基巖深度不小于0.4 m,鋼筋保護層厚度不低于5 cm,澆筑封邊墻混凝土時應將基巖面打毛沖洗干凈,封邊墻每15 m 布設一道伸縮縫,自墻頂布設至基底,縫寬20 mm,縫內(nèi)采用瀝青麻筋或瀝青木板充填。插筋孔孔徑不小于4 cm,全孔M10水泥砂漿灌注,與封邊墻接觸處鋼筋采用阻銹劑或瀝青等防銹措施[10]。

沿封邊墻在距地面0.2 m 處布設一排Φ50PVC泄水管泄水孔,泄水孔傾角為5°,傾向墻外采用Φ50 mm PVC排水管,孔內(nèi)保護PVC 管外包無紡土工布,孔距2.0 m。

4.4 主動柔性防護網(wǎng)+植生孔

漏采正東側+86 m 以上高陡邊坡在進行坡面危巖、危石清除后,隨著時間的推移,在大氣降水、風化等多種自然因素影響下,邊坡會發(fā)生新的危巖、崩塌等地質災害,對下方坑底威脅較大。為了確保后期邊坡穩(wěn)定,采用STG-50型主動防護系統(tǒng)對削清方后的高陡邊坡進行防護[9]。由于該段邊坡較陡且高程較大,客土噴播綠化效果受限,根據(jù)現(xiàn)場地質條件及地形地貌特征,采用植生孔進行復綠,植生孔的孔徑為90 mm,孔深1000 mm,植生孔橫向間距為3 m,縱向間距為3 m,種植油麻藤,懸掛主動防護網(wǎng),坡底栽植油麻藤,油麻藤栽植間距為3 株/m。主動柔性防護網(wǎng)覆蓋正東側(+86～+120 m)整個裸露坡面,上部至崖頂,下部至坡腳處。

4.5 綠化工程

4.5.1 地面覆土綠化地面Ⅰ-1區(qū)、Ⅰ-2區(qū)、Ⅰ-3區(qū)、Ⅰ-4區(qū)已經(jīng)采取覆土植樹和鋪草皮綠化措施。

4.5.2 平臺覆土綠化

對于礦區(qū)已有的馬道進行簡易找平后覆土綠化,擬對采坑進行簡易場地平整后覆種植土0.5 m厚,可直接覆土植樹,間排種植刺槐和夾竹桃,間距3 m,種植坑穴為0.8 m×0.8 m×0.8 m(長×寬×深),采用坑植法種植,植樹完成后播撒花草籽綠化,花草種為狗牙根、三葉草、結縷草、波斯菊、非洲菊等。種植前應在穴內(nèi)回填土壤,土壤p H 值為6.5～8.0,以紅壤土為主,施基肥,肥料應滿足植物的生長需求,并添加適量保護劑,就近在排土場尋找合適客土土源,運距在10 km 范圍內(nèi)[10]。

栽植時先沿行距劃好行定位線,然后再沿行定位線按株距確定株定位點。樹苗的栽植可與穴狀客土回填同步實施。采用“三埋兩踩一提苗”栽植方式[11]。

4.5.3 坡面土噴播綠化

對露天坑巖石暴露的地區(qū)采用特制人工土壤加入植物種子對目標區(qū)域進行噴灑[12]。在種子發(fā)芽、植物生長后,能有效實現(xiàn)目標區(qū)域綠化,保持水土[8]。

4.5.4 坡面爬藤(植生孔)綠化

對于露采坑Ⅰ區(qū)和Ⅲ區(qū),由于坡面較陡,根據(jù)現(xiàn)場實地調查無法進行放坡,且直接進行坡面土噴播綠化效果不好。設計擬將Ⅰ區(qū)坡面危巖、危石清除后,在坡面懸掛植物攀爬網(wǎng),在坡頂和坡腳處栽植油麻藤等攀巖類植物綠化坡體,油麻藤種植間距為3株/m;Ⅲ區(qū)邊面危巖、危石清除后,根據(jù)現(xiàn)場地質條件及地形地貌特征,采用植生孔進行復綠,在坡面懸掛植物攀爬網(wǎng)。植生孔的孔徑為90 mm,孔深1000 mm,植生孔橫向間距為3 m,縱向間距為3 m,種植油麻藤(攀援類)、紫慧槐種子(灌木)。

4.6 養(yǎng)護系統(tǒng)

在露天坑底新建蓄水池,外界養(yǎng)護用水通過管道自流到蓄水池內(nèi),使用揚程160 m 的高揚程水泵輸水到坡頂,供水主管采用DN60 mm 管,分管采用DN50 mm 管,支管采用DN32 mm 管,采用旋轉式噴頭對部分植被進行全面覆蓋,定時定量噴灑,并設置專人巡視,由選廠機修班負責維護壞損設備,同時對部分噴灑不到位的植被,采用人工澆水或使用灑水車灑水。

5 結論

經(jīng)現(xiàn)場檢查,本修復治理工程項目按照治理工程設計內(nèi)容,完成了各項施工任務,壓頂墻、高次團粒噴播綠化等實物與設計施工圖紙、工程合同相符,工程實體外觀質量總體完好;工程邊坡按設計要求進行危巖清理施工,清理后坡面無危石、松石,坡度符合設計要求;壓頂墻混凝土強度達到設計要求,表面平順、光滑,無蜂窩麻面及起泡現(xiàn)象;坡面高次團粒噴播綠化效果顯著,植被長勢良好。修復治理工程總體效果良好,達到了設計要求。