摘 要: 為貫徹習近平生態(tài)文明思想,落實好歷史遺留廢棄礦山生態(tài)修復工作,結合我國目前基本國情,以陜西省秦嶺山區(qū)一處露天采石場歷史遺留礦山生態(tài)修復項目為例,從地質災害隱患、地形地貌景觀破壞、土地損毀三方面綜合分析其礦山地質環(huán)境問題,并提出具體的生態(tài)修復治理措施,即在工程實踐中通過“清渣+攔擋+排水+綠化”的綜合治理措施,徹底消除礦區(qū)內泥石流地質災害隱患,使區(qū)內礦山地質環(huán)境得到極大改善,維護社會和諧穩(wěn)定。
關鍵詞: 露天采石場;歷史遺留礦山;生態(tài)修復;治理措施
中圖分類號: S157" 文獻標識碼:B"" DOI:10.3969/j.issn.1000-0941.2025.01.013
引用格式: 董陽,張昌翌,蒲凱超,等.露天采石場歷史遺留礦山生態(tài)修復措施研究[J].中國水土保持,2025(1):51-53,56.
長期以來,受高強度的國土開發(fā)建設、礦產資源開發(fā)利用等諸多因素影響,加之早期的礦山企業(yè)大多重開采、輕修復,我國一些地區(qū)生態(tài)系統(tǒng)破損退化嚴重[1]。黨的十八大以來,歷史遺留礦山生態(tài)修復問題已受到以自然資源管理與規(guī)劃部門為首的社會各界的普遍關注[2-4]。張進德等[5]在分析我國區(qū)域生態(tài)特征的前提下,提出了廢棄礦山生態(tài)修復策略;閆石等[6]在綜合考慮礦山社會-生態(tài)-經濟復合生態(tài)系統(tǒng)整體性的前提下,提出了礦山生態(tài)修復成效的評估體系;王雁林等[7]針對陜西省歷史遺留礦山恢復治理面積大的特點,提出了利用市場化手段推進歷史遺留礦山生態(tài)修復的幾種做法;趙方瑩等[8]通過分析準格爾旗地區(qū)礦山資源開采導致的生態(tài)環(huán)境問題,提出了包括做好總體規(guī)劃、制定技術標準等一系列建議;魏增超等[9]在分析露天采石場礦山地質環(huán)境問題的基礎上,提出了坡面危巖清理、削坡、場地整平、建擋土墻和排水工程等生態(tài)修復措施。
礦山地質環(huán)境問題是一個長期持續(xù)性演化的過程,生態(tài)修復工作必須結合礦山實際和我國基本國情,以維持生態(tài)平衡和可持續(xù)發(fā)展為根本目標進行。為貫徹習近平生態(tài)文明思想,落實好歷史遺留廢棄礦山生態(tài)修復工作,切實履行廢棄礦山生態(tài)修復任務要求,發(fā)展經濟建設和構建和諧社會,陜西省自然資源廳下發(fā)了一系列有關歷史遺留礦山生態(tài)修復工作的指示文件,并對地方政府在歷史遺留礦山生態(tài)修復方面提供了大量的資金支持。本研究以陜西省秦嶺山區(qū)一處露天采石場歷史遺留礦山生態(tài)修復項目為依托,從地質災害隱患、地形地貌景觀破壞、土地損毀三方面綜合分析該歷史遺留礦山地質環(huán)境問題,并在此基礎上提出相應的生態(tài)修復治理措施,以期為類似的項目提供參考。
1 工程概況
該礦山開采礦種為建筑用石灰?guī)r,礦區(qū)面積0.199 km2,礦山開辦于2008年,于2011年11月關閉,至閉礦之前礦山一直進行石料開采,開采礦石總體積約12萬m3。
礦山地處秦嶺山脈南麓,地貌單元屬低山區(qū)剝蝕地貌,礦山開采區(qū)總體地勢西高東低、南北高中間低,海拔530~800 m,相對高差270 m。區(qū)內原始地層主要由第四系殘坡積含碎石粉質黏土、洪積碎石和泥盆系灰?guī)r組成,開采區(qū)坡面山體裸露,坡腳及進礦道路區(qū)覆蓋大量早期采礦活動形成的礦渣堆積碎(塊)石。
2 礦山地質環(huán)境問題
礦區(qū)現(xiàn)狀礦山生態(tài)環(huán)境問題主要為:礦山開采廢渣堆積于溝內,存在1處泥石流地質災害隱患;露天開采形成2處基巖邊坡,廢石渣堆積破壞地形地貌、損毀土地、堵塞河道(見圖1)。
2.1 泥石流地質災害隱患
礦山位于乾佑河一支溝內(見圖2),礦山開采區(qū)距離溝口乾佑河主河道500 m,礦區(qū)所在支溝全長1.87 km,為V形溝谷,溝床縱坡平均坡降32.1%,相對高差約600 m,溝床平均坡度17.8°,匯水區(qū)面積約1.019 km2。
溝內及溝谷兩側山體頂部植被發(fā)育良好,溝口為乾佑河主河道及G211銀榕線,總體較為開闊,地形較為平坦。開采區(qū)坡面山體裸露,植被稀少,坡腳處堆積大量礦渣,礦渣堆主要成分為泥盆系灰?guī)r碎(塊)石,粒徑大多為0.1~1.0 m,間有少量大塊石。采礦區(qū)礦渣堆積體沿坡體自然堆積,長約400 m,寬3~80 m,厚0.5~9.0 m,物源堆積體總體積約47 000 m3,為泥石流提供了物源。
該支溝近年來未發(fā)生過大的泥石流地質災害,但是該處匯水面積較大,礦山開采渣堆形成了泥石流物源,損毀溝中植被,堵塞中下部溝道,且溝口為乾佑河主河道及G211銀榕線,還對過往行人造成威脅,屬于小型溝谷型泥石流,按物源成因分為棄渣型泥石流。根據(jù)《泥石流災害防治工程勘查規(guī)范(試行)》(T/CAGHP 006—2018)附錄I中泥石流溝易發(fā)程度數(shù)量化評分表(表I.1),對該泥石流溝易發(fā)程度進行綜合打分,得出易發(fā)程度數(shù)量化評分總分值為88分,再根據(jù)泥石流溝易發(fā)程度數(shù)量化綜合評判等級標準表(表I.3),判定該泥石流溝易發(fā)程度等級為中等易發(fā)。
2.2 礦區(qū)地形地貌景觀破壞現(xiàn)狀
2.2.1 露天開采破壞地形地貌景觀
該礦山共形成2處露天開采邊坡(BP1、BP2),共破壞地形地貌景觀面積31 600 m2。露天開采是對山體進行自上而下的剝挖,其對礦區(qū)地形地貌的破壞方式是將原始坡面一定區(qū)域的地質體剝挖并移除,形成地形較陡的裸露開采邊坡。開采邊坡坡面陡立、基巖裸露,與周邊未破壞的邊坡坡面景觀極不協(xié)調。
BP1高陡邊坡位于勘查區(qū)南側斜坡,該邊坡高140 m、寬145 m,坡向346°,巖層產狀55°∠60°,坡體形態(tài)呈上陡下緩的趨勢,整體坡度65°~71°;BP2高陡邊坡位于勘查區(qū)西側斜坡,該邊坡高50 m、寬65 m,坡向82°,巖層產狀75°∠70°,坡體呈上陡下緩的趨勢,整體坡度45°~55°。兩處開采邊坡坡面巖體裸露,巖體結構較好,定性分析坡體整體穩(wěn)定性較好,不存在發(fā)生崩塌的可能性,但坡體表層巖體風化較為嚴重,局部外凸,可能發(fā)生少量掉塊現(xiàn)象。
2.2.2 廢渣堆積破壞地形地貌景觀
礦山開采形成的廢渣直接堆積在露天采場的坡腳部位,加之后期洪水搬運,于溝道中形成大面積廢渣堆,廢渣堆以覆蓋、堆填的方式改變了原始地形地貌特征,破壞了植被的生長環(huán)境。渣堆縱向自BP2坡腳處一直延伸至礦山所在溝口處,其中BP1、BP2坡腳部位大量堆積原始采礦活動形成的渣堆,另外多次強降雨沖刷作用導致坡腳處渣堆順溝下移至溝道內。渣堆主要成分為原采礦活動堆積形成的泥盆系石灰?guī)r碎石,多為棱角狀,磨圓性和分選性差,透水性好,表層植被難以自然生長。廢渣堆積破壞地形地貌面積約12 853 m2。
2.3 礦區(qū)土地損毀現(xiàn)狀
礦山露天開采時,挖除了原始坡面上可供植物生長的殘坡積土,形成了新的裸露基巖坡面,導致原土地功能喪失。治理區(qū)廢渣堆積以壓占的方式覆蓋原始溝道和溝谷河道,渣石壓覆厚度較大,裸露的砂石保水性差,短期內無法通過自然作用形成可供植物生長的土壤,不具備土地利用功能。邊坡BP1、BP2開采挖損土地面積分別為2.89、0.27 hm2,廢石渣堆壓損土地面積為1.29 hm2,共計損毀土地4.45 hm2,損毀土地原始地類均為灌木林地。
3 生態(tài)修復總體方案
生態(tài)修復總體方案采用“清渣+攔擋+排水+綠化”的綜合治理措施,具體如下:
1)對BP1底部渣堆進行部分清理,清理后在渣堆外側修建格賓石籠擋墻,墻后渣堆表層覆土綠化,種植紫穗槐、撒播草籽。
2)在BP2坡體上部三級平臺及邊坡與渣堆交界處平臺補植紫穗槐、撒播草籽,在坡腳處種植爬山虎。
3)在BP2底部修建漿砌石攔擋壩,壩體設置泄水孔。
4)對進礦道路主溝道進行廢渣清理,清理后修建C20混凝土排水渠。
5)拆除礦區(qū)內廢棄建筑物,拆除后整平場地、覆土綠化。
4 生態(tài)修復措施分項工程
4.1 廢渣堆清理工程
對礦區(qū)內BP1、BP2坡腳處渣堆進行部分清理,然后整平,石渣清理體積約6 000 m3,渣堆頂部整平面積約7 000 m2。
4.2 攔擋工程
4.2.1 BP1底部渣堆外側修建格賓石籠擋墻
對BP1底部渣堆進行部分清理,清理后在渣堆外側修建格賓石籠擋墻,防止強降雨等異常天氣下徑流沖刷廢石堵塞河道。根據(jù)地形及河道清理深度,設置格賓石籠擋墻,高3.0 m、埋深0.4 m、頂寬1.0 m,擋墻基底坐于堅硬基巖或碎石土上,必要時采用砂石墊層地基處理,處理厚度不宜小于0.3 m。
4.2.2 BP2底部設置攔擋壩
在BP2底部修建重力式攔擋壩,用于攔擋上部溝道內水沙,調節(jié)下泄水量和輸沙量。攔擋壩設計為重力式漿砌石壩,壩體采用M7.5漿砌石砌筑,壩高4.0 m,基礎埋深1.5 m。在距壩體底部0.5 m高處設置一排直徑300 mm的PVC泄水孔,用以排出壩后積水,布置間距2.0 m。壩頂長27.3 m,溢流口段長6.0 m、深0.5 m。壩后設長4.0 m護坦,與溝底同寬,護坦采用M7.5漿砌石砌筑,護坦凸起段設置一排直徑100 mm的PVC管以排除積水,間距1.0 m。
4.3 拆除工程
將礦區(qū)內已有廢棄建筑物拆除,拆除面積約119.12 m2,拆除體積約83.38 m3,拆除后將廢棄建筑物垃圾外運,對場地進行整平,整平后覆土綠化。
4.4 排水工程
對進礦道路主溝道進行廢渣清理,清理后修建C20混凝土排水渠,用于將溝內殘留棄渣順利排向溝口主河道內,防止泥石流發(fā)生。排水渠寬3.0 m、深0.5 m,每隔8~10 m留一伸縮縫。排水渠縱向軸線布置與支溝主流中心線基本一致,利用天然溝道隨彎就勢。
4.5 生物治理工程
在BP2坡體上部三級平臺及邊坡與渣堆交界處平臺補植紫穗槐、撒播紫花苜蓿草籽,在坡腳種植爬山虎;對BP1底部格賓石籠擋墻后渣堆表層覆土綠化,對拆除礦區(qū)廢棄建筑物后的場地整平、覆土綠化,覆土有效厚度0.3 m(該厚度不因降雨等外在因素而減少),采用灌草結合方式進行綠化,種植紫穗槐、撒播紫花苜蓿草籽,在斜坡坡腳處種植爬山虎。
由于大部分復墾區(qū)域為堆渣坡面,存在坡度,因此為減少水土流失、提高成活率,對灌木的栽種采用穴栽苗植的方式。灌木林地設計株距150 cm、行距200 cm,設計穴形以方形為主,穴邊長30 cm、深30 cm。灌木選用株高40 cm、胸徑不小于2 cm的紫穗槐。灌木林間人工撒播紫花苜蓿草籽60 kg/hm2??偩G化面積為8 336 m2,共種植紫穗槐2 779株,撒播草籽50.02 kg。各斜坡坡腳處種植爬山虎,總長358 m,株間距0.5 m,共種植716株。
5 效益分析
生態(tài)修復項目實施后,該廢棄礦山地質環(huán)境將得到有效治理,這對于保障當?shù)厝嗣袢罕娚敭a安全具有十分重要的意義。具體體現(xiàn)如下:
1)該處歷史遺留礦山生態(tài)修復項目的實施,是貫徹落實《陜西省秦嶺生態(tài)環(huán)境保護條例》的具體體現(xiàn),是規(guī)范秦嶺生態(tài)環(huán)境保護區(qū)礦業(yè)開發(fā)秩序的深化,將給社會樹立地域經濟發(fā)展應當與秦嶺生態(tài)環(huán)境保護相結合的理念,在提高生態(tài)環(huán)境質量的同時,促進經濟社會的可持續(xù)發(fā)展。
2)項目實施后,將徹底消除廢棄礦區(qū)泥石流地質災害隱患,有效防止礦山巖土侵蝕和水土流失,減輕水土污染程度,保護當?shù)氐纳锒鄻有?,維護秦嶺天然生態(tài)屏障功能,同時使當?shù)厝罕姷纳拓敭a安全得到基本保障,維護社會的和諧穩(wěn)定;治理后的廢棄礦山,與周邊山體融為一體,生態(tài)環(huán)境將得到極大改善,礦區(qū)植被的恢復將極大改善人們的視覺感觀。
3)該礦山生態(tài)修復項目的實施,可完成包含開采邊坡及其底部廢渣堆積區(qū)、廢棄建筑物拆除區(qū)與進礦道路整治區(qū)在內總面積約4.45 hm2的生態(tài)修復績效,達到自然資源部門的績效考核目標;同時,礦山生態(tài)修復項目的施工及后期林地養(yǎng)護等均可為當?shù)剞r民帶來一定的經濟收入。
6 結束語
礦山生態(tài)修復是國土空間生態(tài)保護的重要組成部分,露天采石場存在的礦山地質環(huán)境問題主要有礦山開采誘發(fā)的崩塌、滑坡、泥石流等地質災害隱患,礦區(qū)地形地貌景觀的破壞及土地資源損毀等問題。露天采石場生態(tài)修復應與地質災害治理相結合,在此基礎上,通過采取廢石渣堆清理、攔擋,礦區(qū)內廢棄建筑物拆除,排水工程及相應的生物治理工程等措施,達到恢復區(qū)內生態(tài)環(huán)境系統(tǒng),因地制宜再造礦山美學景觀的目的。
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(責任編輯 徐素霞)