废弃矿山地质环境恢复治理—...县大佛寺村东50m铁矿为例_武新丽.pdf

177管理及其他Management and other废弃矿山地质环境恢复治理以卢龙县大佛寺村东50m铁矿为例武新丽，赵天尧，张冲摘要：我国矿山地质环境问题由来已久，未进行治理的矿山易引发多种地质环境问题。本文以卢龙县大佛寺村东50m铁矿矿山为例，开展了矿山地质环境勘查和测绘工作，矿区存在的地质问题包括地质灾害隐患、地形地貌景观的破坏、植被和土地资源的损毁等问题。针对存在的地质环境问题提出相应的恢复和治理方案，旨在为类似矿山进行环境恢复治理工作提供参考借鉴价值。关键词：矿山地质环境；大佛寺村；治理措施卢龙县大佛寺村东50m铁矿位于卢龙县下寨乡大佛寺村东50m处，属于责任主体灭失矿山，开采方式为露天开采，形成多处采坑和废石堆，部分采坑有积水，存在人、畜掉落、溺水的安全隐患，采坑和废石堆对地貌景观破坏严重，造成土地资源浪费。为了消除地质灾害隐患，营造和谐的自然景观，改善生态环境，对矿区开展矿山地质环境恢复治理工作是十分必要的。1 矿区地质勘查1.1地形测绘地形测量采用RTK和全站仪相结合的方法采集数据，采集方法严格按照规范要求执行。重点对工程点布置区域、采掘区域、道路现状及附近地形进行着重测绘。测绘地物、地形点时，画草图的人员跟随立杆人员实地描绘，对测区内实行变化处多立点、图上综合取舍的方法进行描绘。室内用CASS软件成图，在地形图室内成图过程中对山坡、山沟等地形变化处都侧重进行描绘，真实反映实地的形状。测量坐标系统采用2000国家大地坐标系及1985年国家高程系统，中央子午线为120 E，基本等高距采用1m，配合地面调查工作进行。主要工作内容为控制测量、1：1000地形图测量和1：200剖面测量。1.2工程勘察工程勘察工作包括专项工程地质测量、专项工程地质剖面测量以及专项环境地质、地质灾害测量。专项工程地质测量和专项环境地质、地质灾害测量采用手图的比例尺为1：500，遵循传统地质调查原则。矿山地质环境调查，路线采用穿越法与追索法相结合，布置合理。测量点的定位采用RTK结合1：1000手图定位，逐一填写卡片和拍摄，采坑、平台、废石堆等地质体采用钢尺量测，倾角、坡角等采用罗盘量测，2mm所对应尺寸的地质体均反映在图上。工程地质剖面测量采用手图的比例尺为1：1000，剖面长度、间距满足工程地质剖面的两端与勘查范围相对应的要求；剖面线通过处的地质现象详细测绘于图中，地层、岩土界线、采坑边坡等重要界线，其位置误差控制在0.2m之内，剖面长度误差控制在0.1m之内，满足测量工作要求。主要工作内容为1：1000专项工程地质测量、专项环境地质、地质灾害测量和1：200专项工程地质剖面测量。2 矿区地质、水文、工程、环境地质条件2.1矿区地质条件矿区内地层岩性简单，变质基底是新太古代滦县岩群三门店组（Ar3sa），沉积盖层是第四系（Q4）。新太古代滦县岩群三门店组（Ar3sa）：主要为黑云斜长变粒岩，细粒粒状变晶结构，弱片麻状、粒状构造，原岩为凝灰质砂岩夹粘土质粉砂岩。第四系（Q4）：岩性以灰黄色弱固结亚砂土为主，夹有少量灰黑色、浅棕红色、灰黄色亚粘土和砂土，少数层含有结核，板状、槽状交错层理发育，为冲积物。矿区地处中朝准地台（I2）燕山台褶带（II22）山海关台拱（III26）西部。矿区内地质构造简单，未见大规模断裂构造及明显的软弱夹层存在，矿区所处区域地壳稳定性较好。2.2水文地质条件矿区内地下水类型主要为松散岩类孔隙水，由大气降水和地表水入渗补给。地下水主要赋存于第四系松散层中，流向为自东南向西北，水力坡度较缓，径流条件差。在雨季有地表径流。单井单位出水量5m3/hm 30m3/hm，水化学类型以HS-C为主，矿化度小于1.0g/L。矿区以北1km为柳家沟水库，无其他河流和水渠。2.3工程地质条件矿区工程地质条件良好。根据岩性类型和物理力学性质的差异，矿区可划分为变质岩类岩组和松散层类岩组。变质岩岩组：主要为矿产开采出露的黑云斜长变粒岩，细粒粒状变晶结构，弱片麻状、粒状构造，微-中等风化，节理裂隙弱发育。参照工程地质手册该岩组为坚硬岩石，岩石质量好，承载力高。松散岩类岩组：该岩组主要由第四系冲积物和人工堆积物构成，主要分布在浅表层，主要为碎石土及人工弃渣。该岩组平面上分布不均，厚度差异较大，工程地质条件一般。2.4环境地质条件矿山开采形成多个采坑，造成大面积土地挖损破坏，采矿产178管理及其他Management and other生废石压占、破坏土地和植被，严重破坏了当地植被，改变了原生地形地貌，对地质环境影响严重。3 矿山地质环境问题卢龙县大佛寺村东50m铁矿开采方式为露天开采，经过多年开采，矿区内存在采坑2处、废石堆1处。3.1采坑矿区存在采坑2处，编号为：采坑1、采坑2。3.1.1采坑1采坑1位于矿区北侧，基岩岩性为黑云斜长变粒岩，走向近南北，规模较大，长318.8m，宽约64.4m，破坏面积30599m2。坑壁基岩裸露近似直立，采坑坑顶距水面深度约32m，坑底积水深度约5m。采坑东侧有两处竖井，经现场调查竖井1井口直径为2.9m，井深92m，积水深度为62m；竖井2井口直径为2.9m，井深93m，积水深度为73m。竖井较深，存在人、畜掉落、溺水的安全隐患。3.1.2采坑2采坑2位于矿区南侧，平面形态不规则，长约103.2m，宽约111.1m，占地面积约29090.2m2，采坑边坡高14m 23m，边坡基岩裸露并分布有少量浮石，边坡坡度约45，节理裂隙较为发育。边坡底部堆放有一处废渣堆，高度约19m，坡度约30，通过现场统计估算废渣方量约2200m3。采 坑 2 存 在 4 级平 台，1 级 平 台 位 于 采 坑 底 部，标高为165.4m 174.6m，面积为5266.0m2，平台上可见零星植被发育；2 级 平 台 标 高 为 183.3m 185.5m，面 积 为 823.3m2，平台上植被不发育；3级平台标高为184.8m 190.3m，面积为1968.8m2，平台上植被不发育；4级平台位于采坑2顶部，标高为223.4m 225.7m，面积为1309.6m2，平台上植被零星发育。3.2废石堆废石堆位于采坑1东侧，由废石和废渣堆积形成，平面基本形态不规则，长约175.4m，宽约76.3m，占地面积12626.5m2。废石堆堆积高度约6m 12m，最终边坡角32。废渣粒径大小不等，粒径大于10cm含量约占15%，粒径2m 10cm含量约占15%，粒径小于2cm含量约占70%。渣堆表面可见植被覆盖。4 矿山地质环境影响矿区多年的矿业活动使矿山地质环境和生态环境遭到了极大的破坏，出现了地质灾害隐患、地形地貌景观的破坏、植被和土地资源的损毁等诸多地质环境问题。4.1地质灾害隐患矿区内有废石堆1处，由废石和废渣组成，粒径大于10cm，含量约占15%，粒径2cm 10cm，含量约占15%，粒径小于2cm，含量约占70%。废石堆最终边坡角32，堆积高度约6m 12m，堆积平均厚度约8m。根据 工程地质手册（第五版）斜坡工程稳定性分析自然斜坡类比法查表法中表8-4-11规定进行了分析，自然状态下，废石堆处于欠稳定状态，但若受到震动或雨水冲刷后可能发生失稳，形成不稳定坡面。废石堆上游汇水面积较小，发生泥石流地质灾害的可能性小。4.2地形地貌景观破坏矿区长时间的矿业活动使区内地貌遭受破坏，取而代之的是采坑、废石堆，这些地质环境问题对地形地貌景观破坏非常严重，严重影响了当地自然景观。4.3植被和土地资源的损毁由于矿业开采活动，大量的原有植被遭到破坏，使基岩、废石和废渣直接裸露，大量的土地废弃闲置，严重浪费土地资源，与周边环境形成了巨大的反差。5 治理原则5.1以人为本，消除地质灾害威胁以人为本，对存在地质灾害隐患的部位进行重点恢复治理，消除地质灾害隐患，保障周边村民的生命财产安全，维护社会稳定和经济的快速发展。5.2结合实际，充分利用原有地形依托矿区原有地形地貌，充分发挥微地貌的作用，利用原有地形，促进治理措施与周围自然环境的融合。5.3工程措施与生物措施相结合的原则针对矿区植被遭受破坏的实际情况，依据工程措施与生物措施相结合的原则开展治理工作。5.4技术可行、经济合理的原则矿山地质环境治理本着技术可行、经济合理的原则，以利于获得较好的治理效果。5.5多种措施并用，综合治理矿山地质环境治理必须制定切实可行的实施方案，地质环境问题治理工作要与当地规划和经济建设相结合，尽可能将矿山地质环境治理和原有环境有机地结合起来。6 矿山地质环境恢复治理措施6.1清理危岩对采坑2边坡坡面面上的危岩进行清除，消除崩塌隐患，清除采用机械破碎+人工辅助方式，清除的危岩体产生的废石就近破碎后回填至平台低洼处，并进行分层压实，清理危岩200m3。清理施工采用自上而下，分区跳段的方式进行，每段施工长度宜为15m；较破碎地带清理可采用人工或者撬棍进行清理，不得使用爆破方式清理。清理施工时应遵循“信息法”施工的原则，勤监测、勤巡视，及时反馈信息，根据变化的情况指导施工。施工应避开雨季、大风等恶劣天气，安全施工。6.2场地平整废石堆进行场地平整，场地平整面积12627m2。利用推土机对废石堆30cm厚度内就地挖填找平，根据各坐标桩标明该点挖填高度和设计的坡度数据，对场地进行找坡，保证场地内各处地面都基本达到设计的坡度。根据工地旁存在乡村道路和矿区道路，确定边缘地带的竖向连接方式，调整连接点的地面标高。179管理及其他Management and other还要确认地面排水口的位置，调整排水沟管底部标高，使矿区与周边地面的连接更自然，排水、通道等方面的矛盾降到最低。6.3回填工程采坑1东侧的两处竖井（竖井1、竖井2）采用推土机将废石堆东部的废石进行削坡推运回填至竖井，距离井口0.5m处采用混凝土灌注至井口对其封堵。废石堆削坡后标高与周围地形相协调，削坡过程中要随时注意边坡的稳定性。废石堆和采坑2边坡底部渣堆开挖工程采用推土机自上而下推运，采坑1东侧清理的废石运至竖井进行回填，竖井下部选用粒径较大石块回填，回填土中不能含有树墩、垃圾等污染地下物质；采坑2边坡底部的废石推运至采坑21级平台低洼处，回填时应注意由下而上分层铺填，不得采用大坡度推渣、以推代压、不分层次和一次推填的方法。距离两处竖井井口0.5m处采用C30混凝土灌注，混凝土就近购买，运输采用专用车辆，混凝土混合料运送车辆到达摊铺地点后，一般直接进行灌注，并用人工找补均匀，如发现有离析现象，应用铁锹翻拌。用铁锹摊铺时，应用“扣锹”的方法，严禁抛掷和搂耙，以防止离析。6.4覆土工程废石堆和采坑2平台进行客土覆土，废石堆覆土厚度0.3m，采坑2平台覆土厚度0.5m。客土采用自卸式装载车运进矿区，利用推土机对土进行平整，后由人工对高低不平地段进行修整，平整厚度为0.3m。土壤土质要求：含沙、石量少，颗粒细腻，渗水速度慢，保水性能好。6.5绿化工程废石堆进行原场平整及客土覆土后撒播灌、草籽进行绿化，撒播密度为20g/m2，种类主要有苜蓿、高羊茅、紫穗槐等。采坑2平台进行客土覆土后挖坑种植紫穗槐进行绿化。紫穗槐株行距为1m1m，呈品字形栽植，树坑采用人工开挖，规格：深0.4m、直径0.5m，紫穗槐选择健壮植株，株高0.6m，无冠栽植。采坑2边坡底部客土覆土后，栽植爬山虎，爬山虎选用两年以上健壮植株，主蔓长度1.5m 2.0m，种植间距0.5m，种植沟规格0.3m0.3m（宽深）。灌、草籽撒播采用JZ-4V4000L液压喷播植草机进行施工，保证其均匀有效。播种前先浇水浸地，保持土壤湿润，稍干后将表层土粑细粑平，进行撒播，均匀覆土3mm 5mm后轻压，然后喷水。播种应及时喷水，水点宜细密均匀，宜可采用草帘覆盖保持湿度，至发芽时撤除。撒播草籽后进行幼苗抚育管理工作，以提高草籽的发芽率。养护期为一年，由专人负责浇水，使其保持有足够的水分，若发现有大面积种子不发芽情况，要进行补充撒播。紫穗槐采用人工开挖树坑，人工栽植。爬山虎种植槽位于采坑2坡底，采用人工进行开挖。紫穗槐和爬山虎栽植后进行幼苗抚育管理工作，以提高成活率。养护期为一