安徽省露采矿山主要地质环境问题及工程治理措施分析

2019-02-10管政亭赵国红

世界有色金属 2019年10期

管政亭，赵国红

（安徽省公益性地质调查管理中心，安徽合肥 230009）

安徽省矿产资源丰富，水泥用灰岩等露天开采建筑材料类矿种为安徽省优势矿种。但因重开采轻保护，安徽省露天开采导致的矿山地质环境问题特别突出。2014年开始，安徽省启动“三线三边”矿山地质环境治理等行动，重点治理位于自然保护区和重要景观区、重要居民集中生活区、省际周边，重要交通干线、重要江河沿线的矿山地质环境问题。通过治理工程的实施，安徽省露采矿山地质环境正逐步恢复。

1 露采矿山主要矿山地质环境问题

1.1 资源破坏

1.1.1 占用和损毁土地资源

露采矿山开采时剥离了采区的表土及向下开采时形成的采坑严重损毁了土地资源，开采遗留的各类废渣、废石、废弃的采矿设施压占土地资源，使得大面积的土地资源失去使用功能。

1.1.2 破坏植被资源

由于露采时表土的剥离，使得原本生长在山体表面的植被遭到破坏，固体废弃物堆放占用的土地，也导致原生植被遭受破坏，并影响周围植被生长，恶化了植物群的生存条件，使植被的覆盖率降低。

1.1.3 水土流失

由于植被资源的破坏，沿露采边坡堆放或在采场底盘直接堆放的各类废渣、废石及剥离的表土在雨水的冲刷下，造成大量的水土流失，浪费了土地资源，破坏了自然生态环境。暴雨季节水土流失更为严重，流失的水土搬运汇入河流和沟道中产生重力侵蚀，导致矿区周边沟岸扩张，土地不断遭受侵蚀和破坏，加剧周围河流沟谷的泥沙含量。

1.2 地貌景观破坏

露采矿山在矿山开采前为浑圆的山体，受矿山开采的影响，山体破损，改变原始地形，造成地形崎岖不平，形成大量的宕口、采坑和陡坡，露采矿山对自然景观造成极大的破坏，对过往车辆、船只及行人造成视觉污染。部分露采矿山位于自然风光秀丽、旅游资源较为丰富的地区，严重影响了旅游资源的开发利用。

1.3 地质灾害隐患

1.3.1 崩塌

露采矿山开采边坡坡度普遍较陡，高差较大，许多地段近于直立，留下较多的陡峻高坡，由于受构造、风化、原岩成岩条件及爆破采动等因素的影响，许多宕口节理、裂隙发育，坡面凸凹不平，坡面中上部存在突出危岩体和拉张裂缝，在自重应力作用下，易产生拉裂破坏，形成崩塌。

1.3.2 滑坡

露采矿山边坡岩体中常存在软弱泥岩等夹层，开挖暴露后遇水易膨胀软化而形成滑动面，在受雨水影响或其他外来因素影响时极易发生滑坡地质灾害。此外，矿区内废渣、废石堆场顺坡自然堆放，边坡角度过陡，如未修建拦渣挡墙，其主要成分为碎石、碎石土，结构松散，在雨水冲刷下也极易发生滑坡。

1.3.3 泥石流

露采矿山绝大多数没有建设专门的堆渣场且堆渣未采取拦挡措施，矿山开采过程中形成的大量废渣、废石及废弃表土随意堆放、倾倒于山间沟谷中，这些废渣长期堆积于山坡、沟谷中，在雨水的冲刷下易造成矿山冲沟淤积、堵塞，形成暂时性堰塞体，一旦遇到暴雨等强降雨，则易形成矿渣型泥石流，毁损下游农田，堵住沟口，改变原有地表水排水系统。

1.4 水均衡、水环境破坏

露采矿山对矿山原始地形地貌改变较大，开采面坡度陡峭，开采时随着地表覆盖土的剥离，加速了大气降水向岩层直接下渗速度，对矿区水均衡有一定的破坏作用，但其影响范围仅限于矿区。露采矿山开采的矿石物理力学性质较好，化学性质稳定，开采加工方式为机械破碎，一般不会分解出有害组分，矿业活动对水环境影响一般。

2 治理措施

针对露采矿山存在的主要矿山地质环境问题，根据安徽省矿山地质环境主要特点、矿山地质灾害发育程度及技术、经济条件综合考虑，采取相应的治理措施，最终达到防灾、减灾、消除地质灾害隐患，保证山体稳定的目的。

2.1 边坡治理

2.1.1 危岩清理

开采宕口上存在的已完全脱离母岩的浮石或开采宕口的不稳定边坡，需对浮石及危岩体进行清除，根据各边坡高度、坡度和所处位置的不同，采用不同的清理方式。清理时，采用由高往低的方式逐步进行，先采用机械设备进行分段，之后采用人工撬动、解小、清面，然后用挖掘机挖掘松动的石块，坡面仅对残留碎石及明显松动的浮石或突出明显的棱角进行清除，清理的土石方用于采坑底盘区的整平回填。

2.1.2 降坡卸载

降坡卸载一般采用坡率法，采用边坡填方、挖方及设置安全平台等技术措施，控制边坡高度和坡度，达到边坡自身稳定的一种边坡整治方式，是露采矿山边坡治理中优先采用的方法，且效果良好[1]。按工程类比的原则，结合区内已有稳定边坡的坡率值和经验，边坡治理后，坡度控制一般在60°以下，当高度超过20m时，分段设置3m～5m的台阶[2]。

2.2 底盘平整

2.2.1 地形平整

底盘平整主要是按设计标高、结合周边地形进行平整，削高填低，将高处清理出来的渣土、废石填入低处，并进行压实，经整理后一般地形坡度不高于15°，尽可能与原始地形地貌相契合。

2.2.2 覆土

露采矿山的废弃地一般没有土壤层，平整后需要覆土，覆土土源就近选择耕植土，覆土后的土壤层自然沉实厚度一般不小于0.5m。

2.3 复绿工程

2.3.1 边坡复绿

在保证坡面稳定、安全的前提下，将边坡恢复成自然、和谐、生态的植被环境，在坡顶，边坡局部平坦、凹陷处及坡脚处可开挖植生钵、植生槽等，利用藤蔓如爬山虎等上爬下挂进行复绿，或采用鱼鳞坑种植植物，平台处可直接种植乔木、灌木或播撒草籽。但边坡复绿较难解决的问题是如何在陡峭的坡面尤其是岩质坡面上固定植生条件，为植物提供水、肥，且能经受风吹雨打。现在较为成熟的方法有挂网客土喷播、高次团粒喷播等复绿方法进行复绿，其中高次团粒喷播技术应用在高陡岩质边坡上效果较好，其使用富含有机质和黏粒的客土材料，在喷播瞬间与团粒剂混合发生团粒反应，形成与自然界表土具有相同团粒结构的土壤培养基，由于喷播后会发生疏水反应，所以黏结力极强的土壤培养基会牢固地吸附于坡面上，能抵抗雨蚀和风蚀，防止水土流失[3]。

2.3.2 底盘复绿

底盘复绿常采用直接种植乔木、灌木或播撒草籽的方式。绿化的植被可选择气候条件适当、根系发达、分生能力强、较耐瘠薄及抗性强的灌木、乔木和藤蔓，条件允许的情况下可种植果木如梨树、桃树或葡萄等经济林木，这样即可以美化治理区环境，达到较好的复绿效果，又可以产生一定的经济效益。

2.4 截排水工程

2.4.1 截水工程

为防止降水对边坡冲刷降低边坡稳定性，且影响绿化效果，露采矿山边坡坡顶和平台需开挖截水沟，截水沟断面可采用梯形或方形，应根据该地历史最大日降雨量以及地表径流率、汇水面积等地形因素，确定坡顶、平台截水沟截面尺寸。截水沟沟底坡度和局部具体布设根据地形，以排水顺畅为宜，开挖出的土石方就沟两侧填埋。

2.4.2 排水工程

为保证治理区的降水能顺利自流排出，防止山上洪水对坡脚和覆土层的冲刷，应沿坡脚和坡面修建相互贯通的排水沟，常采用排水明沟的方式排除复垦区内的雨季积水。排水沟的断面多采用梯形、矩形或U形，断面尺寸规格需考虑坡面和场地的汇水面积，排水明沟的沟底比降应与沟道沿线地面的坡度接近[2]。排水沟每间隔20m或变坡较大时需设伸缩缝。

2.5 其他辅助工程

2.5.1 挡墙

为阻挡外部人员和牲畜进入矿区发生相关危害或阻挡小块落石滑出采矿区，在宕口入口处可设置挡墙，或为防止水土流失，在距平台、陡坎外边沿一定距离处也可修筑挡墙。挡墙基础要有一定埋深，开挖后要求夯实地基，压实度不小于90%，间隔一定距离要设置沉降缝，墙身需设置泄水孔，为防泄水孔堵塞，在墙后设置厚沙砾反滤层，并在泄水孔下设置胶泥隔水层，不使积水渗入基础。

2.5.2 安全防护栏

为安全起见，沿髙陡采坑边坡外侧可设置安全防护围栏，提高行人安全避险意识，确保安全。防护栏可采用带筋水泥预制桩加钢管连接制作，凿岩埋置并以混凝土固定于岩体上。

2.5.3 警示牌

为防止安全事故发生，提高行人安全防护意识，有必要制作安置一批安全警示牌，重点安置在治理区入口、髙陡边坡边、水域边、路口、深坑入口及其它险区入口等。警示牌采用水泥制牌，刻字清晰、字体醒目、语义明确、通俗易懂。埋设要牢固，定期检查维护，损毁后需重新制作安装。

2.5.4 植被养护

治理区栽植的草皮、树木等植被应做好后期养护，包括喷水养护、追施肥料、病虫害防治、修剪与补植等。养护期一般为两年。浇水应该在植被最需要水的时候浇，以培育植被的强大根系，提高抗性。施肥分为施底肥和追肥，底肥一般在回填耕植土时一起加入，追肥的最佳时间应掌握在温度和湿度最适宜植被生长的季节，施肥数量的多少取决于植被类型、土壤的质地、季节和植被的长势，施肥后应立即浇水，以防烧苗。害虫防治应当在正确诊断病害、明确病原菌种类、掌握病害发生发展规律的基础上采用有效的杀虫剂及适当的防治手段。养护初期，应及时检查种子的出苗情况，如果发现有缺苗现象，就要迅速采取补种措施。

2.5.5 监测

监测的重点是治理后边坡的稳定性、坡面浮石掉落情况以及重建植被的生长、成活情况、绿化效果等。

边坡监测点主要布置于边坡坡顶、坡脚、转折处；植被资源监测点主要布置在已进行植被重建的复绿场地中，采用定点定时监测与定期巡查相结合的方法。边坡稳定性监测可采用简易监测法，设立固定标尺，如打入木桩或钉拉绳法、画线法、贴纸条法，或水泥砂浆贴片等，定时采用钢卷尺、皮尺进行观测。绿化效果监测采用目视观测法，主要监测植物成活率。

监测时间一般从治理工程开始至治理工程结束后2年止。边坡稳定性监测每月一次，雨季根据情况适当增加频次，遇大雨、暴雨每天24小时派专人值班监测。植被资源、水土流失状况、绿化效果等监测，初期每月一次，之后可每半年一次。