葫芦岛市多金属矿开采后的地质环境恢复与综合治理方案

2021-05-20叶东博

中国金属通报 2021年4期

叶东博

（辽宁省有色地质一〇五队有限责任公司，辽宁葫芦岛 125000）

葫芦岛市多金属矿的矿产资源，其规模和利用程度不断扩大，导致矿区地形地貌景观和土地资源都受到了严重破坏，产生各种类型的地质环境问题。当前政府部门制定了生态环境的相关管理制度，指出矿山资源开采时，应做好生态环境和地质环境的保护，解决矿山地质、生态环境、社会矿产需求之间的关系，避免地质环境受到较大破坏，而针对环境破坏区域，则要进行科学有效的恢复治理，推动矿山地质环境不断完善，加强金属资源的重复利用[1]。针对地质环境和资源遭到破坏的矿产区域，从绿色环保的理念出发，提出地质环境恢复与综合治理方案，为矿山地质环境的保护措施，提供指导意见，修复多金属矿被破坏的生态环境。

1 葫芦岛市多金属矿开采后的地质环境恢复与综合治理重要性

对葫芦岛市多金属矿开采后的地质环境进行勘察，该矿区总体布局包括工业广场、矿石临时堆放场、采场、巷道、地下开采坑口、废石堆放场等，矿山基础设施永久破坏了地貌景观，对土地资源造成挖损压占，形成规模体积较大的弃渣和探槽，开采区域周边存在水位下降、土地塌陷等问题，开采单位随意堆放的废弃矿碴，其承重结构稳定性较差，特殊天气会出现崩塌、水土流失等现象，土壤常年风化，矿山地表的采集坑和岩墙数量较多。具体现象如下图所示。

由此可知，探索恢复与综合治理方案，具有重要意义，但当前地质环境恢复治理仍存在一定问题：存放大量多金属矿山废弃物，污染了矿区周边环境，造成土地资源的浪费；山坡缺少绿植保护，产生水土流失、土壤荒漠化的现象，矿层土地较为贫瘠；矿山开采技术和设备较为落后，工作人员环保意识较差，忽略了矿山地形地貌的恢复；土壤理化性质恶劣，PH值严重偏低，土地酸化破坏范围较大。针对以上问题，提出地质环境恢复与综合治理方案，推动地质环境修复进程[2]。

图1 葫芦岛市金属矿破坏的地质环境

2 葫芦岛市多金属矿开采后的地质环境恢复与综合治理方案设计

2.1 加强多金属矿山废弃物处理

检测多金属矿山综合治理工程，对矿山废弃物进行处理。增强治理工程的稳定性监测，在线监控矿山周边绿化和环境，实时掌握矿山内部的废气排放量，包括颗粒物浓度和氮氧化合物等，定期检查井下老旧通道和井上地面裂痕，降低废气排放超标事故发生概率，同时还要填充矿山的废气巷道，以矿山绿色发展为原则，减少金属矿石向外运输的数量，对井下的空缺处进行回补。针对多金属矿山废水，葫芦岛市的开采部门应更新矿山开采手段，优化矿产资源的洗选工艺，从源头上控制废水的水量，减少工业废水排放，避免过度使用开采阶段的水资源，除此之外，还要在矿山井下和井上建立水循环系统，增强矿山周边生态环境的稳定性，循环利用多金属矿层中的水分，提高水资源的利用率，同时技术人员还应向工作人员介绍废水的不良影响、以及废水中含有的有害物质，加强废水处理的重视程度，避免施工期间废水的二次利用[2]。针对多金属矿山的井下废气，应不断更新排风设备，包括甲烷提取、喷雾、废气净化等装置，降低二氧化硫、爆炸性气体、硫化氢、一氧化碳、氨等井下废气的排放量。针对多金属矿山的固体废物，应深入井下从源头抓起，科学开采多金属矿的各个阶层，及时引进先进的设备和矿采技术，对开采实施流程进行优化，针对多金属矿层较薄的区域，则要增强对井下实际情况的勘探，降低金属矿石的开采量，在一定程度上避免固体废物的出现，推动矿山地质的恢复治理作业。

2.2 复垦多金属矿山土地

部署多金属矿山恢复治理区域，复垦治理区域土地。具体部署如下图所示：

图2 多金属矿土地复垦部署

剥离矿山土地的硬土层，硬覆盖清理后，将剥离硬土回填到塌陷区，控制剥离厚度在0.2m左右。针对土层厚度较薄的开采区域，采用亚表层和耕作层土壤，作为该区域的覆土，在区域底部先覆盖颗粒较大的土壤，控制摊平厚度为0.1m，然后选取养分含量高的上层覆盖土壤，控制摊平厚度为0.2m，从而防止剥离表土的流失，在表土堆周围，设置麻袋装土拦挡措施，利用土工布遮挡土堆，增加土壤肥力的同时，减少水土流失[3]。将林木恢复作为土地复垦的重要项目，结合葫芦岛多金属矿的地形、气候、土壤等自然条件，针对没有植被的荒地，采用正三角形配置方法，其中树种选择耐贫瘠、抗旱、寿命较长、耐寒的乡土落叶松，更加适合葫芦岛当地生长环境，同时选用耐热、适应性广、耐旱能力强、耐霜冻的紫花苜蓿，进行林下复杂地表复垦土地的覆绿，涵养多金属矿的水源，阻止泥沙流失，减少地表径流。复垦施工过程中，技术人员还应加强监测与管护，通过临时监测和巡查调查等方式，检测土地复垦区范围，并通过林木修枝和林木密度调控等技术，保证矿山土地的植被栽种。

2.3 改善多金属矿山地形地貌

适当改变矿山堆积体坡面形态，治理地下含水层，改善地形地貌景观。对废弃矿碴堆进行改造，按照自上而下的原则，在碴堆顶端前缘处进行开挖，控制开挖深度在0.1m左右，并在地质地貌条件优异的坡段，布置控制点修建施工通道，通过适当的坡面整理和整平，保证弃碴堆积体整体稳定性，在矿碴堆边坡区域，增加可供利用的林地，喷洒耐酸植物草籽，去除碴石山陡坡部分，草籽选择二月兰、野菊花、爬山虎、紫云英、常春藤等恢复植被，且植被都能够适应葫芦岛种植环境，当弃碴堆积体陡坡地带坡度较大时，对矿渣体进行削坡，控制削坡坡度在30°以内，实现矿山陡坡地带的固坡。葫芦岛多金属矿山开采后，釆空区会产生塌陷变形，导致地下含水层的裂隙分布带范围较广，为此要充分利用矿区可供利用的水源，在矿层局部地段修建集水池，完善矿区供水设施，采用收集冲沟汇水的方式，对矿山堆积体坡面进行清淤处理，整治排水设施的放水孔和涵卧管，新建石梯等辅助设施，发挥出防渗和固定坡面的作用[4]。放水设施则要保证矿区耕地的灌区用水，选择条石挡墙土坝，将块石砌筑和浆砌条石，分别作为土坝的上游面和下游面，根据坝高适当调整上、下游边坡，其中条石后坡采用土石碾压回填方式，材料使用C15钢筋混凝土，在矿山位置较高区域，利用矿区内饮用水源修建蓄水池，配置变压器、取水口池、抽水管、泵站等设施，从而补偿矿区的汇水和灌溉水沟。

2.4 修复矿区酸化土壤生态

修复多金属矿区酸化土壤，提升土地利用价值。混合使用磷胺复合肥和石灰，改善土壤理化性质，提高土壤酸碱度，配制水-缓冲溶液-土壤悬浮液，釆用笔式酸度仪，测定悬浮液的平衡PH值，进而确定矿区土壤 PH值，明确石灰粉用量，按照每亩土地35kg磷氨的补助标准，采购石灰和磷胺复合肥，对矿区酸化土地进行翻耕和施肥，针对严重酸化区土壤，则利用植物修复的方式，在土壤表面种植油菜。将酸化土壤整理为新增耕地范围，根据矿区地形进行改梯治理，把小块零散的酸化土地，以道路和沟渠为骨架，合并改造为较大块的较缓梯地，其中梯地埂坎采用土埂和石坎相结合的方式，在内部设置排水口和背沟，使其与矿区山沟和蓄水池相连，采用蓄-引-排的混合模式，治理坡面径流[5]。针对酸雨破坏的林地，进行林木种植，选择根系发达、适合酸性土壤生长的树种，美化堆积体周边自然环境，采用草、树结合的种植模式，按株距3m、行距3m的距离延展植树，并在落叶松中间插种植香椿树苗，形成乔灌结合的生态系统，实现酸化土壤的养分管理[3-5]。