某露天矿山环境保护与治理工程

＊陈 毅

（莆田市水质净化有限公司 福建 351100）

引言

近些年来，我国社会经济飞跃发展的同时，矿产资源开采力度也不断增强，矿山环境遭到巨大的影响。因我国对矿山地质环境的保护与治理工作起步时间较晚，众多开采中和废弃关停的矿山未进行环境保护和治理工作，导致地貌生态破坏、危岩崩落、水土流失等地质环境问题频发[1-3]。

为全面落实“绿水青山就是金山银山”理念，坚持节约资源和保护环境的基本国策，本文通过对某露天矿山地质环境问题分布、特征、成因、保护与治理现状进行分析，运用工程、生物及管护等方式将不合理开采对矿山的生态影响和破坏降到最低程度，使得矿山地质环境恢复治理成效符合当地生态保护与城乡建设发展要求。

1.矿山概况

本次设计露天矿山距离县城7km，有简易公路与县级公路连接，同时紧临当地一条独具特色的旅游、景观、生态高速公路。矿区地处丘陵区，地形总体呈东高西低、北高南低，采坑边帮最高标高与采坑底板最低标高最大高差约82m，整体呈凹陷。矿体为建筑用花岗岩，局部存在顺层节理裂隙面，作为裸露边坡组成主体其工程地质性较差，易崩落。该区域地下水类型为基岩裂隙水，水文地质条件相对简单，受地形、大气降雨影响区内水无法自然排放。经长期粗放式开采，现状矿山采坑面积约91150m2，山体植被损害殆尽，大面积灰白色基岩裸露，生态环境破坏严重（图1）。

图1 矿山现状图

2.矿山环境问题

(1)原生地形地貌景观破坏

矿区历经多年过度开采，原生地形地貌景观遭到严重破坏，采坑地板形成积水采坑，区内地表、边帮灰白色岩石裸露，原有的自然植被和人工植被基本消失殆尽，表层覆土受雨水冲刷不断流失，地表生态功能全部或部分丧失，生态环境恶化严重，破坏了当地原本较好的地形地貌景观和人文景观。

(2)高陡边坡岩石崩落

因矿山采用露天开采方式，很多地方一坡到底，特别在采坑东南侧、东侧部分边坡坡度超过70°，零星分布一些小块危岩，稳定性较差。强降雨或爆破产生强振动时，位于高陡边帮局部节理裂隙交叉形成楔形的危岩易发生崩落，对区内过往人畜构成较严重威胁。

(3)土地资源破坏

矿山土地利用现状多为灌木丛和杂树。矿山现状形成一个较大采空区，再加上破碎场地、堆放场地等矿山配套场地，面积合计达55570m2。由于采空区破坏了大量的土地资源，无法发挥原本土地资源的效益。

3.环境保护与治理工程设计方案

(1)方案分析

本次方案设计以山水林田湖草为生态修复理念，按照 “宜林则林、宜耕则耕、益草则草、易景则景”的原则，结合矿山所处区域人文和旅游特色，特别是景观视觉的需求进行设计[4-6]。

矿山节理裂隙较发育，无长期存水采坑，无恢复治理为渔业养殖、人工湖、水域观赏区的条件。矿山开采建筑用石料矿，如恢复治理为农业建设用地，需要大量的符合治理标准的覆土，而且恢复治理成本巨大，采用大量客土会产生新的环境问题，不能充分发挥恢复治理后矿地的经济效益和社会效益。在露天采场边坡稳定性、覆绿、原采坑底板、废土石堆场、临时设施场地修整后，并完善排水设施作为林业用地较为适宜，可发挥该矿山土地的最佳使用功能，并能满足当地对旅游高速途径区域的景观需求。治理方案主要为裸露岩石高陡边帮治理、临时场地治理、采坑地板平台治理、排水系统治理等四项的工程治理手段，覆土植被种植的生物手段及矿区植被管养与安全维护的养护手段进行（图2）。

图2 矿山环境治理平面图

(2)裸露岩石高陡边帮治理

根据矿区采坑现状地形地貌，还有开采技术条件，本次治理的裸露岩石高陡边帮采用梯级降坡减载—危石清理—梯级台阶覆土复绿；分级高度确定为10m，最上部风化土边坡依其厚度合理放坡；各台阶台面宽度确定为5m，各中段台阶安全坡度确定为65°，土层的边帮安全坡度约45°，共设计+130m、+140m、+150m、+160m、+170m、+180m、+190m七个台阶（图3）。台阶外缘施工截面为梯形，在台阶边缘修建干砌挡土墙，挡土墙修建完成后，在台阶上覆土，并种植三角梅、竹子、马占相思等乔木和爬藤植物。在边帮逆水坡风化土上方距采坑最终边帮2m处设置安全围栏，在高陡边坡较显眼地方布置安全警示牌，防止人、畜误掉入采坑内。

图3 矿山环境治理剖面图

(3)临时场地治理

矿山临时场地主要包括生活办公区、碎石加工区和堆料场，总占地面积约为26070m2（折合约39.09亩），本次设计首先采用人工和机械设备对矿区范围内的临时建筑物进行拆除，进而对场地进行平整后覆土植树，覆土厚度为0.5m，按行株距3.0m×3.0m种植马占相思，并进行养护，时间6个月。

(4)采坑地板平台治理

矿山现状形成1个凹陷采坑，坑内无法实现自然排水，为更好实现治理效果，首先对采坑底板进行覆土，将矿山剥离土中用于台阶和临时场地覆土后剩余的全部剥离土全部回填采坑底板，覆土后种植马占相思，并进行养护，时间6个月，同时为避免地表降水的影响，依治理后的采场底板平台地形布置引排水沟，将地表降水排放至矿区西南部自然冲沟中。

(5)排水系统治理

采坑西南侧出口处标高降低至+130m后，采坑底板标高将高于采坑外部标高，通过修建排水设施可实现采坑自然排水。设计沿采坑底板外侧修建排水沟，通过西南侧出口排出到采坑外部。临时场地为南高北低，标高低于最终采坑底板标高，大气降雨会汇往临时场地北侧，在采坑西南侧（即临时场地北侧）修建两侧排水沟，连接采坑出口处排水通道，将降水排至西南部的自然沟谷中。

(6)矿山资源利用

在治理工程设计过程中，为达到采坑边帮稳定，消除崩塌地质灾害隐患及掉块、坍塌，采坑底板及配套设施场地修整为林业用地的目标，需切削采坑边帮，故会产生一定量建筑碎石料。石料可作为建筑用碎石利用，而剥离土可作为采坑台阶、采坑地板和临时场地的覆土料使用，项目矿山治理所形成的石料及剥离土可物尽其用。

本次设计15条恢复治理工程剖面，在剖面图上量取矿体切削边坡部分面积和削平采坑平台部分面积，在平面图上直接量取剖面线间距。依据矿石资源量计算公式。

式中，V：岩矿体积，m3；

S：段面积，m2；

L：平均厚度，m。

估算本次恢复治理工程范围内可利用花岗岩矿石量约29.18万m3，矿石开采损失率按2%计算，则治理范围内能产生花岗岩矿石量为：29.18×（1-2%）=28.60万m3。

矿体被花岗岩强风化土覆盖，其岩性为砾质粘性土、碎石土等，细颗粒土料含量较少，平均厚度为7.6m。采坑边帮治理施工势必形成大量的剥离土，剥离量约为17.63万m3，另外，为实现采坑自然排水，本次设计降低采坑西南侧出口处标高至+130m，根据现场调查和对矿山企业访问，采坑西南侧出口处为矿山前期开采剥离土堆放处，该区域降低标高可产生土量约为2.30万m3，治理范围内的总剥离土量约19.93万m3。

(7)工程实施计划

项目设计治理周期为2年（共计24个月），分两个阶段、四个分部工程实施。第一阶段安排14个月，主要为上山道路、堆料场地准备、危岩清除、剥离最终边帮境界内风化土、Ⅰ-Ⅶ级边帮台阶成型及覆土复绿施工工程等；第二阶段安排10个月，主要为临时配套设施拆除、场地清理、排水系统完善、采坑底板和临时场地复绿工程以及植被养护等（表1）。

表1 治理工期进度表

4.效益成果

本次矿山环境治理工作，使得高陡危岩崩落隐患消除；矿山景致得以改观，特别是对公路视觉景观有所改善；矿区水土流失面积“减量”、植被覆盖率提高，自然生态环境得以逐步恢复。极大改善矿区及周边地质环境状况，提高矿区地质环境质量，环境效益明显。

项目实施过程中可对恢复治理施工时切削边坡产生的石料进行回收利用，以冲抵矿山环境保护与治理任务所发生的费用。土地资源方面有效增加林地面积117220m2，土地产出效益较高。项目的开展促使矿山开采与地方经济协调发展，并在一定程度上对优化当地产业结构，解决当地劳动力就业，促进新农村建设和社会稳定，形成当地经济与自然环境和谐发展的局面具有较为重要的作用，社会与经济效益显著。

5.结语

文章设计采坑高陡边帮采用梯级降坡减载—危石清理—梯级台阶覆土复绿；采坑底板平台采用1级大平台—削高填低—完善排水系统—采坑底板平台整治为林业用地；临时性配套设施采取拆除—清理废弃物—完善排水系统—整治为林业用地。最终到达露天矿山环境保护与治理的目标。

项目实施消除矿山高陡危岩崩落隐患、水土流失得到控制、植被复绿明显有效改善矿山景致，大幅提高途径的旅游高速公路景观水平。实施过程中切削边坡产生的石料进行回收利用，用以冲抵矿山环境恢复治理所发生的费用，同时有效增加林地面积117220m2，土地产出效益较高，对当地社会与经济发展起到一定的推动作用。