石灰岩露天矿山生态修复治理方案浅析<br/>——以福建三明南方水泥伍家坊矿区为例

石灰岩露天矿山生态修复治理方案浅析
——以福建三明南方水泥伍家坊矿区为例

2022-08-30陶付

四川建材 2022年8期

陶付

(中国建筑材料工业地质勘查中心福建总队，福建福州 350001)

0 前言

伍家坊水泥用石灰岩矿为在建矿山，开采矿种为水泥用石灰岩，开采方式为露天开采，生产规模为200万t/a，矿山开采标高+360～+669.8 m，矿区面积1.268 3 km2。前期矿山开采面不规范，历史遗留诸多问题，典型的矿山环境问题主要为：矿区环境与周边环境不协调；矿山功能区划分不合理；矿山地质环境存在地质环境问题，如矿山开采面不规范、存在地质灾害问题等。

1 矿山地质环境背景

矿区地处闽赣边界地带的怀玉山余脉东北麓，地貌以侵蚀剥蚀为其特色，周边无污染源，植被发育，矿区内崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害不易发生，周围空气、水质优良-良好，未受污染。矿区距离204省道仅3 km，距高速公路互通口13 km，交通极为便捷，当地社会安定、村民朴实，自然环境现状良好。矿区目前正在开采，地形坡度较陡，地形切割较强烈，极有利于大气降水的径流和自然排泄。基岩零星裸露，大多为残坡积、坡洪积物所覆盖，原始地质现状较好，不存在崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害隐患，原始环境地质条件良好。

2 矿山环境问题成因

2.1 功能区布置不合理

矿山管理区、生活区、机修区主要有天津矿山公司、运矿车队、排土车队及挖掘机车队等管理生产人员，各自独立占用一块区域，且功能多重复，利用率较低且安全隐患较大。办公楼、食堂、机修和宿舍紧连混合使用，搭建严重，占地面积较大，矿部办公室、会议室、值班室、财务室、活动室等场所不足，无标示标牌，未设立专门的监控室。区域植物绿化率几乎为零，路面坑洼不平，油桶、废弃轮胎、汽车配件等随地堆放于办公区周边，场地杂乱无章。生活垃圾无固定堆放处置场所。

2.2 开采技术落后

本矿露天开采优势明显，故矿山采用露天开采。矿业活动基本按照“矿山资源开发利用方案”进行规划开采，贯彻“采剥并举，剥离先行，贫富兼采”的方针，矿山采用自上而下水平分层方法进行开采，开采台阶高度为15～20 m。矿山爆破采用中深孔爆破技术，采用非电起爆网络。开采面凹凸不平。近年来，企业通过不断加大对矿山的投入，聘请专业采矿队伍进行开采生产管理，500平台以下终了剖面及平台更为规范，取得了较好的效果。

2.3 地质环境恢复不及时

矿山开采过程中未及时采用有效的综合治理措施、矿山环境恢复治理方案，导致矿山终了边坡形成高陡挂白边坡，影响感官。矿区处在“三区两线”范围内，对福建省建设生态文明建设影响较大，仍然存在对开采形成的终了边坡生态恢复治理不及时问题，暂未建立地质环境监测系统，如：高陡终了边坡稳定性监测等。图1为治理前矿山终边坡，图2为治理后矿山边坡。

图1 治理前矿山终边坡

图2 治理后矿山边坡

3 矿山环境总体评价

3.1 功能区布置不合理

1)生产区、管理区、生活区和生态区等功能分区布局不合理，生产、运输和贮存管理不规范，生产区设置操作提示牌、说明牌、路线示意图牌等标牌缺失。

2)生态修复区主要有3处：①矿区西侧形成一面终了边坡；②2号老采场；③排土场南侧堆存区。西侧终了边坡已形成11个不规则的终了平台，台阶坡面角50°～80°，局部台阶垮塌，台阶高度10～30 m，台阶平台宽度0～10 m，中间主要为基岩，周边为覆土层。土质边坡坡度较陡，大部分坡度大于45°，最大土质坡面角可达60°，坡高约15～20 m，受降雨影响，土质边坡多处出现崩塌、掉块现象。两侧多处垮塌，几乎没有平台。岩质边坡坡度较一般大于60°，局部接近直立。且因开采爆破震动和岩层构造节理裂隙影响，现场调查，+530 m开采平台多处存在裂缝，局部沉陷，潜在崩塌方量约5 000 m3，并存在滑坡等灾害隐患的可能。

3.2 开采技术落后

因矿区矿石质量较差，对剥离的覆土层未用作水泥配料，废石较多，矿山水资源较缺，但未对降雨进行综合利用。

3.3 地质环境恢复效果差

前期已对部分终了边坡进行生态修护，没有部署养护工程，但效果差，大片基岩仍裸露，部分铺防尘网，排水沟没有形成系统，且大部分被堵塞，除最上面坡面外，其他开采平台、坡面均需要进行重新生态修复，面积约67 200 m2。局部还需进行坡面整理。

4 绿色矿山实施方案

4.1 重新布置功能区

生产区、管理区、生活区和生态区等功能分区布局合理，生产、运输和贮存管理规范有序，生产区设置操作提示牌、说明牌、路线示意图牌等标牌，生产区道路硬化。根据目前矿山人员特点，本着尊重历史的原则，在整合现有资源的基础上，拆除大部分搭盖，优化矿部布局，将矿山办公及生活有效分开，改善职工办公环境。

4.2 地质环境恢复措施

生态区终了边坡坡度近乎45°～50°，各平台台阶坡度介于55°～65°，土质边坡施工工序为清危-平整坡面-钻孔-插筋(锚杆)-C20水泥砂浆灌注封孔-挂网-喷播-遮荫网覆盖-养护等，具体方案如下。

1)边坡修整：为保证边坡坡面无浮险石残留，确保后期复绿施工安全，需对矿区西侧终了边坡坡面及各平台进行人工或机械清坡，清坡土方。此外，对开采平台通过机械推平、挖方填方等工程进行场地整平，矿山道路应修整处理，为后期施工与养护提供施工便道。

2)截排水工程：为防止雨水对覆绿坡面的冲刷、增强边坡表层坡体稳定性，在采坑边坡上部、开采平台内侧修建截排水沟，将坡面、平台截排水汇集到两侧。

3)边坡加固：终了边坡土质坡面采用50 mm×50 mm间距的Φ6 mm镀锌铁丝网加固，镀锌铁丝网从坡顶沿坡面顺势铺下，坡顶处铁丝网伸出坡顶80 cm，将其置于坡顶浆砌片石底下固定，坡面铁丝网固定在Φ12 mm钢筋锚杆上，锚杆与网连接处用Φ1.6 mm钢丝绑牢，竖向每30 cm用钢丝绑扎，网与网搭接宽度10 cm，锚杆间距为1 m×1 m，孔径Φ18 mm，锚杆伸出坡面12 cm，孔内灌注M20水泥砂浆封孔，长度土质为1 m，岩质为0.8 m。根据现场调查，560、575 m平台存在表层崩塌现象，未见深层滑动，采用井字型锚杆框架加固，预应力锚杆采用Φ32 mm钢筋锚杆，设计锚杆长度25 m，锚孔直径130 mm，设计拉力200 kN，锚杆布设间距2.5 m×2.5 m，设计共需锚杆约3 120 m。框架63梁体采用C30混凝土浇筑，框架梁嵌入坡面10 cm，其基础先铺砌2～5 cm厚砂浆调平层，再进行钢筋的制安，遇局部架空采用M10浆砌片石嵌补。岩质边坡区域，岩质边坡区域在镀锌铁丝网加固的基础上，采取SNS主动柔性防护网进行加固，主动防护网每张为4 m×4 m(或4 m×2 m)的DO/08/300型钢绳网和S0/2.2/2.25×10.2格栅网组成，DO/08/300型钢绳网直径为8 mm、网孔菱形边长为300 mm、网块形状为矩形(或正方形)。主动柔性网铺设前需安装钢绳锚杆，钢绳锚杆采用Φ16 mm钢绳锚杆，锚杆网度4 m×4 m。

4)干砌石挡墙：在宽度大于4 m的终了岩质基岩平台外缘距坡口1～2 m处沿地形设置一道干砌石挡墙。干砌石挡墙高0.3 m，顶宽0.2 m，底宽0.35 m，胸坡1∶0.5，背坡直立。

5)坡面采用植生混凝土。该终了边坡坡度较陡，局部有陡坎等存在，设计采用植生混凝土对坡面喷播进行复绿。植生混凝土(绿色混凝土)喷播技术是采用特定配方对岩石边坡进行防护绿化的新技术。适用于边坡较为稳定，坡度大于45°的岩石、碎石土边坡或风化边坡坡面。植生混凝土(喷播)由绿化基材、种植土、纤维、植被种子等按照一定比例组合，植生混凝土由425#水泥、生植土、腐殖质、长效肥保水剂、混凝土绿化添加剂按重量比12%∶74%∶12%∶1%∶1%充分拌和。植物种子；乔木：马尾松、杉木；灌木：黄荚槐、合欢。草种：狗牙根、百喜草、高羊茅、白三叶、弯叶画眉草，形成植被混凝土干料，并搅拌均匀，高压喷射到挂有底网的坡面上，形成类似于自然土壤且能储存水分和养分适宜植物生长的基层，喷射完毕后，覆盖一层防晒网防晒保墒，经过一段时间洒水养护，青草就会覆盖坡面，揭去防晒网，茂密的青草自然生长。植物恢复后，发达的根系可通过基材深入到岩石裂隙中，与底网、锚杆、基岩结合成一个有机整体，从而达到护坡固坡、植被修复的效果。植生混凝土喷播厚度不小于10 cm，土壤以本地富含植物种子的表层土或种植土为主。边坡各平台采取喷播植草籽进行复绿，其中，干砌石挡墙后按照2 m的间距修建种植巢穴，种植巢穴高度0.8 m，长宽0.8 m×0.8 m，种植松类等植物。

6)喷播后，应建设养护系统，其中喷管(即竖向管)水平间距20 m，喷头间距9 m。滴管(即横向管)竖直间距3 m，滴管孔间距1 m。由于地形条件复杂，部分管距可做适宜调整。喷头采用喷雾喷头。喷管管径50 mm，滴管管径25 mm。由于缺少类似地区绿化混凝土养护经验，建议施工时先做试验段，从养护效果方面进一步确定喷头、管材及加压设备。

7)高陡边坡顶部开采边界外围每隔50 m设立安全警示牌。