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秦岭南麓废弃露天矿山生态修复治理研究
——以宁陕县寸儿坝花岗岩矿为例

2022-11-21郑海军李江力

中国非金属矿工业导刊 2022年3期
关键词:废渣覆土花岗岩

妙 超,王 焘,郑海军,李江力

(1.中国建筑材料工业地质勘查中心陕西总队,陕西 西安 710003;2.湖北省地质调查院,湖北 武汉 430034)

秦岭具有调节气候、保持水土、涵养水源、维护生物多样性等诸多功能,在我国生态环境中具有重要的地位[1]。秦岭南麓区域内地形地貌差异显著,地质构造复杂,深大断裂发育,矿产资源丰富,为矿业开发活动提供了良好的矿物基础,但长期的矿业活动对矿区生态环境造成了较大破坏,地质环境问题突出,引起了全社会的广泛关注。

近年来,随着国家对生态文明建设的深入推进,各级地方政府积极推进废弃矿山、政策性关闭矿山的生态环境治理工作,且效果明显[2]。宁陕县设立专项资金用于境内无主、历史遗留、政策性关闭退出矿山的地质环境恢复治理工作,寸儿坝花岗岩矿生态修复属于此专项治理任务。鉴于此,本文以秦岭南麓废弃露天矿山—宁陕县寸儿坝花岗岩矿为研究对象,针对该矿山历史采矿活动产生的生态环境问题,提出生态修复治理方案及措施,以期改善当地生态环境。

1 研究区概况

寸儿坝花岗岩矿为一废弃露天石材矿,位于陕西省安康市宁陕县皇冠镇花岩沟。区内有简易矿山道路向南1km到达两河乡公路,再向北5km到达皇冠镇,从皇冠镇沿西(安)—汉(中)高速(G5)向北80km可至西安,向西南140km可至汉中,交通便利。本区属亚热带山地湿润大陆性季风气候,气候湿润,降雨分布不均,温差悬殊,平均气温为13.6℃,多年平均降水量为1 080mm。研究区地貌属中山陡坡地形剥蚀地貌,植被以乔木林为主,灌草次之,土壤为黄棕壤土、棕壤土。区内出露地层为第四系全新统冲洪积物、人工堆积物,岩体为印支期第二期黑云母花岗岩。区内地下水类型为第四系松散岩类孔隙水和基岩裂隙水两种。岩土体主要由黑云母二长花岗岩和第四系冲洪积物、人工堆积物组成。

2 生态环境现状及存在问题

2.1 废弃矿山现状

废弃矿山为寸儿坝花岗岩矿,现有露天采场1处、废渣堆3处、废弃场地1处、废弃道路1条。露天采场面积0.867 3hm2,呈“圈椅状”,平面形态不规则,由边坡和底盘构成。边坡出露灰白色花岗岩,上部岩体裂隙较发育,完整性较差,局部存在危岩块;下部岩体完整性好、坚硬且致密,为石材开采部位。底盘较平整,石材切割后形成的碎石、块石堆积于底盘。废渣堆堆积总量约0.8×104m3,废渣碎石粒径一般1~5cm,偶见大块石,渣坡高3~40m,坡度30°~37°,堆积厚度约0.2~3m,局部见低矮灌草生长,现状整体稳定。废弃场地为一层3间砖砌建筑,四周为混凝土硬化地面。废弃道路为历史采矿活动运输矿石及废渣用道路,泥结碎石路面,宽约4.0m,长约270m。

2.2 生态环境问题

(1)地质灾害问题。

露天采场边坡整体较稳定,局部节理裂隙发育,呈块状,主控破裂面近似直立,存在松动岩体、危石;废渣堆经多年沉降处于较稳定状态,所在沟道泥石流发育程度为轻度易发;周边自然环境良好,发生大规模崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害的可能性小。

(2)地形地貌破坏问题。

寸儿坝花岗岩石材矿位于秦岭重点保护区。采矿活动破坏山体地形地貌,形成了约30m的深坑且边坡岩石裸露的劣质人工地貌,破坏了原生地形地貌景观,与周边山体的自然和谐生态景观极不相称[3]。共计破坏地形地貌景观面积约2.158 7hm2。

(3)土地损毁问题。

现状采坑岩石裸露,渣堆杂乱无章堆放。露天开采、场地及道路修建等挖损土地,废渣堆压占土地,损毁了自然山体和沟道,破坏了土地资源,损毁土地类型为乔木林地、采矿用地。

(4)植被破坏问题。

露天采场开挖时对植被实施清理,去除表层土壤,致使地表岩石裸露;废弃建筑及废渣堆长期压占土地,破坏了地表植被和土壤结构;废弃道路使土壤板结,植被无法自然生长。历史采矿活动导致区内植被覆盖率下降,水土流失情况严重,生态系统功能退化,使原有的生态环境系统发生组织和结构上的改变,打破了生态平衡[4-5]。

3 修复治理方案

3.1 治理原则

废弃矿山生态环境脆弱,环境承载力有限[6],采取适宜的治理工程措施,恢复重建废弃矿山及周边的生态环境是极为重要的[7]。宁陕县寸儿坝花岗岩矿生态修复治理工作坚持保护优先,自然恢复为主,人工修复与自然恢复相结合的原则,因地制宜的确定生态修复工程;坚持技术可行、经济合理、运行安全的原则,以最小的治理经费获得最大的恢复效果。经修复的创面与周边环境浑然一体,避免二次破坏和太多人工痕迹[8],恢复秦岭环境自然原貌。

3.2 治理目标

以保障安全、修复生态、兼顾景观,实现治理区内“山青、水净、坡绿”为治理目标,通过治理措施达到矿山地质环境影响基本消除、损毁土地得以复垦、区内植被逐步恢复、水土流失得以控制的最终目的。

3.3 治理方案

针对寸儿坝花岗岩石材矿存在的问题,结合宁陕县土地利用总体规划及区域环境确定治理方案,采取切实可行、经济有效的治理措施,恢复治理区生态环境。通过植树种草,恢复采区植被;采场边坡采取上垂下爬式藤本植物栽植,提高复绿效果;底盘坚硬岩面覆渣、坑穴及鱼鳞坑内覆土,减少覆土总量,也可截留存储自然降雨;土壤从周边县外运,可满足覆土量需求;综合利用、就地取材,充分利用原地物料(块石、片石等)。

露天采场边坡采用坡脚覆土栽植+坡顶藤本垂直绿化,恢复为草地;采场底盘采用场地平整+覆渣覆土坑穴栽植乔木+截排水工程,修复为林地。废渣堆采用鱼鳞坑客土栽植乔木+覆土种草的方法,辅以挡墙和截排水工程,修复为林地。废弃场地采用建筑物拆除+场地平整+坑穴覆土栽植乔木+种草,修复为林地。废弃道路采用场地平整+覆渣覆土坑穴栽植乔木+种草,辅以挡墙和截排水工程,修复为林地。

4 修复治理措施

4.1 土石方工程

包括清理危岩、坡面平整、场地平整、废弃建筑拆除、截排水沟等。人工清除岩质坡面的不稳定危岩、孤石。填埋废渣堆坡面冲沟,清理坡面凸出块石,堆放至坡脚。削高填低采场底盘、废弃道路及拆除废弃建筑后的场地,进行机械整平。拆除废弃场地建筑设施及硬化地面,就地破碎摊平用于场地平整。采场、废渣堆外围及废弃道路旁设置C20混凝土截排水沟,断面形状为矩形,顶部和底部净宽 0.3m,深 0.4m,厚0.2m。

4.2 挡墙工程

包括干砌石挡土墙、格宾网箱挡墙。干砌石挡土墙用于支挡土体,布置于采场底盘外围及废弃道路旁,断面呈直角梯形,外露高度0.7m,基础埋深0.2m,顶宽 0.5m,底宽0.78m,墙高 0.7m,墙背直立,墙面坡比1∶0.4,基底水平。格宾网箱挡墙用于废渣堆护坡,布置于废渣堆坡脚,单箱长2.0m,宽、高均为1.0m,采用4mm镀锌钢丝网与Φ8钢筋骨架结构连接为整体,上下石笼网间采用Φ20插筋连接,外层用大砾石填充,内层小砾石填充,充分利用原地块石。

4.3 覆渣、覆土、整地

外运优质土层,通过有机肥培肥恢复土壤肥力后进行表土回填。采场底盘、废弃场地及废弃道路覆细渣0.5m后,覆土0.1m;废渣堆坡面覆土0.1m;坑穴及鱼鳞坑内覆土,用于栽植乔木。

整地包括坑穴整地和鱼鳞坑整地。在覆土后的采场底盘、废弃场地及废弃道路,按照水平间距1.5m、行距1.5m的品字形设置坑穴;采场边坡坡脚按照间距0.5m设置坑穴;采场边坡坡顶按照间距0.5m设置鱼鳞坑;在覆土后的废渣堆,设置水平间距1.5m、行距1.5m的品字形鱼鳞坑。

4.4 植被恢复及养护

植被恢复包括植树、栽植藤蔓植物、撒播草籽等。在采场底盘、废弃场地、废弃道路及废渣堆设置的坑穴及鱼鳞坑内栽植油松;采场边坡坡脚坑穴间隔栽植扶芳藤、爬山虎;坡顶鱼鳞坑栽植葛藤;全面积撒播草籽,草种选用白三叶、紫花苜蓿及早熟禾,种子用量为60kg/hm2。

对修复区恢复的林地、草地进行养护。林地养护主要为水分管理、养分管理、林木修枝、林木密度调控和林木病虫防治等[10];草地的养护主要为浇水。

5 效益分析

矿山生态修复工程是习近平生态文明思想在基层的深入贯彻,是地方政府推动生态文明建设的重要举措,是秦岭保护区生态修复工程的重要组成,将带动区域生态修复事业的发展。本工程的实施将恢复受损地表植被,调节区内生态环境,重建秦岭山清水秀的自然环境,改善和美化周边农村人居环境,促进地方经济发展,充分体现以人民为中心的发展思想,切实推进区域生态文明建设和乡村振兴。

6 结论和建议

(1)废弃露天石材矿山是秦岭资源开发利用造成的历史遗留问题,做好废弃露天石材矿山的生态修复有利于改善秦岭生态系统质量,增强秦岭生态系统稳定性。

(2)通过对寸儿坝露天石材矿现状生态环境问题的研究,适宜采用自然恢复为主,人工修复与自然恢复相结合的生态修复模式进行治理[11],通过土石方工程、挡墙工程、整地、覆土、植被恢复及养护工程的实施,可消除区内矿山地质环境影响、复垦土地、修复植被、控制水土流失,具有良好的社会、经济和生态效益。

(3)加强研究,综合考虑,因地制宜。应继续加强废弃矿山生态修复技术和方法的研究,充分考虑治理区生态环境问题及区域环境背景,结合地方规划部署及当地百姓需求等,采取宜林则林、宜草则草、宜藤则藤等措施综合治理,恢复治理区生态功能,为今后矿山生态修复治理提供可借鉴的经验。

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