浅谈井冈山市废弃露天矿山生态修复技术

2023-01-09高小丽

中国金属通报 2022年18期

高小丽

1 项目主要概况

以停产多年的江西省吉安市井冈山市德胜采石场02 为研究对象。采矿活动对矿区的地质环境造成了很大的破坏，露天开采对地形地貌景观破坏严重，废弃工厂挖损、压占的土地资源造成了较大程度的土地浪费，在强降雨时水土流失现象严重，对周边农田造成了一定程度的影响。

通过治理及矿山修复，从而消除废弃矿山存在的地质灾害隐患，保证当地群众的生命财产安全，恢复和改善占损土地的地质环境和生态环境，使废弃的露天矿山土地得到恢复和利用。也是提升井冈山市生态环境质量、保障区域生态安全。因此对废弃矿山进行系统治理十分有必要。

井冈山市德胜采石场02 不在“三区两线”可视范围。

2 自然地理及地质环境条件

2.1 自然地理

2.1.1 交通位置

井冈山市境内交通公路干线有G220、G356 国道、S314、S230、S540、S542 省道，G1517 莆炎高速公路，拟建宜井遂高速公路，铁路有吉衡铁路。北接永新县、泰和县，东、南部和遂川县相连，西邻湖南省，总面积为1452.24km2。

井冈山市德胜采石场02 位于厦坪镇沉塘村，距离厦坪镇约5km，交通便利。

2.1.2 气象与水文

治理区属亚热带季风气候，四季分明，雨量充沛，年平均气温14.5℃，最高气温36.7℃，最低气温-10.1℃，年平均相对湿度86%，最高年平均相对湿度90%，最低年平均相对湿度82%；治理区平均降雨量为1901.4mm，年最大降雨量为2878.8mm，年降雨量最少为1144.9mm。此外，降雨量在年内分配不均，3月～8月属雨季，占多年平均降雨量71.38%。

井冈山市地处山区，水资源丰富，水溪密布，溪流蜿蜒曲折，在区内汇集有数十条河流，较大的河流有5 条，分别是龙江河、郑溪河、拿山河、行洲河、仙水河，属赣江水系。区内河流中上游段均为山区，地表径流量变化较大，年平均径流量1.5m3/s ～12.1m3/s。德胜采石场02 治理区有牛吼江河支流沉塘村河，调查期间无水，河床宽7m ～18m。

2.1.3 社会经济概况

据2018年末社会经济统计资料，全市下辖12 个乡、6 个镇、1个管理局、1个管委会、1个街道办事处、1个垦殖场、107个村、16 个居委会、4 个分场、6 个林场，村密度10.3 个/100km2，人口16.3 万，人口密度为130 人/km2，其中非农业人口4.367 万，占总人口25.98%。

井冈山市是中国革命摇篮圣地，又是全国著名风景旅游胜地。井冈山市有保存完好的革命旧址遗迹达100 余处，其中21 处被列为全国重点文物保护单位，6 处被列为省级重点文物保护单位，35 处被列为市级文物保护单位。

井冈山市风景名胜区分为11 个景区，76 处景点。近年来，井冈山市大力开发旅游资源，域内众多的自然景观和人为景观吸引了大量游客。旅游资源已成为经济发展的重要力量。

2018年全市实现生产总值76.45亿元，可比增长9.4%，其中：第一产业增加值53755 万元，第二产业增加值192656 万元，第三产业增加值518092 万元。国民经济三大产业比例结构由2010年的8.9：31.5：59.6 调整为2018年的7.03：25.20：67.77。人均生产总值达到48082 元。

3 地质环境条件

3.1 地形地貌

井冈山市内地势从整体看南西高，东低。南西部为中山，东部为低山、丘陵、盆地。德胜采石场02 治理区所属地貌单元主要为低山地貌，微地貌为陡坡，地表地形坡度18°～36°，治理区内四周采场地势较高，中间工业场地地势低，治理区海拔标高+310m～+430m，相对最大高差120m。

3.2 地层岩性

德胜采石场02 治理区主要出露地层泥盆纪晚世嶂岽组及第四系残坡积，泥盆纪晚世嶂岽组（D3zd）出露岩性为石英砂岩，产状为133°∠22°，层状结构，层厚0.2m ～0.3m，边坡岩体主要以强-中风出露，强-中风岩体厚度70m，岩体较完整。覆盖层为第四系残坡积（Q4edl），岩性为含碎石粘土，碎石含量10%～20%，厚度0.5m ～1.0m，硬塑状。

3.3 区域地质构造

根据《江西省区域地质志》、《江西省地质构造图》（1 ∶100万）。治理区在区域构造位置上位于华南褶皱系（Ⅰ2）、赣中南褶隆（Ⅱ3）、赣西南（赣州—吉安）拗陷（Ⅲ7）、大湖山—井冈山—陈山隆褶断束（IV17）。

据《中国地震动参数区划图》（GB18306-2015），工程所经区域地震烈度区划为Ⅵ度区；地震动峰值加速度值为0.05g；地震反应谱特征周期0.35s。属江西省区域地壳基本稳定区，区域稳定性较好。

3.4 水文地质条件

地下水类型：

根据含水层的岩性特征、成因类型、赋水空间的形态特征等，青原区治理区范围地下水类型有基岩裂隙水、松散岩类孔隙水两类。

（1）基岩裂隙水。基岩裂隙水分布于泥盆纪晚世嶂岽组石英砂岩，志留纪早世万洋山序列的中粗粒斑状黑云母二长花岗岩基岩风化裂隙、构造裂隙中，节理裂隙发育，地下水赋存于构造裂隙及节理密集中，含水性不均匀，泉流量一般小于0.1L/s，地下水径流模数平均2.73L/s·km2～13.20L/s·km2，水量贫乏，但裂隙闭合性和张开性，分布不均匀，属弱富水的含水层，水质类型属HCO3--Ca2+-Mg2+淡水。

（2）松散岩类孔隙水。第四系松散岩类孔隙潜水为矿区第四系残坡积含碎石粘土孔隙水，碎石呈棱角状，粒径0.5cm ～10cm不等，含碎石粘土、砂性土，为强透水层，地下水水位受季节变化影响，水位埋深0.4m ～2.6m，水力性质属潜水，单井涌水量120.96t/d～150.06t/d，富水性中等，平均地下水位年变幅1.02m。地下水补给源于大气降水，其次为基岩裂隙水的侧向补给和汛期河水的反向补给，斜向河流流向径流，其径流强度大，径流途径短，以片流方式就近向河床排泄。

地下水以大气降水补给为主，以散流形式向邻近河谷，洼地排泄。

4 井冈山市德胜采石场02废弃露天矿山生态修复治理分析

4.1 地质环境问题分析

井冈山市德胜采石场02 为废弃矿山，露采形成三个岩质高陡边坡、平缓区及工业场地。露采边坡出露岩性为石英砂岩，产状133°∠22°，层状结构，边坡岩体主要以强-中风出露，边坡稳定性较好。井冈山市德胜采石场02 面积约65124m2，其中裸露边坡面积约24401m2，裸露底部平台及工业场地面积约27065m2，已自然复绿面积约13658m2。

露采边坡均为岩质边坡。边坡岩体的稳定性主要受结构面控制，如软弱层理面、节理裂隙结构面等，综合结构面的组合形态、岩性、变形破坏方式，边坡不稳定因素主要以破碎岩体沿结构面下滑、楔形体崩塌和坠石为特征。根据现场调查的资料，定性分析岩层层理结构面与裂隙结构面对边坡整体稳定性的影响。

4.2 地质环境整治

治理项目的地质环境整治主要采用三种措施：第一、危岩体清理工程：对坡面上的松动危岩体、浮石和浮碴、坡顶陡立坡面以及不良结构面进行全部清除。凡有多组结构面切割并且其中存在外倾结构面或者外倾结构面交棱线的，存在发生崩塌隐患的岩块均为松动岩块。外倾而且倾角小于坡脚、结合度较差、有可能成为崩塌运动面的即为不良结构面。坡面上的浮石、浮碴为残存于坡面上的大小不等的块石，直径在0.1m ～2m 不等。清理施工应采用自上而下的方式进行，禁止任何部位采取自下而上的施工方式；每段施工长度应大于10m，可根据现场施工条件而调整。边坡坡顶存在陡立岩面的应进行清除，同时确保沿坡顶斜坡上无堆积物存在；第二、地形整治工程。地形整治表面主要是针对开采平台、采场缓坡区遗留的岩块土方。对采场底部、台阶平台及平缓区进行机平推土，采用挖掘机、铲运机等机械设备平整土方。填平低洼处，降低高度和坡度，多余土石方可用来铺填进矿区土路。在地形整治时对较大块石就地破碎平整，对缓斜坡表面浮石及遗留的碎石、土方进行清理平整。合理使用露采场表层的碎石粘土，调整碎石土级配，将块径大于10cm 的石块置于地层，增加表层黏性土厚度；将清理的浮石就地由内向外堆置在台阶平台上，整体坡度小于12°；第三、排水沟工程。通过设置科学合理的排水系统（排水沟、跌水沟、沉淀池），做到“水流通畅，分流合理”，避免地表及地下水对边坡面及场地造成影响，既有利于边坡的永久稳定，又解决区内水土流失现象。治理区内地表径流通过纵横交叉的排水网络最终排向治理区地势低洼处的河流中，在落差大的地方，应设立跌水沟。排水沟沿采场底部平台内侧和工业场地内外侧自然布置，同时必须根据地形条件满足排水要求。

4.3 生态修复方法

复绿工程是指对已破坏地表部分进行植草、种树等工作，以恢复其原有生态环境。本治理区的复绿工程主要分三部分：①撒播草灌籽、穴播植树复绿，②高次团粒喷播复绿，③坡脚回填耕植土种植爬藤复绿。

由于复绿工程需要满足植物生长的耕植土，土质较为贫瘠，直接种树难以存活，需从井冈山市城区购买耕植土。井冈山市德胜采石场02 废弃矿山覆盖层为第四系残坡积，岩性为含碎石粘土，碎石含量10%～20%，厚度0.5m ～1.0m，少量耕植土可用地形整治后表层残坡积土、粉质黏土及碎石粘土可进行现场混合配比进行改良。耕植土主要用于在平缓区及工业场地“穴播植树”、裸露边坡区“高次团粒喷播复绿”及高陡直立坡脚“种植爬藤复绿”。

基于上述方法，本治理项目主要复绿方法主要有：①对地形整治后坡度平缓区场地进行撒播草灌籽、穴播植树复绿。主要区域为露采场开采平台。耕植土应选择疏松、肥沃、透气、透水的土壤，有机质大于5%、氮磷钾大于4%，水分大于20%，PH值5.5 ～7。治理区所种植的树木为乔木（湿地松、马尾松、杉树等阔叶林），根据现场调查，周边主要树种为马尾松，本次选择树种为带土球马尾松（三年生），土球直径20cm，株高约80cm，种植工序为平地—挖坑—施肥——种植（补植）—浇水—养护等。②高次团粒喷播复绿。本工程的绿化目的是消除视觉污染及恢复原有生态环境指标，绿化对象主要为坡度较陡的岩质边坡，坡面清理后的坡面基本消除了地质灾害隐患。但岩面上基本不存在自然的植生条件，绿化立地条件很差，同时无法有效地进行常规客土作业。对坡面采用高次团粒喷播的工艺在岩面边坡坡面上建立生态层，以达到预期的绿化效果。将粘合剂、植物纤维、调节剂、泥炭土、保水剂、缓释复合肥、水等通过喷播机械，按比例搅拌均匀后，利用喷播液压设备将搅拌后混合料送至喷射管口，喷射到钉网处理后的岩面上。③坡脚回填耕植土种植爬藤复绿。本次治理工艺针对露采三区边坡，因露采场基岩裸露，切坡高陡，大部分近直立状，坡顶原始植被发育，不具备削坡条件，对边坡坡面的不良结构面，危岩体进行清除，消除地质灾害隐患、自然复绿为主。在切坡底部采取机械开挖沟槽，再回填耕植土种植爬藤植物复绿，分别沿坡脚挖沟槽，沟槽规格0.3*0.3*0.3m。开挖后回填耕植土，耕植土厚度不少于0.3m，种植爬藤植物，爬藤植物为葛藤（三年生），种植间距为0.5m 一株。肥料复合肥，复合肥量为0.1kg/株。为了让葛藤更快地往上生长，管护期要加强人工干预，引导爬藤往坡面生长。

4.4 复绿后养护管理措施

植被养护由于其特殊的地理条件，所以它的养护亦具有其特殊性，其养护工作主要包括浇水、施肥、病虫防治、补种及后期苗木种植。植被养护期为2年。

4.4.1 浇水

治理内有水塘，水质较为清澈，用于场地浇水养护，使用洒水车浇水养护。主要对治理区A、C、D 区浇水，浇水面积约面积51466m2。

4.4.2 施肥

一般在苗木移植成活后施第一次肥，以后每半年施肥一次。要求在行间开沟，将复合肥施于沟底，然后盖土。施肥时间在傍晚，施肥量每棵树20g，施完后及时灌水。

4.4.3 病虫害防治

①病害防治。以预防为主，定期做好喷药防治工作，应根据季节和病虫害发生规律采取预防措施，在病虫害易发时期，每月对易感植物喷药1 次～2 次。在使用杀菌剂时，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对该种病原菌有效的杀菌剂及适当的防治手段。②害虫的防治。可采用生物防治法：药剂防治，物理防治：诱杀成虫（摘除卵块、灭杀幼虫）。

4.4.4 补种

发现未存活的马尾松和爬藤应及时进行补种，同时对爬藤进行人工干预，引导爬藤往坡面上生长。春季补种可考虑和当地采集的种子混合补种，于每年的初春时间（3月份～5月份）在当地边坡上补种一些种子苗，如爬山虎、紫藤、火棘、野蔷薇、胡枝子、粘毛胡枝子等的种子点播在边坡上，亦可在周边山地选择灌木幼苗带土移植到坡面上。