采石场废弃矿山地质环境恢复治理措施探究

2023-10-10陈善成

河南科技 2023年16期

陈善成钱程

（1.安徽省煤田地质局勘查研究院，安徽合肥 230000；2.安徽省安庆市自然资源与规划局，安徽安庆 246000）

0 引言

党的二十大报告提出，必须牢固树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，站在人与自然和谐共生的高度谋划发展。矿业转型升级、实现绿色矿山高质量发展是“两山”理论的重要实践，也是生态文明建设的关键一环。矿山开采促进城市经济发展的同时，也造成了地貌破坏、植被损毁等一系列环境问题，埋下了危岩体崩塌、弃渣边坡崩滑等地质安全隐患。尤其是早期的许多矿山未设立采矿权，长期进行无序开采，随着矿产资源减少和政策等因素的影响，废弃矿山越来越多，成为令人触目惊心的“大地伤疤”。矿山的地质环境恢复治理是我国构建绿色矿山的关键措施，也是促进矿区经济绿色发展的必要途径［1］。本研究以眉山采石场二采区废弃矿山为例，探讨矿山地质环境恢复的综合治理方案，为废弃矿山地质灾害隐患的消除和区域生态环境的可持续发展提供参考。

1 研究区概况

安庆市眉山采石厂二采区废弃矿山位于安庆市宜秀区眉山村，矿山类型为建材及其他非金属矿物，矿种为建筑石料用灰岩，1974 年由眉山村组织开采，前期未设立采矿权，为无序开采，2007 年1 月正式设立了采矿权，矿山名称为安庆市眉山采石厂，采矿权人为安庆市眉山采石厂，开采建筑石料用灰岩，开采方式为露天开采。

由于安庆市眉山采石厂开采严重威胁当地部队油库安全，为实施生态文明建设和推动安庆市东部新城区经济发展，2009 年6 月采矿权到期后，安庆市宜秀区国土资源局正式关闭了安庆市眉山采石厂，现为废弃矿山，遗留1个废弃开采宕口及1处山坡弃渣体。宕口呈近圆形，直径约120 m，采空区面积1.22 hm2（平面面积）。最大开采深度79 m，形成了高陡的岩质边坡，坡度约70°～80°。边坡中上部局部留有较多台阶，台阶宽约0.3～1.5 m。弃渣体位于治理区东侧，南北长度约110 m，东西宽度约60 m，面积5 608.8 m2，平均厚度约2.0 m，矿区土地利用现状如图1所示。

2 研究区地质环境问题

20 世纪70 年代初，由于建筑石料的需要，安庆市眉山采石厂二采区在把门山东侧露天无序开采了大量石灰岩，根据矿山地质环境调研结果，此采石场废弃矿山存在植被和地貌景观被破坏、土地资源不合理使用及具有潜在地质灾害等地质环境问题为主［2］。

2.1 破坏植被和地貌景观

废弃矿山宕口区和弃渣体分布区范围内的植被已经被完全破坏，暴露出大面积裸露的岩壁和宕口。矿山原有地形地貌在采动作用下产生变化，将原有地形转变为拥有高而陡的岩质边坡及深且低的宕口地形。山体已由原本茂密的丛林变为夹杂了大片高陡岩壁、植被严重破坏的“秃山”，形成残缺破败的视觉污染景象（见图2），严重影响城市形象。

2.2 破坏和占用土地资源

根据废弃矿山现状，安庆市眉山采石厂二采区废弃矿山共挖损、占用土地面积总体为1.81 hm2（平面面积），其中采矿用地挖损面积0.91 hm2、占用面积0.180 hm2；林地破坏面积0.32 hm2、占用面积0.39 hm2。采石宕口挖损的土地主要是采矿用地，包括少量林地，弃渣占用的主要是山坡下方的林地，以及少量采矿用地。

2.3 存在地质灾害隐患

采石场西部出现一个裂隙发育的高且陡峭的岩石边坡和尚未治理的危岩体，存在崩塌隐患。沿斜坡堆放着矿渣，若不及时采取治理措施，可能会产生弃渣体坍塌、滑坡风险。

2.3.1 边坡危岩体。由于不规则采石，形成了一个坡度大于70°的陡峭岩壁（见图3），其最大高度为79 m。由于对松散岩石的局部清除不够彻底，在斜坡面和岩壁顶部存在4 处危岩体，总体积约880 m3。这4 处危岩体主要受岩石裂隙切割控制，目前虽然与边坡母岩相依，但均呈分离状态，稳定性差，在风化作用、雨水渗透侵蚀左右及震动作用下极易发生崩塌。这4 处较高的危岩体一旦崩塌，其破碎岩块对斜坡下部的破坏性强，严重威胁相关人员生命安全，并影响该地的地质环境恢复治理工程。

图3 坡顶危岩体

2.3.2 弃渣体。废弃渣土分布在宕口西侧下方山坡，弃渣顺坡堆积（见图4），南北长度约110 m，东西宽度约60 m，面积约5 600 m2，坡度约60°，由于弃渣结构松散，这种陡立的弃渣边坡处于不稳定状态，在重力和雨水渗透作用下易发生弃渣体崩塌。

图4 上部弃渣体陡立边坡弃渣体下部山坡坡度

弃渣体下部山坡坡度约25°，弃渣顺坡堆积，前缘坡脚没有采取支挡措施处理，现状在弃渣体南侧的下部已发生位移现象，形成了5 条平行的拉张裂缝，裂缝延展长度8～15 m，宽度5～15 cm，每条裂缝的下坡侧均有下错位移现象，局部下挫距离达0.5 m。由于弃渣体结构松散，空隙大，在连续降雨和强降雨的作用下，弃渣体极易饱和而发生弃渣滑坡。

综上所述，必须实施眉山采石场二采区废弃矿山地质环境恢复治理工作。结合具体情况，应先对该矿区进行危岩清除，设计截排水工程，并合理布置围栏，同时进行生态环境治理，实施岩壁和采场地盘复绿工程［3］。

3 研究区治理方案

3.1 治理原则

以人为本的原则。对露天开采破坏的边坡，通过清理危岩、裸露岩壁绿化等工程手段，消除视觉污染，在保障人民群众生命安全的前提下，为人民群众创造美好的生活环境。

因地制宜的原则。对治理区进行统筹规划，综合治理，宜林则林，宜建设用地则恢复为建设用地。

参照当地规划的原则。治理设计需要与《宜秀区经济发展规划》《矿产资源开发利用规划》《矿山地质环境保护与治理规划和土地利用规划》等规划相衔接。

土石方平衡原则。对露天采场底盘，通过填挖工程等手段使其平整。同时，严禁大开大挖、严禁“以治代采”，做到“石不出场”，就地合理利用。

环境、社会、经济效益协同原则。废弃矿山地质环境治理应协调好环境效益、社会效益和经济效益，并使利益实现最大化。

3.2 危岩清除工程

应当采取人工手持风镐、撬杠等工具或使用机械设备自上而下地对废弃采场高陡边坡上的浮石、危岩等进行清除。危岩块破碎后，部分块石可用于排水沟、挡土墙砌筑，其余全部填筑在宕口边坡坡脚及地势低洼处。预计危岩及浮石清除工程量为2 300 m³。

3.3 岩壁绿化工程

由于矿山开采未按设计分台阶开采，留下高陡岩质边坡，以削坡开阶法进行植被重建难度较大，难以全断面快速复绿，且会带来山体挖损面积进一步扩大。因此，对矿山岩壁绿化采用“植生槽与团粒喷播联合植被重建”技术，能有效地解决高陡岩质边坡快速复绿和永久复绿。植生槽在形成人工种植平台的同时，对植生槽以上喷播植被重建段也起到阻滑作用。针对陡立的、岩石相对完整的裸露岩壁，采用团粒喷播绿化，团粒喷播长成的植被能有效阻止水土流失，且覆盖的植被能隔绝太阳暴晒，避免温度大幅度变化，在为坡面提供保护的同时，可以完成坡面的生态再造［4］。

3.4 底盘绿化工程

采场底盘绿化工程包含整平、覆土及种植乔木等。覆土来源利用现存的废土废渣，表层主要采用外购耕植土。将矿山尚未自然复绿弃土弃渣回填于采场凹坑及底盘，再将种植土覆盖在废土石层之上，弃土弃渣覆盖层厚度预计0.5 m，种植土层厚度设计为0.2 m。在底盘整平覆土以后，种植松树，树苗高度均在1.5 m以上，间距5×5 m。

3.5 截排水工程

由于该处采石场边坡后缘距离山脊较近，采场汇水量较小，故坡顶处无需设置截水沟。该工程仅需在边坡底部坡脚修筑排水沟用于排泄边坡面和宕口底面汇集的雨水，排水沟东侧与当地修建的排水系统相连接。

3.6 围栏工程设计

宕口边坡高陡，为防止行人牲畜坠入采坑，设计在离采坑坡顶边缘4 m 处修建护栏，在宕口东侧修建护栏。围栏与采坑边坡连接，形成封闭空间，阻止闲杂人员进入宕口，避免意外发生；护栏采用高速公路双边护栏网，立柱、网丝浸塑处理，卡式连接，网高1.20 m，预计护栏总长约432 m。另外，在边坡顶部每隔50 m设置警示牌。

3.7 后期养护工程

植生槽与团粒喷播联合植被重建绿化及坡脚林地均需进行两年灌溉养护，确保苗木茁壮成长。为保障绿化成活率达到95%以上，实施治理工程的第一年须以浇水养护和补植为主；种植第二年苗木已成活，以水肥结合养护和病虫防治为主促进苗木生长［5］。养护工程期间需对植生槽受侵蚀程度和裂缝发育情况进行监测，一旦发现危险区域须及时进行加固。

4 研究区治理效益分析

4.1 社会效益

对该废弃矿山进行治理后可清除废弃采矿区高陡边坡上遗留的危岩体，消除了崩塌、滑坡及不稳定的边坡带来的威胁，保障当地居民的生命财产安全，维护了社会的稳定。且将采矿区裸露的岩壁全部绿化，消除视觉污染，改善安庆市对外形象，促进社会经济发展与生态环境协调发展。

对废弃矿山地质环境的治理，体现出党和政府推进生态文明建设的决心，是建设资源节约型、环境友好型社会的具体体现，社会效益显著。

4.2 环境效益

通过治理，采石场裸露岩壁绿化面积22 589.32 m2，裸露的底盘及边坡坡脚恢复为林地面积4 612 m2，压占山坡的弃渣体未复绿部分被清除，已经复绿部分得到稳固，有效地消除了废弃矿山带来破坏土地、压占土地及水土流失现象，改善了安庆市宜秀区生态环境及当地人民群众的生活环境。此外，还起到了示范作用，有利于安庆市宜秀区社会经济的可持续发展，环境效益显著［6］。