趙永真，顧福計，冀 廣，劉彥章

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冬奧會交通走廊礦山地質(zhì)環(huán)境治理思路探討
——以三道營鐵礦有限公司鐵礦為例

趙永真1，顧福計1，冀 廣1，劉彥章2

（1.河北省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測總站，石家莊 050021；2.深澤縣北中山水文站，石家莊 052560）

隨著2022年冬奧會所有雪上運動項目將在崇禮縣進行，屆時將接待大量國內(nèi)外游客，但是該縣境內(nèi)在冬奧會交通走廊及賽場周邊共有7個露天開采礦山點，由此產(chǎn)生了大量的礦山地質(zhì)環(huán)境問題，有損于城市形象，本次工作任務(wù)是消除奧運通道沿線礦山地質(zhì)環(huán)境破壞對視覺景觀的影響。本文選擇其中最為典型的三道營鐵礦有限公司鐵礦為例，闡述其恢復(fù)治理的思路，以供探討治理方案。思路為少投入，多見效，治理重點考慮水土保持措施和生態(tài)復(fù)綠效果。礦區(qū)中較大的廢石堆、渣堆、露天采坑，主要采用削高填低、分階整平、覆土綠化的治理措施，礦區(qū)地勢較低、容易匯水的地段修建截排水溝，將地表匯水引入露天采坑儲存，并可作為綠化用水。設(shè)計的礦山工程從施工可行性、施工工藝復(fù)雜性、環(huán)境治理效果、工程投資費用大小及效益產(chǎn)出等多方面，進行了分析對比。

冬奧會；礦山地質(zhì)環(huán)境；恢復(fù)治理

0　前言

伴隨國內(nèi)經(jīng)濟的高速發(fā)展，礦產(chǎn)市場繁榮，為經(jīng)濟發(fā)展做出了巨大貢獻（何芳等，2010；姜建軍等，2005；唐朝暉，2013），但是因為礦山開采導(dǎo)致的問題也越來越嚴重。礦山地質(zhì)環(huán)境問題種類多樣，情況復(fù)雜，越來越多的影響到人們生活的各個方面，比如礦山地質(zhì)災(zāi)害造成人員傷亡事件、礦山粉塵對于北方地區(qū)冬季大面積霧霾天氣的貢獻等（李會荀等，2009；武強，2003）。2015年北京聯(lián)合張家口成功申辦2022年冬奧會，申奧計劃中張家口市崇禮縣將承辦冬奧會所有雪上項目。冬奧會交通走廊及賽場周邊分布著7個露天開采礦山點，總面積約2.767km2，長時間的礦山開采活動，產(chǎn)生了大量的礦山地質(zhì)環(huán)境問題和地質(zhì)災(zāi)害隱患，地貌景觀和生態(tài)環(huán)境受到嚴重破壞，造成土地資源浪費，直接影響著奧運交通走廊及賽場周邊的對外環(huán)境形象。本文以具有代表性的礦山——三道營鐵礦有限公司鐵礦礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理為案例，提出冬奧會交通走廊礦山治理的思路。

圖1　廢渣堆Fig.1 Slag heap

圖2　露天采坑Fig.2 Open pit

圖3　塌陷坑及地裂縫Fig.3 Collapse pit and ground fissure

1　礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀

礦區(qū)位于崇禮縣三道營村，距離2022年冬奧會申辦地滑雪賽場旅游道路近約1km。該礦礦山有三個采區(qū)，東部采區(qū)為露天開采，中部采區(qū)最早有地下開采，最后轉(zhuǎn)為露天開采，西部采區(qū)為地下開采。礦山的幾個較大的廢石堆、干選料堆、尾礦庫及露天采坑邊坡一角在通往滑雪場的道路上直視可見，視覺景觀破壞嚴重（圖1、圖2、圖3），進行礦山地質(zhì)環(huán)境勘查和礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理是十分必要的。三個采區(qū)礦山破壞總面積為0.52km2。共有廢石堆56個，總占地面積172905m2，總堆積方量378.008萬m3，有干選廢料堆一個，占地面積20100m2，堆積方量33 萬m3；露天采坑2個，坑口占地面積147200m2，坑內(nèi)積水的水面面積25150m2，最大水深分別為20 m 和8m；兩個尾礦庫總占地面積119780 m2，總堆積方量115萬m3，堆高分別為35m和45m；三個采場道路總長度6190m，占地面積29870m2，建構(gòu)筑物總占地面積1656.9m2，垃圾堆占地面積1000m2，豎井兩個，井口工業(yè)廣場面積5870m2。存在土體崩塌、廢石堆滑坡和采空塌陷、地裂縫等地質(zhì)災(zāi)害，其中采坑邊坡土體潛在崩塌1200m3，后緣裂縫長17.5m；5個廢石堆坡頂外緣變形明顯，潛在滑塌體積8.4萬m3，采空塌陷面積19600m2，估測最大塌陷深度約1.5 m，塌陷區(qū)外圍地裂縫3條，最長91.5m，裂縫最寬1.5m，錯臺高度最大0.7 m。

2　治理思路

（1）廢石堆

礦區(qū)中較大的廢石堆、渣堆主要采用削高填低、分階整平、覆土綠化的治理措施，治理中重點考慮到水土保持措施和生態(tài)復(fù)綠效果。一般先將廢石渣堆清理至設(shè)計的標高，將產(chǎn)生的廢石利用裝載機、汽車運移回填于區(qū)內(nèi)的低洼地段，并用推土機推平、分層碾壓進行壓實處理，最終達到設(shè)計標高，如有多余渣石可外運至指定位置。對于基底為巖質(zhì)、原地面標高與設(shè)計標高相差小于30cm且附近地形變化較小地段可不進行挖填方作業(yè)，對地形突變的基巖坎進行適當削坡。對渣坡較高的部位，如因場地條件限制不宜放坡整治時，可在渣坡邊緣坡腳設(shè)置擋土墻以防止邊坡失穩(wěn)發(fā)生滑塌。如上游匯水范圍較大，可在廢石堆上游設(shè)置排水溝，使陡壁及平臺的積水能順利排出，避免對平臺及邊緣坡面已治理區(qū)域產(chǎn)生破壞。最后于整治的平臺上覆土并種植喬木、灌木，在整治的廢石坡面上覆土并種植草本植物（徐慶勇，2015）。由于治理區(qū)面積較大，區(qū)內(nèi)可取的土源較少，經(jīng)綜合考慮治理總費用和覆土量，對喬灌木種植工程采取點坑狀換土，對苜蓿等種植工程采取開挖種植槽換土的方式，在含土量較大的碎石土、黃土狀碎石土地層中種植時不進行換土，以減少取用土量、節(jié)約治理費用。

（2）露天采坑

礦區(qū)中露天采坑一般結(jié)合廢渣石堆，采取削高填低的治理工程統(tǒng)一治理。露天采坑分布在鐵礦東部、中部采場。采坑較大，環(huán)狀開采邊坡深度較陡，且局部有不連續(xù)的小臺階，目前坑內(nèi)有積水，水源來源于上游溝谷匯水、尾礦庫滲漏水及降雨入滲水的積存?？紤]到該礦山治理中綠化用水較多，對上述兩個采坑的治理應(yīng)盡量保存坑內(nèi)水源，方法是不對采坑進行回填，保留原坑內(nèi)積水，外圍設(shè)置護欄，防范人蓄進入，對采坑外圍的陡壁可盡量利用現(xiàn)有臺階，進行延長、貫通后分級放坡處理，再對各臺面進行覆土綠化。

對采坑周邊的廢石邊坡和切坡陡坡，采用分級削坡治理的辦法，盡量利用現(xiàn)有的各臺階，并對其延伸、貫通，控制各平臺寬度不小于3m，臺階高度不大于10m分級放坡、覆土、綠化，臺階間的基巖坡面保持原狀，廢土石坡面播撒草籽綠化。

（3）土體崩塌

礦區(qū)中土體崩塌只有一處，位于東采區(qū)的采坑邊坡上，開裂明顯，治理設(shè)計中應(yīng)將其消除，清理的廢土石用于廢石堆換土綠化。

（4）廢石堆滑坡

礦區(qū)內(nèi)廢石堆滑坡體多出現(xiàn)在廢石堆邊坡上，因廢石堆邊坡較陡、坡體未經(jīng)壓實而出現(xiàn)變形開裂，坡頂出現(xiàn)張拉裂隙，治理中不單獨布置地質(zhì)災(zāi)害治理工程，可結(jié)合礦山環(huán)境治理進行放坡、壓實等整治措施即可處理。

（5）地面塌陷、地裂縫

礦區(qū)內(nèi)地面塌陷只有一處，即西部采區(qū)因地下采礦活動形成的地面塌陷，位于荒山上，因該采區(qū)停產(chǎn)時間較長，2013年經(jīng)整平和梯級狀處理，目前變形趨勢不明顯，根據(jù)勘查報告，已基本穩(wěn)定，設(shè)計中可以布置綠化工程恢復(fù)生態(tài)環(huán)境，使其與周邊環(huán)境融為一體（李永紅，2014）。并在其外圍圍護刺網(wǎng)，在通往采空區(qū)的路口樹立警示牌。警示牌數(shù)量3塊，牌正面標明“塌陷區(qū)危險，注意安全”等內(nèi)容，同時將寫上國土部門及礦山企業(yè)聯(lián)系電話，方便群眾在需要時與國土部門及礦山企業(yè)取得聯(lián)系。地裂縫是采礦引發(fā)的地面塌陷區(qū)外圍的伴生裂縫，可先進行針對性的回填夯實，再結(jié)合塌陷區(qū)一同治理。

（6）礦山道路綠化

礦區(qū)內(nèi)進礦的主干道路兩側(cè)種植油松，間種沙棘綠化；礦山內(nèi)通往各主要治理區(qū)的道路，設(shè)計作為綠化工程養(yǎng)護期的通行道路，也在道路兩側(cè)種植油松，間種沙棘綠化。其他的一些斷頭路，結(jié)合廢土石治理工程統(tǒng)一整治綠化。

（7）綠化種植及水保

由于礦區(qū)內(nèi)土源較少，全面平鋪式覆土工程量較大、費用較高，考慮到礦山廢石堆及區(qū)內(nèi)出露的碎石土大多混有一定的粘性土，設(shè)計中對礦山的綠化種植都采用坑穴內(nèi)換土，廢石邊坡均修整為30°左右的邊坡，以利于水土保持，斜坡面均沿等高線壟溝狀開挖種植槽，換土后種植苜蓿；放坡修整后的廢石平臺按5‰坡度微內(nèi)傾，露天采坑階梯狀削坡后，基巖平臺面狀覆土，外圍砌筑干砌石擋土堰，以利于水土保持和坡面穩(wěn)定。治理中的覆土來源首先利用露天采坑梯級邊坡修整時的第四系棄土和清除的土體崩塌體的黃土狀土，不夠部分采用外購?fù)猎础?/p>

（8）截排水工程

礦區(qū)地勢較低、容易匯水的地段修建截排水溝，將外圍匯水引入露天采坑儲存，防范匯水沖刷坡面，另一方面，在兩個露天采坑出口處修建排水溝，將多余之水引出區(qū)外。具體共修建9條排水溝，在東部采坑周邊修建4條排水溝，在中部采場周邊修建2條排水溝；以各采坑出口為起點，沿路內(nèi)側(cè)、廢石堆外側(cè)修建一條排水溝，將水引出區(qū)外；在西部采場廢石堆東側(cè)修建一條排水溝，將上游匯水引出區(qū)外，防范匯水沖刷坡面，影響治理效果。

3　效益分析

（1）社會效益

本次治理實現(xiàn)邊開采邊治理、誰破壞誰治理的理念，對整個社會對礦山開發(fā)的認識，礦山開發(fā)者對規(guī)范開采、環(huán)境保護的認識及國土資源管理部門對礦山地質(zhì)環(huán)境的有效監(jiān)管都有很大的提高。同時通過環(huán)境的改善，提高了冬奧會舉辦城市的整體環(huán)境形象，社會效益明顯。

（2）經(jīng)濟效益

通過治理恢復(fù)工程的落實，新增綠化面積，喬木作為木材林，有一定的經(jīng)濟效益，沙棘可作為經(jīng)濟林進行飲料開發(fā)，具有良好的經(jīng)濟效益，苜蓿可作為養(yǎng)殖業(yè)的草料，也具有一定的經(jīng)濟效益。礦山治理完成后，可結(jié)合上述工程進一步開發(fā)，實現(xiàn)經(jīng)濟效益的最大化。

（3）環(huán)境效益

礦山環(huán)境治理工程重在環(huán)境效益。礦山治理前廢石裸露，生態(tài)環(huán)境全部破壞，治理后，受破壞的部位全部復(fù)綠，生態(tài)環(huán)境全部恢復(fù)，視覺景觀影響得到消除，礦山環(huán)境與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)，甚至于成為當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境的一個亮點，環(huán)境效益明顯。

4　結(jié)論

我國正處于經(jīng)濟的轉(zhuǎn)型階段，對于環(huán)境的重視程度日益提高，礦山地質(zhì)環(huán)境種類繁多，涉及工程地質(zhì)、采礦、生物等多種學(xué)科，治理難度普遍較大，其恢復(fù)治理技術(shù)仍處于初級階段，與美國、澳大利亞等發(fā)達國家相比，仍存在差距，我們可以通過借鑒國外經(jīng)驗，使這項工作在法律層面更加完善、在技術(shù)要求上更加規(guī)范、治理資金上更有保障。本礦山治理對占地和破壞面積較大的廢石堆、露天采坑、廢料堆等主要礦山工程從施工可行性、施工工藝復(fù)雜性、環(huán)境治理效果、工程投資費用大小及效益產(chǎn)出等多方面進行了分析對比，提出了經(jīng)濟、合理的治理措施，為礦山生態(tài)環(huán)境從毀壞到重新獲得生命提供借鑒，為北京—張家口冬季奧林匹克運動會提供良好的環(huán)境支撐。

［1］何芳，徐友寧，喬岡，等. 中國礦山環(huán)境地質(zhì)問題區(qū)域分布特征［J］. 中國地質(zhì)，2010，37（5）：1520～1529.

［2］姜建軍，劉建偉，張進德，等. 我國礦產(chǎn)資源開發(fā)的環(huán)境問題及對策探析［J］. 國土資源情報，2005，6（8）：22～26.

［3］唐朝暉. 礦山地質(zhì)環(huán)境治理工程設(shè)計思路探討——以廣西鳳山縣石灰?guī)r礦山為例［J］. 水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2013，40（2）：123～128.

［4］李會荀，蔡冠生，佟俊梅. 淺談礦山地質(zhì)環(huán)境問題及治理措施——以萊州市為例［J］. 資源與產(chǎn)業(yè)，2009，11（6）：89～91.

［5］武強. 我國礦山環(huán)境地質(zhì)問題類型劃分研究［J］. 水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2003，30（5）：103～112.

［6］徐慶勇. 礦山環(huán)境治理的景觀再生設(shè)計研究——以北京龍世源有限責(zé)任公司采石場礦山環(huán)境治理為例［J］. 城市地質(zhì)，2015，10（3）：18～21.

［7］李永紅. 神府煤礦區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境問題及恢復(fù)治理探討——以趙家梁煤礦為例［J］. 資源與產(chǎn)業(yè)，2014，16（6）：18～21.

Discussion on the Management of the Mine Geological Environment along the Winter Olympics Traffic Corridor——Taking a Iron Ore Mine of Sandaoying Iron Ore Co. Ltd. as an Example

ZHAo Yongzhen1， GU Fuji1， JI Guang1， LIU Yanzhang2
（1. Hebei Geological Environment Monitoring Station， Shijiazhuang 050021； 2. Beizhongshan Hydrological Station， Shenze County， Shijiazhuang 050021）

All the snow sports for the 2022 Winter Olympics will be carried out in Chongli County， at that time， a large number of domestic and foreign tourists will visit the games. However， along the Winter Olympics traffic corridor and around the stadiums there are 7 open-pit mines， which may result in a lot of mine geological environmental problems， and damage the image of the Chongli County. This project task is to eliminate the mine geological environment along the Olympic traffic corridor and to reduce destructive effect on the visual landscape. This paper selects a typical iron ore mine of Sandaoying Co. Ltd. as an example to expound the ideas of restoration: less investment， more effective governance， more soil ecological greening measure. In the mining area， the large tails， and open pits are mainly to cut the high and to fill the low， and to cover soil greening measures； in the mining area at low level and easy to catchment area， it needs to build drains， so that the surface catchment water can flow into the open pits for greening. Mine engineering design is analyzed from the construction feasibility， construction process complexity， environmental effect， investment costs and benefits of the project and so on.

Winter Olympics； Mine geological environment； Recovery management ?

TD167

A

1007-1903（2016）02-0026-04

10.3969/j.issn.1007-1903.2016.02.006

趙永真（1983- ），女，工程師，主要從事水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)方面研究。E-mail：13463964469@139.com