汪定圣
(安徽省地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站,安徽合肥230000)
宿州市埇橋區(qū)欄桿振海采石廠位于宿州市東北約44km處,南西距欄桿鎮(zhèn)約5km,屬埇橋區(qū)欄桿鎮(zhèn)管轄。該采礦權(quán)于2014年9月被埇橋區(qū)國(guó)土資源局進(jìn)行了政策性關(guān)閉,現(xiàn)屬無(wú)主的露天開(kāi)采廢棄礦山。由于宿州市埇橋區(qū)欄桿鎮(zhèn)振海采石廠長(zhǎng)期以來(lái)的開(kāi)采,嚴(yán)重破壞了鳳山自然地形地貌和生態(tài)環(huán)境,呈現(xiàn)一派“滿目瘡痍”的慘景,成為與當(dāng)?shù)丨h(huán)境極不相襯的“傷疤”。為有效整治宿州市埇橋區(qū)欄桿振海采石廠礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題,宿州市埇橋區(qū)國(guó)土資源局將該礦山列入2018年度礦山地質(zhì)環(huán)境治理項(xiàng)目,設(shè)計(jì)總治理面積為10.92hm2(約164畝)。
該礦區(qū)屬于暖溫帶半濕潤(rùn)季風(fēng)氣候區(qū),多年平均氣溫14.4℃、降雨量854.60mm、蒸發(fā)量1159.70m。多年相對(duì)濕度70%,無(wú)霜期210~240d,凍土深0.30m。礦區(qū)屬于淮河流域,礦區(qū)及附近地表水體不發(fā)育,僅礦區(qū)內(nèi)底部因宕口露天開(kāi)采而形成以面積約663m2的積水坑,最大積水深度約3m。礦區(qū)最低侵蝕基準(zhǔn)面標(biāo)高為+40m。
礦區(qū)地處淮北平原北部,地面標(biāo)高56.18~122.05m,現(xiàn)狀地貌類(lèi)型為構(gòu)造剝蝕溶蝕低丘和現(xiàn)狀人工地貌(露天采場(chǎng))。礦區(qū)及周邊地區(qū)內(nèi)植被分布有桃樹(shù)、松柏等人工栽植植物和白茅草、狗尾草和野刺子等野生植物。
礦區(qū)地層主要為上元古界震旦系上統(tǒng)望山組灰?guī)r、含海綠石砂巖夾藻灰?guī)r、白云質(zhì)灰?guī)r,礦區(qū)北東側(cè)開(kāi)采揭露了輝綠巖巖體,呈巖株?duì)町a(chǎn)出。礦區(qū)礦體主要為薄—中厚層狀灰?guī)r,隱—細(xì)晶結(jié)構(gòu)。巖石密度2.60~2.72g/cm3,抗壓強(qiáng)度為65.89~81.06MPa,屬堅(jiān)硬巖石。
礦山采用露天開(kāi)采方式,現(xiàn)狀地面標(biāo)高56.18~122.05m,高于侵蝕基準(zhǔn)面標(biāo)高,正常情況下礦山積水可自然排泄,但在采場(chǎng)中北部形成一中間低周?chē)叩陌伎?,坑底?biāo)高一般61.00m左右,坑內(nèi)積水形成積水塘。
由于宿州市埇橋區(qū)欄桿振海采石廠多年開(kāi)采,目前廢棄礦山形成了一定的安全隱患和地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題,主要有以下問(wèn)題。
據(jù)欄桿鎮(zhèn)土地利用規(guī)劃(2006-2020)和實(shí)地調(diào)查,礦山及其周邊原土地類(lèi)型主要包括裸地(127)、其他有林地(033)。多年來(lái)由于振海采石廠開(kāi)采建筑用石料礦,對(duì)該區(qū)土地、植被資源破壞嚴(yán)重,已經(jīng)累計(jì)挖損、破壞及壓占土地面積約8.96hm2(詳見(jiàn)表1)。
礦山開(kāi)采對(duì)礦區(qū)地貌景觀和生態(tài)環(huán)境破壞較大,原本地勢(shì)平緩的山丘,由于礦山持續(xù)開(kāi)采,礦區(qū)內(nèi)形成了多個(gè)大小不一、深淺不一的采坑及孤立殘丘,并且在采坑中部形成1處面積約633m2的積水坑,2處料堆占地面積3003m2,采坑周?chē)啃纬闪饲捅?,壁面巖石破碎,造成環(huán)境視覺(jué)污染,對(duì)生態(tài)環(huán)境、自然景觀和地貌景觀造成了嚴(yán)重的破壞。
表1 礦山開(kāi)采破壞土地資源情況一覽表
由于采礦活動(dòng)導(dǎo)致山體挖損嚴(yán)重,形成了多個(gè)深淺不一、環(huán)形相連的大采坑,采坑底部最低標(biāo)高56.18m,頂部最高標(biāo)高122.05m,將現(xiàn)狀平臺(tái)標(biāo)高進(jìn)行概化已大致形成+56m、+60m、+65m、+68m、+70m、+73m、+75m、+80m、+90m、+95m、+100m、+105m、+117m、+117m大小不等的平臺(tái),各平臺(tái)之間有陡坎連接或自然緩坡連接,單級(jí)采場(chǎng)邊坡高度最大達(dá)30余米,邊坡角26°~82°,最大邊坡角近90°,局部形成懸空高架頭,采坑邊坡高而陡峭,坡體巖石破碎,坡面上留有大量的浮石、懸石,存在嚴(yán)重的崩塌、滑坡地質(zhì)災(zāi)害隱患,對(duì)周邊人類(lèi)活動(dòng)構(gòu)成極大的安全威脅。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,受節(jié)理裂隙、層面及坡面等多重結(jié)構(gòu)面影響,加之坡度過(guò)陡,坡體局部高架臨空,礦區(qū)內(nèi)共存在危巖體4處,坡面有大面積浮石分布4處。
根據(jù)本礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境特征、礦山開(kāi)采狀況和地質(zhì)環(huán)境影響問(wèn)題,結(jié)合欄桿鎮(zhèn)城鎮(zhèn)土地利用總體規(guī)劃,確定礦山地質(zhì)環(huán)境治理思路為消除地質(zhì)災(zāi)害隱患、土地復(fù)墾、生態(tài)復(fù)綠。治理后恢復(fù)果園地46150m2(約4.62hm2)、平臺(tái)有林地27226m2(約2.72hm2)、邊坡灌草地 17698m2(約 1.77hm2)、坑 塘 水 面 3947m2(約0.39hm2),外圍現(xiàn)狀保留其他有林地面積14204m2(約1.42hm2);基本消除地質(zhì)災(zāi)害隱患和視覺(jué)污染;達(dá)到恢復(fù)礦區(qū)自然生態(tài)環(huán)境,與周邊生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)的生態(tài)目標(biāo);實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境效益共贏的目標(biāo)。
礦區(qū)劃分為5個(gè)治理區(qū),即底盤(pán)場(chǎng)地平整、宕穴、覆土復(fù)墾種植桃樹(shù)及草地區(qū),平臺(tái)開(kāi)挖、場(chǎng)地平整、宕穴復(fù)墾種植刺柏區(qū),邊坡清理、削坡、坡頂及坡底開(kāi)槽蓄土種植藤蔓區(qū),積水周邊開(kāi)挖保留為蓄水塘區(qū),宕口外圍防護(hù)區(qū)。治理工程主要有邊坡削頂、削坡與清理、底盤(pán)與平臺(tái)場(chǎng)地平整、底盤(pán)與平臺(tái)宕穴、底盤(pán)覆土、種植綠化、蓄水塘整治、養(yǎng)護(hù)道路修復(fù)與新建、排水溝砌筑、外圍安全防護(hù)設(shè)施與標(biāo)志安置、監(jiān)測(cè)與管護(hù)等(詳見(jiàn)圖1)。
據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查,受節(jié)理裂隙、層面及坡面等多重結(jié)構(gòu)面影響,加之坡度過(guò)陡,坡體局部高架臨空,礦區(qū)內(nèi)共存在危巖體4處,坡面有大面積浮石分布4處,穩(wěn)定性差,都存在不同程度的地質(zhì)災(zāi)害隱患和安全隱患,需要治理。設(shè)計(jì)時(shí):①采用工撬除輔以機(jī)械開(kāi)挖的方式對(duì)危巖體削坡卸載治理,對(duì)浮石進(jìn)行清理,挖方體積約8635m3。②對(duì)礦區(qū)西北側(cè)宕口坡頂進(jìn)行圓滑處理,對(duì)突出的巖體進(jìn)行清除,對(duì)存在拐角的巖體進(jìn)行削方,使其圓滑,經(jīng)測(cè)算挖方面積約1587m2,平均挖方深度約12m,挖方體積約19044m3。③對(duì)北西側(cè)宕口外圍坡頂進(jìn)行削頂處理,對(duì)坡頂頂部風(fēng)化及破碎巖石進(jìn)行削除,削除挖方寬度為5m,平均挖方厚度為1m,挖方區(qū)面積約4037m2,挖方體積約4037m3。
對(duì)底盤(pán)區(qū)2處料堆進(jìn)行清理外運(yùn),該2處料堆是礦山企業(yè)前期采礦堆置而成,暫未銷(xiāo)售利用,在礦山治理前期由礦山企業(yè)自行外運(yùn),不納入設(shè)計(jì)范圍。
場(chǎng)地平整過(guò)程中,設(shè)計(jì)對(duì)底盤(pán)區(qū)的臨時(shí)圍墻進(jìn)行拆除,據(jù)野外調(diào)查,該臨時(shí)圍墻長(zhǎng)213m,高約1.8m,厚約0.3m,拆除工作量為115m3。
對(duì)治理區(qū)南西部約+57~+61m底盤(pán)進(jìn)行整治,結(jié)合現(xiàn)狀地形對(duì)該平臺(tái)設(shè)計(jì)標(biāo)高為+58~+62m,對(duì)突出的呈三角狀的錐型坡體進(jìn)行挖方,均為巖質(zhì)挖方。挖方區(qū)面積約2316m2,平均挖方高度約7m,挖方體積約16212m3。挖方后形成QP1邊坡,設(shè)計(jì)坡度為55°,邊坡高度約10m,為巖質(zhì)斜向坡,坡體基本穩(wěn)定。對(duì)挖方區(qū)西側(cè)低洼處進(jìn)行填方,填方區(qū)面積約2840m2,平均填方深度約3m,填方體積約8520m3。
為使東西兩側(cè)底盤(pán)相連,提高底盤(pán)平臺(tái)利用率,同時(shí)為了使治理后邊坡基本穩(wěn)定,設(shè)計(jì)對(duì)積水塘南部邊坡2處尾端進(jìn)行挖除,挖除設(shè)計(jì)標(biāo)高與本處現(xiàn)狀標(biāo)高基本一致,挖除面積分別為344m2、372m2,平均挖除高度分別4m、8m,挖方體積4352m3。挖方后形成QP2、QP3邊坡,設(shè)計(jì)坡度為55°,邊坡高度約5~18m,為巖質(zhì)斜向坡,坡體基本穩(wěn)定。結(jié)合挖方后地形現(xiàn)狀,對(duì)+67~+75m底盤(pán)進(jìn)行整治成+70~+75m。
對(duì)治理區(qū)范圍內(nèi)現(xiàn)有的平臺(tái)進(jìn)行貫通處理,邊坡平臺(tái)機(jī)械開(kāi)挖時(shí)寬度不小于5m,均為巖質(zhì)挖方,開(kāi)挖面積約1687m2,平均開(kāi)挖深度約6m,挖方體積約10122m3。
結(jié)合平臺(tái)地形現(xiàn)狀,對(duì)平臺(tái)進(jìn)行削高填底整平,整平面積73376m2,標(biāo)高設(shè)計(jì)基于現(xiàn)狀適當(dāng)確定,場(chǎng)地整平坡度要求不大于5°。
圖1 宿州市埇橋區(qū)欄桿振海采石廠廢棄礦山地質(zhì)環(huán)境治理工程部署圖
治理區(qū)巖性為薄層灰?guī)r,機(jī)械開(kāi)挖難度小,根據(jù)設(shè)計(jì)種植類(lèi)型,確定采用人工風(fēng)鎬輔助機(jī)械方式開(kāi)挖宕穴進(jìn)行種植。
底盤(pán)宕穴規(guī)格為1.0m(長(zhǎng))×1.0m(寬)×1.0m(深),按種植間距3.0m×3.0m布置,共需宕穴2542個(gè),挖石方體積為2542m3。
平臺(tái)宕穴規(guī)格為0.6m(長(zhǎng))×0.6m(寬)×0.6m(深),按種植間距2.0m×2.0m布置,共需宕穴3055個(gè),挖石方體積為660m3。
沿邊坡平臺(tái)外緣和內(nèi)緣各1m處種植爬山虎,采用人工風(fēng)鎬方式開(kāi)挖蓄土槽進(jìn)行種植,蓄土槽0.5m(寬)×0.5m(深),總長(zhǎng)為4847m,挖石方體積為1212m3。
對(duì)治理區(qū)外圍設(shè)置水泥防護(hù)欄,埋設(shè)時(shí)采用人工風(fēng)鎬輔助機(jī)械方式開(kāi)挖宕穴進(jìn)行,宕穴規(guī)格為0.3m(長(zhǎng))×0.3m(寬)×0.3m(新鮮基巖面以下),需宕穴269個(gè),挖石方8m3。
治理區(qū)排水溝采用挖槽后用U型預(yù)制槽砌筑而成,排水溝挖槽尺寸為0.6m(寬)×0.4m(深),排水溝總長(zhǎng)320m,挖石方77m3。
底盤(pán)宕穴規(guī)格為1.0m(長(zhǎng))×1.0m(寬)×1.0m(深),按種植間距3.0m×3.0m布置,共需宕穴2542個(gè),覆土厚度為1m,覆土土方體積為2542m3。
底盤(pán)區(qū)設(shè)計(jì)宕穴覆土后全平臺(tái)覆土,用以種植草種,覆土面積46150m2,覆土厚度為0.2m,覆土土方體積為9230m3。
平臺(tái)宕穴規(guī)格為0.6m(長(zhǎng))×0.6m(寬)×0.6m(深),按種植間距2.0m×2.0m布置,共需宕穴3055個(gè),覆土厚度為0.6m,覆土土方體積為660m3。
邊坡開(kāi)挖蓄土槽規(guī)格0.5m(寬)×0.5m(深),總長(zhǎng)為4847m,覆土厚度為0.5m,覆土土方體積為1212m3。
綠化工程治理設(shè)計(jì)基本原則是根據(jù)整治的需要,因地制宜,適地適樹(shù),栽種以鄉(xiāng)土樹(shù)種為主,構(gòu)建田園生態(tài)防護(hù)體系。主要對(duì)宕口邊坡坡頂、坡腳、平臺(tái)以及斜坡進(jìn)行綠化,恢復(fù)生態(tài)環(huán)境。
考慮與周邊環(huán)境的協(xié)調(diào)性,設(shè)計(jì)在底盤(pán)區(qū)種植桃樹(shù),種植間距為3.0m×3.0m,需種植桃樹(shù)2542株。設(shè)計(jì)在平臺(tái)區(qū)種植刺柏,種植間距為2.0m×2.0m,需種植刺柏3055株。利用藤本植物上爬下掛的特點(diǎn)遮蓋采場(chǎng)高陡邊坡,對(duì)巖石坡面覆綠,設(shè)計(jì)在邊坡種植爬山虎,利用其上爬下掛對(duì)邊坡進(jìn)行復(fù)綠,種植間距為0.5m,需種植爬山虎9694株。底盤(pán)區(qū)場(chǎng)地平整后,地形坡度較緩,設(shè)計(jì)采用表層覆土撒播草種進(jìn)行綠化,綠化面積4.62hm2,撒播草種種類(lèi)為胡枝子、狗牙根等。
綠化工程后期養(yǎng)護(hù)包括噴水養(yǎng)護(hù)、追施肥料、病蟲(chóng)害防治、修剪與培土補(bǔ)植等。植被播植后至成活前須經(jīng)常灑水,保證土壤濕度,為其成活和正常生長(zhǎng)創(chuàng)造良好條件。初期人工噴灑澆灌,后期利用雨水自然澆灌。部分樹(shù)木、藤本死亡,應(yīng)及時(shí)補(bǔ)植,補(bǔ)植的苗木要在高度、粗度等方面與周?chē)IL(zhǎng)的植被一致,以保證綠化的整齊性。
礦區(qū)由于前期開(kāi)采,現(xiàn)在底部形成1個(gè)積水塘,積水塘最長(zhǎng)約44m、寬最長(zhǎng)約18m,水面面積633m2,平均水深約3.0m,水面標(biāo)高約64.13m,經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查余訪問(wèn),該水塘蓄水性能良好,未有滲漏現(xiàn)象。本次設(shè)計(jì)保留該積水塘進(jìn)行蓄水,為治理區(qū)復(fù)墾綠化提供供水水源,設(shè)計(jì)對(duì)積水塘南部地勢(shì)相對(duì)低洼地區(qū)進(jìn)行開(kāi)挖,均為巖質(zhì)開(kāi)挖,挖方面積3286m2,設(shè)計(jì)挖方標(biāo)高為+61~+63m,挖方平均深度為2m,挖方量約6572m3。經(jīng)開(kāi)挖后,水塘面積可達(dá)3947m2,最大蓄水深度可達(dá)5m,最大蓄水量可達(dá)15788m3。
為保證治理區(qū)與外圍的聯(lián)通和綠化養(yǎng)護(hù)工作需要,設(shè)計(jì)對(duì)原礦區(qū)道路進(jìn)行修復(fù)保留,設(shè)計(jì)為三級(jí)道路,依原有道路修復(fù),路面寬3.0m,長(zhǎng)755m,同時(shí)為了便于底盤(pán)區(qū)、中北部平臺(tái)區(qū)綠化養(yǎng)護(hù)及取水需要,在治理區(qū)南部居民點(diǎn)位置設(shè)計(jì)新建通往蓄水塘及中北部平臺(tái)的養(yǎng)護(hù)道路2條,總長(zhǎng)262m,設(shè)計(jì)路面寬3.0m。修復(fù)與新建道路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為2層,底層鋪設(shè)碎石,厚度為30cm,碾壓密實(shí),上部覆蓋15cm厚度泥結(jié)石面層,壓實(shí)系數(shù)應(yīng)大于0.97,形成泥結(jié)石路面并夯實(shí)。道路修復(fù)保留設(shè)計(jì)工作量為鋪設(shè)碎石約305m3。
沿治理區(qū)北西側(cè)邊坡坡頂向外擴(kuò)3m處設(shè)置水泥防護(hù)欄,防護(hù)欄商品砼規(guī)格為C30,防護(hù)欄間距為3m,規(guī)格為15cm(長(zhǎng))×15cm(寬)×210cm(高);防護(hù)欄埋設(shè)時(shí)采用人工風(fēng)鎬輔助機(jī)械方式開(kāi)挖宕穴進(jìn)行,宕穴規(guī)格為30cm(長(zhǎng))×30cm(寬)×30cm(新鮮基巖面以下)。防護(hù)欄施工流程為鑿巖—埋樁—混凝土澆筑;防護(hù)欄中間用帶倒刺的鐵絲網(wǎng)進(jìn)行連接,鐵絲網(wǎng)采用方列網(wǎng)形式布置,橫向布置鐵絲8根,兩個(gè)防護(hù)欄中間布置豎向鐵絲15根。水泥防護(hù)欄總長(zhǎng)807m,需宕穴269個(gè),澆筑混凝土8m3,砼預(yù)制防護(hù)欄269根,螺紋鋼筋2421m,帶倒刺的鐵絲1614m2。
設(shè)計(jì)在蓄水塘南部設(shè)置一擋土墻+防護(hù)欄,擋土墻高0.8m,寬0.5m,擋土墻總長(zhǎng)43m,共需砌石18m3。砼預(yù)制防護(hù)欄15根,螺紋鋼筋135m,帶倒刺的鐵絲90m2。防護(hù)欄外圍種植刺籬,種植間距為0.2m,需種植刺籬215株。
為有效排除礦區(qū)匯水,沿養(yǎng)護(hù)道路設(shè)置排水溝,將治理區(qū)上方來(lái)水分別排至蓄水塘和治理區(qū)外圍,設(shè)計(jì)排水溝砌筑長(zhǎng)度為320m。砌筑前開(kāi)挖基槽,采用U型預(yù)制槽砌筑,砌筑前夯實(shí)基底、坡面,采用20mm厚M7.5的砂漿抹面。單個(gè)U型預(yù)制槽尺寸為0.5m(長(zhǎng))×0.6m(寬)×0.4m(深),共需U型預(yù)制槽640個(gè)。
根據(jù)治理區(qū)實(shí)際情況,在治理區(qū)入口或便于進(jìn)入地段、進(jìn)入采場(chǎng)地段、蓄水塘周?chē)?、高陡邊坡周?chē)O(shè)置安全警示標(biāo)志,共布設(shè)10塊警示牌,提醒當(dāng)?shù)匕傩者h(yuǎn)離采場(chǎng)宕口等。
為傳播生態(tài)環(huán)境保護(hù)理念,示范礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理經(jīng)驗(yàn),設(shè)計(jì)在治理區(qū)進(jìn)出采場(chǎng)道路處設(shè)立工程簡(jiǎn)介標(biāo)志牌1塊,采用巨形石灰?guī)r塊石或預(yù)制砼塊,巨石高度1.0~1.5m,至少有一處豎直平面,平面面積不小于2m2。
通過(guò)對(duì)治理區(qū)治理工程進(jìn)行監(jiān)測(cè),及時(shí)掌握治理區(qū)邊坡穩(wěn)定情況和復(fù)綠效果的有效性,確保礦山地質(zhì)環(huán)境治理的實(shí)施能得到較好的效果。本次設(shè)計(jì)共布設(shè)10個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn),其中邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)點(diǎn)7處,植被監(jiān)測(cè)點(diǎn)3處。監(jiān)測(cè)工作從礦山地質(zhì)環(huán)境治理工程建設(shè)期結(jié)束,邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)點(diǎn)每半月觀測(cè)1次,雨季半月2次;植被監(jiān)測(cè)點(diǎn)每月觀測(cè)1次,雨季半月1次。
治理工程結(jié)束后,后期的養(yǎng)護(hù)更為重要,養(yǎng)護(hù)時(shí)間為期2年,養(yǎng)護(hù)面積為7.34hm2,派專人對(duì)綠化邊坡及復(fù)墾林地進(jìn)行必要的后期管理維護(hù),管護(hù)內(nèi)容包括澆水、施肥、病蟲(chóng)防治、補(bǔ)種及后期苗木種植。
通過(guò)本項(xiàng)目的實(shí)施,①可消除崩塌等地質(zhì)災(zāi)害隱患,保障礦區(qū)周邊居民的生命財(cái)產(chǎn)安全,具有較好的減災(zāi)效益。②可有效改善礦區(qū)的景觀環(huán)境和生態(tài)環(huán)境,消除視覺(jué)污染,具有較好的環(huán)境效益。③通過(guò)礦山地質(zhì)環(huán)境治理后,提高了土地利用率,調(diào)整了土地利用結(jié)構(gòu),坡地宜林則林、宜草則草,使環(huán)境與經(jīng)濟(jì)發(fā)展走上良性循環(huán)的道路,并有較好的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。