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        貴州省某區(qū)歷史遺留礦山生態(tài)保護修復(fù)治理模式探討

        2020-12-20 23:50:29高建才梁國禮劉興金
        世界有色金屬 2020年16期
        關(guān)鍵詞:礦山污染生態(tài)

        高建才,梁國禮,劉興金

        (貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局物化探總隊,貴州 都勻 558000)

        貴州礦山開采歷史悠久,以往大多礦山只重視發(fā)展,生態(tài)修復(fù)理念缺乏,破壞原始地形地貌,大量礦坑水直接排放到附近河流,矸石順坡堆放等造成生態(tài)破壞十分嚴重?,F(xiàn)在生態(tài)文明建設(shè)已然成為重中之重,早期的采礦活動,規(guī)范管理差,特別礦井水(酸性廢水)[1]污染很難修復(fù)治理。

        某區(qū)早期的采礦活動,使地下水隔水層(礦層)被開采,地下水系統(tǒng)受到嚴重的破壞;同時,開采出的矸石等污染物亂堆亂放,地表水流經(jīng)被破壞的礦層或矸石堆積區(qū)淋濾形成含硫廢水后沿裂隙下滲到地下。受污染的地下水體經(jīng)礦井匯聚、排泄出地表,最終匯入河流?,F(xiàn)場調(diào)查:水體呈黃色、褐紅色,pH值達2.0,河流及地下水體受污染嚴重,河流內(nèi)動植物絕跡。水是生命之源[2],污染問題已嚴重威脅當?shù)財?shù)千居民的生活環(huán)境及飲水安全。而傳統(tǒng)修復(fù)治理只是對破壞區(qū)及矸石場進行簡單復(fù)墾復(fù)綠,針對酸性廢水修建污水處理廠或者并無處理,這樣的修復(fù)治理模式存在較多問題,后期維護成本較大,并不能長久有效地運行,本文提出的綜合治理模式,經(jīng)初步估算,采用該法治理后,受污染河流水體pH值可提升至5.5以上,河水清澈度可得到大幅提高,水質(zhì)可大幅改善,礦山生態(tài)環(huán)境、水域生態(tài)環(huán)境得以重建。重現(xiàn)綠水青山。

        1 礦山破壞及礦井水污染情況

        當?shù)卦缙谶M行的小規(guī)模礦山開采以硐采結(jié)合露天開采為主,露天開采沒有規(guī)劃,地表土體大面積開挖,淺表礦山層破壞嚴重,礦渣亂堆亂放造成了大面積的生態(tài)植被環(huán)境破壞;該地區(qū)礦山屬歷史遺留礦山,礦井廢水、礦渣滲濾液等污染源無人治理,造成地下水及地表河流污染。

        經(jīng)前期水文地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)等調(diào)查及資料的綜合整理,因礦層采空而造成礦區(qū)形成較多地裂縫,大氣降水直接沿節(jié)理裂隙、地裂縫等下滲補給地下水。地下水流沿巖層節(jié)理裂隙、層間接觸帶徑流運移,由于礦山開采,地下水遇阻水礦層于開挖面出露地表。

        某區(qū)礦山開采過程中,礦層作為隔水層受到破壞,頂、底含水層中的水發(fā)生水力交換;與此同時,礦山開采形成采礦巷道及大量矸石堆積體,造成原埋藏于地下礦層中原處于穩(wěn)定還原環(huán)境的硫、鐵、重金屬等化學(xué)物質(zhì)暴露于氧化環(huán)境中,被氧化置換出來??拥纼?nèi)該類物質(zhì)在水流的帶動下進入水體,改變水體化學(xué)組分和水質(zhì);坑道外大量矸石堆積于地表未進行處理,形成的大量淋濾水通過地表節(jié)理裂隙和巖溶通道進入地下水循環(huán)系統(tǒng),造成地表、地下水體的污染。

        礦山廢水水體常年呈黃褐色、紅褐色,礦井廢水具有酸性強、含鐵高的特點,廢水直接排入河流,嚴重的水質(zhì)污染導(dǎo)致水體使用功能喪失,水生生態(tài)嚴重退化,河段水生生物幾乎絕跡,既不能飲用也不能灌溉。貴州大學(xué)2018年11月18日得出河流水質(zhì)監(jiān)測報告,河流現(xiàn)狀水質(zhì)為劣Ⅴ類水。在當?shù)卣谋O(jiān)管和維護下,地表植被得以恢復(fù),但由于技術(shù)、資金等問題,地表礦渣未得到合理的處理,礦渣及礦層中的淋濾含硫廢水依然污染河流,下滲污染表、中層地下水。

        2 綜合治理模式探討

        為有效治理該地區(qū)生態(tài)環(huán)境破壞問題,在原有進行勘查和調(diào)研的基礎(chǔ)上,對區(qū)內(nèi)礦井水的主要補給源和補給通道進行詳細水文地質(zhì)勘查,結(jié)合綜合物探、鉆探等技術(shù),詳細查清礦區(qū)地下裂隙水、管道水分布位置,地裂縫深度及分布,采空區(qū)大致范圍等,在全面調(diào)查該地區(qū)廢棄礦山基礎(chǔ)上,通過實施一系列工程措施及技術(shù)手段,恢復(fù)和重建礦區(qū)生態(tài)環(huán)境,使礦區(qū)周邊及下游地區(qū)的生態(tài)環(huán)境得到明顯改善,有效推進生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。

        本次提出綜合治理模式,首先對礦山礦井水進行治理,礦井水治理方法為部分老窯進行回填+含水裂隙封堵+未污染的地表水截流改道+井口倒水閉氣封堵+井口無動力爆氧+井口沉淀滲透反應(yīng)池+排水溝,然后治理矸石,矸石處理方法為收攏+回填老窯+削方+場地平整+客土+種植喬木+播撒草籽+排水溝,最后對河道進行治理,方法為河道清淤+修建谷坊+修建擋墻(河堤)+水體物理混合+氧化塘建設(shè)。該模式主要工程介紹如下。

        綜合調(diào)查:對區(qū)內(nèi)礦井水的主要補給源和補給通道進行詳細水文地質(zhì)勘查,結(jié)合綜合物探、鉆探等技術(shù),查清礦區(qū)地下裂隙水、管道水分布位置,地裂縫深度及分布,采空區(qū)大致范圍等。

        裂隙封堵:對部分含水裂隙進行封堵,減少地表水及裂隙水進入地下水,并修建排水溝對地表水進行截流疏導(dǎo)。

        矸石收攏及處理:在礦區(qū)內(nèi)選擇場地對區(qū)內(nèi)的礦山矸石進行收攏,以便集中治理,矸石收攏前需對場地進行防滲處理,并修建一定的擋墻,并進行簡單平整,平整目的為避免形成積水坑,平整標高可根據(jù)實際情況而定。收攏矸石后需要對其進行復(fù)綠,減小其淋濾水對環(huán)境污染,由于矸石表面無法種植植物,故需要覆土進行土壤重建,為了減小矸石的污染,在覆種植土之前需在矸石上覆厚0.1m以上的不透水粘土(如鋁土質(zhì)粘土),再進行客土,覆土厚度0.6m。

        植被復(fù)綠:本著生態(tài)修復(fù)理念,在地下水修復(fù)過程中會造成一定的破壞,施工完畢后,對破壞區(qū)域需進行復(fù)綠,同時區(qū)內(nèi)矸石堆積區(qū)也需進行復(fù)綠,復(fù)綠工程主要種植喬木,播撒草籽等,喬木選擇當?shù)匾咨L樹種。

        井口閉氣封堵:對礦山有礦井水流出的礦井口進行井口閉氣封堵,使廢水恢復(fù)一個密封環(huán)境,減少水體氧化程度,主要擋水墻面外設(shè)計為滲透墻,主要采用灰?guī)r修建。

        無動力爆氧裝置:礦井廢水具有酸性強、含鐵高的特點,在閉氣擋墻下方采用無動力生態(tài)處理方法,利用水位高差設(shè)置水車進行曝氣氧化,方便下一步處理。材質(zhì)為工程防腐塑料,以避免被腐蝕。

        沉淀滲透反應(yīng)池:在礦井不遠處修建沉淀滲透反應(yīng)池,使廢水得到沉淀處理,并除去大量鐵離子及懸浮物,沉淀滲透反應(yīng)池分為:中和調(diào)節(jié)池,池內(nèi)投放石灰石提高廢水pH值[3],平流沉淀池,沉淀池進水口設(shè)水分布槽,避免進水沖擊性流入,增加水力停留時間;將原錳砂過濾罐改為斜管沉淀池,提高沉淀分離穩(wěn)定性。

        排水溝:為了減少地表水對地下水的補給,同時使區(qū)內(nèi)順利排水,防止雨水沖刷,造成水土流失,減輕雨水對矸石的淋濾滲透,造成地表和地下水體的污染。

        谷坊:為減緩溝道水流速度,使溝道逐段淤平,減輕下游山洪危害,抬高溪溝溝底侵蝕基點,防止溝底下切和溝岸擴張,并使溝道坡度變緩,攔蓄泥沙,形成可利用的壩階地,利于下方建造氧化塘。

        擋土墻:礦山矸石大多堆積于河岸邊,對河流污染較嚴重,河流流量較大,對河岸兩側(cè)侵蝕較嚴重,局部河岸破壞嚴重,導(dǎo)致矸石直接垮塌入河流,故在河岸一側(cè)修建擋土墻,穩(wěn)固河岸,減小河水繼續(xù)淘刷河岸,對河岸上矸石治理建立穩(wěn)固基礎(chǔ)。

        河道清理工程:對河流污染嚴重河道進行人工清理,現(xiàn)河道主要呈褐紅色-褐黃色,清除河道內(nèi)受污染碎石、卵石、底泥,保持河道暢通和干凈。局部河道破壞嚴重段進行護堤。

        氧化塘建設(shè):在合適區(qū)域建造氧化塘,之前處理過的廢水進入種植有水生植物的人工氧化塘進行生物凈化,利用基質(zhì)、植物、微生物的三重協(xié)同作用凈化廢水,并在氧化塘末端建設(shè)滲透壩,水流經(jīng)細沙-粗砂-卵石逐層過濾,層層凈化從而實現(xiàn)達標排放的目的。氧化塘內(nèi)種植水生植物等,主要種植節(jié)節(jié)草、燈芯草、芒草、雀稗、薹草、白三葉草、銀羊茅、步地錦等,這些植物對礦山污水有一定的生物凈化作用,能吸附鐵離子及水面上的油垢。

        滲透壩:采用物理水質(zhì)凈化原理,由內(nèi)而外鋪設(shè)細沙-粗砂-卵石-擋墻(下部擋墻,上部圓柱體柱子,每隔0.5m修建一根,砂石采用灰?guī)r)。污水流經(jīng)細沙-粗砂-卵石逐層過濾。層層凈化,達到減輕污染的效果。

        3 結(jié)論

        歷史遺留礦山生態(tài)保護修復(fù)治理模式主要在結(jié)合污染源的特性及現(xiàn)有工程的基礎(chǔ)上,融入生態(tài)自然凈化理念,擬采用一系列的綜合方法進行生態(tài)保護修復(fù)處理,最終可達到地下水利用率提高,受污染河流水體pH值可提升至5.5以上,河水清澈度可得到大幅提高,水質(zhì)可大幅改善,礦山生態(tài)環(huán)境、水域生態(tài)環(huán)境得以重建,重現(xiàn)綠水青山的目的。同時如果該方法試驗效果突出,對貴州省歷史遺留礦山生態(tài)保護修復(fù)治理積累經(jīng)驗,具有很好的推廣意義。

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