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        瑞昌市上坂石灰石礦廢棄礦山地質(zhì)環(huán)境問題及恢復治理措施

        2022-02-09 13:36:24孫西安
        現(xiàn)代鹽化工 2022年6期

        孫西安

        (江西省地質(zhì)局第三地質(zhì)大隊,江西 九江 332100)

        1 礦山地質(zhì)環(huán)境概況

        瑞昌市南陽鄉(xiāng)上坂石灰石場位于瑞昌北西280°方向約12 km處,北距長江約14 km,交通較為便利。礦區(qū)及其周邊主要為構造侵蝕溶蝕低丘陵,總體地勢南高北低。當前地表土壤主要為粉質(zhì)黏土及碎石土,土地利用類型主要為林地和采礦用地,地表植被為稀疏灌木叢和芭茅草等雜草,項目區(qū)地帶性植被為亞熱帶常綠闊葉林,水土流失強度為輕度[1]。

        礦區(qū)位于橫立山—黃橋向斜北翼近軸部,向斜軸跡北東東,礦區(qū)及其周邊地層有第四系全新統(tǒng)山背組和三疊系下統(tǒng)周沖組,主要有第四系松散巖類孔隙水和碳酸鹽巖類型溶洞水兩大類[2]。礦區(qū)目前已經(jīng)閉坑廢棄,開采邊坡以較硬巖類或堅硬巖類構成的巖質(zhì)邊坡為主,人工邊坡高陡,偶有落石滾下,邊坡裂隙較發(fā)育,礦區(qū)工程地質(zhì)條件復雜。當前礦山的土地利用類型被劃分為林地和城鎮(zhèn)村及工礦用地2個一級類,有林地、其他林地和采礦用地3個二級類。在礦上開采期間,原始地形地貌和林地被嚴重損毀,礦山停采后留下3個廢棄采場,破壞地質(zhì)環(huán)境的人類活動頻繁。

        2 礦山主要生態(tài)環(huán)境問題

        2.1 地質(zhì)災害隱患

        礦山開采形成了3個露天采場,露天采場1和2形成高陡人工邊坡,采坑邊坡最大高度達39.93 m,邊坡陡立,邊坡角在40°~80°。巖體破碎,坡面廢石堆積,存在危巖體。采坑邊坡高度大于《建筑邊坡工程技術規(guī)范》中的巖質(zhì)邊坡坡度允許值,且未分級放坡,邊坡穩(wěn)定性較差,在強降雨或強烈震動等條件下,邊坡頂部危巖體易發(fā)生崩塌,坡表堆積的廢石易向下滾落。

        2.1.1 露采場坑邊坡特征

        露天采場1人工邊坡長214.00 m,坡向120°,最大高度為22.21 m,邊坡角為50°~65°。該邊坡為巖質(zhì)坡,巖性主要為深灰色中厚層狀灰?guī)r。地層產(chǎn)狀為120°∠72°,地表殘坡積層厚0.20~0.80 m。巖石裂隙發(fā)育,主要有3組:L1,78°∠68°,裂面平直,密度2條/m,寬約1.0 mm,微張;L2,220°∠89°,裂面平直,密度3條/m,寬約1.0 mm,微張;L3,33°∠87°,裂面平直,密度3條/1.5m,寬約2.0 mm,微張。

        露天采場2人工邊坡長263.00 m,坡向300°,最大高度為39.93 m,邊坡角為40°~80°。該邊坡為巖質(zhì)坡,巖性主要為深灰色中厚層狀灰?guī)r。地層產(chǎn)狀為122°∠69°,地表殘坡積層厚0.10~0.80 m。巖石裂隙發(fā)育,主要有3組:L1,80°∠68°,裂面平直,密度3條/m,寬約1.0 mm,微張;L2,230°∠89°,裂面平直,密度2條/m,寬約1.0 mm,微張;L3,45°∠81°,裂面平直,密度3條/m,寬約2.0 mm,微張。

        露天采場3人工邊坡長56.00 m,坡向305°,最大高度為4.00 m,邊坡角為30°~50°。該邊坡為巖質(zhì)坡,巖性主要為深灰色中厚層狀灰?guī)r。地層產(chǎn)狀為122°∠70°,地表殘坡積層厚0.20~0.80 m。巖石裂隙發(fā)育,主要有3組:L1,85°∠65°,裂面平直,密度1條/m,寬約1.0 mm,微張;L2,240°∠45°,裂面平直,密度2條/m,寬約1.0 mm,微張;L3,40°∠68°,裂面平直,密度2條/m,寬約1.0 mm,微張。

        2.1.2 邊坡穩(wěn)定性分析

        根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查及地形測繪資料,采用極射赤平投影法對露天采場1、2、3人工邊坡穩(wěn)定性進行工程地質(zhì)分析,如圖1、2、3所示。通過圖1分析可知,L1—L2、L1—L3、L2—L3組合交線位于坡面同側,且傾角小于坡面角,不利于邊坡穩(wěn)定。其他裂隙組合交線位于坡面異側或同側,傾角大于坡面角,對邊坡穩(wěn)定性影響較小。通過圖2分析可知,L2—L3組合交線位于坡面同側,且傾角小于坡面角,不利于邊坡穩(wěn)定。其他裂隙組合交線位于坡面異側,對邊坡穩(wěn)定性影響較小。通過圖3分析可知,L2—L3組合交線位于坡面同側,且傾角小于坡面角,不利于邊坡穩(wěn)定。其他裂隙組合交線位于坡面異側,對邊坡穩(wěn)定性影響較小。

        圖1 露天采場1極射赤平投影法東側邊坡穩(wěn)定性分析與評價

        圖2 露天采場2極射赤平投影法東側邊坡穩(wěn)定性分析與評價

        圖3 露天采場3極射赤平投影法東側邊坡穩(wěn)定性分析與評價

        2.2 地形地貌景觀及植被破壞

        廢棄采場1:面積為0.501 9 hm2,為一高陡巖質(zhì)邊坡,最大坡高為22.21 m,南北境界長約110.00 m,東西境界寬約50.00 m。廢棄采場2:面積為0.976 1 hm2,為一高陡巖質(zhì)邊坡,最大坡高為39.93 m,南北境界長約100.00 m,東西境界寬約97.00 m。廢棄采場3:面積為0.084 1 hm2,為一高陡巖質(zhì)邊坡,最大坡高為3.00 m,南北境界長約42.00 m,東西境界寬約20.00 m。原始地形地貌已經(jīng)被破壞,植被以茅草、灌木為主,少量喬木,植被景觀破壞嚴重。

        2.3 土地資源損毀

        目前,礦山已損毀土地面積為1.562 2 hm2。其中,城鎮(zhèn)村及工礦用地面積為0.909 4 hm2,林地面積為0.652 8 hm2,土地資源的損毀程度為嚴重。

        2.4 土地復墾方向

        土地復墾方向的確定需要考慮多方面因素。綜合考慮礦山實際情況、政策及土地使用權人的建議,確定本方案各評價單元土地復墾方向。廢棄采場植樹復綠,人工邊坡掛網(wǎng)種草復綠。

        2.5 土資源平衡分析

        2.5.1 表土需求量分析

        復墾為喬木林地時,要求有效覆土層厚度不小于1.00 m。本復墾項目邊坡平臺復墾為林地,需覆土1.00 m厚。據(jù)測算,共需表土11 134 m3。

        2.5.2 表土剝離量分析

        礦區(qū)基巖裸露,原剝離的表土也未保存,表土剝離量為0。

        2.5.3 表土供需平衡分析

        根據(jù)上述分析,礦山土地復墾所需表土均要外購,外購表土量為11 134 m3,運距為2 km。

        3 恢復治理措施

        3.1 清坡工程

        廢棄采場1、2、3邊坡頂部開采坡面存在一定數(shù)量的松動危巖,對施工、居民都有安全隱患,擬進行清除,清理得到的石渣在采坑內(nèi)進行場地平整。

        (1)采場邊坡不穩(wěn)定區(qū)段坡面清理工作須特別注意清理坡面浮石;

        (2)清理斜坡區(qū)段堆積廢石。工程量:廢棄采場1危巖體及浮石清理800 m3,廢棄采場2危巖體及浮石清理950 m3,廢棄采場3危巖體及浮石清理220 m3,共計1 970 m3。

        3.2 錨噴支護工程

        廢棄采場1和2為高陡巖質(zhì)邊坡,邊坡坡度分別為55°~65°和40°~80°。據(jù)南陽鄉(xiāng)人民政府介紹,未來旅游開發(fā)將兩處坡面作為文化墻,向游客展示瑞昌南陽山藥文化和闖王洞的傳說,同時考慮邊坡穩(wěn)定性,對廢棄采場1和2采取錨噴支護措施。

        在進行掛網(wǎng)前,要清理坡面風化巖、浮石、雜物及松動巖塊,平均清理厚度為20 cm,對坡面轉角處及坡頂?shù)睦饨沁M行修整,使之呈弧形,盡可能使作業(yè)面平整,便于錨噴施工。

        鋼筋網(wǎng)用錨桿固定于邊坡表面,錨桿采用φ25.0 mm Ⅲ級螺紋鋼筋,長錨桿L=3.00 m,縱橫間距為3.00 m,坡面局部不平整處加密錨桿。鋼筋網(wǎng)采用φ6.0 mm螺紋鋼筋焊接而成,網(wǎng)格大小為20 cm×20 cm。坡面噴射混凝土強度為C30,同時,在坡面布置聚氯乙烯(Polyvinyl Chloride,PVC)管泄水孔,PVC管外徑為10 cm,長15 cm,孔距為1.50 m,呈梅花狀布置。

        3.3 排水溝工程

        在廢棄采場1公路旁開挖一條排水溝,兩端分別引入天然水溝中,銜接處做好防沖刷等防護措施。排水溝采用梯形斷面,排水溝上部凈寬1.00 m,下部凈寬0.40 m,凈深0.40 m,側壁和底部厚0.20 m。技術要求:采用M7.5漿砌塊石砌筑,塊石選用強度不低于MU30的新鮮硬質(zhì)塊石,塊徑一般不小于20 cm。排水溝及迎水面用M10砂漿抹面。截水溝基槽按1.0∶0.5放坡開挖。排水溝每15.00 m設2 cm寬伸縮縫,縫內(nèi)填塞瀝青木板,沿內(nèi)面和頂面填塞,填塞深度不小于15 cm。

        3.4 采場底平臺覆綠工程

        3.4.1 覆土

        復墾為喬木林地時,要求有效覆土層厚度不小于1.00 m。復墾為有林地時,要求有效覆土層厚度不小于0.50 m;復墾為草地時,要求有效覆土層厚度不小于0.50 m。本項目擬將采場底平臺復墾為喬灌木林地,需覆土1.00 m厚。工程量:廢棄采場1底平臺共0.393 8 hm2,覆土量為3 938 m3;廢棄采場2底平臺共0.655 8 hm2,覆土量為6 558 m3;廢棄采場3底平臺共0.063 8 hm2,覆土量為638 m3。覆土量共計11 134 m3。

        3.4.2 植樹種草

        平臺覆土后種植喬灌木、撒播草籽。喬木樹種選用桂花樹、楊梅樹、香樟樹交叉種植,喬木挖穴規(guī)格設計直徑0.80 m,坑深0.80 m,種植間距為3.00 m×3.00 m;面上撒播草籽,草籽選用百喜草、狗牙根、高羊茅、芒草等草籽,每公頃40 kg。廢棄采場1的喬木選用楊梅樹和香樟樹,廢棄采場2和3的喬木選用桂花樹和香樟樹。坡底種植藤本攀巖植物紫藤,種植間距為0.50 m。

        改土措施選擇多施農(nóng)家肥和實行草間輪作的方法來涵養(yǎng)土壤[3]。本方案生物化學工程主要是土壤培肥所采取的土壤改良工程,提高復墾土地的生產(chǎn)力。施肥改良以有機肥作底肥,同時施用無機肥,有機肥和無機肥結合施用,既增產(chǎn)又養(yǎng)地。有機肥的用量為林地每畝150 kg。本方案復墾林地面積為1.113 4 hm2,需有機肥2 505.4 kg。

        3.5 公路工程

        鄉(xiāng)村公路到廢棄采場2和廢棄采場3需要修建公路,公路總長540.00 m,路面寬3.00 m,采用C30水泥混凝土路面。該水泥混凝土路面厚22 cm,混凝土強度以28天齡期的抗壓強度為30.0 MPa控制(抗彎拉強度4.5 MPa)。在水泥混凝土路面施工前,清除原路基雜草,坑槽、縱坡、橫坡必須全部進行粗調(diào)平重振碾壓,材料采用手擺(鋪)片石或石渣,碎石嵌縫(碾壓)壓實,壓實度為95%,檢驗合格后方能澆筑路肩砼再進行精調(diào)平碾壓。彎道路基超高路中線旋轉軸位置不大于6%。

        在公路靠近山體一側修建排水溝,開挖土邊溝尺寸:溝底面寬度40 cm×溝墻深度40 cm×溝頂面寬度60 cm,排水溝底部采用砂漿抹面。保證平面排水溝線形順直、曲線圓滑順適、縱坡溝底不積水。路面抗滑采用刻槽、壓槽、拉槽及拉毛等方法制作,深0.6~0.8 mm,特殊路段(急彎、陡坡)深0.8~1.0 mm。路面養(yǎng)護應采用麻袋、草袋等灑水濕養(yǎng)生等方式,養(yǎng)護濕潤時間為14~21天(高溫天不宜少于14天,低溫天不宜少于21天)。

        工作量:水泥混凝土路面面積為1 620 m2,排水溝開挖土方108 m3,抹面面積為6 750 m2。

        3.6 休閑步道

        廢棄采場1和廢棄采場2內(nèi)在覆土復綠后修建休閑步道。廢棄采場1的休閑步道長142.00 m,廢棄采場2的休閑步道長250.00 m。休閑步道采用大理石板鋪設,1塊大理石板尺寸為0.60 m×1.00 m,厚20 cm,間隔15 cm。工作量:大理石板523塊(1.00 m×0.60 m×0.20 m)。

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