溫小亞

中鋼石家莊工程設(shè)計(jì)研究院有限公司，河北 石家莊 050021

建筑石料礦山是以開采建筑用灰?guī)r、白云巖、閃長(zhǎng)巖等為主的礦山，開采方式主要為露天開采，礦山一般距離城市較近，主要是為城市建設(shè)供應(yīng)砂石料產(chǎn)品[1-6]。該類礦山開發(fā)利用方面總體上存在點(diǎn)多面廣、布局分散、開發(fā)利用水平較低等問題，同時(shí)開采結(jié)束以后部分建筑石料礦山責(zé)任主體已滅失，成為歷史遺留未治理的礦山[7-10]，對(duì)周邊環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞和影響。因此，開展廢棄建筑石料礦山綜合治理研究工作具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，是實(shí)現(xiàn)生態(tài)文明建設(shè)的有利保障。

本文以某廢棄建筑石料礦山為案例，通過實(shí)地調(diào)查和綜合研究，提出采取“危巖清理、采坑防滲、露天采坑回填、警示標(biāo)志設(shè)置、平整復(fù)墾、植被種植”等的治理措施，希望能夠?qū)υ擃悘U棄礦山的地質(zhì)環(huán)境綜合治理提供一定程度的借鑒。

1 礦山地質(zhì)環(huán)境

該廢棄礦山緊鄰元氏縣城區(qū)，位于石家莊市南部，距離市區(qū)約25km，交通較為方便（圖1）。礦區(qū)所處區(qū)域?qū)贉貛Т箨懶约撅L(fēng)氣候。降雨多集中在6～8 月，年平均降雨量787.8mm，年平均氣溫12.4℃，無霜期240d 左右。礦區(qū)屬于低山丘陵區(qū)，整體地形為西部高、東部低，中部高、四周低。礦區(qū)內(nèi)最高海拔標(biāo)高118m，最低開采標(biāo)高88m。礦區(qū)內(nèi)無地表水體分布，南側(cè)有小的沖溝發(fā)育，降雨時(shí)短時(shí)有水，平時(shí)干涸。礦區(qū)內(nèi)植被主要為灌木雜草，周邊區(qū)域種植有核桃、石榴、蘋果等經(jīng)濟(jì)果樹。礦區(qū)內(nèi)土壤以砂質(zhì)土為主，土層較薄，土層厚25～40cm，土壤發(fā)育特征不明顯。

圖1 采坑交通位置圖 Fig.1 Traffic location map of mining pit

礦區(qū)含水巖組主要為巖溶裂隙含水層，含水層位于礦山最低開采標(biāo)高以下，屬于弱含水層。地下水主要接受大氣降水補(bǔ)給，通過地表徑流匯入低洼地帶。礦區(qū)內(nèi)采坑外緣地勢(shì)最高，逐漸向四周變低，采坑中間最低。大氣降水后，采坑以外的水向四周散流排泄，采坑范圍內(nèi)的雨水匯入采坑底部。礦體巖性主要為鮞狀灰?guī)r、致密塊狀灰?guī)r，頂?shù)装鍨楸幽噘|(zhì)條帶灰?guī)r、頁巖。礦區(qū)周邊人類工程活動(dòng)以農(nóng)業(yè)生產(chǎn)為主。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境問題

該礦山由于多年無序開采，未按照露天臺(tái)階式方法進(jìn)行開采，現(xiàn)已形成明顯的“白茬山”，對(duì)區(qū)內(nèi)地形地貌、土地資源等造成了嚴(yán)重的破壞，同時(shí)存在崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。本次研究工作進(jìn)行了實(shí)地調(diào)查，礦山目前存在的主要地質(zhì)環(huán)境問題如下。

2.1 無序開采造成崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害隱患

礦山由于多年的無序開采，現(xiàn)已形成一個(gè)露天采坑，規(guī)模為400m×300m。采坑內(nèi)部分地段已開采至最低標(biāo)高90m，西部和北部局部達(dá)到80m。采場(chǎng)內(nèi)主要有3 個(gè)平臺(tái)，標(biāo)高分別為105m、92m、80m，現(xiàn)有采場(chǎng)最大邊坡高度約20m。南側(cè)形成的實(shí)際采礦臺(tái)階高度一般為10～12m，采坑臺(tái)階高度一般為5～7m，采坑北側(cè)、東側(cè)臺(tái)階高度一般10～12m，局部達(dá)到15m。工作臺(tái)階坡面角一般50°～68°，最終邊坡角62°。其中，北邊坡高8～18m，邊坡坡角約62°，邊坡傾向165°～192°，為斜交坡；西邊坡高度約為12m，大部分邊坡坡角約65°，邊坡傾向58°～95°，為順向坡；南邊坡高度約為9～12m，坡坡角約38°，邊坡傾向8°，為斜交坡；東邊坡高度約為12m，東邊坡坡角約48°，邊坡傾向8°～290°，為逆向坡。

現(xiàn)有露天采場(chǎng)內(nèi)高低不平，采坑低洼處已有部分積水。礦區(qū)部分區(qū)域內(nèi)巖石較為松散、破碎，順向坡的軟弱層較為發(fā)育。礦山停產(chǎn)多年，邊坡上部現(xiàn)多為第四系雜土，礦山現(xiàn)有邊坡巖層節(jié)理裂隙較為發(fā)育，采場(chǎng)部分區(qū)域偶見掉塊現(xiàn)象（圖2）。

圖2 露天采場(chǎng)現(xiàn)狀 Fig.2 Current situation of open pit mining field

綜上所述，該廢棄礦山經(jīng)過多年的無序開采，現(xiàn)已形成典型的“白茬山”，坑底已有積水，邊坡穩(wěn)定性較差，順向邊坡中部分區(qū)域存在崩塌、滑坡的可能性，地質(zhì)災(zāi)害隱患突出。

2.2 無序開采對(duì)礦區(qū)內(nèi)地形地貌景觀破壞嚴(yán)重

礦山多年無序開采，現(xiàn)已停產(chǎn)多年。目前礦山對(duì)地形地貌景觀造成破壞和影響的區(qū)域主要為露天采場(chǎng)、運(yùn)輸?shù)缆芬约皬U棄辦公區(qū)。

礦山現(xiàn)已形成一處露天采場(chǎng)。位于礦區(qū)中部，坑底高低不平，占地面積約0.1253km2。露天采場(chǎng)低洼處已有部分積水，深度約1.2m，積水面積約1000m2。露天采場(chǎng)造成大面積山體永久性挖損破壞，巖土體裸露，原生地形地貌景觀遭到破壞，自然植被遭到損毀，對(duì)原生地形地貌景觀影響嚴(yán)重。

礦山運(yùn)輸?shù)缆分饕獮檫B接露天采場(chǎng)與外部公路，寬度4～6m，主要為簡(jiǎn)易土石路，局部地段進(jìn)行了硬化，總占地面積為0.0062km2。運(yùn)輸?shù)缆菲茐牧俗匀坏匦魏吞烊恢脖?，?duì)原生地形地貌景觀影響和破壞較大。

礦山現(xiàn)有廢棄辦公區(qū)一處，位于礦區(qū)東部。廢棄房屋區(qū)域長(zhǎng)約85m，寬約25m，占地面積0.0021km2，廢棄房屋建筑結(jié)構(gòu)為磚混結(jié)構(gòu)。廢棄辦公區(qū)破壞了自然地形和天然植被，對(duì)原生地形地貌景觀影響和破壞程度較嚴(yán)重。

2.3 無序開采對(duì)大量土地資源造成了挖損和壓占

礦山多年無序開采，造成了大量的土地資源損毀，挖損和壓占土地面積達(dá)到0.1336km2，使土地資源失去了原有的基本功能，無法滿足后續(xù)合理利用。主要表現(xiàn)為：

（1）露天采場(chǎng)無序開挖，造成了大量的土地挖損損毀，其損毀面積較大，達(dá)到0.1253km2，損毀地類主要為林地，露天挖掘邊幫角達(dá)到70°，挖掘深度超過10m，損毀程度為重度損毀。

（2）運(yùn)輸?shù)缆肪植康囟芜M(jìn)行了硬化，對(duì)土地完全壓實(shí)，造成了土地的壓占損毀，損毀面積達(dá)到0.0062km2，損毀地類主要為林地，損毀程度為中度損毀。

（3）廢棄辦公區(qū)場(chǎng)地內(nèi)建筑物為磚混結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)期壓占土地，場(chǎng)地內(nèi)外地面已硬化，對(duì)土地完全壓實(shí)，造成了土地的壓占損毀，損毀面積達(dá)到0.0021km2，損毀地類主要為林地，損毀程度為中度損毀。

3 礦山地質(zhì)環(huán)境綜合治理

3.1 綜合治理思路

遵循“宜耕則耕、宜林則林、宜草則草”的因地制宜基本原則，根據(jù)礦山及周邊實(shí)際情況，最大程度的節(jié)約治理成本，恢復(fù)區(qū)域內(nèi)生態(tài)環(huán)境，開展礦山地質(zhì)環(huán)境綜合治理工程。本次礦山地質(zhì)環(huán)境綜合治理的總體思路如下（圖3）。

圖3 技術(shù)路線圖 Fig.3 Technical flow chart

（1）通過危巖清理、削坡減載等相關(guān)措施，最大程度消除崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害，避免對(duì)人員、牲畜等造成二次傷害。

（2）對(duì)露天采場(chǎng)進(jìn)行回填之前，須對(duì)露天采坑底部及邊坡進(jìn)行防滲處理，主要工程為鋪設(shè)防水土工布。

（3）鋪設(shè)完成后對(duì)露天采場(chǎng)進(jìn)行回填，回填材料為建筑公司產(chǎn)生的建筑拆除物（主要為磚頭、碎石等無毒、無害物品），然后進(jìn)行平整、覆土等復(fù)墾工程，可以降低礦山綜合治理成本。

（4）在露天采坑周邊設(shè)置鐵絲網(wǎng)和警示標(biāo)志，直至露天采坑回填治理完全結(jié)束?？杀苊庵苓吶藛T不慎落入采坑內(nèi)，最大程度保證人民生命安全。

（5）將平整回填的露天采坑以及拆除的工業(yè)場(chǎng)地，覆土種植經(jīng)濟(jì)林木，不但可以最大程度恢復(fù)生態(tài)環(huán)境，同時(shí)可以形成長(zhǎng)效機(jī)制，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

3.2 治理措施

針對(duì)廢棄露天開采礦山存在的實(shí)際問題，按照“因地制宜、節(jié)約成本、綜合效益”的原則，制定礦山地質(zhì)環(huán)境綜合治理工程措施，進(jìn)行廢棄礦山生態(tài)修復(fù)工作。

（1）危巖清理

根據(jù)露天采場(chǎng)中碎石、危巖等分布情況，采取機(jī)械和人工結(jié)合的方法進(jìn)行危巖清除，盡可能以機(jī)械清除為主，人工清除為輔助。若邊坡高差較大，受地形、采場(chǎng)等限制必須采取人工進(jìn)行清除的，采場(chǎng)作業(yè)人員需嚴(yán)格執(zhí)行相關(guān)安全制度和規(guī)范。

針對(duì)破碎松動(dòng)巖體和危巖體，采用機(jī)械方式對(duì)局部陡傾坡段進(jìn)行適當(dāng)削方及挖除；坡面清理不得有較大的凸起和凹陷，尤其是清除危巖體坡面應(yīng)與周圍平順連接；清理浮石采取一看二敲三撬的作業(yè)方法；清理浮石采用自上而下，分區(qū)跳段的方式進(jìn)行，任何部位均不得采用自下而上的開挖方式施工；清理的浮石和危巖采用挖掘機(jī)和裝載機(jī)挖裝，自卸汽車運(yùn)至露天坑低洼處進(jìn)行填平處理。

（2）采坑防滲

對(duì)露天采場(chǎng)進(jìn)行回填之前，須對(duì)露天采坑底部及邊坡進(jìn)行防滲處理，主要工程為鋪設(shè)防水土工布。露天采場(chǎng)底部鋪設(shè)防水土工布約10萬m2，采場(chǎng)邊幫鋪設(shè)土工布約2 萬m2。

（3）露天采坑回填

采用自下而上分層進(jìn)行回填，分層厚度200～500mm，分層回填后，須夯壓密實(shí)，最終在回填后的露天采坑頂部進(jìn)行平整、覆土種植（圖4）。露天采坑回填工程量約108 萬m3。露天采坑為廢棄礦山采坑，可一直用于建筑垃圾回填使用，使用年限超50 年。

圖4 露天采坑回填效果示意圖 Fig.4 Schematic diagram of backfilling effect of open pit

近幾年，隨著城市發(fā)展，建筑市場(chǎng)活躍，產(chǎn)生了大量的建筑垃圾，而尋找建筑垃圾的填埋場(chǎng)面臨諸多困難。廢棄露天采坑的存在，正好可以作為天然的填埋場(chǎng)所，不但治理的露天開采形成的環(huán)境破壞，還解決了建筑垃圾填埋的問題。遵循“互惠互利、利益共享”的原則，本次治理項(xiàng)目的露天采坑回填工作由當(dāng)?shù)氐慕ㄖ境袚?dān)，該項(xiàng)工作涉及的回填材料、運(yùn)輸花費(fèi)、回填工程等費(fèi)用全部由建筑公司承擔(dān)。作為露天采坑回填工程的交換條件，廢棄礦山無償為建筑公司提供建筑拆除物（主要為磚頭、碎石等無毒、無害物品）容納場(chǎng)所?；靥畈牧希ńㄖ鸪铮┮螅航ㄖ咎峁┑幕靥畈牧喜缓卸尽⒂泻ξ镔|(zhì)，不含重金屬污染，不含放射性等，建筑公司進(jìn)行回填處理時(shí)，須對(duì)回填材料進(jìn)行環(huán)保檢測(cè)，并提供固廢檢測(cè)報(bào)告，確保不會(huì)對(duì)土壤、地下水等造成二次污染。

（4）警示標(biāo)志設(shè)置

為防止外來人員、牲畜等誤入露天采坑，造成不必要的傷害，設(shè)計(jì)沿露天采場(chǎng)邊界外圍5～30m 處設(shè)防護(hù)網(wǎng)欄。露天采場(chǎng)外圍采用雙邊絲護(hù)欄網(wǎng)，在護(hù)欄網(wǎng)上固定警示標(biāo)志，按照200m 的間距設(shè)置警示牌。警示標(biāo)志可采用鋁合金材料，標(biāo)牌尺寸1000mm×800mm，標(biāo)明“采礦區(qū)域、禁止入內(nèi)”，“小心墜落、嚴(yán)禁靠近”等類似字樣，警示牌埋深0.5m，不得傾斜。安裝完成后應(yīng)對(duì)所有的標(biāo)志板進(jìn)行清掃，保持版面清潔。警示牌上標(biāo)明礦山聯(lián)系電話，標(biāo)明“當(dāng)心墜落、注意安全”等內(nèi)容。

（5）平整復(fù)墾

廢棄辦公生活區(qū)內(nèi)主要對(duì)建筑物及硬化地面清除完畢后的場(chǎng)地進(jìn)行平整處理，露天采場(chǎng)在采坑回填處理的基礎(chǔ)上進(jìn)行平整處理，主要工作是進(jìn)行削高填低、平整場(chǎng)地。在平整后的場(chǎng)地平面進(jìn)行覆土，需覆土厚度約60cm。

采用推土機(jī)對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行平整，同時(shí)清理場(chǎng)地內(nèi)的巖土混合物、石渣等遺留建筑垃圾。考慮排水問題，機(jī)械平整時(shí)將高處土壤向低處回填，使平整后的地面向一側(cè)形成一定的坡角，便于自流排水，平整后的地面坡度不超過8°。

（6）植被種植

復(fù)墾后的土壤立地條件較差，需要實(shí)施生物化學(xué)工程盡快恢復(fù)地力。地表覆土以后，需要對(duì)客土進(jìn)行養(yǎng)分改良，增加土壤肥力，滿足植被生長(zhǎng)需要。根據(jù)實(shí)際情況，對(duì)復(fù)墾土地進(jìn)行撒播商品有機(jī)肥，增強(qiáng)土地肥力。

復(fù)墾區(qū)選擇種植的果樹為核桃樹，采用“移栽技術(shù)、穴狀種植”的方式進(jìn)行經(jīng)濟(jì)林木種植，購買條件較好的樹苗進(jìn)行栽種。草籽采取撒播、面播的方式進(jìn)行栽種。核桃樹栽植采用穴狀坑進(jìn)行，樹苗規(guī)格為：裸根冠叢高≤100cm，穴坑直徑0.5m，深度0.3m，株行排距為2m×3m。種植樹木季節(jié)以春、秋為宜，一般只在定植時(shí)在穴內(nèi)澆水，待成活以后主要依靠自然降水與灌溉供水。

4 結(jié)論

針對(duì)該廢棄建筑石料礦山無序開采造成了一定的崩塌和滑坡地質(zhì)災(zāi)害隱患、地形地貌景觀的破壞、大量土地資源被壓占和挖損等存在的主要問題，提出開展危巖清理、采坑防滲、露天采坑回填、警示標(biāo)志設(shè)置、平整復(fù)墾、植被種植等礦山地質(zhì)環(huán)境治理工作，能夠滿足礦山最大的綜合治理效果，可為后續(xù)其他相關(guān)工作提供依據(jù)和參考。通過實(shí)施礦山地質(zhì)環(huán)境綜合治理，每年可獲得數(shù)百萬元的經(jīng)濟(jì)收益，提供數(shù)十個(gè)就業(yè)崗位，消除了地質(zhì)災(zāi)害，恢復(fù)了區(qū)域生態(tài)環(huán)境，同時(shí)為當(dāng)?shù)亟ㄖU棄物的填埋提供了便利場(chǎng)所，獲得了良好的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、環(huán)境效益。