劉 瑾 陳 立

（貴州水利水電職業(yè)技術(shù)學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550000）

0 引言

我國(guó)是一個(gè)擁有豐富礦產(chǎn)資源的大國(guó)，土地面積廣闊，地質(zhì)條件優(yōu)越[1]。但在開(kāi)采過(guò)程中，存在環(huán)保投入少、開(kāi)采措施不當(dāng)、缺少計(jì)劃性等問(wèn)題，導(dǎo)致環(huán)境被嚴(yán)重破壞，隨之引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，不僅使生態(tài)環(huán)境失去平衡，還威脅到礦區(qū)周?chē)罕姷纳?cái)產(chǎn)安全[2]。因此，為帶來(lái)較好的環(huán)境、社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益，根據(jù)邊開(kāi)采、邊治理的原則，對(duì)貴州清鎮(zhèn)某鋁土礦已閉坑的露天采場(chǎng)及堆渣場(chǎng)地開(kāi)展礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理工程。

1 礦山開(kāi)采歷史及破壞現(xiàn)狀

清鎮(zhèn)某鋁土礦自2014年建成投產(chǎn)以來(lái)，工業(yè)場(chǎng)地、采場(chǎng)及排土場(chǎng)均已形成。但長(zhǎng)期采礦活動(dòng)導(dǎo)致當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境被嚴(yán)重破壞，水土流失加劇，地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重[3]。主要表現(xiàn)為地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)、含水層破壞、地形地貌景觀破壞等三方面問(wèn)題[4]。

1.1 礦區(qū)開(kāi)采歷史

清鎮(zhèn)某鋁土礦屬延續(xù)變更開(kāi)采礦山，行政區(qū)劃屬貴陽(yáng)清鎮(zhèn)市衛(wèi)城鎮(zhèn)，礦山于2012 年4 月獲得采礦許可證，2014年建成投產(chǎn)，開(kāi)采礦種為鋁土礦、鐵礦，開(kāi)采方式為露天、地下開(kāi)采，生產(chǎn)規(guī)模為15萬(wàn)t/年。2016年9月獲采礦權(quán)延續(xù)，開(kāi)采深度+1370m～+1200m標(biāo)高，開(kāi)采礦種為鋁土礦，開(kāi)采方式采用露天開(kāi)采，生產(chǎn)規(guī)模不變。

截止2020年12月底，貴州省清鎮(zhèn)某鋁土礦礦界范圍內(nèi)總資源量629.57萬(wàn)t，采空消耗資源量為435.79萬(wàn)t，保有資源量為193.78萬(wàn)t。部分采場(chǎng)已經(jīng)開(kāi)采完畢，將開(kāi)展礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理和土地復(fù)墾工作。

1.2 地質(zhì)災(zāi)害隱患問(wèn)題

露天開(kāi)采應(yīng)遵循“自上而下的開(kāi)采順序，分臺(tái)階開(kāi)采”的原則[5]。清鎮(zhèn)某鋁土礦在開(kāi)采過(guò)程中，未按照上述原則進(jìn)行開(kāi)采，露采邊坡未留設(shè)臺(tái)階或臺(tái)階留設(shè)不規(guī)范，在采坑周邊形成陡崖、陡坎，邊坡高度在5～25m，邊坡角度在60～88°，并且局部陡崖崖壁仍殘留有松動(dòng)巖塊，部分崖頂有松散堆放的石塊、表土等。若遭遇暴雨天氣，則可能造成崩塌、滑坡等地質(zhì)危害。

此外，采礦棄土、棄渣堆放混亂，就地順坡堆積，堆渣高度在5～25m，邊坡角度在15～35°，且部分邊坡未留設(shè)臺(tái)階，或邊坡臺(tái)階留設(shè)高度不合理。若遭遇暴雨天氣，則也有可能發(fā)生滑坡、邊坡垮塌等地質(zhì)災(zāi)害。

1.3 含水層破壞問(wèn)題

在開(kāi)采過(guò)程中，礦體之上的直接頂板擺佐組巖溶含水層將作為蓋層直接剝離，采礦對(duì)擺佐組含水層破壞嚴(yán)重。隨著露天采坑的不斷加深，礦體九架爐組鋁土巖及鋁土礦層將直接接受大氣降水補(bǔ)給。同時(shí)，由于工程活動(dòng)造成的工程裂隙、巖石風(fēng)化裂隙和構(gòu)造裂隙較發(fā)育，具有一定的賦水性，在開(kāi)采時(shí)抽、排地下水，會(huì)改變巖層的水文地質(zhì)條件，導(dǎo)致水均衡遭到一定程度破壞。礦山閉坑后停止對(duì)地下水的抽排，在一定時(shí)期內(nèi)地下水可自然恢復(fù)，采礦業(yè)活動(dòng)對(duì)地下水含水層影響較輕。

1.4 地形地貌景觀破壞

露天采礦過(guò)程中，由于采場(chǎng)大規(guī)模的開(kāi)挖和棄渣體堆放，完全損毀了開(kāi)采區(qū)和堆渣場(chǎng)地的植被，破壞了當(dāng)?shù)卦械牡匦蔚孛簿坝^。地形地貌景觀破壞主要表現(xiàn)為山體破損改變、植被和自然景觀破壞。

1.4.1 山體破損改變

由于礦體的剝離開(kāi)挖，使原來(lái)的山頭、山脊等正地形變成采坑，并在周邊形成采礦邊坡。同時(shí)，剝離的棄渣堆放，填平了原來(lái)的溝谷，或進(jìn)一步堆積成山，形成渣土邊坡。

1.4.2 植被破壞

露天采礦對(duì)植被造成的破壞是毀滅性的，主要表現(xiàn)為：在剝離區(qū)，因挖損導(dǎo)致地表所有植被損毀殆盡；同時(shí)，由于棄渣堆放、壓占損毀了所有植被。截至2021年2月17日，礦區(qū)已破壞土地總面積903.93畝，其中恢復(fù)治理區(qū)內(nèi)共損毀、占用耕地99.08 畝，其中旱地83.19 畝，水田15.89畝。

1.4.3 自然景觀破壞

清鎮(zhèn)某鋁土礦山開(kāi)發(fā)建設(shè)過(guò)程中，由于露天開(kāi)采、植被清理、人類工程活動(dòng)所需的生產(chǎn)設(shè)施、廢棄礦渣堆置、修筑公路等占用大量土地，造成了邊坡裸露，留下了采礦坑、排土場(chǎng)、廢棄地等，并形成新的隆起和塌陷地貌，破壞項(xiàng)目區(qū)原有自然景觀。

2 恢復(fù)治理工程設(shè)計(jì)與措施

清鎮(zhèn)某鋁土礦恢復(fù)治理堅(jiān)持預(yù)防為主、防治結(jié)合，誰(shuí)開(kāi)發(fā)誰(shuí)保護(hù)、誰(shuí)破壞誰(shuí)治理、誰(shuí)投資誰(shuí)受益的原則[6-7]，對(duì)已經(jīng)閉坑的露天采場(chǎng)及堆渣場(chǎng)地，包括6個(gè)治理區(qū)和礦山自行治理區(qū)，進(jìn)行設(shè)計(jì)治理。本次設(shè)計(jì)治理總面積為501.98畝，主要通過(guò)堆渣場(chǎng)地平整與回填、邊坡整治、種植槽、截排水溝、植被復(fù)綠等措施進(jìn)行治理。

2.1 堆渣場(chǎng)地平整與回填

場(chǎng)地平整前應(yīng)對(duì)場(chǎng)地進(jìn)行測(cè)量放樣，設(shè)置控制樁、水準(zhǔn)基點(diǎn)及網(wǎng)格，清楚地面障礙物及埋深，使用挖掘機(jī)及鏟車(chē)對(duì)場(chǎng)地地表土進(jìn)行剝離；堆渣場(chǎng)回填土石來(lái)源為邊坡削坡土石方?；靥顣r(shí)需分層壓實(shí)回填，每層高度不大于0.50m，壓實(shí)系數(shù)不小于0.94。礦渣堆場(chǎng)清理回填后，地面坡度＜10°。礦渣堆體邊坡清理后形成的邊坡及礦渣回填采坑后形成的邊坡坡度＜30°。

2.2 邊坡整治

對(duì)垂直堆放高度超過(guò)5m的松散堆積邊坡進(jìn)行臺(tái)階式放坡治理，每5m高設(shè)計(jì)一個(gè)邊坡臺(tái)階，臺(tái)階寬3～4m；削坡后邊坡坡度＜30°（如圖1所示）；治理后坡面上的巖石碎塊大小不得超過(guò)10cm。

圖1 邊坡整治及礦渣回填剖面圖

2.3 種植槽

高陡的石質(zhì)邊坡不像土質(zhì)邊坡容易種植植被，為解決這一難題，經(jīng)過(guò)研究和實(shí)踐，種植槽技術(shù)被成功應(yīng)用于石質(zhì)邊坡。種植槽是利用工程錨桿固定和鋼筋混凝土梁板形成種植槽。清鎮(zhèn)某鋁土礦恢復(fù)治理中，在邊坡底部及臺(tái)階上修筑M7.5 漿砌石種植槽。種植槽高0.5m，寬0.6m，槽身厚0.40m（如圖2所示）；種植槽每隔10m設(shè)置縫寬2cm的沉降縫。

圖2 種植槽大樣圖

2.4 截排水溝

每年5～9月是清鎮(zhèn)某鋁土礦區(qū)降雨集中時(shí)段，且該時(shí)間段存在高強(qiáng)度且頻發(fā)的暴雨，降雨滲入土層后使其內(nèi)聚力、內(nèi)摩擦力等力學(xué)性能降低。所以需要在排土場(chǎng)后緣、邊坡坡頂及坡腳設(shè)計(jì)截排水溝（如圖3所示），將地表水匯集到蓄水池為礦區(qū)農(nóng)業(yè)提供灌溉保證，同時(shí)，為邊坡穩(wěn)定性提供有力的保障。

圖3 截排水溝大樣圖

2.5 植被復(fù)綠

2.5.1 土層厚度及造林初值密度

根據(jù)《土地復(fù)墾質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)》（TD/T1036-2013），確定了貴州省全境屬西南山地丘陵區(qū)，通過(guò)分析質(zhì)量控制標(biāo)準(zhǔn)，本次設(shè)計(jì)土層厚度規(guī)定如下：

（1）復(fù)墾為旱地的有效土層厚度≥50cm，礫石含量＜5%；

（2）復(fù)墾為林地的有效土層厚度≥30cm，礫石含量≤50%；

（3）復(fù)墾為其他草地的有效土層厚度≥10cm，礫石含量≤50%。

同時(shí)依照《造林技術(shù)規(guī)程》（GB/T 15776-2016），參考附錄A-各造林區(qū)域主要造林樹(shù)種適宜初植密度表，本次設(shè)計(jì)復(fù)綠樹(shù)種主要為槐樹(shù)、楊樹(shù)類，取造林初植密度為2500 株/hm2（167 株/畝），即造林行距為2.0m，株間距為2.0m。植被復(fù)綠整體大樣如圖4所示。

圖4 植被覆綠大樣圖

2.5.2 草種

豆科植物白車(chē)軸草（俗名三葉草）和紫花苜蓿（俗名綠肥、肥料草）為優(yōu)良牧草，適應(yīng)性強(qiáng)，耐旱耐貧瘠，酸性或堿性土壤均可生長(zhǎng)。早熟禾喜光，耐旱性較強(qiáng)，耐陰性也強(qiáng)，可耐50%～70%郁閉度，對(duì)土壤要求不嚴(yán)，耐瘠薄[8]。

綜合考慮治理區(qū)土壤、氣候等因素，本次設(shè)計(jì)采用白車(chē)軸草、紫花苜蓿和早熟禾作為復(fù)綠草種。籽采用人工播撒，按每公頃種植面積300kg草籽的播種量均勻播種，邊坡區(qū)域可適當(dāng)加密。

2.5.3 藤蔓植物

爬山虎對(duì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，喜歡陰濕環(huán)境，而且不怕強(qiáng)光，具有耐寒、耐旱、耐修剪、耐貧瘠等特點(diǎn)，氣候適應(yīng)性廣泛，在暖溫帶以南冬季也可以保持常綠狀態(tài)[9]。同時(shí)，爬山虎的根系會(huì)分泌酸性物質(zhì)腐蝕石灰?guī)r，有利于其在巖質(zhì)邊坡上生長(zhǎng)。除爬山虎外，本次設(shè)計(jì)還采用油麻藤、常青藤、葛藤作為巖質(zhì)邊坡的復(fù)綠植物。藤蔓植物種植間距為0.5m。

2.5.4 復(fù)綠樹(shù)種

治理區(qū)及周邊的土壤條件差，本次設(shè)計(jì)優(yōu)先采用耐貧瘠、抗干旱的樹(shù)種，如：楊樹(shù)、刺槐、大葉女貞、柏樹(shù)、柳杉、馬尾松等。根據(jù)土地合理利用原則，將治理區(qū)內(nèi)土地發(fā)揮出其最大經(jīng)濟(jì)效益，可種植具經(jīng)濟(jì)價(jià)值的果樹(shù)。依據(jù)礦山實(shí)際情況，選擇土壤條件較好的區(qū)域，可種植櫻桃、枇杷、楊梅、桃樹(shù)、李樹(shù)等。本次設(shè)計(jì)中涉及的所有復(fù)綠樹(shù)種出土地徑均不＜3cm，出土高度均不得＜1.0m。

種植完成后，為提高植物成活率，應(yīng)及時(shí)采取松土、雜草清除等管理措施，并根據(jù)生長(zhǎng)發(fā)育各階段要求，進(jìn)行預(yù)防植物病害、森林防火等防護(hù)措施，保證成活率達(dá)90%以上。

3 效益分析

3.1 社會(huì)效益

通過(guò)對(duì)清鎮(zhèn)某鋁土礦環(huán)境恢復(fù)治理工程的實(shí)施，可消除因礦山而引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害對(duì)礦區(qū)及周邊人民生命財(cái)產(chǎn)安全的危害，有利于保護(hù)礦區(qū)職工，并起到很好的示范作用，有力地推動(dòng)當(dāng)?shù)氐V山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)與修復(fù)治理工作的順利開(kāi)展，使當(dāng)?shù)厝罕娬嬲芤?，促進(jìn)了社會(huì)穩(wěn)定，將起到十分積極的作用，其社會(huì)效益如下：

（1）有利于采礦區(qū)周?chē)r(nóng)業(yè)的生產(chǎn)，可以實(shí)現(xiàn)當(dāng)?shù)厣鐣?huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，并使勞動(dòng)者獲得最大利益；

（2）解決當(dāng)?shù)鼐蜆I(yè)難的問(wèn)題，增加勞動(dòng)者的收入，鞏固拓展脫貧攻堅(jiān)成果，全面推進(jìn)鄉(xiāng)村振興。

3.2 生態(tài)環(huán)境效益

通過(guò)對(duì)采礦區(qū)的地質(zhì)環(huán)境實(shí)施管理，使礦區(qū)生態(tài)環(huán)境得到顯著改善，樹(shù)木覆蓋率明顯提升。礦區(qū)種植的植物不僅可以起到綠化的作用，還能吸收有害物質(zhì)，凈化空氣。不斷生長(zhǎng)的根系可以穩(wěn)定土壤，減少土壤侵蝕，提高土壤蓄水能力。礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)逐步恢復(fù)的同時(shí)，也使礦山周?chē)h(huán)境逐漸回到原有狀態(tài)，生態(tài)環(huán)境效益巨大。為礦區(qū)種植適合的草和植被，不僅可以防止該地區(qū)的土壤侵蝕，還能提高環(huán)境抵抗能力，促進(jìn)環(huán)境良性循環(huán)。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理工程應(yīng)在對(duì)破壞現(xiàn)狀進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)際情況采取合理的治理措施，堅(jiān)持因地制宜、就地取材、經(jīng)濟(jì)合理等原則，使治理效果不僅符合當(dāng)前要求，還要迎合當(dāng)?shù)亟窈蟀l(fā)展趨勢(shì)。真正地做到工程治理、生態(tài)治理及區(qū)域發(fā)展相互結(jié)合，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，為當(dāng)?shù)厝嗣裰厮苄腋Ｃ篮眉覉@。

本文介紹的清鎮(zhèn)某鋁土礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理工程，包括6個(gè)治理區(qū)和礦山自行治理區(qū)，設(shè)計(jì)治理總面積為501.98畝。礦山治理措施主要包括堆渣場(chǎng)地平整與回填、邊坡整治、種植槽、截排水溝以及植被復(fù)綠，真正地體現(xiàn)了“誰(shuí)破壞、誰(shuí)恢復(fù)；誰(shuí)治理、誰(shuí)受益”的治理原則，為清鎮(zhèn)市和貴陽(yáng)市乃至全省摸索、探討保護(hù)礦山地質(zhì)環(huán)境提供方法，對(duì)國(guó)家財(cái)產(chǎn)免受損失和保障廣大人民群眾生命安全具有深遠(yuǎn)的社會(huì)意義。