皖南地区某矿山露采边坡生态修复工程实践_张承云.pdf

2020年第9期西部探矿工程 * 收稿日期 2020-03-26修回日期 2020-03-26 第一作者简介 张承云 （1985-） ， 男 （汉族） ， 安徽天长人， 工程师， 现从事地质环境保护与地质灾害防治等方面的工作。 皖南地区某矿山露采边坡生态修复工程实践 张承云*1， 李冬 1， 张文俊2 （1.安徽省地质测绘技术院， 安徽 合肥 230022； 2.安徽省地球物理地球化学勘查技术院， 安徽 合肥 230022） 摘要 通过简要介绍皖南地区某废弃矿山的地质环境背景条件， 分析其存在的主要地质环境问 题。结合当地土地利用规划， 提出矿山生态修复主要工作部署， 并设计具体的生态修复措施， 给出设 计技术参数。通过项目的实施， 项目区内的地质灾害隐患得以消除， 生态环境得到根本改善， 经济效 益可观， 实现环境、 社会、 经济效益共赢。本矿山的修复案例亦可为同类矿山生态修复工作提供参 考。 关键词 露天开采矿山； 地质环境； 地质灾害； 生态修复 中图分类号 TU413 文献标识码 B 文章编号 1004-5716202009-0014-05 矿产资源是人类社会发展的物质基础， 是人类生 产和生活资料的重要来源。长期以来， 安徽省内部分 矿山开采 “重开发， 轻保护” ， 造成矿山关闭后呈现出 “满目疮痍” 的景象。地质环境问题突出， 与周边绿荫 成群的青山绿水极不协调， 存在地质灾害隐患， 破坏自 然景观， 浪费土地资源。因此， 矿山生态修复重点是消 除地质灾害隐患并开展矿山土地复垦[1-2]。 为贯彻落实习近平总书记 “绿水青山就是金山银 山” 的重要思想， 改善和保护矿山地质环境， 充分合理 利用土地资源， 开展废弃矿山生态修复工作已势在必 行[3]。本文以皖南地区某废弃矿山露采边坡为例， 开展 露天开采矿山生态修复工作， 达到恢复矿区生态环境， 实现环境、 社会、 经济效益共赢的目标。 1项目区概况 项目区位于皖、 苏、 浙三省交界的广德市境内， 废 弃矿山开采遗留的高陡边坡位于S230省道可视范围 内。矿山开采矿种为建筑石料用灰岩， 已废弃多年， 土 地挖损严重， 底盘区已集水形成坑塘水面。 矿山开采造成现状地质环境恶劣， 破坏了大量的 土地， 植被和地貌景观严重破坏。治理区东侧、 南侧边 坡存在松散堆积体崩落， 西侧边坡水土流失较严重。 露天采场西南部形成了最高约82m的高陡边坡。采场 边坡高度10～82m， 边坡角65～80左右， 局部近直立， 坡顶岩石破碎， 有松散危岩体分布， 局部已经发生岩石 崩落现象， 存在进一步发生崩塌地质灾害的可能。底 盘区零星堆放几处废渣土； 区内宕底和工业广场植被 稀疏， 生态脆弱， 水土流失较严重 （见图1） 。 2矿山地质环境条件 矿区属北亚热带湿润季风气候区。区内多年平均 气 温 15.4℃ ， 多 年 平 均 降 水 量 1328.0mm、 蒸 发 量 1453.5mm， 多年平均相对湿度80， 无霜期229d。区 内灾害性天气较为频繁， 尤以洪涝灾害最为严重， 每年 6月下旬至8月上旬， 区内常出现大面积持续性暴雨及 阴雨天气。2016年6月20日， 遭遇罕见大暴雨， 中国天 气网公布的全国24h降水量排名中， 广德市以266.3mm 降水量占据全国第一。 矿区及附近地表水体不甚发育， 矿区内仅存一处 底盘低洼处形成的水塘， 深度约11.0m。周边无其他地 表水体， 只是在沟谷处分布有冲沟呈 “V” 字形， 方向与 坡向一致， 雨季排洪， 平时均无水流。矿区侵蚀基准面 约为68.5m。 矿区现状地貌类型为构造剥蚀丘陵和人工地貌 （露天采场） 。地面标高102～191m； 开采面坡度角 一般在65～80。治理区植被主要为翠竹、 葛藤和白茅 草。治理区范围内均为林地， 自然土壤以亚砂土和亚 粘土为主， 为坡积成因， 不同地段分布厚度不等， 一般 厚约0～2m。 矿区及其附近出露的地层主要为志留系 （S） 、 泥盆 14 ChaoXing 2020年第9期西部探矿工程 系 （D） 、 石炭系 （C） 及第四系 （Q） ， 其中石炭系黄龙组 （C2h） 、 船山组 （C2c） 为本矿山的主要开采层位。黄龙 组 （C2h） 中上部为浅灰色灰岩； 下部为灰岩、 白云岩、 石 英砾岩， 厚度88～119m； 船山组 （C2c） 为具球状构造的 厚层灰岩， 厚度31～43m。 地质构造较为复杂， 断层、 褶皱发育， 整个区域形 成了以北东向构造为主体的格局， 各期运动形成了一 系列不同规模的褶皱、 断层。治理区发育两条正断层， 产状311∠72、 211∠64， 项目区呈现为一单斜构造， 岩层单斜层状产出， 产状为119∠25， 区内褶皱弱发 育。 区内未见岩浆岩出露。 3矿山地质环境问题 3.1地质灾害隐患 矿山持续的开采对该区的地形地貌和地质环境等 造成了严重的破坏， 开采宕口内随处可见高陡边坡， 矿 体地表以下1～2m深度范围内岩石风化较强， 局部存 在开口状裂隙， 上部岩石较破碎， 不稳定， 已经发生崩 落现象， 存在进一步发生崩塌地质灾害的可能。 3.2严重破坏了土地、 植被资源 多年来， 由于原矿山持续的开采矿产资源，“重开 发， 轻保护” ， 露天采场地表岩石裸露， 工业广场废弃石 料杂乱无章， 对该区土地、 植被资源破坏严重。 3.3严重破坏了地貌景观， 同时遗留安全隐患 矿山开采对矿区地貌景观破坏严重， 原本地势平 缓的山丘， 由于矿山持续开采， 区内形成了一个大范围 的采坑， 形成了高陡峭壁和水塘。采坑周围存在居民 点， 且缺少安全警示标志， 有一定的安全隐患。 4矿山生态修复工作部署 经野外实地调查并结合当地土地利用规划， 本次 修复方案主要采用高陡边坡的清坡与削坡相结合、 底 盘清理整平、 坡顶修安全防护网、 平台和底盘区域绿 化、 保留养护水塘、 拆除工业广场建构筑物及土地平整 等方法进行综合整治[4-5]。对原始山体上部植被较好的 区域进行保护， 尽量减少对原始地貌及原有植被的破 坏。 本次生态环境修复工程包括边坡区修复工程、 底 盘和工业广场修复及绿化附属工程等。 （1） 对山体边坡分台阶削坡形成安全平台， 工程治 理后， 露采边坡危岩体得到清除； 宕底沿边坡底侧开挖 种植槽种植藤蔓植物 （选择种类为葛藤） ， 平台开挖沟 槽种植翠竹和葛藤； 坡顶设置安全防护栏， 防护栏外侧 密植一排刺篱。 （2） 将宕底区除保留现有水塘作为养护水塘外， 全 部复垦为林地 （选择树种为翠竹， 苗高1.2～1.5m， 地径 2.0～4.0cm） 。底盘和工业广场覆土厚度不低于0.5m， 上部撒播草种， 栽植当年成活率在90以上， 1年后植 树保存率85以上； 沿水塘边坡种植一排刺篱以防人 员靠近； 边坡上缘及坡脚种植葛藤。 （3） 在治理后边坡及宕底， 设置多处监测点。通过 图1项目区全景现状 （航拍视角 自北向南） 15 ChaoXing 2020年第9期西部探矿工程 监测， 及时掌握项目区边坡稳定情况和复绿效果， 确保 矿山生态修复措施取得较好的效果。 5生态修复设计方案 5.1边坡区修复工程 治理区东侧和南侧由于边坡高差较大， 坡脚较陡， 断层、 节理、 裂隙发育， 边坡局部坡稳定性较差， 已经形 成滑塌的土方堆积于宕底。拟对山体分台阶削坡。根 据现场地形， 治理设计分为3～5级台阶， 由下至上台阶 标高分别为121m、 136m、 151m、 166m、 181m。 台阶主要参数 台阶高度最高15m； 安全平台宽度5m， 台面向里侧倾斜约2左右； 每级台阶边坡坡比1 ∶ 0.7。 为恢复生态景观， 加强边坡稳定性， 削坡后平台种 植翠竹和葛藤绿化， 在平台内外侧各0.5m处分别开凿 沟槽覆土种植翠竹绿化， 平台中间宽度间隔1m处凿沟 槽覆土种植三排翠竹绿化 （见图 2） 。沟槽规格为 0.5m0.5m （宽度深度） ， 平台内外侧分别间隔0.5m种 植两排葛藤， 通过葛藤 “上爬下挂” 功能满足坡面绿化 效果。 图2平台及坡面绿化示意图 5.2底盘和工业广场修复 设计对底盘区进行平整， 设计标高为106m， 整体 坡度在2以内。平整时， 尽量减少对原地形的破坏， 保 留现有的滑塌下来的土方不动。局部整平标高可根据 现场实际情况进行调整， 需满足后期土地复垦为林地 要求和保证排水通畅。在此基础上覆土、 复绿， 要求覆 土厚度不低于0.5m， 建议选择当地常见植被品种， 如 翠竹、 茅草等。按照0.2m0.5m间距种植翠竹， 按照播 种量8g/m2， 播撒草籽。为消除宕底水塘的安全隐患， 沿水塘边坡按照0.2m间距种植一排刺篱， 以防人畜靠 近。 工业广场区位于矿山北部， 为原矿山开采的工 业场地及办公区， 现状底部高低不平， 最低标高约 为90.0m， 工业场地需拆除原有的残破不堪的建筑 物， 清理整平、 覆土、 复绿。按照0.5m厚度覆土， 1.0m 行间距种植翠竹， 播种量8g/m2， 播撒草籽。 5.3安全防护工程 由于矿山边坡很高， 为保证项目周边人畜安全， 设 计在坡顶外1m处安装防护栏， 沿防护栏外侧密植一排 刺篱 （见图3） 。 设计防护栏高 1.8m， 立柱间隔 3.0m， 孔 60mm 60mm， 丝径3mm， 塑厚1.2mm， 边框为20mm30mm的 方管， 立柱为50mm的钢管， 壁厚1.0 mm， 总高度为 2.3m， 其中立柱埋深为0.5m， 地面上高度为1.8m， 规格 为长宽高为10cm10cm230cm， 柱基视情况采用打 眼机在岩石表面进行钻孔或在土体挖宕浇筑水泥墩作 基础。 在项目区坡顶和入口显眼位置树立安全警示牌， 内容为 “水深危险， 请勿靠近” 、“高陡边坡， 小心坠落” 等， 警示牌为永久设置， 设置要求应符合相关规范。安 全警示牌的主要参数如下 （1） 板面 采用电脑彩色喷绘， 规格2m1.5m。 （2） 骨架与支撑 采用角钢等与板面连接牢固， 并 埋于下部基础中。 （3） 基础 保证足够的埋深。 5.4排水工程 16 ChaoXing 2020年第9期西部探矿工程 宕底的水塘日常蓄水量超过10104m3， 相当于一 座小 （2） 型水库的蓄水量[6]。根据相关规范要求， 为防 止暴雨季节蓄水量超过其库容， 需要设置警戒水位， 拟 设警戒水位高程为103m， 建设一处提灌站并沿矿山道 路右侧修筑溢洪道将其排出水塘 （见图4） 。提灌站的 水经水泵抽出后采用临时接水管输出。排入矿山道路 右侧的溢洪道中， 送至外界自然水系。提灌站日常可 用于植被养护。 图4溢洪道设计大样图 （注 溢洪道采用水泥砂浆做防渗处理， 防渗抹面厚度2cm； 每间 隔5m设置伸缩缝） 5.5矿山养护道路 为满足治理区工程施工、 后期植被养护需求， 对矿 山原有采矿道路改建为养护道路。养护道路主要参数 如下 宽度 4.0m， 路基垫高50cm； 坡面 沿道路中心轴线向两侧保持1.5的倾斜面； 结构 边坡处连接道路面采用碎石铺设； 路面 最上层为碎石加粘土， 构成泥结石路面。 5.6监测工程 通过对项目区治理工程进行监测， 及时掌握项目 区边坡稳定情况和复绿效果， 确保矿山生态修复的实 施能得到较好的效果。 5.7项目宣传牌 为彰显矿山生态修复工作的重要性， 增强全社会 的环境保护意识， 推进废弃矿山生态修复工作的开展， 在项目区的显著位置树立宣传牌， 主要内容应标明该 工程简介和治理修复前、 后效果图对比， 通过对生态修 复效果展示以取得群众支持。 宣传牌主要设计参数与安全警示牌相同。 5.8养护工程 矿山复绿后， 需对复绿植物进行养护， 养护期一般 为3年。经过养护， 裸露山体重披绿装， 与周边自然风 貌融为一体， 破坏的山地资源将重获生机 （见图5） 。 养护期内及时浇水、 施肥、 病虫防治、 补种及后期 苗木种植。为保证复绿植物的成活率和成林率， 应加 强抚育管理， 主要是及时施肥、 灌溉， 根据养护坡面需 要布设养护系统， 设计设置浇灌养护系统。 6结论与预期成效 6.1结论 （1） 本次矿山生态修复工作采用工程治理与生态 修复相结合的方式， 使高陡边坡地质灾害隐患得以消 除并恢复绿化， 可供此类矿山的生态修复借鉴。 （2） 该工程的实施极大改善矿区及周边的生态环 境， 经过几年的养护， 裸露山体重新披上绿装， 与周边 自然风貌融为一体， 破损山体的水土得以保持， 破坏的 山地资源将重获生机。 6.2预期成效 （1） 该项目实施后， 项目区内的地质灾害隐患消 除， 为植物提供良好的生长基础， 满足矿山边坡上植物 基本生长要求， 发挥人工植被的护坡、 固土、 滞尘、 涵 水、 固碳、 释氧和改善微环境小气候的生态服务功能， 图3安全防护栏示意图 17 ChaoXing 2020年第9期西部探矿工程 修复山体 “伤疤” 、 消除裸矿视觉污染， 原有的自然生态 环境得以重建， 生态环境得到根本改善。 （2） 通过本项目实施， 有利于增强企业及全民的矿 山地质环境保护意识， 改变 “重开发、 轻保护” 的观念； 同时增加社会就业机会， 保障附近居民生命财产安全， 对社会的和谐和稳定起到积极的作用。 （3） 对于矿山废弃资源的开发利用或用于土地置 换均具有可观的直接经济效益。生态环境的改善， 使 周边人民生活条件和生活质量得到提高、 人文环境及 居住环境得以改善以及广德市投资环境的优化， 其间 接效益不可估量。 参考文献 [1]孙健， 吴兴付， 夏继忠， 等.安徽省矿山地质环境治理技术与 成效调查评价[R].安徽省地质环境监测总站,201197-101. [2]方星， 许权辉， 胡映， 等.矿山生态修复理论与实践[M].地质 出版社， 201982-98. [3]李国政.新时代矿山地质修复模式的升级与重塑 基于 “地 质修复3.0” 的概念分析[J].西北地质,2019,524270-278. [4]郐开富,徐文斌.种植槽技术在高陡边坡生态环境治理中的 应用探讨[J].探矿工程岩土钻掘工程,2010,37971-73. [5]秦品光,柏明娥,李树一.废弃矿山硬质陡坡种植槽绿化技术 研究[J].浙江林业科技,2013,3311-6. [6]中华人民共和国水利部.SL 252-2017水利水电工程等级划 分及洪水标准[S].2017. 图5矿山生态修复效果图 （上接第13页） 理措施是刷坡、 清危， 然后采用植被混凝土喷播进行边 坡绿化。在质量和养护保障的前提下， 目前治理坡面 植被覆盖率高 （详见图2） ， 绿化效果突出， 对独山矿山 “绿色矿山” 建设具有良好的作用。 （3） 治理工程实施后， 可从根本上改变独山石灰石 矿山的地貌景观， 提高矿山企业形象， 具有较大的社会 效益和经济效益， 为河南省绿色矿山建设提供示范和 依据[3]。 参考文献 [1]李辉， 李永红， 康金栓， 何意平.陕西省韩城市西山灰岩群采 区矿山地质环境问题及恢复治理探讨[J].灾害学， 2014,29 3139-143. [2]粟红玉， 汪瑞敏， 周杰华.陕西小寨石灰石矿绿色矿山建设 规划设计[J].中国水泥， 2018 （7） 113-116. [3]高永兴， 李光华.阿尔山市周边采石场矿山生态环境恢复与 治理技术研究[J].环境与发展， 2019 （6） 199-200. [4]李易， 许可， 骆怀鹏.三岔河石英岩矿山地质环境保护与恢 复治理[J].地质灾害与环境保护， 2018， 292 102-106. [5]韩淑朋， 许少伟.矿山地质环境保护与治理恢复以某露 天石灰岩矿山为例[J].矿产勘查， 2012,3 1111-117. 18 ChaoXing