摘要：通过对废弃矿山地质环境的恢复和治理工程,可以有效地减少水土污染、水土流失,消除地质灾害隐患,恢复可利用的土地资源,改善矿区和周边居民的生产和生活环境,达到矿地和谐,为废弃矿山周边社会经济的可持续发展打下良好基础。
关键词：废弃矿山; 地质环境; 治理;
近年来,随着我国经济发展的转型升级,我们国家对生态环境的整治、修复工作越来越重视,资金投入越来越大。特别是废弃矿山是我们人类对自然界索取留下的一个伤疤,为了修复废弃矿山对地质环境的影响、改善矿山及周边的人居环境,需要对废弃矿山地质环境进行治理。
废弃矿山的废弃地是指在采矿或采石过程中所破坏的未经一定处理而无法使用的土地。包括:由剥离表土、开采的岩石碎块和低品位矿石堆积而成的废石堆积地;矿体采完后留下的采空区和塌陷区形成的采矿废弃地;开采矿石经选出精矿后产生的尾矿堆积形成的尾矿废弃地;采矿作业面、机械设施、矿石辅助建筑和道路交通等先占用后废弃的土地。
矿业废弃地多以重金属污染和矿山酸性排水污染为主,治理内容以生态修复和污染治理为主。矿山地质环境修复受地形地貌、气候特征、水文条件、土壤物理化学生物特征、表土条件、潜在污染以及开采方式等因素的制约,因此,修复技术方法和实施方案的选择需要考虑各方面因素的影响,通过治理不仅使环境得到恢复,同时为再续发展提供更多的有效资源。现根据江西省寻乌县石排废弃稀土矿矿山地质环境治理示范工程的治理实例,对废弃矿山地质环境治理进行一些探索,为废弃矿山地质环境治理提供一些思路。
1 寻乌县石排废弃稀土矿现状
寻乌县石排废弃稀土矿自20世纪70年代以来,采用露天开采方式。共经历了3个开采阶段:第一阶段为20世纪80年代开始至2003年的20多年间,采用池浸生产工艺,采用遍地开采,造成资源浪费严重,引发了水土流失、矿区沙化的问题;第二阶段为2004年起明确采矿权人主体责任,各相关部门协同监管的采矿监管体系,初步保证了矿山地质环境的不进一步恶化;第三阶段为2007年8月起,全面停止了稀土开采生产活动,对“开采和保护”提出了刚性要求。但寻乌县石排废弃稀土矿的矿山地质环境未按相关要求进行恢复治理,水土流失、矿区沙化的问题未得到有效治理,使矿区范围内土体松散,基本无植被覆盖,水土流失严重,土壤贫瘠,保水保肥能力较差,区域景观受到严重破坏。矿区内主要的地质环境问题包括:次生地质灾害较为发育,地质地貌景观遭受严重破坏,土地资源压占与破坏,水土流失,水土污染造成矿区生态环境质量恶化。
2 寻乌县石排废弃稀土矿矿山地质环境治理采取的技术方法
寻乌县石排废弃稀土矿矿山地质环境治理示范工程的治理措施总体包括工程治理和生物治理两大部分。工程治理措施主要包括八大类:地形整理工程、截排水沟工程、边坡防护工程、挡土墙工程、联络线工程、涵管工程、警示牌和标志墙工程。生物治理措施主要包括两个分项:土壤改良和植被恢复。
地形整理工程:为使采剥区、堆浸地、尾砂堆积地等的岩土体达稳定状态,对这些不同类型的废弃地进行整体规划、统一治理。对治理方向为林地、草地区域,仅进行平台沟壑土方回填平整、清除不稳定边坡体与边坡修整,以满足林、草种植需要和排水需要;对于治理方向为建设用地的区域,则挖填方平衡,采用阶梯式整地,边坡采用分级放坡;对于治理方向为耕地的区域则随坡就势进行整地,地形为平台的整地为平台,地形为坡面的整地后仍为边坡。
截排水沟工程:遵循“横截、纵排、塘蓄”的原则,一般沿单级平台后缘布置横向截水沟,不同高程水平的多级平台边缘布置纵向联络排水沟,治理区内地表径流通过纵横交叉的截排网络最终排向治理区地低洼处的积水塘,以及治理区外自然沟谷。截排水沟施工流程为:混凝土垫层→底板钢筋绑扎→底板模板安装→底板混凝土浇筑→侧墙、顶板内模安装→侧墙、顶板钢筋绑扎→侧墙、顶板外模安装→侧墙、顶板混凝土浇筑。
边坡防护工程:对于治理区内高陡不稳定边坡,采用削坡、生态袋堆叠或者铺环保草毯进行绿化处理。生态袋堆叠加固法在系统三角内摩擦紧锁结构的基础上,采用以高品质新型软体环保材料为主体的生态袋,代替传统的钢筋、水泥、混凝土等硬体建材,袋与袋之间配置连接扣及粘合剂,使结构形成稳定的受力整体,具备透水不透土,易于植物生长的特性,集节能减排、生态环保、绿化防护为一体,全力打造富有生命力、会呼吸、零污染的永久性生态自然边坡,构建人与自然的和谐发展。生态袋堆叠法护坡工艺流程:清理场地→装封袋子→底部基础层施工→底部基础层安装施工→中上部生态袋安装施工→封顶→绿化。
挡土墙工程:为防止边坡失稳,在松散土体边坡下修建挡土墙,有效的防治边坡失稳。建重力式浆砌石挡土墙,采取梯形断面,墙面直立,墙背倾斜,墙身顶宽1.12 m,底宽1.75 m,墙背倾斜率为0.15,净高1.5 m,基础埋深0. 5 m。
联络线工程:为保证施工运料通行方便及满足治理区未来道路交通需求,对原有已破坏的简易道路进行改造修整,采用天然砂砾石路面。道路设计平均宽度为3.5 m,路面厚0.5 m。
涵管工程:沟道水面从道路穿过时,需要架设涵管。涵洞直径为?1 000 mm和?600 mm两种,材料为预制的钢筋混凝土圆管涵。与排水沟相连的涵管直径为?1 000 mm,与截水沟相连的涵管直径为?600 mm。施工流程:基坑开挖→夯填砂砾石垫层→浇筑砼基础→涵管安装→涵管接口→涵背回填。
警示牌和标志墙:警示牌在湖边、沟道两侧、高陡边坡下设置警示牌设施,保护过往车辆行人安全以及保护环境。布设标志墙用于项目概况介绍和宣传标语,
土壤改良:该工程以物理化学和生物种植综合措施相结合的方法对土壤进行改良,采用生石灰拌合表土。具体步骤如下:对于治理方向为耕地、林地和草地区域,受到酸性污染的地表土,包括尾砂堆及尾砂淤积地,按平均每亩用量0.4 t生石灰标准,采用人工播撒或机耕播撒的方式将生石灰粉均匀拌入表土(地面以下30 cm以内土层),使其充分与表层土混合反应,以中和稀土矿区土质的酸性,提高pH值。
植被恢复:该工程主要在新增林地和补种林地区域进行林草混合植被恢复,在采剥区岩质坡面下栽植攀爬植物。其中林草工程安排在春季或秋季的雨前或雨后播种,先种树后种草;爬山虎安排在深秋落叶期。树种选择适合当地生长的加勒比松、湿地松和马尾松。种树工序如下:平地→打穴→施肥→种植(补植)→穴抚(追肥)→抚育;草种选用马塘草、宽叶雀稗、圆雀稗、画眉草、百喜草、狗牙草、大蔸草等耐酸、根系发达、适生的多年生混合草籽,采用条播播,播种密度为草籽45 kg/hm2(3kg/亩)。平台每隔30 cm、边坡每隔20 cm人工开挖宽15 cm、深10 cm的等高水平沟并选用混合草籽45 kg/hm2、拌有机肥600 kg/hm2、磷肥375 kg/hm2,充分拌匀后均匀撒播于水平沟中,不要盖土。爬山虎栽植在C20混凝土种植槽中,槽宽1 m,高1 m,壁厚0.1 m。槽长与边坡坡脚等长。种植槽内覆盖耕植土。
3 寻乌县石排废弃稀土矿矿山地质环境治理成果分析
寻乌县石排废弃稀土矿矿山地质环境治理工程采用国家和地方共同出资冶理的模式筹措废弃矿山地质环境治理工程的资金,共投资5 636.86万元。通过废弃矿山地质环境治理工程的实施,江西省寻乌县石排废弃稀土矿矿山地质环境治理取得良好效果。其矿山地质环境治理成果有:新增建设用地0.832 4 km2(约83.3 hm2),新增可利用耕地0.320 1 km2(约32 hm2),新增可利用林地1.439 3 km2(约143.94 hm2),恢复可利用林地1.195 9 km2(约119.6 hm2);消除了矿区内崩塌、滑坡、泥石流等次生地质灾害隐患,遏制矿区水土流失;实现矿区土地复垦,改变了矿区土壤酸性污染的现状,将采矿造成的废弃地改变为可利用的土地;经过矿区地形地貌重塑和植被恢复,改善了矿区生态地质环境。
治理工程实施后,通过土地整治工程极大地改善了矿区周边众多村落居民的生产生活条件,保护和恢复了矿区附近村庄农田。通过次生地质灾害的治理,消除了影响矿山安全生产和周边群众生命财产安全的不利因素。矿区截排水工程的实施,使矿区及附近的拦挡设施得到修葺和建设,有效地减少了山洪泥石流地质灾害的发生,改善了当地居民的生活环境和耕种环境。为当地生态恢复和社会经济实现可持续发展打下了良好的基础。
4 结语
通过对江西省寻乌县石排废弃稀土矿矿山地质环境治理示范工程的治理,说明矿山环境治理应因地制宜,避免单一化,要充分利用综合手段,根据当地工农业生产实际,在立足环境保护的前提下,争取土地资源多元化可续利用。
参考文献
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