河北满城区某废弃矿山生态修复治理措施研究

    董莹 顾杰 周亚伟 颜东旭

    

    

    

    摘 要：为了研究废弃矿山生态修复环境综合治理措施，以河北省满城区某矿山为例，通过野外调查、地形测绘、三维激光扫描、物探勘查等方式，以查清研究区内生态环境问题。结果表明，现状存在的地质环境问题主要为崩塌地质灾害隐患、地形地貌景观破坏和土地资源占压及损毁等。通过生态修復治理，可以新增平台及边坡绿化面积约49792.76m2，新增坡面绿化面积97287.73m2，社会效益、环境效益及经济效益明显。

    关键词：废弃矿山;治理措施;生态环境综合治理;生态修复

    中图分类号 X171.4文献标识码 A文章编号 1007-7731（2021）07-0141-05

    Study on Ecological Restoration Measures of an Abandoned Mine in Mancheng District of Hebei Province

    DONG Ying1 et al.

    （1Beijing Geology and Mineral Resources Prospecting and Developing Company， Beijing 100050， China）

    Abstract： In order to study the new way of ecological restoration and environmental comprehensive management of abandoned mines， taking a mine in Mancheng District of Hebei Province as an example， the ecological environmental problems in the study area were identified through field investigation， topographic mapping， three-dimensional laser scanning and geophysical exploration. The research shows that the existing geological environment problems are mainly the hidden danger of collapse， the destruction of topography and landscape， and the occupation and damage of land resources. According to the proposed ecological restoration and control measures， the greening area of platform and slope can be increased by 49792.76m2， and the greening area of slope can be increased by 97287.73m2， with obvious social， environmental and economic benefits.

    Key words： Abandoned mine; Treatment measures; Comprehensive treatment of ecological environment; Ecological restoration

    根据矿床埋藏条件和地形条件，露天矿山分为山坡露天矿和凹陷露天矿[1-5]。矿山生态修复是指对矿业活动损毁的生态系统的修复，根据矿山生态系统损毁方式和程度，综合考虑经济社会发展目标、生态功能、文化功能、美学功能和公众感受等，在环境承载力容许的前提下，选择适宜的生态自我恢复或生态重建工程，科学、经济、快速对被破坏生态系统恢复与重建的过程[6-11]。生态修复以自然恢复为主，并与人工修复相结合，通过人工干预，加速恢复安全、协调、可利用的生态系统[12-13]。

    废弃矿山生态环境脆弱，环境承载力有限[14]，对废弃矿山修复是山水林田湖草生态保护修复体系的重要内容，是践行绿水青山就是金山银山理念的重要举措。因此，采用工程措施与植物措施结合的方式，恢复重建露天废弃矿山的生态环境是极其重要的[15]。

    本文以满城区某废弃矿山为研究对象，针对存在的矿山环境问题，提出了有针对性的治理思路与措施，以期为矿山环境治理提供科学指导和实践案例。

    1 研究区概况

    研究区位于满城区岗头村西北2.3km，整体上属太行山北段东麓剥蚀低山区丘陵和山前平原交互地带。沟谷发育，自然山体坡度在20°～60°，局部因采矿活动地形起伏较大。研究区分以下3个区，其中，Ⅰ区位于九龙庄西北约200m，南距神西公路约600m，紧邻南水北调中线工程河道;山体坡度18°～67°，地面标高32～272m，相对高差240m;Ⅱ区位于九龙庄西约500m，西距S232省道400m，山体坡度29°～74°，地形地貌呈东高西低，地面标高24～132m，相对高差108m;III区位于九龙庄西北约850m，西距S232省道600m，山体坡度16°～79°，地形地貌东北高西南低，地面标高64～197m，相对高差133m。均有简易道路直达研究区，交通条件方便。

    2 地质环境问题

    多年开采，研究区原始地形地貌遭到严重破坏，形成高陡采面、平台、残山、渣堆和渣坡。总破坏面积14.7万m2，共计采面12处、渣堆8处、渣坡5处、开采平台8处、残山3处、废弃构筑物1处、采坑2处（图1）。研究区现状地质环境问题主要表现为：地质灾害隐患、土地资源占压与损毁以及地形地貌景观破坏。

    

    1-研究区范围;2-渣坡范围及编号;3-平台范围及编号;4-渣堆范围及编号;5-采面范围及编号;6-采坑范围及编号;

    7-危岩体范围及编号;8-构筑物范围及编号;9-原有挡墙;10-裂隙及编号;11-逆断层;12-道路

    图1 地质环境现状

    2.1 地质灾害隐患 研究区共存在6处危岩体，其中Ⅰ区4处、Ⅱ区1处、Ⅲ区1处，危岩体均呈条带状分布，与采面坡面呈顺坡向，坡度一般在65°左右，局部外倾，节理裂隙发育，岩层产状330°∠13°，因开采及风化因素影响，多处见顺坡裂隙。各危岩体的平均厚度：Ⅰ-WY01约5.0m、Ⅰ-WY02约6.6m、Ⅰ-WY03约1.9m、Ⅰ-WY04约6.7m、Ⅱ-WY01约0.8m、Ⅲ-WY01约14.1m，局部岩体破碎严重，边坡下方已有崩落碎块石堆积。严重威胁矿山治理过程中施工人员及设备的安全。危岩体总方量约为15144m3。

    2.2 土地资源占压与损毁 研究区内土地资源占压主要表现在采矿随意堆放形成的废渣石边坡及渣堆;土地资源的损毁主要表现为采矿对自然山体的破坏，形成的废弃渣石对土地资源的压占与损毁。废弃渣石随意倾倒至沟道内及山坡中，形成的渣石边坡压占土地面积为6517m2，损毁土地面积为140439m2。土地压占与损毁地类见表1。

    表1 土地压占与损毁地类

    [分区

    编号 土地资源压占面积（m2） ? ? 土地资源损毁面积（m2）? ? 渣堆 渣坡 构筑物 采面 平台 残山 采坑 I区 2029 746 0 63761 16031 2471 0 II区 1085 1484 0 14578 10679 0 0 III区 342 803 81 20159 10349 0 2411 合计 3457 3033 81 98498 37059 2471 2411 ]

    2.3 地形地貌景观破坏 由于采矿活动形成的裸露岩面、采坑、渣坡及渣堆等破坏痕迹，影响了与自然地形地貌和谐发展。Ⅰ区临近G5京昆高速，Ⅱ区和Ⅲ区紧邻S232省道，研究区现状景观环境在“三区两线”范围内极为敏感，严重损害了当地的对外形象。Ⅰ区破坏面为85039m2、Ⅱ区破坏面为27826m2、Ⅲ区破坏面为34145m2，总破坏面积为147010m2。

    3 治理思路

    根据研究区内采面、平台、渣堆、渣坡及采坑等特点，因地制宜选取治理方式，达到矿山生态环境治理的目的。

    治理Ⅰ区：高陡坡面清理浮石、危岩后，根据坡度及微地形采用挂网喷播、植被混凝土喷播或万向约束生态袋绿化。针对坡脚平台凌乱的地形地貌进行挖高填低的场地平整。对于2个平台之间的残山隔断，通过向下削坡形成地堑的方式连通2个平台，为后期绿化及通行创造条件。坡脚平台整体覆土绿化，覆土后栽植乔灌木，并播撒草籽。

    治理Ⅱ区：高陡坡面清理浮石、危岩后，采用万向约束生态袋覆盖坡面绿化。采面坡脚平台区域进行场地平整，挖高填低，整体覆土播撒草籽，进行绿化。

    治理Ⅲ区：北侧植被生长较为良好的坡面清理浮石后直接挂网喷播，南侧高陡且裂隙发育的坡面采用边坡+平台的方式进行削坡，削坡后再对坡面进行挂网喷播绿化。采面坡脚平台采用挖高填低的方式，充填采坑后整体覆土栽植乔灌木及果树，并播撒草籽进行绿化。

    同时，对各个分区辅以喷灌系统、挡墙工程、截排水工程、标识牌等工程，保证研究区达到与周边环境相协调的修复治理效果。

    4 治理措施

    针对研究区现状，选取的治理措施主要有削坡整形、挡墙、截排水、被动网及绿化及养护等（图2）。

    

    1-研究区范围;2-采面范围及编号;3-平台范围及编号;4-残山范围及编号;5-边坡范围及编号;6-排水沟及编号;7-排水方向;

    8-修筑道路及编号;9-植生孔绿化区;10-植被混凝土范围;11-V型槽及编号;12-被动防护网;13-挂网喷播范围;14-万向约束法生态袋;

    15-警示牌;16-标识牌;17-拆除区域;18-水源井及编号;19-蓄水池及编号;20-输水管（φ110PE）;21-桧柏;22-白榆;23-构树;24-山桃;

    25-桃树;26-栾树;27-梨树;28-金葉榆;29-海棠;30-紫穗槐;31-连翘;32-攀援植物

    图2 修复工程整体设计

    4.1 削坡整形 削坡整形措施主要有危岩清理、坡面浮石清理、弃渣清理、削坡及场地平整等。坡面清理采取人力与机械相结合的措施，施工时自上而下削离。对于人力和机械无法清除的危岩体采用压力或者静态爆破，并对落石拦挡，以防坠入干渠中。对不进行削坡的采面、残山依据自然地形进行修复，需要对坡面浮石进行人工配合机械清除，浮石清理厚度0.3m，残山浮石清理厚度1m，残山区域浮石清理总方量1046.3m3，采面浮石清理总方量2743.16m3，清理总方量3789.47m3;6处危岩体清理总方量2613.87m3;对于与周围地形高差较大的渣堆、渣坡等废弃料渣进行人工配合机械清除外运，其余渣堆渣坡规模较小，采用场地内部平整，就地进行挖填找平，控制标高在±0.3m以内。地形开挖整治后共形成8个平台。平整面积40223.29m2，清理渣堆方量1285.12m3。削坡整形工程布设在治理Ⅲ区采面Ⅲ-CM03，治理Ⅰ区高低起伏的平台Ⅰ-SPT02、Ⅰ-SPT03中部残山及需要修建道路的区域。

    4.1.1 采面削坡 采面Ⅲ-CM03及周围存在3条上下贯通裂隙、一处危岩体Ⅲ-WYT03，大量浮石，块石直径0.5～2m，采用“平台+边坡”的削坡治理方案，设计台阶高度20m，平台宽度5m，坡度55°。经过放坡处理，采面共形成3级平台、4级边坡，所有平台、边坡经过削坡均与周围原始地形相互衔接。Ⅲ区原始采面Ⅲ-CM01、采面Ⅲ-CM04高差10～25m，坡面近直立，喷涂绿漆，表层风化强烈，采面Ⅲ-CM04中部存在1处裂隙，为了消除落石危险，对2处采面进行削坡处理，形成与周围地形连贯的平台与边坡，削坡坡度55°，平台宽度5m，原始采面Ⅲ-CM01经削坡形成1级边坡，原始采面Ⅲ-CM04经削坡形成2级边坡，1级平台。I区平台Ⅰ-SPT02中部凹凸起伏，高差约4～8m，采用削方方式进行整治，整治后周边地形相衔接。

    [160][150][140][130][120][110][100][90][80][70][60][110][100][90][80][70][60][50][40][30][20][10][0][（m）][图例][雾迷山组][白云岩（Jxw3）][平整后地面线][挖方][43°]

    图3 削坡工程示意

    4.1.2 道路削坡 Ⅰ区平台Ⅰ-PT01与Ⅰ-PT02之间有残山Ⅰ-CS01阻断，2个平台高差15m，为了后期绿化通行，在残山中部进行削方修建道路，宽度4m，道路内侧边坡坡度60°。平台Ⅰ-SPT02与Ⅰ-SPT03之间有残山Ⅰ-CS02阻断，高差15m，为了后期绿化通行，在残山中部进行削坡形成地堑，宽度4m，道路两侧边坡坡度60°，道路纵坡度11°，2条道路总削坡方量1698.7m3。

    4.2 挡墙 分别部署在Ⅰ区和Ⅲ区平台外侧。Ⅰ区为了与原始干砌石挡墙进行衔接，拦挡平台碎石及覆土，防止雨水将渣土冲入干渠，在平台Ⅰ-SPT01外侧设置浆砌砌石挡墙1道，砌筑时注意与原有干砌石挡墙进行衔接。Ⅰ-SPT03～Ⅲ-SPT05覆土后，于平台外侧布置挡墙3道，防止水土流失，挡墙总长度315.43m。Ⅲ区在平台上布置绿化工程，为减缓坡面雨季被水流冲刷，在Ⅲ-SPT01～Ⅲ-SPT05覆土后，于平台外侧布置挡墙5道，防止水土流失，挡墙总长度542.79m。研究区内均采用同一规格挡墙。浆砌石挡墙设计标准规格为：横截面为梯形，顶宽0.5m，底宽0.7m，高1.0m。其基底位于削坡形成的基岩平台上，无须开挖，需清理至稳定基岩平台。挡土墙采用 MU30块石、M10砂浆砌筑。平台种植槽内回填种植土并施肥，砌体块石选择坚硬或较坚硬岩石，无贯通裂缝，单块厚度不小于20cm。墙身设置一排泄水孔，出水孔距地面30cm，采用Φ100PVC管，长0.7m，用土工布包裹。挡土墙每隔15m设置1条变形缝，缝宽20mm，自墻顶做到基底，缝内塞填沥青防渗棉麻材料。砌挡墙砌筑总长度为858.22m，砌筑总方量为514.93m3。

    4.3 截排水 为了防止汇水冲刷坡面喷播区域，根据研究区汇水面积及汇水流向分析，在3个边坡坡顶布设截排水工程，共布设6条截排水沟。Ⅰ区布置截排水沟3条，分别位于采面Ⅰ-CM01与Ⅰ-CM02坡顶的截排水沟Ⅰ-PSG1，长度272.4m，位于采面Ⅰ-CM03与Ⅰ-CM04之上的截排水沟Ⅰ-PSG2，长度282.4m，位于采面Ⅰ-CM05之上的截排水沟Ⅰ-PSG3，长度分别为71.1m，Ⅰ区截排水沟总长度625.9m。Ⅱ区布置截排水沟1条，位于采面Ⅱ-CM01坡顶的截排水沟Ⅱ-PSG1，长度82.15m。Ⅲ区布置截排水沟1条，位于采面Ⅲ-BP01坡顶的截排水沟Ⅲ-PSG1，长度64.53m。截排水沟设计过水断面为矩形，底宽0.5m，开口宽0.5m，有效深度0.5m，壁厚0.2mm。因本区域坡面均为白云岩，不需要在挖后砌筑浆砌块石，需开挖后表面使用M10水泥砂浆抹面，厚度20mm。排水沟沟底坡度在30°以上时采用跌水坎结构。

    4.4 被动网 边坡Ⅰ区平台Ⅰ-CM01、Ⅰ-CM02坡面存在大量的浮石及1处危岩体，最近处距离干渠约30m，为了保证干渠的安全，防治落石掉入干渠当中，在平台Ⅰ-SPT01外侧设置被动防护网。防护网高3m，延伸长229m，面积共687m2。

    4.5 绿化及养护 对整治后的平台、缓坡及边坡坡脚、高陡采面进行绿化，恢复生态。主要选用的苗木种类为本土树种以及周边已有植物种类，适宜生长并且能保证较好的成活率。乔木树种可选择桧柏、白榆、栾树、构树，桃树、梨树，种植方式为1穴1株。灌木选择海棠、金叶榆、山桃、紫穗槐、连翘，其中紫穗槐、连翘1穴2株，其余1穴1株。整理后的边坡、平台整体覆土，播撒种子，坡脚种植攀援植物选择三叶地锦、五叶地锦、局部种植葛藤，葛藤区域布置攀爬网。乔木、灌木及攀爬植物采用不同规格坑穴进行换土，铺设防渗膜。为保证绿化苗木成活率，苗木栽植及草籽撒播设计监测养护年限3年。Ⅰ区高陡采面采用采用万向约束生态袋、挂网喷播、植被混凝土、V型槽等绿化方式。Ⅱ区高陡采面采用万向约束生态袋工程绿化，Ⅲ区高陡采面采用挂网喷播绿化。对采面挂网喷播区域进行整个坡面绿化，坡高15～80m且坡度在50°～80°，对其设置喷灌系统，有效针对坡面绿化进行后期养护，为满足后期养护用水要求，新建蓄水池5个，蓄水池分两种类型，Ⅰ类蓄水池单个容积约为200.96m3，深度4m，半径4m，池壁坡比0.2，浆砌块料石量305.8m3，布置在Ⅱ区及Ⅲ区采面顶部，共2个;Ⅱ类蓄水池单个容积约为50.4m3，蓄水池容积200m3，深度4m，半径2m，池壁坡比0.2，浆砌块料石量62.83m3，在Ⅰ区采面顶部及平台区域，共3个。为保证人员安全在蓄水池周围拉设1圈护栏网。

    5 效益分析

    实施治理措施后，新增平台及边坡绿化面积约49792.76m2，新增坡面绿化面积97287.73m2。生物措施与工程措施相结合，有效地缓解了人地矛盾，改善了因采矿遗留的裸露矿山、植被破坏、环境恶化的问题，有效改善了当地居民人居环境，社会效益显著。在修复治理过程中，可以为当地居民提供临时就业岗位，增加临时就业居民经济收入，经济效益明显。治理修复后，将彻底改变南水北调干渠周边不良生态环境条件，丰富当地自然景观环境，给人赏心悦目的效果，显著提升环境效益。

    6 结语

    废弃矿山地质环境修复积极响应了党的十九大保护生态与保护环境的号召，是生态环境修复的重中之重，改善矿山“白茬山”现状，使矿山与周围山体合为一体，实现人类活动与自然和谐共存。本文从研究区地质环境现状入手，结合其自然地理及地质环境条件，采用削坡整形工程，结合挡墙、截排水、防护网等工程，对高陡岩质边坡有针对性地结合当地地质条件分区治理及布置绿化工程，最终达到恢复南水北调干渠周边生态环境，使破坏的矿山快速绿起来，与周围景致相协调的目的，对当地生态绿化、生态平衡起到了至关重要的作用。

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    （责编：张宏民）