山東蒙陰某石灰石礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題恢復(fù)治理探討

劉永強(qiáng)　董星　齊普衍　張計(jì)劃　朱峰　高峰　謝少凱

摘要：山東蒙陰某廢棄石灰石礦山高陡邊坡存在一定的地質(zhì)災(zāi)害隱患，本文對(duì)恢復(fù)治理方法的選擇以及實(shí)施過(guò)程進(jìn)行了論述。采用階梯臺(tái)階法對(duì)高危邊坡進(jìn)行削坡、覆土、綠化，恢復(fù)了礦山地貌景觀，消除了地質(zhì)災(zāi)害隱患，打了造綠色礦山，也為同類(lèi)廢棄礦山治理提供借鑒意義。

Abstract： There are some geological hazards in the high and steep slope of an abandoned limestone mine in Mengyin County， Shandong Province. This paper discusses the selection of restoration methods and the implementation process. The high-risk slope was cut， covered with soil and afforested by step method. The landform landscape of the mine was restored， the hidden danger of geological disasters was eliminated， and the green mine was built， which provided a reference for similar abandoned mines.

關(guān)鍵詞：廢棄礦山;地質(zhì)災(zāi)害;高陡邊坡;生態(tài)恢復(fù)

Key words： abandoned mine;geologic hazard;high steep slope;ecological restoration;

中圖分類(lèi)號(hào)：0X171.4;TD167 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1006-4311（2019）23-0015-03

0 ?引言

石灰石是化工、冶煉、建筑等多個(gè)行業(yè)的重要原料[1]，石灰石礦的開(kāi)采會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展有一定的影響。蒙陰縣位于沂蒙山區(qū)，山地丘陵占總面積的94%，當(dāng)?shù)啬呈沂V品質(zhì)優(yōu)良，經(jīng)長(zhǎng)年累月過(guò)度開(kāi)采，已經(jīng)對(duì)當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)環(huán)境造成了嚴(yán)重影響。為了堅(jiān)持人與自然和諧共生，踐行“綠水青山就是金山銀山”的理念[2]，同時(shí)也為了排除對(duì)即將修建的穿過(guò)該礦區(qū)縣級(jí)道路造成的安全隱患，該礦山地質(zhì)環(huán)境亟待治理恢復(fù)。

1 ?工程概況

山東省臨沂市蒙陰縣某露天石灰石礦，礦區(qū)占地面積450畝，大致呈長(zhǎng)條狀，東西長(zhǎng)約300m，南北長(zhǎng)約1km。如圖1、圖2所示，由于礦山多年的開(kāi)采，礦區(qū)內(nèi)山體破損嚴(yán)重、地勢(shì)起伏較大，形成多處大規(guī)模、高落差的開(kāi)采平臺(tái)及最大高差近80m的陡崖，經(jīng)過(guò)人為活動(dòng)破壞及自然條件風(fēng)化侵蝕，礦區(qū)產(chǎn)生多處隱患隨時(shí)可能發(fā)生崩塌、滑坡、地面塌陷的等地質(zhì)災(zāi)害。開(kāi)采出的石料在礦區(qū)任意堆積;地表植被大面積遭到破壞，水土流失嚴(yán)重;礦區(qū)粉塵飛揚(yáng)，污染嚴(yán)重，破壞和影響了地貌景觀且占用大量土地資源。

1.1 氣象與水文條件

本地區(qū)屬溫帶大陸性季風(fēng)氣候，年均氣溫為12.7℃，年均最高氣溫37℃，年均最低氣溫-12℃。地區(qū)內(nèi)最大年降水量1125.3mm（1993年），最小年降水量453.8mm（2001年），年均降水量723.3mm，80%集中在7、8、9月份，最大日降水量168.8mm（1993年8月5日）。鑒于降水條件，高陡邊坡長(zhǎng)期被雨水沖刷后存在塌方、浮石滾落等巨大安全隱患。

1.2 地形地貌與礦體特征

礦區(qū)位于低山丘陵區(qū)，地表裸露古生代寒武紀(jì)地層，海拔高程最高點(diǎn)+480.53m，最低點(diǎn)+368.66m。礦體賦存于寒武系長(zhǎng)清群朱砂洞組上灰?guī)r段內(nèi)，礦層產(chǎn)狀與地層一致，總體走向北東向，傾向南東，傾角4°～6°，呈層狀，出露厚度大于80m。礦體巖性為青灰色中厚層狀含燧石結(jié)核灰?guī)r、泥晶灰?guī)r，偶夾豹皮狀灰?guī)r層，圍巖與礦體巖性相同。

1.3 工程地質(zhì)條件

礦區(qū)地表巖石裸露，均為青灰色厚層云斑灰?guī)r，上部無(wú)覆蓋層，已經(jīng)采用露天方式開(kāi)采形成了陡坎地形，邊坡近垂直。巖石完整性差，特別是坡頂邊緣巖石破碎嚴(yán)重，抗風(fēng)化能力、抗壓、抗剪能力等一般，區(qū)內(nèi)除發(fā)育少量小型節(jié)理外，無(wú)較大構(gòu)造，易發(fā)生崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，工程地質(zhì)條件屬?gòu)?fù)雜型。

2 ?恢復(fù)治理方案選擇

礦山開(kāi)采后遺留下巖石邊坡一般屬高陡邊坡，原有的表土和植被幾乎被完全剝離，缺少植物生長(zhǎng)的有利條件[3]，治理難度相當(dāng)大。目前對(duì)于高陡的巖石邊坡綠化處理主要有以下方法：階梯臺(tái)階法、客土噴播綠化法、框格客土綠化法、噴混植生綠化法等[4]。本文僅對(duì)使用最廣泛的階梯臺(tái)階法、客土噴播進(jìn)行詳細(xì)對(duì)比。

2.1 階梯臺(tái)階法

將高陡的大邊坡分臺(tái)階開(kāi)挖降為若干個(gè)小邊坡，然后在每個(gè)小臺(tái)階外側(cè)砌筑擋墻并覆蓋上一定厚度的種植土，最后在每個(gè)臺(tái)階平臺(tái)上植樹(shù)種草、每個(gè)臺(tái)階坡底種植藤本植物，待其生長(zhǎng)、攀援、覆蓋坡面后達(dá)到綠化效果[5]。此方法需要進(jìn)行大量土石方作業(yè)，無(wú)疑會(huì)增加經(jīng)濟(jì)與時(shí)間成本，但進(jìn)行降坡后多出的若干個(gè)平臺(tái)也增加了可利用土地面積。雖然植樹(shù)、種草、種藤本植物在恢復(fù)治理剛竣工時(shí)達(dá)不到“綠水青山”的效果，但是植物幾乎都生長(zhǎng)在更利于涵養(yǎng)水分的水平臺(tái)階上，經(jīng)過(guò)幾年養(yǎng)護(hù)后植被郁郁蔥蔥，能恢復(fù)或者超越原始生態(tài)水平。

2.2 客土噴播法

以高陡巖石坡面掛網(wǎng)（錨桿+掛鍍鋅網(wǎng)）為基礎(chǔ)，通過(guò)噴射機(jī)將攪拌均勻的高營(yíng)養(yǎng)有機(jī)質(zhì)客土原料自上而下噴射到巖面[6]，為植物在巖石表面生長(zhǎng)提供基礎(chǔ)。再采用特定配方的含有草種的植被混凝土，用噴錨機(jī)械噴射到巖坡的有機(jī)客土上，待草種長(zhǎng)出后就覆蓋坡面實(shí)現(xiàn)了綠化。該方法的機(jī)械化程度高、速度快，短期內(nèi)植被綠化恢復(fù)效果良好，基本不需要養(yǎng)護(hù)即可維持植物的正常生長(zhǎng)。但從長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展來(lái)看，附著在陡峭巖壁上的客土噴層經(jīng)風(fēng)化、植物根系腐蝕的等作用后容易發(fā)生大片脫落、養(yǎng)分供給不足植物生長(zhǎng)緩慢，綠化效果大打折扣。

結(jié)合本礦山高陡邊坡的穩(wěn)定性、邊坡中某些位置富含石灰石、公司組織管理能力、礦山生態(tài)價(jià)值等情況，綜合分析研究后采用階梯臺(tái)階法對(duì)該礦山進(jìn)行治理恢復(fù)。

3 ?恢復(fù)治理的實(shí)施

根據(jù)廢棄礦山現(xiàn)狀，本恢復(fù)治理首先對(duì)礦產(chǎn)開(kāi)采產(chǎn)生的大平臺(tái)進(jìn)行整平;然后對(duì)邊坡采用爆破方式進(jìn)行階梯式逐層遞進(jìn)削坡，從而排除發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的隱患;隨后在每級(jí)臺(tái)階上開(kāi)挖種植穴砌、筑石墻、覆蓋種植土，最終種樹(shù)種草綠化進(jìn)行生態(tài)的恢復(fù)。

3.1 施工難點(diǎn)

采用階梯臺(tái)階法工程量大、臺(tái)階數(shù)量多，恢復(fù)區(qū)內(nèi)的地形地貌整治、漿砌石墻施工、土石方工程施工、綠化施工等各工序組織要嚴(yán)密避免相互干擾。由于本工程位于村莊附近，施工中還要采取各種有力措施最大限度降低對(duì)周?chē)迕竦牟焕绊憽?/p>

3.2 具體施工方案

為了將擬建道路兩側(cè)崩塌等地質(zhì)災(zāi)害隱患消除，首先對(duì)道路平行方向邊坡進(jìn)行階梯式逐層遞進(jìn)削坡，每級(jí)階梯高10m，寬8m，臺(tái)階邊坡角70°，擬建道路位置留出80m的平臺(tái)，向東北方向穿過(guò)山體后收窄至40m，平臺(tái)最終標(biāo)高在375～485m，自北向南平行遞增。

①場(chǎng)地平整。采用推土機(jī)將坡底大小采石堆推平、碾壓，在碾壓機(jī)械碾壓之前，宜先用輕型推土機(jī)推平低速預(yù)壓4～5遍，使表面平實(shí);且應(yīng)先靜壓，而后振壓。碾壓機(jī)械壓實(shí)填方時(shí)，應(yīng)控制行駛速度，一般平碾、振動(dòng)碾不超過(guò)2km/h，并要控制壓實(shí)遍數(shù)。

②臺(tái)階式削坡。本工程施工周期短、工作量大，選擇了高效率的爆破方式進(jìn)行削坡。先進(jìn)行破損山體周邊殘丘、危巖體清除，然后階梯式逐層遞進(jìn)削減。從山腳開(kāi)拓至山頂?shù)缆罚来芜M(jìn)行每個(gè)平臺(tái)的鉆爆、挖運(yùn)、排土作業(yè)，對(duì)爆破下的土石方分級(jí)別堆放以備日后進(jìn)行充分利用。爆破時(shí)經(jīng)過(guò)技術(shù)人員嚴(yán)格把關(guān)，爆破飛石、振動(dòng)等危害均控制在合理范圍內(nèi)。

③砌筑石墻。在每級(jí)臺(tái)階邊緣向內(nèi)推0.5m，采用建設(shè)漿砌毛石的形式，砌筑兩道寬0.3m，高0.6m毛石墻，墻距3m，兩道毛石墻中間覆蓋種植土;邊坡底向外0.5m砌筑一道毛石墻，墻寬0.3m，高0.5m，然后向其與邊坡之間回填種植土，以便下一步的綠化工作，如圖3所示。

④覆土綠化。覆種植土：選擇適合山體綠化的種植土，要求無(wú)碎石、無(wú)有害物質(zhì)、pH值6.0～7.0、有機(jī)質(zhì)含量大于20g/kg。按照小于15mm的粒徑要求，去除種植土中含有的粘土或類(lèi)似粘土的物質(zhì)及粗砂、石頭、土塊、雜草、有害粽子及其他物件，保證種植土的整體結(jié)構(gòu)、成分均勻。種植土回填厚度為0.8m，施工過(guò)程中邊填充邊夯實(shí)，壓實(shí)系數(shù)密度不低于0.93。

綠化場(chǎng)地平整：澆水沉實(shí)平整回填種植土，待表層土晾干后，再整平整細(xì)，應(yīng)注意把好土、表土鋪在植株根系的主要分布層。種植喬、灌木的表土層至少在100cm以上。

挖種植穴：種植穴規(guī)格按照《城市綠化工程施工及驗(yàn)收規(guī)范》的要求施工，挖穴時(shí)注意表層土與底層土分放，并清除土中垃圾，在平整后的大型平臺(tái)上按照3m×3m成梅花形布局開(kāi)挖種植穴，種植穴呈圓形，直徑0.5m，深度0.8m。

苗木栽植：栽植前首先注意苗木與現(xiàn)場(chǎng)特點(diǎn)是否符合，其次應(yīng)對(duì)樹(shù)冠的朝向加以選擇。

施工過(guò)程中應(yīng)注意保留原有的自然植被，并充分利用周?chē)h(huán)境景觀要素，綠化物種的選擇應(yīng)優(yōu)先考慮適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)、適合當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的鄉(xiāng)土樹(shù)種和草種[5]。因此在平臺(tái)上種植側(cè)柏，在坡腳種植爬山虎并引導(dǎo)其往上生長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)臺(tái)階坡面的垂直綠化。整個(gè)覆土綠化過(guò)程如圖4、圖5。

⑤從485平臺(tái)到375平臺(tái)依次進(jìn)行施工，最終本次恢復(fù)治理總作業(yè)工作量如表1。

恢復(fù)治理后的效果如圖6所示，臺(tái)階層次清晰、錯(cuò)落有致，種植土已經(jīng)完全覆蓋住了裸露的巖石，假以時(shí)日側(cè)柏、爬山虎、野花野草等茁壯成長(zhǎng)后荒山又會(huì)被綠色覆蓋。

4 ?結(jié)語(yǔ)

地方政府和礦山企業(yè)不斷提高了對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)意識(shí)，新礦山規(guī)范開(kāi)采的同時(shí)廢棄礦山也逐漸得到有效治理。本礦山地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)的重點(diǎn)是崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害防治及礦山生態(tài)重建，通過(guò)階梯臺(tái)階法削坡使原本被破壞和壓占的土地資源得到恢復(fù)，也使得有利用價(jià)值石灰石礦產(chǎn)資源物盡其用。兩三年后，綠化的山坡上郁郁蔥蔥，薔薇、蒲公英、蒼耳、絨球等百花齊放招蜂引蝶，原本死寂的廢棄礦山變得一片生機(jī)盎然，恢復(fù)治理出的300多畝用地也將逐漸發(fā)揮出生態(tài)價(jià)值，這也更好的踐行了“綠水青山就是金山銀山”理念，達(dá)到生態(tài)效益、經(jīng)濟(jì)效益統(tǒng)一。

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