蒙陰縣匯泉峪地區廢棄礦山綜合治理研究

呂曉亮，宋國棟，王一建

(蒙陰縣自然資源和規劃局，山東 蒙陰 276200)

蒙陰縣匯泉峪地區位于京滬高速公路西南約600m，自20世紀60年代開始零星開采石灰巖資源，多采用機械打孔爆破后再人工分揀的粗放開采方式。20世紀末，隨著京滬高速公路建設，石灰石資源需求量激增，依托位置優勢，礦山開采規模不斷增大，山體及原有植被破壞嚴重，水土流失隱患不斷加劇。為有效修復匯泉峪地區廢棄礦山生態環境，綜合分析礦區及周邊開采現狀、地質環境問題、地質條件、巖石物理力學特性，因地制宜制定了綜合治理方案，探索并實施了礦山治理與土地復墾相結合的綜合治理模式，消除了視覺污染和地質災害，恢復了植被，匯泉峪地區生態環境得到有效改善。

1 廢棄礦山基本情況

改革開放以來，隨著蒙陰縣城市建設規模的逐步擴大和京滬高速公路建設，匯泉峪地區石灰石資源開發力度也越來越大，開采規模不斷增大，由原蒙陰縣水泥廠采石場和10余個鄉鎮、村及個體采石場進行開采，總面積約110000m2，開采方式均為露天爆破開采，使該地區的生態環境尤其是山體及原始植被遭到了嚴重破壞。

隨著石灰石資源開采殆盡及礦產資源管理的逐漸規范，匯泉峪地區礦山于2002年之前全部關閉，治理責任人滅失。礦山關閉后，開采、加工石灰巖所需簡易工房、加工設備底座等構筑物零星分布，廢棄的礦石、礦渣多就地隨意堆積，且場地高低不平，雜亂無章，占壓土地嚴重(圖1、圖2)。2002年之前，國家未建立礦山地質環境保證金制度，缺乏礦山生態修復資金，礦山廢棄多年一直未得到有效治理。

圖1 匯泉峪廢棄礦山治理前影像圖

圖2 廢棄礦區開采及破損情況

2 地質環境問題分析

礦區地質環境問題主要是礦業活動對地形地貌及山體的破壞，高陡采石面和廢渣造成的地質災害隱患，隨意堆積的廢渣帶來的土地占壓、水土流失等環境問題[1-2]。

2.1 地貌破壞、視覺污染

匯泉峪地區礦山開發歷史悠久，因當時礦產開發管理相對不規范，造成開采缺乏統一規劃和有效管理，隨意“濫挖”現象較為嚴重，歷經數十年的無序開采后，礦區遍布高陡采石面、開采殘丘等采礦活動遺跡，較大的立面面積近8000m2，礦區地形地貌景觀遭到了嚴重破壞。匯泉峪地區距離京滬高速公路、G205國道約600m，由于地勢較高，均在其可視范圍之內，開采立面成灰白色基調，與周邊山體植被極不協調，視覺污染嚴重。

2.2 裂隙發育、誘發地災

由于歷史上長時間的露天開采，廢棄礦區形成了多處高陡邊坡，坡度多在40°左右，部分區域達到80°～90°。各邊坡臨空面大，長期的開挖改變了巖體的原始均衡狀態，加上雨水沖刷，卸荷裂隙發育，其長期處于不穩定狀態，在重力、強降雨、冰雪凍融、地震等內外地質作用的共同作用下，易產生崩塌等地質災害，嚴重威脅山下群眾生命財產安全[1，3]。

2.3 土地占壓、水土流失

蒙陰縣屬于山區，有限的土地資源一定程度上制約著當地經濟的發展，礦業活動對土地破壞和占壓危害更為突出。匯泉峪地區礦山開采對地表土地資源占用較大，對土地造成的破壞主要表現為3個方面：一是工業場地中建(構)筑物和生產機械對土地的壓占，被壓占土地直接遭破壞；二是生產期間礦山開采對原地表植被、土壤結構構成破壞，原生地表的水土保持功能造成破壞，導致山體裸露，土石松散，蓄水保土和地表抗阻能力大大降低，加劇水土流失；三是開采、加工及裝運設備簡陋，礦山生產過程中廢渣處理不及時，不斷堆積侵占大量土地(1)山東省魯南地質工程勘察院,蒙陰縣蒙陰街道等三鄉鎮工礦廢棄地復墾利用試點項目區復墾方案,2014年。[4-5]。

3 綜合治理措施

礦山地質環境治理是一個涉及多學科的系統工程[6-10]，在對匯泉峪地區進行基礎地質調查和現狀測繪評析的基礎上，結合建筑邊坡、結構設計等建筑方面的相關要求，深入分析礦區地質條件、采石立面巖體特性及周邊基礎設施情況，充分考慮施工難度及經濟性，因地制宜地確定了治理方案。

3.1 礦區地質條件、巖體特性及周邊基礎設施

(1)地質條件。匯泉峪地區出露地層比較單一，自南向北依次分布寒武紀、奧陶紀地層。以山頂分水嶺為界，南側為奧陶紀與寒武紀灰巖、泥質條帶灰巖、頁巖等；北側為奧陶紀灰色厚層灰巖。采石場地帶為奧陶紀馬家溝群北庵莊組灰色厚層灰巖，夾泥質白云質灰巖，厚度約610m，層理發育，傾向NE，巖層傾角35°～43°。開采區無巖漿巖出露。匯泉峪地區未有斷裂穿過，地震基本烈度為Ⅶ度，峰值加速度為0.10g[11]。匯泉峪地區地下水屬于碳酸鹽巖類裂隙巖溶水，呈條帶狀斜貫于縣域西南部，含水層由寒武系、奧陶系灰巖及灰巖夾頁巖組成。第四系水基本不發育，巖溶水埋深300m以下，水位在高邊坡坡腳以下，對邊坡整體穩定性無影響[12]。

(2)巖體特性。匯泉峪地區屬于堅硬、較堅硬的中厚—厚層狀灰巖巖組分布區。開采區主要由灰巖構成，塊狀或層狀結構，巖性為灰巖、白云質灰巖、鮞狀灰巖夾頁巖、泥灰巖。灰巖致密堅硬，力學強度高；泥灰巖、頁巖易風化，強度低；灰巖fc=90～160 kPa，白云質灰巖fc=50～190 kPa。礦區總體沿巖石層面進行層狀開采，層面較為平整，開采面基本穩定，在小范圍內存在巖石明顯松動，裂隙發育[12]。

(3)周邊基礎設施。礦區接近村莊，堆積區周邊為耕地，距離主要道路約600m，村莊道路以水泥路為主，交通條件便利，村莊通水通電，基礎設施相對較好。

3.2 采石面治理

2013年，實施采石立面治理工程，主要分為土石方工程和綠化工程。土石方工程主要為危巖清理、修筑擋土墻等，綠化工程主要為覆土、栽種綠植及掛網綠化等：

(1)土石方工程。按采石立面走勢將采石面分成數級臺階，采用人工修筑樁板式擋土墻的治理方式，然后覆種植土。巖面修筑擋土墻時預留排水孔以滿足排水要求。坡腳處修筑砌石擋土墻，對巖面局部危巖進行清理。

樁板式擋土墻：治理區坡腳處修建高度2m的漿砌石擋土墻，自坡腳向上高2m處修建樁板式鋼筋混凝土(C30混凝土)擋土墻。每層臺階采用獨立的樁板式擋土墻，依山體走向而建，高度每隔2.5m設一道，每個擋土板高度統一為1.5m，厚度為0.3m，長度為2.7m。擋土板兩邊各設一個0.3m×0.3m的鋼筋混凝土柱，柱的高度為1.5m，樁嵌入巖層0.8m。9.0m為一聯，中間設伸縮縫60mm，填瀝青麻絲[12](圖3、圖4)。樁板式擋土墻在橫向連續設置，保證了墻體連續，整齊劃一，整體效果好。

圖3 樁板式擋土墻柱結構示意圖(mm)

圖4 樁板式擋土墻正立面示意圖(mm)

(2)綠化工程。在坡面樁板式擋土墻及坡腳漿砌石擋土墻后進行覆土綠化。結合場地現狀、灌溉條件、成活率、修復效果和季節因素等，設計成落葉植物與常綠植物相結合，喬木—灌木—地被植物相結合的復式種植結構。以該地植物為主，形成具有延續性、錯落有致的梯田式綠化模式，合理改善修復山體生態環境。該次綠化工作采用喬灌藤結合的綠化方式，喬木選用側柏，間隔0.5m呈品字型分布種植2～3排，灌木選擇連翹，靠近擋土墻間隔0.2m種植1排，藤類選擇爬山虎，靠近巖體間隔0.2m種植1排。對坡度超過80°的開采面直接采用綠化尼龍防護網進行綠化，既綠化巖面又能緊固巖體[4]。

3.3 廢石堆積區治理

采石立面坡底為原開采、加工場地剩余殘丘、工業廠房、構筑物、道路及廢石堆積區。結合匯泉峪地區土層、周邊道路、灌溉等基礎設施情況，對工業場地廢棄建筑物、構筑物及廢棄殘丘拆除清理后，首先進行建筑垃圾的清運和零星樹木砍伐后樹根的清理；其次分別對治理區局部取土形成的深坑和土層淺薄區域客土回填，以滿足農作物種植對土層厚度的要求；最后進行推土整平，壘筑石壩，使田塊平整度滿足農作物種植和耕作要求。

4 治理成效及治理模式分析

4.1 治理成效

匯泉峪地區廢棄礦山綜合治理項目，采石面治理區清理危巖、殘丘約15700m3，漿砌擋土墻490m3，現澆樁板式擋土墻4822m，巖面鉆孔1392m，柔性防護網綠化1893m2，綠化覆土8040m3，種植側柏17154株、連翹5080株、爬山虎16933株，平面綠化面積約15000m2，消除了地質災害隱患和視覺污染，修復了礦山生態，礦山復綠效果好。廢石堆積區復墾面積7.315hm2，復墾為農用地面積7.315hm2，復墾為耕地面積5.9738hm2，節余建新農用地指標7.3151hm2、耕地指標5.9738hm2，達到了《土地復墾質量控制標準》(TD/T1036-2013)和國家土壤環境質量有關標準的要求。匯泉峪地區廢棄礦山綜合治理成效顯著(圖5、圖6)。

圖5 匯泉峪廢棄礦區治理后影像圖

圖6 廢棄礦山治理后現狀

4.2 治理模式分析

匯泉峪地區廢棄礦山既有殘留采石面，也有廢石堆積區，適宜采取采石面治理與堆積區復墾相結合的綜合治理方式，既修復了礦山生態環境又復墾成耕地結余農用地指標，生態效益和經濟效益顯著。

(1)基礎條件。針對廢棄礦山開采面現狀和地質地層條件，創新性采取了樁板式擋土墻覆土綠化和掛網綠化相結合的方式，實現了臺階梯田治理效果。匯泉峪地區出露地層比較單一，開采區山體為奧陶紀石灰巖，水文地質條件良好，工程地質條件良好，灰巖致密堅硬，力學強度高，總體沿巖石層面進行層狀開采，層面較為平整，開采面40°左右，為柱體嵌入巖石和板墻固定提供了堅實基礎支撐。對不具備樁板墻施工條件的少部分80°～90°的坡面，采用掛綠化尼龍防護網方式，既消除了視覺污染又緊固了巖面。

廢石堆積區相對集中，零星工廠廢棄建筑物、構筑物為單層磚混結構，容易拆除清理，廢石堆、殘丘散落分布且高度相對低矮，結合開采面治理土石方工程和復墾區壘筑石壩，可以綜合利用，降低施工成本。堆積區邊界距離村莊不足40m，周邊水電路等基礎設施條件較好，復墾后耕作條件良好。

(2)施工條件。綜合治理施工主要集中在采石面治理區域。采石面總面積約40000m2，斜面長度最長110m，最短40m，坡度40°左右，樁板式擋土墻施工難度大，巖面鉆孔(孔深0.8m，孔徑0.3m)、板墻底盤錨固、鋼筋綁扎、模板支護、混凝土澆筑等全部在坡面上完成，鉆機固定及鉆孔、鋼筋及模板吊運綁扎、泵送混凝土澆筑等需耗費大量人工、材料和機械臺班，必須分段錯時統籌施工。覆土綠化難度大，采用卷揚機和吊車裝運種植土和綠植至每層樁板墻后，再人工運輸至栽植位置，每組上土量不足1m3、綠植不足20株，人工和機械臺班消耗量大。前期養護供水難度大，治理區周邊水源相對充足，但供水水壓不足，養護用水需采用機械泵送或人工搬運，養護成本相對較高。坡底廢石堆積區及殘丘經整理后，提供了寬闊的施工場地，鋼筋加工、鋼筋籠預制、設備材料存儲等方便實施，不需占壓項目區之外的土地，施工現場管理相對簡單。

(3)其他條件。匯泉峪地區廢棄礦山采石面治理投資1120萬元，廢石堆積區治理投資280萬元，全部為政府財政資金，資金撥付得到了有效保障。項目設計單位和項目實施單位充分收集有關資料，精準分析治理條件，側重生態修復，高起點設計，高規格實施。治理項目所在的國土、農業、水利、環保、交通等部門和鄉鎮政府及周邊村莊村民對項目的實施給予了大力支持與配合，積極提供技術支持和業務指導，保障了充足的勞動力，協助拓寬施工道路，為綠植后期養護和復墾耕地有效利用提供了便利條件。

5 結語

廢棄礦山綜合治理要堅持“宜建則建、宜耕則耕、宜林則林、宜景則景”的治理思路，把礦山生態修復治理與土地復墾、產業發展、城市建設有機結合，因地制宜實施“一礦一方案”，進行綜合開發利用[13-14]。針對匯泉峪地區廢棄礦山開采現狀，該文綜合分析了礦山地質環境問題和實施治理基礎條件，將礦山環境治理與土地復墾有機結合，創新性采用了樁板式擋土墻后覆土綠化的臺階梯田式采石面治理模式，深入分析了治理模式成效和適用條件，為露天開采礦山綜合治理提供了參考。