貴州龍里縣歷史遺留礦山復(fù)綠治理
——以灣灘河鎮(zhèn)礦區(qū)為例

龍中伏，徐鵬飛，潘平生，歐禮斌，李艷桃

（貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局核資源地質(zhì)調(diào)查院，貴州 貴陽 550005）

龍里縣歷史遺留礦山共計19個，均為小型礦山，共計48.2247m2。本次選取治理綜合性較強的灣灘河鎮(zhèn)礦區(qū)作典型代表，經(jīng)過礦山地質(zhì)環(huán)境實地調(diào)查后，提出合理治理設(shè)計方案，實現(xiàn)綠色礦山開采，在增加經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)上，為今后的礦山恢復(fù)治理工作提供了借鑒[1]。

1 礦山概況

1.1 礦山基本情況

白水巖礦區(qū)位于貴州省龍里縣西南部灣灘河鎮(zhèn)擺主村，距龍里縣城約57公里。目前，該礦已經(jīng)閉坑，但開采活動造成了生態(tài)環(huán)境的破壞，共計破壞面積約14552m2、殘渣堆積體11629.53m3、廢棄廠房約1062.30m3。

1.2 礦山環(huán)境地質(zhì)條件

1.2.1 水文地質(zhì)條件

根據(jù)區(qū)內(nèi)出露的地層巖性、含水介質(zhì)特征及地下水動力條件，區(qū)內(nèi)地下水類型分為碳酸鹽巖類巖溶水、碎屑巖類裂隙水、松散巖類孔隙水三類。

1.2.2 地層巖性及地形地貌

礦區(qū)內(nèi)出露地層由老至新為泥盆系上統(tǒng)高坡場組（D3g）、石炭系下統(tǒng)祥擺組（C1x）、第四系（Q）。區(qū)域地貌類型復(fù)雜多樣，根據(jù)地貌成因類型將其劃分為溶蝕～侵蝕地貌成因類型，且為巖溶低中山地貌，礦區(qū)內(nèi)植被較發(fā)育，局部位置基巖裸露地表，植被主要為松樹、灌木、藤草等。

1.2.3 地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域穩(wěn)定性

礦區(qū)位于區(qū)域上龍里背斜軸部位置，區(qū)內(nèi)巖層傾向145°，傾角為10°～20°左右，總體而言，礦區(qū)內(nèi)的構(gòu)造相對較簡單，為一向南傾斜的單斜構(gòu)造。根據(jù)國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局2015年頒布的《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》（GW18306-2015），區(qū)內(nèi)地震動峰值加速度值0.05g，地震動反應(yīng)譜特征周期0.35s。對應(yīng)地震基本烈度Ⅵ度，區(qū)域地殼穩(wěn)定。

2 地質(zhì)環(huán)境問題

2.1 地質(zhì)災(zāi)害

經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查，煤礦渣未按開采設(shè)計進(jìn)行合理堆放和治理，不僅壓占破壞土地，還存在地質(zhì)災(zāi)害隱患。

礦區(qū)內(nèi)兩個主要堆渣場，礦渣堆放于自然邊坡和沖溝內(nèi)，未采取合理防護(hù)措施，渣場邊坡穩(wěn)定性較差，局部已出現(xiàn)垮塌，由于為長期堆積產(chǎn)生的堆積體，有產(chǎn)生表面薄層滑動的可能，引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的可能性大，存在滑坡地質(zhì)災(zāi)害隱患（圖1、圖2）。

2.2 含水層破壞

礦山開采可造成礦區(qū)內(nèi)地下水環(huán)境改變，主要表現(xiàn)為地下水位下降、對地表水的污染、地下水均衡遭到破壞等。經(jīng)調(diào)查，礦區(qū)位于當(dāng)?shù)刈畹团判够鶞?zhǔn)面之上，未發(fā)現(xiàn)采礦導(dǎo)致周圍主要含水層水位持續(xù)低位，未發(fā)現(xiàn)周圍居民生產(chǎn)生活供水量受到影響，可能未對含水層造成嚴(yán)重破壞或破壞已自然恢復(fù)。

2.3 地形地貌景觀破壞

礦山開采過程中，廢渣未按開采設(shè)計進(jìn)行合理堆放和治理，礦山開采形成的堆渣場挖損、壓占破壞，改變了原有的自然地形地貌，破壞了原有的生態(tài)景觀，地質(zhì)環(huán)境惡化。

2.4 占用及破壞土地、植被資源

礦區(qū)內(nèi)，為礦山生產(chǎn)建設(shè)所使用的辦公樓、宿舍、庫房等廢棄建筑、堆渣場及礦區(qū)道路，共計占用及破壞土地約14536.91m2。占用及破壞土地類型主要為林地，種類主要有松樹、落葉灌叢等，造成了水土流失，嚴(yán)重影響生態(tài)穩(wěn)定。

3 恢復(fù)治理

3.1 邊坡復(fù)綠設(shè)計

針對礦區(qū)存在的地質(zhì)災(zāi)害隱患，首先應(yīng)清將坡面上松散煤礦渣及已污染土體清除，并同時清除坡面上的松散巖體，將坡型修整至坡度30°以內(nèi)，以保證其穩(wěn)定性，防止施工過程滑坡和次生地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。根據(jù)實際情況對高陡邊坡進(jìn)行分級放坡處理，使坡面達(dá)到穩(wěn)定，能夠滿足后期的客土要求[2]。

3.2 截水溝工程設(shè)計

為了對礦區(qū)山體匯水進(jìn)行攔截，減輕匯水流量對復(fù)綠區(qū)的危害，需設(shè)計截水溝，總長度約430.34m。

3.2.1 流量計算

根據(jù)龍里縣雨水工程詳細(xì)規(guī)劃說明及《滑坡防治工程設(shè)計與施工技術(shù)規(guī)范》[DZ/T0219-2006]，暴雨設(shè)計強度按設(shè)計重現(xiàn)期50年的1小時最大降雨考慮。

Qp=φSpF（F＜3km2）

Qp—設(shè)計頻率地表水匯流量（m3/s）

Sp—設(shè)計降雨強度（mm/h）

φ—徑流系數(shù)，取0.15

F—匯水面積（km2）

本治理工程設(shè)計地表排水工程匯流面積F=0.05km2，設(shè)計降雨雨強200mm/h。

排水溝總匯水流量：

Qp＝0.15×0.05×106×0.2÷3600≈0.42m3/s。

3.2.2 尺寸設(shè)計

設(shè)計總流量Qp＝0.42m3/s，縱底坡度i=2%，假設(shè)截水溝截面為矩形斷面，底寬0.4m，溝壁坡度1:1，設(shè)計水深0.4m，截水溝設(shè)計基本尺寸計算公式如下：

截水溝設(shè)計基本尺寸按manning公式計算：

manning公式：

Q2-設(shè)計流量；V-流速（m/s），R-水力半徑（m），I-水力坡降，取0.02；n-溝底粗糙系數(shù)，漿砌石取0.017；W-過水?dāng)嗝婷娣e（m2）；X-濕周（m）；b-溝底寬度（m）；h-排水溝水深（m）。計算結(jié)果如表1所示：

表1 排水溝設(shè)計成果表

由表1可知，當(dāng)截水溝擬定斷面底寬×水深=0.4m×0.4m時，設(shè)計流量為0.45，Q2＞Qp，能滿足設(shè)計要求。故最終截水溝底面寬為0.4m，溝深0.4m，溝壁坡度1:1，溝幫寬度0.15m。

3.2.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計

截水溝應(yīng)設(shè)置沉降縫。截（排）水溝采用漿砌石澆筑，截水溝底厚0.15m，壁厚0.15m。

3.3 擋土墻工程設(shè)計

根據(jù)礦區(qū)實際情況，為了保證邊坡穩(wěn)定性，采用修筑擋墻的方法對邊坡進(jìn)行加固處理[3]（圖3）。共設(shè)計擋土墻1個。其中，擋土墻設(shè)計及其驗算參數(shù)如下：

位于Ⅱ號渣場區(qū)邊坡下方，為一般擋土墻，設(shè)計墻身高4.50m，墻頂寬1.50m，面坡傾斜坡度1:0.25，背坡傾斜坡度1:0.00。采用1個擴(kuò)展墻址臺階，墻趾臺階b1為0.60m，墻趾臺階h1為0.60m，墻趾臺階面坡坡度1:0.00，墻底傾斜坡率為0.00:1。

擋土墻泄水孔孔徑應(yīng)不小于100mm，橫向間距為2m，縱向間距為2m，按梅花狀布置，最低一排泄水孔應(yīng)高出地面200mm。泄水孔應(yīng)保持暢通無阻，反濾層的構(gòu)造與反濾包相同[4]。

3.4 植物重建

針對礦區(qū)實際破壞情況，首先進(jìn)行磚砌體拆除、渣體整理和客土作業(yè)，因煤礦山土壤性狀受到影響，需通過土壤改良，增加營養(yǎng)元素、提高土壤肥力。結(jié)合礦區(qū)周圍生態(tài)環(huán)境情況，合理選擇幾種具有一定抗酸性的樹種間插種植并混播草種，按照相關(guān)規(guī)范種植并進(jìn)行相應(yīng)的養(yǎng)護(hù)工作[4，5]（圖4、圖5）。

圖5 Ⅱ號堆渣場復(fù)綠效果

4 結(jié)論

針對該礦山的實際破壞情況，制定出完整的復(fù)綠技術(shù)方案。根據(jù)該設(shè)計方案，目前已完成對白水巖煤礦的復(fù)綠工作，復(fù)綠面積14552m2。極大地改善了該區(qū)的生態(tài)環(huán)境，也帶動了當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展[5]。但同時也應(yīng)認(rèn)識到，復(fù)綠設(shè)計工作仍不完善，需在后續(xù)工作中加以改善。