貴州省某區歷史遺留礦山生態保護修復治理模式探討

高建才，梁國禮，劉興金

（貴州省有色金屬和核工業地質勘查局物化探總隊，貴州 都勻 558000）

貴州礦山開采歷史悠久，以往大多礦山只重視發展，生態修復理念缺乏，破壞原始地形地貌，大量礦坑水直接排放到附近河流，矸石順坡堆放等造成生態破壞十分嚴重。現在生態文明建設已然成為重中之重，早期的采礦活動，規范管理差，特別礦井水（酸性廢水）[1]污染很難修復治理。

某區早期的采礦活動，使地下水隔水層（礦層）被開采，地下水系統受到嚴重的破壞；同時，開采出的矸石等污染物亂堆亂放，地表水流經被破壞的礦層或矸石堆積區淋濾形成含硫廢水后沿裂隙下滲到地下。受污染的地下水體經礦井匯聚、排泄出地表，最終匯入河流。現場調查：水體呈黃色、褐紅色，pH值達2.0，河流及地下水體受污染嚴重，河流內動植物絕跡。水是生命之源[2]，污染問題已嚴重威脅當地數千居民的生活環境及飲水安全。而傳統修復治理只是對破壞區及矸石場進行簡單復墾復綠，針對酸性廢水修建污水處理廠或者并無處理，這樣的修復治理模式存在較多問題，后期維護成本較大，并不能長久有效地運行，本文提出的綜合治理模式，經初步估算，采用該法治理后，受污染河流水體pH值可提升至5.5以上，河水清澈度可得到大幅提高，水質可大幅改善，礦山生態環境、水域生態環境得以重建。重現綠水青山。

1 礦山破壞及礦井水污染情況

當地早期進行的小規模礦山開采以硐采結合露天開采為主，露天開采沒有規劃，地表土體大面積開挖，淺表礦山層破壞嚴重，礦渣亂堆亂放造成了大面積的生態植被環境破壞；該地區礦山屬歷史遺留礦山，礦井廢水、礦渣滲濾液等污染源無人治理，造成地下水及地表河流污染。

經前期水文地質、環境地質等調查及資料的綜合整理，因礦層采空而造成礦區形成較多地裂縫，大氣降水直接沿節理裂隙、地裂縫等下滲補給地下水。地下水流沿巖層節理裂隙、層間接觸帶徑流運移，由于礦山開采，地下水遇阻水礦層于開挖面出露地表。

某區礦山開采過程中，礦層作為隔水層受到破壞，頂、底含水層中的水發生水力交換；與此同時，礦山開采形成采礦巷道及大量矸石堆積體，造成原埋藏于地下礦層中原處于穩定還原環境的硫、鐵、重金屬等化學物質暴露于氧化環境中，被氧化置換出來。坑道內該類物質在水流的帶動下進入水體，改變水體化學組分和水質；坑道外大量矸石堆積于地表未進行處理，形成的大量淋濾水通過地表節理裂隙和巖溶通道進入地下水循環系統，造成地表、地下水體的污染。

礦山廢水水體常年呈黃褐色、紅褐色，礦井廢水具有酸性強、含鐵高的特點，廢水直接排入河流，嚴重的水質污染導致水體使用功能喪失，水生生態嚴重退化，河段水生生物幾乎絕跡，既不能飲用也不能灌溉。貴州大學2018年11月18日得出河流水質監測報告，河流現狀水質為劣Ⅴ類水。在當地政府的監管和維護下，地表植被得以恢復，但由于技術、資金等問題，地表礦渣未得到合理的處理，礦渣及礦層中的淋濾含硫廢水依然污染河流，下滲污染表、中層地下水。

2 綜合治理模式探討

為有效治理該地區生態環境破壞問題，在原有進行勘查和調研的基礎上，對區內礦井水的主要補給源和補給通道進行詳細水文地質勘查，結合綜合物探、鉆探等技術，詳細查清礦區地下裂隙水、管道水分布位置，地裂縫深度及分布，采空區大致范圍等，在全面調查該地區廢棄礦山基礎上，通過實施一系列工程措施及技術手段，恢復和重建礦區生態環境，使礦區周邊及下游地區的生態環境得到明顯改善，有效推進生態系統的良性循環。

本次提出綜合治理模式，首先對礦山礦井水進行治理，礦井水治理方法為部分老窯進行回填+含水裂隙封堵+未污染的地表水截流改道+井口倒水閉氣封堵+井口無動力爆氧+井口沉淀滲透反應池+排水溝，然后治理矸石，矸石處理方法為收攏+回填老窯+削方+場地平整+客土+種植喬木+播撒草籽+排水溝，最后對河道進行治理，方法為河道清淤+修建谷坊+修建擋墻（河堤）+水體物理混合+氧化塘建設。該模式主要工程介紹如下。

綜合調查：對區內礦井水的主要補給源和補給通道進行詳細水文地質勘查，結合綜合物探、鉆探等技術，查清礦區地下裂隙水、管道水分布位置，地裂縫深度及分布，采空區大致范圍等。

裂隙封堵：對部分含水裂隙進行封堵，減少地表水及裂隙水進入地下水，并修建排水溝對地表水進行截流疏導。

矸石收攏及處理：在礦區內選擇場地對區內的礦山矸石進行收攏，以便集中治理，矸石收攏前需對場地進行防滲處理，并修建一定的擋墻，并進行簡單平整，平整目的為避免形成積水坑，平整標高可根據實際情況而定。收攏矸石后需要對其進行復綠，減小其淋濾水對環境污染，由于矸石表面無法種植植物，故需要覆土進行土壤重建，為了減小矸石的污染，在覆種植土之前需在矸石上覆厚0.1m以上的不透水粘土（如鋁土質粘土），再進行客土，覆土厚度0.6m。

植被復綠：本著生態修復理念，在地下水修復過程中會造成一定的破壞，施工完畢后，對破壞區域需進行復綠，同時區內矸石堆積區也需進行復綠，復綠工程主要種植喬木，播撒草籽等，喬木選擇當地易生長樹種。

井口閉氣封堵：對礦山有礦井水流出的礦井口進行井口閉氣封堵，使廢水恢復一個密封環境，減少水體氧化程度，主要擋水墻面外設計為滲透墻，主要采用灰巖修建。

無動力爆氧裝置：礦井廢水具有酸性強、含鐵高的特點，在閉氣擋墻下方采用無動力生態處理方法，利用水位高差設置水車進行曝氣氧化，方便下一步處理。材質為工程防腐塑料，以避免被腐蝕。

沉淀滲透反應池：在礦井不遠處修建沉淀滲透反應池，使廢水得到沉淀處理，并除去大量鐵離子及懸浮物，沉淀滲透反應池分為：中和調節池，池內投放石灰石提高廢水pH值[3]，平流沉淀池，沉淀池進水口設水分布槽，避免進水沖擊性流入，增加水力停留時間；將原錳砂過濾罐改為斜管沉淀池，提高沉淀分離穩定性。

排水溝：為了減少地表水對地下水的補給，同時使區內順利排水，防止雨水沖刷，造成水土流失，減輕雨水對矸石的淋濾滲透，造成地表和地下水體的污染。

谷坊：為減緩溝道水流速度，使溝道逐段淤平，減輕下游山洪危害，抬高溪溝溝底侵蝕基點，防止溝底下切和溝岸擴張，并使溝道坡度變緩，攔蓄泥沙，形成可利用的壩階地，利于下方建造氧化塘。

擋土墻：礦山矸石大多堆積于河岸邊，對河流污染較嚴重，河流流量較大，對河岸兩側侵蝕較嚴重，局部河岸破壞嚴重，導致矸石直接垮塌入河流，故在河岸一側修建擋土墻，穩固河岸，減小河水繼續淘刷河岸，對河岸上矸石治理建立穩固基礎。

河道清理工程：對河流污染嚴重河道進行人工清理，現河道主要呈褐紅色-褐黃色，清除河道內受污染碎石、卵石、底泥，保持河道暢通和干凈。局部河道破壞嚴重段進行護堤。

氧化塘建設：在合適區域建造氧化塘，之前處理過的廢水進入種植有水生植物的人工氧化塘進行生物凈化，利用基質、植物、微生物的三重協同作用凈化廢水，并在氧化塘末端建設滲透壩，水流經細沙-粗砂-卵石逐層過濾，層層凈化從而實現達標排放的目的。氧化塘內種植水生植物等，主要種植節節草、燈芯草、芒草、雀稗、薹草、白三葉草、銀羊茅、步地錦等，這些植物對礦山污水有一定的生物凈化作用，能吸附鐵離子及水面上的油垢。

滲透壩：采用物理水質凈化原理，由內而外鋪設細沙-粗砂-卵石-擋墻（下部擋墻，上部圓柱體柱子，每隔0.5m修建一根，砂石采用灰巖）。污水流經細沙-粗砂-卵石逐層過濾。層層凈化，達到減輕污染的效果。

3 結論

歷史遺留礦山生態保護修復治理模式主要在結合污染源的特性及現有工程的基礎上，融入生態自然凈化理念，擬采用一系列的綜合方法進行生態保護修復處理，最終可達到地下水利用率提高，受污染河流水體pH值可提升至5.5以上，河水清澈度可得到大幅提高，水質可大幅改善，礦山生態環境、水域生態環境得以重建，重現綠水青山的目的。同時如果該方法試驗效果突出，對貴州省歷史遺留礦山生態保護修復治理積累經驗，具有很好的推廣意義。