濟南市鋼城區某廢棄礦山生態修復治理研究

程素珍 張怡婧 顏東旭

摘 要：為了探索廢棄礦山生態修復治理新思路，以山東省濟南市鋼城區某礦山為研究對象，采取現場調查、測繪及物探勘查等手段，查清了廢棄礦山環境現狀及問題。結果表明，礦山環境問題突出，主要表現在地質災害隱患較重，土地資源損毀和地形地貌景觀破壞嚴重等。針對存在問題，制定了有針對性的生態修復措施，治理后水土流失和揚塵面積減少45939m2，植樹5882株，遮蔽裸巖面積8876m2，取得了明顯的社會效益、環境效益及經濟效益。研究成果可以為開展同類型廢棄礦山生態環境修復治理提供實踐案例。

關鍵詞：生態修復;廢棄礦山;綜合治理

中圖分類號 X53文獻標識碼 A文章編號 1007-7731（2021）10-0139-04

Study on the Ecological Restoration of an Abandoned Mine in Gangcheng District of Jinan City

CHENG Suzhen1 et al.

（1Beijing Institute of Geology， Beijing 100120， China）

Abstract： In order to explore the new ideas of ecological restoration and treatment of abandoned mines， taking a mine in Gangcheng District， Jinan City， Shandong Province as an example， the environmental problems of abandoned mines were investigated by means of field investigation， mapping and geophysical exploration. The research shows that the environmental problems of the current mine are prominent， which are mainly manifested in the serious hidden danger of geological disasters， the serious damage of land resources and topography. In view of the current situation， the targeted ecological restoration measures have been formulated. After the control， the area of soil erosion and dust has been reduced by 45939m2， 5882 trees have been planted， and the covered bare rock area is 8876m2， which can achieve obvious social， environmental and economic benefits. The research results can provide practical case reference for carrying out ecological environment restoration and treatment of the same type of abandoned mines.

Key words： Ecological restoration; Abandoned mine; Comprehensive treatment

廢棄礦山生態環境脆弱，環境承載力有限[1]，對廢棄礦山的修復是踐行“綠水青山就是金山銀山”理念的重要舉措。近年來，地方政府把礦山生態環境修復任務提到了前所未有的高度[2]，對修復治理措施及治理效果也提出了更高的要求。針對礦山生態修復治理的新理念、新技術、新方法層出不窮。例如，王亨力等提出了在礦山地質環境影響評價基礎上分區開展生態修復治理的理念[3];羅明等對礦山生態修復技術和修復后綜合效益預評估理論進行了研究[4];王雁林等、張先昂對修復模式進行了探索性研究[5-6];黃祺、蘭俊斌分別對礦山生態修復中的綠化措施開展了深入研究。但這些理論、方法、模式等方面的研究尚未形成統一的認識，具有顯著的區域性特征。

為此，筆者以鋼城區某廢棄礦山為研究對象，針對環境現狀及問題提出了有針對性的治理措施，研究成果可為礦山環境治理提供實踐案例參考。

1 研究區概況

研究區位于萊城東南10km、鋼城區西北20km處，現屬于顏莊鎮管轄。地處山區丘陵，屬剝蝕丘陵地貌，主要為低山及溝谷，是一處廢棄多年石材、石料開采場，南北長936m，東西寬79～192m，擾動面積118537m2，最高點海拔329.58m，最低點海拔256.00m，開采擾動區標高256～329m，采石場距離京滬高速直線距離3km。山體為原始山坡，自然坡度10°～25°。山坡坡角處生長少量人工種植楊樹，樹齡5～10年，胸徑10～30cm，在樹下、低洼、石縫處生長荊棘、酸棗類灌木及黃草、蕕草、蒿草、刺猬皮、鬼見愁、黃茅草等雜草。原狀土壤類型主要為褐土，包括山地粗骨褐土和普通褐土，土壤厚度較薄，僅存在于未被破壞的山體基巖表面低洼處，一般為0.1～0.5m，分布不連續。出露地層主要為奧陶系碳酸鹽巖，巖性主要為灰—深灰色厚層泥晶—細晶灰巖夾白云質灰巖，地層產狀傾向22°，傾角∠21°。年平均氣溫13.6℃，年平均降水量708mm。

2 地質環境現狀

多年無序開采，研究區原始地形地貌遭到嚴重破壞，現場形成了10處采坑和17處裸露巖壁（圖1）。

2.1 采坑 采坑共10處，編號分別為CK01～CK10。（1）CK01采坑呈長條形，范圍長約277m，寬約43m，占地面積10293.2m2。采坑內堆積廢渣以碎石土為主，碎石尺寸約0.2～1m，總方量約5493.2m3。（2）CK02采坑呈饅頭形，范圍長約117m，寬約14～30m，占地面積1680.9m2。采坑內堆積廢渣以碎石土為主，碎石尺寸約0.2～1m，總方量約330m3。（3）CK03采坑近似長方形，范圍長約253m，寬約63.6m，占地面積16797m2。采坑內堆積廢渣以碎石土為主，碎石尺寸約0.2～1m，總方量約5039m3。（4）CK04采坑近似長方形，范圍長約37.8m，寬約15.9m，占地面積483.9m2。采坑內堆積廢渣以表層剝離粘土為主，總方量約110m3。（5）CK05采坑為長條狀，范圍長約132.6m，寬約16.2m，占地面積2298.3m2。采坑內堆積廢渣以碎石土、粘土為主，碎石尺寸約0.2～1m，粘土為采礦時剝離粘土，總方量約616.3m3。（6）CK06采坑近似長方形，范圍長約55.8m，寬約33.9m，占地面積1720.7m2。采坑內堆積廢渣以碎石土為主，碎石尺寸約0.2～1m，總方量約439.3m3。（7）CK07采坑近似半橢圓狀，范圍長約47.3m，寬約32.4m，占地面積1208m2。采坑內堆積廢渣以碎石土為主，碎石尺寸約0.2～1m，總方量約1073.8m3。（8）CK08采坑呈長條狀，范圍長約143.4m，寬約27m，占地面積3638m2。采坑內堆積廢渣以碎石土、剝離表層粘土為主，碎石尺寸約0.2～1m，總方量約273.9m3。（9）CK09采坑呈長條狀，范圍長約179.6m，寬約21.8m，占地面積4316.2m2。采坑內堆積廢渣以碎石土為主，碎石尺寸約0.2～1m，總方量約348.1m3。（10）CK10采坑呈鯨魚型，范圍長約163m，寬約44.1m，占地面積6859m2。采坑內堆積廢渣以碎石土為主，碎石尺寸約0.2～1m，總方量約3916.3m3。

2.2 裸露巖壁 裸露巖壁共17處，編號分別為LY01～LY17。巖性均為中厚層奧陶系灰巖。（1）LY01裸露巖壁面長度約171m，高5～16m，表面積約2470m2，坡面走向193°，產狀為60°∠9°，松散浮石總方量約350m3。（2）LY02裸露巖壁面長度約340m，高10～30m，表面積約7152m2，陡立面走向173°，巖層產狀為60°∠9°，坡腳及坡頂凹陷處堆積殘留碎石，總方量約950m3。（3）LY03裸露巖壁面長度約337.8m，高10～30m，表面積約6882m2，陡崖走向233°，巖層產狀為60°∠9°，松散浮石總方量約610m3。（4）LY04裸露巖壁面長度約23.8m，高2～5m，表面積約72m2，陡崖走向218°，巖層產狀為60°∠9°，松散浮石總方量約15m3。（5）LY05裸露巖壁面長度約135m，高3～6m，表面積約732m2，陡崖走向153°，巖層產狀為60°∠9°，松散浮石總方量約120m3。（6）LY06裸露巖壁面長度約94.5m，高5～10m，表面積約809m2，陡崖呈半圓形，巖層產狀為60°∠9°，松散浮石總方量約30m3。（7）LY07裸露巖壁面長度約23.8m，高4～6m，表面積約133m2，陡崖走向139°，巖層產狀為60°∠9°，坡面比較完整，僅有少量浮石。（8）LY08裸露巖壁面長度約47.4m，高4～6m，表面積約226m2，陡崖走向132°，巖層產狀為60°∠9°，坡底堆放有碎石，總方量約70m3。（9）LY09裸露巖壁面長度約32m，高3～5m，表面積約130m2，陡崖走向151°，巖層產狀為60°∠9°，坡底堆放有少量碎石，總方量約18m3。（10）LY10裸露巖壁面長度約26m，高2～4m，表面積約68m2，陡崖走向160°，巖層產狀為60°∠9°，坡底堆放有部分碎石，總方量約20m3。（11）LY11裸露巖壁面長度約96m，高8～11m，表面積約965.5m2，陡崖呈半圓狀，巖層產狀為60°∠9°，坡面較為完整。（12）LY12裸露巖壁面長度約161m，高4～10m，表面積約1192m2，陡崖走向96°，巖層產狀為60°∠9°，松散浮石總方量約20m3。（13）LY13裸露巖壁面長度約205.6m，高4～21m，表面積約2763.6m2，陡崖走向146°，巖層產狀為60°∠9°，坡面較為完整，巖石穩定。（14）LY14裸露巖壁面長度約26.6m，高2～3m，表面積約67.3m2，巖層產狀為60°∠9°，松散浮石總方量約40m3。（15）LY15裸露巖壁面長度約135m，高4～7m，表面積約702.8m2，陡崖走向118°-42°，巖層產狀為60°∠9°，坡面較為完整、光滑，巖石穩定。（16）LY16裸露巖壁面長度約75.4m，高2～4m，表面積約260.4m2，陡崖呈橢圓狀延伸，巖層產狀為60°∠9°，坡面完整，巖石完整。（17）LY17裸露巖壁面長度約51.6m，高3～5.5m，表面積約185.7m2，陡崖走向135°，巖層產狀為60°∠9°，坡面完整、光滑。

3 治理原則

以解決現有環境問題、提高研究區地質環境質量為目標，應堅持以下治理原則：

3.1 安全性 確保治理措施不誘發新的地質災害、地質環境問題，充分考慮附近村民安全，充分考慮敏感環境目標保護，確保治理過程中的安全。

3.2 環境協調 所采取治理措施要不破壞周邊自然環境，確保整體自然環境的整體和諧。宜林則林、宜地則地、宜草則草，堅持以抗逆性強的野生灌草和鄉土樹種為主。

3.3 經濟合理 治理措施本著適量、適度的原則，地形整治應隨坡就勢、因地制宜進行，最大限度地減少土方工程量，節約資源，節省資金。

3.4 因地制宜 根據研究區所處地理位置及區域規劃要求，合理確定地質環境治理工程措施，因地制宜，注重實效，進一步推進當地經濟的可持續發展。

3.5 可持續發展 充分考慮政府區域規劃和中長期規劃，為以后的發展留有機會，同時考慮治理措施的可行性、經濟合理性。

4 治理措施

為了防止水土流失、減少視覺污染以及生態恢復綠化的需要，選取的治理措施主要有場地平整、浮石清理、殘山清除、續坡工程、擋墻工程和綠化工程（圖2）。

4.1 場地平整 研究區內由于露天開采，局部開采平臺上堆積廢棄礦渣堆。根據原有渣堆堆積平臺的標高，采取高挖低填、削除礦渣堆的方式進行清理，整平順序為先進行篩選，然后將碎石鋪在底部，上部覆篩選后的粘土，治理后的渣堆坡度一般不超過15°。經過整治措施后，平整總面積為39905m2。挖填方量根據剖面法進行計算，結合勘察工作統計現場實際渣堆方量，共計挖方量21604m3，填方量7476m3。

4.2 浮石清理 研究區危巖體主要位于陡立開采面中上部區域，針對該類危巖體設計進行坡面堆渣、浮石清理，消除安全隱患，清理下來的堆渣可以回填于坡腳護坎之后，用于地形整治和綠化。浮石清理采用人工配合機械方式。需要進行危巖清理開采立面共計16個，浮石清理方量依據現場勘察實際統計數據，清除總方量共計1736m3。

4.3 殘山清除 部分平臺內，遺留破損廢棄的山包，兀立于開采平臺內，部分山包受開采影響極度破碎，頂部巖石已成危巖，為保證施工安全和治理后林間作業的安全，采用機械破碎等措施對研究區內殘余山包進行處理，確定巖壁無危巖體后，方可進行土石方平整工程。控制破碎產生渣石5533m3，直接送入開采平臺較低洼處進行采坑回填。

4.4 續坡工程 研究區裸露巖壁卸載清除后，渣石就地堆放于立面陡崖之下用于續坡回填材料，坡底5m范圍內續坡坡度30°以下即可，防止渣石產生滑塌;續坡坡底盡量連續為規則直線或曲線，便于擋土墻修建美觀、整齊。底部渣石壓實系數不低于0.9，上部覆蓋種植土厚度不低于0.8m。經計算，續坡面積8613㎡，共需填方量29841m3。

4.5 擋墻工程 研究區內裸露巖壁，采用渣堆回填續坡方式，整治后總體坡度控制在45°以內。由于重塑均由浮渣整治而成，為保證浮渣的穩定性，防止雨季松散堆渣的流失，同時營造一個良好的植被生長環境，每級臺階前緣設置擋墻護坎。擋土墻坐落在完整基巖之上或進行地基處理（對于地基土不穩定的區域，設置0.3m厚埋深基礎）。擋土墻采用塊石強度不低于MU30，擋土墻表面用1∶2.5砂漿勾縫，頂部用厚50mm的C20混凝土壓頂。每隔3m設泄水孔，泄水孔坡度為5%，直徑為φ100mm，材料為PVC管。每隔15m設置變形縫，縫寬10mm，利用瀝青木絲板嵌縫，充填厚度不小于150mm。當基礎為巖石時，清理到基巖即可，由于地勢起伏，施工時可按實際情況確定具體高度和埋深，擋土墻基本參數應盡量保持一致。共布設擋墻6道，總長度1586m。經核算，削坡、平臺清理產生渣土全部用于續坡。挖方產生渣石土滿足回填需求，但因綠化工程要求，需要外運和購置種植土6775m3。

4.6 綠化工程 植被恢復區綠化工程：經地形整治后共形成10個平臺，6個斜坡。適當種植適合本土的喬木;裸露的原狀巖面通過種植兩排毛白楊進行遮擋。為了與周圍山體植被相協調和遮擋裸露巖壁，選用的樹種為側柏和毛白楊。為了提高對裸巖壁的遮擋綠化效果，在部分高陡邊坡坡腳設擋墻，并在擋墻背面續坡后覆客土0.8m。斜坡上靠近巖壁側種植2排毛白楊，株距3m，采用梅花樁方式排布，樹穴尺寸為長×寬×深為0.8m×0.8m×0.8m。選取毛白楊樹高4m，胸徑6cm，冠幅2.5m的大苗，裸根，并在靠巖壁的一側樹木之間種植1排3年生五葉地錦，間距0.5m。斜坡上靠近擋墻處種植側柏樹穴尺寸為長×寬×深為0.8m×0.8m×0.8m。選取的側柏樹高1.2m，冠幅30cm，帶土球苗木，株距為2m×2m。研究區內斜坡、平臺區內共需種植側柏635株，毛白楊730株，五葉地錦2142株。

5 效益分析

實施治理措施后，能新增研究區內的林草地，有效提高土地資源的利用價值;生物措施與工程措施相結合，能改善礦區因采礦遺留的裸露礦山、植被破壞、環境惡化的問題，使其成為綠色礦區，達到凈化空氣、有效改善當地居民的人居環境的目的。治理后水土流失面積、揚塵面積減少45939m2，植樹5882株，遮蔽裸巖面積8876m2，極大地解決了研究區內的水土流失、揚塵等問題，美化了環境，凈化了空氣，消除參差斑駁的視覺污染。在實施過程中，可以為當地居民提供臨時就業崗位，增加臨時就業居民的經濟收入。

6 結論

（1）研究區現狀生態環境問題突出，分布有10處采坑和17處裸露巖壁。選取工程治理與綠化相結合的治理措施，經整治后，平整總面積39905m2，挖方量21604m3，填方量7476m3，種植側柏635株，毛白楊730株，五葉地錦2142株。

（2）治理后，水土流失及揚塵面積減少45939m2，通過植樹，遮蔽裸巖面積8876m2，極大地解決了研究區內的水土流失、揚塵等問題，美化了環境，凈化了空氣。

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（責編：張宏民）