廢棄礦山治理中的綠化工程研究

顧崇冬，許艷娟，孟祥珂，蘇豪家，王 敬

（山東省第六地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 威海 264209）

礦山資源的開采引發(fā)了復(fù)雜且嚴峻的地質(zhì)環(huán)境問題，各政府為解決開采后造成的地表沉陷、地質(zhì)污染以及水污染等問題采取了諸多措施，地域不同、礦種不同，采取的綠化治理模式也各不相同[1]。本文根據(jù)某廢棄礦山的實地調(diào)研情況開展針對性綠化工程設(shè)計，對破損區(qū)域、綠色生態(tài)進行修復(fù)。

1 廢棄礦山環(huán)境問題

廢棄礦山對環(huán)境的危害主要包括水污染、固體廢棄物污染、土地破壞及土壤污染等方面。

開采過程中所實施的某些操作使地表水或地下水含有重金屬等元素，這種礦區(qū)有毒污水會嚴重損害礦區(qū)附近莊稼、樹木以及河流的生長，威脅居民的身心健康，甚至危及生態(tài)水系的健康。

開采礦山會形成非常多的廢棄渣土和渣石[2]，工人未及時正確處理導(dǎo)致這些渣物的大量堆積，使河道逐漸萎縮、土地資源浪費、水患頻繁。

另外，開采使大面積的土地資源被占用或被浪費，同時使用各種大型機械后留下的凹凸不平的地表，嚴重影響地面景觀。

2 礦山綠化工程治理流程

礦山綠化工程即對廢棄礦山的破損山體、廢棄渣土、已遭污染的土地資源和水資源開展綠化修復(fù)工程，制定針對性且適宜的方案，使得生態(tài)環(huán)境以及經(jīng)濟得以恢復(fù)。

2.1 邊坡治理措施

治理的基本流程為清理危石，降低坡度至安全合適的高度，對過于陡峭的邊坡建造一個水平臺階，最后進行復(fù)綠工作。

其中降低坡度可以采用爆破削坡[3]的方法，參照《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013），判定場區(qū)內(nèi)已開挖坡段的裸露巖體整體所屬類型，計算出坡率允許值以及允許單體的坡高。根據(jù)上述變量，以及周邊工程經(jīng)驗和現(xiàn)有開采平臺臺高，設(shè)計削坡后的坡角的坡率、平臺寬度以及平臺高差大致范圍。削坡排險應(yīng)及時清理渣土，立面應(yīng)無明顯凸起巖石，無明顯裂隙和松動危巖體，確保邊坡穩(wěn)定[4]。

2.2 尾礦治理措施

不僅對尾礦盡可能地回收有價值的部分，使其變廢為寶，比如成為水泥等建筑材料的原料；還要按照國家污水排放標準對尾礦堆積物中的污水進行處理。

2.3 坡面綠色植被噴射處理

掛網(wǎng)噴播的施工流程為施工準備、坡面處理、鋪設(shè)鐵絲網(wǎng)及三維網(wǎng)、錨桿施工和固定鐵絲網(wǎng)、培養(yǎng)基配制和噴播、覆蓋無紡布、澆水及施肥和管理與養(yǎng)護，具體材料如表1所示。

表1 施工材料選取

在坡面危巖清理結(jié)束后要對坡面進行噴植處理，噴面前先用水將坡面噴濕，并且分兩次沿著坡面自上而下噴射植被冷凝土，噴植的厚度大約是10cm，基層8～9cm，表層1～2cm（含混合植綠種子），之后還應(yīng)進行養(yǎng)護，對溫度、濕度、病蟲、人為破壞等因素采取針對性措施。工藝設(shè)計原理如圖1所示。

圖1 植被混凝土噴播

2.4 設(shè)置排水系統(tǒng)

第一步施工放樣，選用的材料應(yīng)符合施工標準；第二步為溝槽開挖；第三步為基槽驗收，即檢驗施工質(zhì)量；第四步為片石砌筑，采用鋪漿法，攪拌充分的砂漿必須飽滿；第五步為勾縫，塊石之間的寬度不得大于3cm，灰縫彼此錯開，勾縫自然，均勻平整；第六步為養(yǎng)護，定時灑水，使用濕草覆蓋以保持濕潤；最后一步為驗收。

2.5 外運種植土壤以及回填地表

外運種植土壤時根據(jù)種植和場地要求確定所需總量，在擋土墻內(nèi)側(cè)進行種植土回填，擋土墻后覆土厚度不大于1m，坡度不大于30°，回填種植土后高度略低于擋土墻高度。應(yīng)選擇結(jié)構(gòu)蓬松透氣、儲水能力好、保存養(yǎng)分能力強的種植土。回填結(jié)束后，壓實系數(shù)應(yīng)大于0.9，總沉降量不大于3%；填土壓實后，對坡面進行整理以保持坡面的基本平順，無明顯坑陷，無突兀巖石，無較大起伏；待施工完畢后，對標高、邊坡坡度、壓實程度進行檢查，合格后方可進行綠化工程實施。

2.6 遭重金屬污染的植物修復(fù)

礦山開采后對生態(tài)最大的污染就是土壤中元素的變化，對植物有益的微量元素減少、重金屬增加，因此選擇適合在此土壤中存活的重金屬耐性植物，考慮到外來物種對本地物種的危害，原則上考慮本地植株。

2.7 種植綠化

種植綠化施工順序為：測量放線、運輸苗木、撒播草籽、栽植黑松、養(yǎng)護和驗收。具體操作為：外運種植土工作完成后，在全區(qū)撒播草籽，為應(yīng)對惡劣的地區(qū)，宜選擇耐貧瘠的植物，例如野牛草。撒播完成后覆蓋16-20g/m2、熱合或熱粘型無紡布[5]，在冰雹等惡劣天氣無紡布可防止谷種、營養(yǎng)物質(zhì)和土壤的散失，在晴天可防止曬蔫，泥土里的水分充足，這樣有助于發(fā)芽。為使環(huán)境協(xié)調(diào)一致項目區(qū)種植樹種為黑松和連翹[6]，在渣土續(xù)坡頂部種植兩排爬山虎。

2.8 水資源的修復(fù)

搭建人工濕地生態(tài)系統(tǒng)以解決受污染的地表水、地下水，借助微生物使水的活性復(fù)蘇；如果是水資源匱乏的問題，需要搭建雨水收集系統(tǒng)和蓄水系統(tǒng)來引水。

3 廢棄礦山項目實踐

3.1 治理區(qū)現(xiàn)狀

某廢棄礦山采空區(qū)面積約2.1km2，史上曾多次發(fā)生過采空塌陷。該處一共分為4個采坑，根據(jù)現(xiàn)場實地情況，將治理區(qū)自西向東分為4個治理區(qū)，對第4個礦區(qū)進行處理，如圖2和圖3所示。

圖2 治理區(qū)分布圖

圖3 4區(qū)治理部署

該區(qū)巖石種類以花崗質(zhì)片麻巖為主，經(jīng)過長時間風化，巖體已松散，穩(wěn)固性較差，所以場區(qū)工程地質(zhì)條件一般或較差。

3.2 基于礦山的地質(zhì)修復(fù)方案

將4區(qū)分成編號為①-⑧的小區(qū)塊，存在問題：①號區(qū)塊堆積著大量的渣土；②號和⑦號位置山體破損較為嚴重；③號地面凹凸不平；④、⑤和⑥號為礦產(chǎn)渣石、渣土覆蓋的邊坡；⑧號為陡峭山體。

治理區(qū)內(nèi)現(xiàn)有37棟廢棄建筑，對該建筑進行拆除，拆除工作應(yīng)在工程施工前完成，以確保施工的順利進行。

3.2.1 ②號和⑦號礦區(qū)治理方案

首先采用爆破削坡的方式在破損山體立面上開出平臺，然后在坡底和平臺上修建擋土墻以防止坍塌，之后將地面上的渣土填充在坑挖的地面上，最后進行排污水處理，按照排水系統(tǒng)的設(shè)置流程，確定兩區(qū)的排水溝總長度以及預(yù)算工程量。

3.2.2 ⑧號礦區(qū)治理方案

使用爆破削坡的方法對該區(qū)削平山體，使⑧號礦區(qū)的東西貫通，以一自然緩坡相連，坡率允許值為1：0.15~1：0.25，允許單體坡高10-25m。然后清理現(xiàn)場石渣，平整場地，可以用于后續(xù)景觀的建設(shè)。

3.2.3 ①、③-⑥號礦區(qū)治理方案

對③、④和⑥號礦區(qū)的渣土回收利用進行回填，將地面回填成緩坡或平地，緩坡坡度必須保持15°以下；對⑤號礦區(qū)的坡面進行客土噴播清理；對①區(qū)渣土做清運處理，使場地變平整。

3.3 基于礦山的生態(tài)綠化工程

3.3.1 植被噴射

在①-⑧號礦區(qū)坡面危巖清理結(jié)束后，對邊坡坡面荒蕪情況進行改善，自上而下噴射植被混凝土使坡面恢復(fù)生機。

3.3.2 外運種植土及種植土回填

渣土回填及擋墻砌筑工作完成后，在全區(qū)按照2.0m×2.0m的行距及排距設(shè)置種植穴，種植穴尺寸為1.0m×1.0m×1.0m。

3.3.3 種植綠化

按照批準的施工組織設(shè)計以及實地所需，只在②和⑦號礦區(qū)種植綠化，在擋土墻后種植野牛草、松樹、連翹和爬山虎等植被[7]。擋土墻內(nèi)側(cè)植被由坡底向坡頂依次為連翹、黑松、刺槐，分三排種植。綠化施工部署如圖4所示。

圖4 綠化施工部署

4 工程質(zhì)量評估

治理工作結(jié)束后，對目前塌陷坑、廢棄礦井裸露、廢石滿山的荒蕪等視覺污染有一定改善[8]，生態(tài)環(huán)境效益提高；消除了地質(zhì)災(zāi)害，治理區(qū)中受災(zāi)難威脅人民的人身財產(chǎn)安全有了保障，社會效益明顯；地質(zhì)地貌景觀得到恢復(fù)的同時，使治理區(qū)廢棄的資源得以綜合利用，又增加了種植面積，給當?shù)貛砹艘欢ǖ慕?jīng)濟效益[9]。

5 結(jié)束語

為解決生態(tài)平衡性喪失和植被荒蕪的危機，保障人民生活的基本質(zhì)量，本工程通過對廢棄礦山邊坡改造、坡面綠色植被噴射、排水系統(tǒng)優(yōu)化、種植土壤及地表回填、重金屬污染及水資源修復(fù)等方法進行治理修復(fù)，使廢棄土地得以綜合利用，促進了當?shù)亟?jīng)濟增長，并為廢棄礦山綠化方法提供了參考。