瑞昌市上坂石灰石礦廢棄礦山地質(zhì)環(huán)境問題及恢復(fù)治理措施

孫西安

（江西省地質(zhì)局第三地質(zhì)大隊(duì)，江西 九江 332100）

1 礦山地質(zhì)環(huán)境概況

瑞昌市南陽(yáng)鄉(xiāng)上坂石灰石場(chǎng)位于瑞昌北西280°方向約12 km處，北距長(zhǎng)江約14 km，交通較為便利。礦區(qū)及其周邊主要為構(gòu)造侵蝕溶蝕低丘陵，總體地勢(shì)南高北低。當(dāng)前地表土壤主要為粉質(zhì)黏土及碎石土，土地利用類型主要為林地和采礦用地，地表植被為稀疏灌木叢和芭茅草等雜草，項(xiàng)目區(qū)地帶性植被為亞熱帶常綠闊葉林，水土流失強(qiáng)度為輕度[1]。

礦區(qū)位于橫立山—黃橋向斜北翼近軸部，向斜軸跡北東東，礦區(qū)及其周邊地層有第四系全新統(tǒng)山背組和三疊系下統(tǒng)周沖組，主要有第四系松散巖類孔隙水和碳酸鹽巖類型溶洞水兩大類[2]。礦區(qū)目前已經(jīng)閉坑廢棄，開采邊坡以較硬巖類或堅(jiān)硬巖類構(gòu)成的巖質(zhì)邊坡為主，人工邊坡高陡，偶有落石滾下，邊坡裂隙較發(fā)育，礦區(qū)工程地質(zhì)條件復(fù)雜。當(dāng)前礦山的土地利用類型被劃分為林地和城鎮(zhèn)村及工礦用地2個(gè)一級(jí)類，有林地、其他林地和采礦用地3個(gè)二級(jí)類。在礦上開采期間，原始地形地貌和林地被嚴(yán)重?fù)p毀，礦山停采后留下3個(gè)廢棄采場(chǎng)，破壞地質(zhì)環(huán)境的人類活動(dòng)頻繁。

2 礦山主要生態(tài)環(huán)境問題

2.1 地質(zhì)災(zāi)害隱患

礦山開采形成了3個(gè)露天采場(chǎng)，露天采場(chǎng)1和2形成高陡人工邊坡，采坑邊坡最大高度達(dá)39.93 m，邊坡陡立，邊坡角在40°～80°。巖體破碎，坡面廢石堆積，存在危巖體。采坑邊坡高度大于《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》中的巖質(zhì)邊坡坡度允許值，且未分級(jí)放坡，邊坡穩(wěn)定性較差，在強(qiáng)降雨或強(qiáng)烈震動(dòng)等條件下，邊坡頂部危巖體易發(fā)生崩塌，坡表堆積的廢石易向下滾落。

2.1.1 露采場(chǎng)坑邊坡特征

露天采場(chǎng)1人工邊坡長(zhǎng)214.00 m，坡向120°，最大高度為22.21 m，邊坡角為50°～65°。該邊坡為巖質(zhì)坡，巖性主要為深灰色中厚層狀灰?guī)r。地層產(chǎn)狀為120°∠72°，地表殘坡積層厚0.20～0.80 m。巖石裂隙發(fā)育，主要有3組：L1，78°∠68°，裂面平直，密度2條/m，寬約1.0 mm，微張；L2，220°∠89°，裂面平直，密度3條/m，寬約1.0 mm，微張；L3，33°∠87°，裂面平直，密度3條/1.5m，寬約2.0 mm，微張。

露天采場(chǎng)2人工邊坡長(zhǎng)263.00 m，坡向300°，最大高度為39.93 m，邊坡角為40°～80°。該邊坡為巖質(zhì)坡，巖性主要為深灰色中厚層狀灰?guī)r。地層產(chǎn)狀為122°∠69°，地表殘坡積層厚0.10～0.80 m。巖石裂隙發(fā)育，主要有3組：L1，80°∠68°，裂面平直，密度3條/m，寬約1.0 mm，微張；L2，230°∠89°，裂面平直，密度2條/m，寬約1.0 mm，微張；L3，45°∠81°，裂面平直，密度3條/m，寬約2.0 mm，微張。

露天采場(chǎng)3人工邊坡長(zhǎng)56.00 m，坡向305°，最大高度為4.00 m，邊坡角為30°～50°。該邊坡為巖質(zhì)坡，巖性主要為深灰色中厚層狀灰?guī)r。地層產(chǎn)狀為122°∠70°，地表殘坡積層厚0.20～0.80 m。巖石裂隙發(fā)育，主要有3組：L1，85°∠65°，裂面平直，密度1條/m，寬約1.0 mm，微張；L2，240°∠45°，裂面平直，密度2條/m，寬約1.0 mm，微張；L3，40°∠68°，裂面平直，密度2條/m，寬約1.0 mm，微張。

2.1.2 邊坡穩(wěn)定性分析

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查及地形測(cè)繪資料，采用極射赤平投影法對(duì)露天采場(chǎng)1、2、3人工邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行工程地質(zhì)分析，如圖1、2、3所示。通過圖1分析可知，L1—L2、L1—L3、L2—L3組合交線位于坡面同側(cè)，且傾角小于坡面角，不利于邊坡穩(wěn)定。其他裂隙組合交線位于坡面異側(cè)或同側(cè)，傾角大于坡面角，對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響較小。通過圖2分析可知，L2—L3組合交線位于坡面同側(cè)，且傾角小于坡面角，不利于邊坡穩(wěn)定。其他裂隙組合交線位于坡面異側(cè)，對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響較小。通過圖3分析可知，L2—L3組合交線位于坡面同側(cè)，且傾角小于坡面角，不利于邊坡穩(wěn)定。其他裂隙組合交線位于坡面異側(cè)，對(duì)邊坡穩(wěn)定性影響較小。

圖1 露天采場(chǎng)1極射赤平投影法東側(cè)邊坡穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)

圖2 露天采場(chǎng)2極射赤平投影法東側(cè)邊坡穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)

圖3 露天采場(chǎng)3極射赤平投影法東側(cè)邊坡穩(wěn)定性分析與評(píng)價(jià)

2.2 地形地貌景觀及植被破壞

廢棄采場(chǎng)1：面積為0.501 9 hm2，為一高陡巖質(zhì)邊坡，最大坡高為22.21 m，南北境界長(zhǎng)約110.00 m，東西境界寬約50.00 m。廢棄采場(chǎng)2：面積為0.976 1 hm2，為一高陡巖質(zhì)邊坡，最大坡高為39.93 m，南北境界長(zhǎng)約100.00 m，東西境界寬約97.00 m。廢棄采場(chǎng)3：面積為0.084 1 hm2，為一高陡巖質(zhì)邊坡，最大坡高為3.00 m，南北境界長(zhǎng)約42.00 m，東西境界寬約20.00 m。原始地形地貌已經(jīng)被破壞，植被以茅草、灌木為主，少量喬木，植被景觀破壞嚴(yán)重。

2.3 土地資源損毀

目前，礦山已損毀土地面積為1.562 2 hm2。其中，城鎮(zhèn)村及工礦用地面積為0.909 4 hm2，林地面積為0.652 8 hm2，土地資源的損毀程度為嚴(yán)重。

2.4 土地復(fù)墾方向

土地復(fù)墾方向的確定需要考慮多方面因素。綜合考慮礦山實(shí)際情況、政策及土地使用權(quán)人的建議，確定本方案各評(píng)價(jià)單元土地復(fù)墾方向。廢棄采場(chǎng)植樹復(fù)綠，人工邊坡掛網(wǎng)種草復(fù)綠。

2.5 土資源平衡分析

2.5.1 表土需求量分析

復(fù)墾為喬木林地時(shí)，要求有效覆土層厚度不小于1.00 m。本復(fù)墾項(xiàng)目邊坡平臺(tái)復(fù)墾為林地，需覆土1.00 m厚。據(jù)測(cè)算，共需表土11 134 m3。

2.5.2 表土剝離量分析

礦區(qū)基巖裸露，原剝離的表土也未保存，表土剝離量為0。

2.5.3 表土供需平衡分析

根據(jù)上述分析，礦山土地復(fù)墾所需表土均要外購(gòu)，外購(gòu)表土量為11 134 m3，運(yùn)距為2 km。

3 恢復(fù)治理措施

3.1 清坡工程

廢棄采場(chǎng)1、2、3邊坡頂部開采坡面存在一定數(shù)量的松動(dòng)危巖，對(duì)施工、居民都有安全隱患，擬進(jìn)行清除，清理得到的石渣在采坑內(nèi)進(jìn)行場(chǎng)地平整。

（1）采場(chǎng)邊坡不穩(wěn)定區(qū)段坡面清理工作須特別注意清理坡面浮石；

（2）清理斜坡區(qū)段堆積廢石。工程量：廢棄采場(chǎng)1危巖體及浮石清理800 m3，廢棄采場(chǎng)2危巖體及浮石清理950 m3，廢棄采場(chǎng)3危巖體及浮石清理220 m3，共計(jì)1 970 m3。

3.2 錨噴支護(hù)工程

廢棄采場(chǎng)1和2為高陡巖質(zhì)邊坡，邊坡坡度分別為55°～65°和40°～80°。據(jù)南陽(yáng)鄉(xiāng)人民政府介紹，未來旅游開發(fā)將兩處坡面作為文化墻，向游客展示瑞昌南陽(yáng)山藥文化和闖王洞的傳說，同時(shí)考慮邊坡穩(wěn)定性，對(duì)廢棄采場(chǎng)1和2采取錨噴支護(hù)措施。

在進(jìn)行掛網(wǎng)前，要清理坡面風(fēng)化巖、浮石、雜物及松動(dòng)巖塊，平均清理厚度為20 cm，對(duì)坡面轉(zhuǎn)角處及坡頂?shù)睦饨沁M(jìn)行修整，使之呈弧形，盡可能使作業(yè)面平整，便于錨噴施工。

鋼筋網(wǎng)用錨桿固定于邊坡表面，錨桿采用φ25.0 mm Ⅲ級(jí)螺紋鋼筋，長(zhǎng)錨桿L=3.00 m，縱橫間距為3.00 m，坡面局部不平整處加密錨桿。鋼筋網(wǎng)采用φ6.0 mm螺紋鋼筋焊接而成，網(wǎng)格大小為20 cm×20 cm。坡面噴射混凝土強(qiáng)度為C30，同時(shí)，在坡面布置聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride，PVC）管泄水孔，PVC管外徑為10 cm，長(zhǎng)15 cm，孔距為1.50 m，呈梅花狀布置。

3.3 排水溝工程

在廢棄采場(chǎng)1公路旁開挖一條排水溝，兩端分別引入天然水溝中，銜接處做好防沖刷等防護(hù)措施。排水溝采用梯形斷面，排水溝上部?jī)魧?.00 m，下部?jī)魧?.40 m，凈深0.40 m，側(cè)壁和底部厚0.20 m。技術(shù)要求：采用M7.5漿砌塊石砌筑，塊石選用強(qiáng)度不低于MU30的新鮮硬質(zhì)塊石，塊徑一般不小于20 cm。排水溝及迎水面用M10砂漿抹面。截水溝基槽按1.0∶0.5放坡開挖。排水溝每15.00 m設(shè)2 cm寬伸縮縫，縫內(nèi)填塞瀝青木板，沿內(nèi)面和頂面填塞，填塞深度不小于15 cm。

3.4 采場(chǎng)底平臺(tái)覆綠工程

3.4.1 覆土

復(fù)墾為喬木林地時(shí)，要求有效覆土層厚度不小于1.00 m。復(fù)墾為有林地時(shí)，要求有效覆土層厚度不小于0.50 m；復(fù)墾為草地時(shí)，要求有效覆土層厚度不小于0.50 m。本項(xiàng)目擬將采場(chǎng)底平臺(tái)復(fù)墾為喬灌木林地，需覆土1.00 m厚。工程量：廢棄采場(chǎng)1底平臺(tái)共0.393 8 hm2，覆土量為3 938 m3；廢棄采場(chǎng)2底平臺(tái)共0.655 8 hm2，覆土量為6 558 m3；廢棄采場(chǎng)3底平臺(tái)共0.063 8 hm2，覆土量為638 m3。覆土量共計(jì)11 134 m3。

3.4.2 植樹種草

平臺(tái)覆土后種植喬灌木、撒播草籽。喬木樹種選用桂花樹、楊梅樹、香樟樹交叉種植，喬木挖穴規(guī)格設(shè)計(jì)直徑0.80 m，坑深0.80 m，種植間距為3.00 m×3.00 m；面上撒播草籽，草籽選用百喜草、狗牙根、高羊茅、芒草等草籽，每公頃40 kg。廢棄采場(chǎng)1的喬木選用楊梅樹和香樟樹，廢棄采場(chǎng)2和3的喬木選用桂花樹和香樟樹。坡底種植藤本攀巖植物紫藤，種植間距為0.50 m。

改土措施選擇多施農(nóng)家肥和實(shí)行草間輪作的方法來涵養(yǎng)土壤[3]。本方案生物化學(xué)工程主要是土壤培肥所采取的土壤改良工程，提高復(fù)墾土地的生產(chǎn)力。施肥改良以有機(jī)肥作底肥，同時(shí)施用無機(jī)肥，有機(jī)肥和無機(jī)肥結(jié)合施用，既增產(chǎn)又養(yǎng)地。有機(jī)肥的用量為林地每畝150 kg。本方案復(fù)墾林地面積為1.113 4 hm2，需有機(jī)肥2 505.4 kg。

3.5 公路工程

鄉(xiāng)村公路到廢棄采場(chǎng)2和廢棄采場(chǎng)3需要修建公路，公路總長(zhǎng)540.00 m，路面寬3.00 m，采用C30水泥混凝土路面。該水泥混凝土路面厚22 cm，混凝土強(qiáng)度以28天齡期的抗壓強(qiáng)度為30.0 MPa控制（抗彎拉強(qiáng)度4.5 MPa）。在水泥混凝土路面施工前，清除原路基雜草，坑槽、縱坡、橫坡必須全部進(jìn)行粗調(diào)平重振碾壓，材料采用手?jǐn)[（鋪）片石或石渣，碎石嵌縫（碾壓）壓實(shí)，壓實(shí)度為95%，檢驗(yàn)合格后方能澆筑路肩砼再進(jìn)行精調(diào)平碾壓。彎道路基超高路中線旋轉(zhuǎn)軸位置不大于6%。

在公路靠近山體一側(cè)修建排水溝，開挖土邊溝尺寸：溝底面寬度40 cm×溝墻深度40 cm×溝頂面寬度60 cm，排水溝底部采用砂漿抹面。保證平面排水溝線形順直、曲線圓滑順適、縱坡溝底不積水。路面抗滑采用刻槽、壓槽、拉槽及拉毛等方法制作，深0.6～0.8 mm，特殊路段（急彎、陡坡）深0.8～1.0 mm。路面養(yǎng)護(hù)應(yīng)采用麻袋、草袋等灑水濕養(yǎng)生等方式，養(yǎng)護(hù)濕潤(rùn)時(shí)間為14～21天（高溫天不宜少于14天，低溫天不宜少于21天）。

工作量：水泥混凝土路面面積為1 620 m2，排水溝開挖土方108 m3，抹面面積為6 750 m2。

3.6 休閑步道

廢棄采場(chǎng)1和廢棄采場(chǎng)2內(nèi)在覆土復(fù)綠后修建休閑步道。廢棄采場(chǎng)1的休閑步道長(zhǎng)142.00 m，廢棄采場(chǎng)2的休閑步道長(zhǎng)250.00 m。休閑步道采用大理石板鋪設(shè)，1塊大理石板尺寸為0.60 m×1.00 m，厚20 cm，間隔15 cm。工作量：大理石板523塊（1.00 m×0.60 m×0.20 m）。