蕭縣新錦豐瓷石礦礦山地質環境治理工程設計

摘要：新錦豐瓷石礦在開采過程中產生了一系列地質環境問題。根據地質背景和礦山基本情況，分析總結了該礦存在的主要礦山地質環境問題，結合城市總體規劃，提出了切實有效的礦山地質環境治理工程設計方案。礦山通過削坡、場地平整、坡面清理、植被綠化等工程治理措施，較好地解決了礦山地質環境問題，修復地形地貌景觀，恢復土地資源。

關鍵詞：瓷石礦；地質環境；治理設計

前言

礦產資源是人類賴以生存和發展的物質基礎[1、2]。在給人們帶來豐富資源和能源的同時，礦山開采造成了非常嚴重的地質環境問題[3]，對礦山原有的地形地貌、水文地質、生態平衡等方面造成較大的影響[4、5]。隨著社會的發展進步，礦山地質環境保護與治理工作日益受到政府和社會各界人士的關注[6]。地質環境治理是一項效果顯著的項目，而礦山地質治理設計是其中重要的一環[7]。

新錦豐瓷石礦在長期的開采活動中形成了一系列的地質環境問題。結合蕭縣城市總體規劃，本文對治理區進行治理工程設計，通過實施有針對性的治理工程措施，可實現礦山地質環境的有效恢復。近年來很多的礦山得到了有效治理，但瓷石礦方面的治理個例較少，本文拋磚引玉，為治理類似礦山的地質環境問題提供借鑒和參考。

1.地質背景

礦區屬于暖溫帶半濕潤季風氣候區，四季分明。地面標高50.0m～245.5m，地形起伏較大，北高南低。微地貌類型為構造剝蝕中丘和構造剝蝕溶蝕高丘及礦山采礦和周邊城市基礎設施建設形成的現代人工地貌。

礦區內基巖均出露于地表，除中北部零星為太原組灰巖地層外，其余出露地層均為燕山期晚期花崗斑巖。太原組灰巖在礦區內以捕虜體形式出現，表層風化裂隙發育強烈；花崗斑巖裂隙發育較弱，巖體完整性較好，為堅硬巖石。

2.治理區概況

新錦豐瓷石礦位于蕭縣城西南2km處。開采深度0～+246m標高，共有18個拐點圈定，但為生產礦山，處于停采狀態，開采方式為露天開采，挖損破壞面積7.34hm2。采場內已大致形成5個大小不等開采平臺，東、西側2處殘丘，工業廣場遺留房屋10間，構筑物4座、鐵架及機械傳輸帶等。根據現狀開采邊界及影響區域，結合當地政府意見，確定其治理范圍：治理范圍以采礦權礦區范圍為主，以開采現狀及影響區域為界，擬治理區面積8.68hm2。

3.地質環境問題

3.1采礦活動嚴重破壞了土地、植被資源

礦山及其周邊原土地主要為裸地，破壞方式主要為挖損與壓占，挖損土地面積為7.34hm2，壓占土地面積為0.79hm2。由于礦山的開采活動，毀壞了大量的地表植被，使得山體巖層裸露，對該區土地、植被資源破壞嚴重，已經累計挖損、破壞及壓占土地面積約8.13hm2。

3.2采礦活動嚴重破壞了生態環境、自然景觀和地貌景觀

礦山開采對礦區地貌景觀和生態環境破壞較大，改變了原始山體的完整性，毀壞了自然地貌形態。采場已大致形成5個大小不等開采平臺，平臺分布標高為一平臺+67.44m～+63.75m、二平臺+70.32m～+68.37m、三平臺+80.51m～+78.21m、四平臺+90.21m～+88.52m、五平臺+98.03m～+95.44m，各平臺之間有陡坎連接或自然緩坡連接。采場底部形成上下多處積水，單級邊坡高度最大23m，邊坡角50°～80°左右。采場周圍形成了殘丘峭壁，部分壁面巖石比較破碎，對生態環境、自然景觀和地貌景觀造成了嚴重的破壞。原本地勢平緩的山丘，由于礦山開采，礦區內形成了較大的采坑、地形切割及高陡邊坡，在降水作用下，很容易造成礦區的水土流失。在原有的山地上，坡度每增加1°，水土流失量約增加 30%[8]。

3.3采礦活動形成地質災害隱患

采坑邊坡高陡，坡體巖石破碎，坡面上留有大量的浮石、懸石，存在嚴重的崩滑坡地質災害隱患，對周邊人類活動也構成極大的安全威脅。據現場調查，受節理裂隙、層面及坡面等多重結構面影響，加之坡度過陡，巖體局部臨空，共存在崩塌1處，崩塌隱患體3處，另坡面有大面積浮石分布。

4.礦山地質環境恢復治理工程設計

4.1浮石清理工程

采場北側與東側外圍邊坡及下方水面四周邊坡采用人工與機械相結合的方式自上而下對這部分浮石，危巖體、局部突兀巖體等進行人工清理，對坡面轉角處及坡頂的棱角進行修整，使之呈弧形。清理過的浮石可覆于下部平臺在場地平整時使用，清理面積9102.15㎡。

4.2降頂、削坡開挖治理工程

采場采石坑周邊留下高度約10m～23m邊坡，極易發生崩滑地質災害，采取降頂削坡開挖的措施可有效清除隱患，總削坡方量148485.03m3。

環繞下方水面設計一條寬4.5m集養護與觀光一體的步道，設計高程+70m，則該步道穿過的位置需要相應的挖填削坡。西側殘丘、東側斜坡以及穿過的其它位置等需要削坡開挖的地方按設計高程+70m進行削坡開挖，形成一條寬5m的平臺。步道上方坡體降至45°，達到足夠穩定。水面南側斜坡，自環塘步道至上部坡頂開挖，形成高程+70.0m～+78.5m、約為13°的由東南向西北傾斜的緩坡。

西側殘丘巖性為太原組灰巖，上部3m～5m為全風化層，丘高壁陡，且頂部破碎、松散，極易垮塌，危險性極大。從治理區邊界至殘丘東側下方坡腳處或環坑塘道路外側，自西向東、從上至下進行削頂，南北分別與上部平臺及環塘道路相接。東側殘丘從其東側后緣至坡腳削坡，形成東南向西北的緩坡。

西側殘丘南段為一段寬100m的向東傾斜的陡坡，坡度50°～60°，中上部有3m～5m全風化層，坡面上分布大量浮石。為消除地質災害隱患，從治理區邊界至其下方坡腳處進行削坡，形成自西向東角度為12°左右的緩坡。

采場南側至四、五層平臺外圍，按照由外向內，自上而下進行削頂。外側削頂設計高程為：上部南端+102.0m、北端為道路邊坡二級馬道起始處+84m，東北端+97.0m、東側為四層平臺邊坡上沿+95.0m、東北側+90.0m。內側削頂設計高程以水面回填南邊線+82.0m為控制高程線。結束后形成三面向水面填平區傾斜呈簸箕狀的斜平地，∠9°～12°。

4.3場地整治工程設計

場地整治工程應在完成上部治理工程后進行，施工中將大塊廢石放置下部，廢石渣放置上部，盡可能符合原有土石結構。總整治面積18688.51㎡，挖方13362.73m3，填方21398.32m3：

一層平臺內高低不平，內有三處季節性積水，東側與水面相接，相接處犬牙交錯，影響美觀。根據地形按照設計標高+64.0m（西）～62.0m對底部巖體進行剝離，使季節性積水與主水面貫通。平臺西側坡腳，為公路部門對邊坡護腳的堆積體，通過挖填整理一條5m左右寬的道路平臺，平臺控制高程+70.0m，東側臨水邊坡坡度45°。

二層平臺處按照設計標高+70.5m～+69.8m，削高填低、整平，形成略由東北向西南側傾斜，將場地整理成向西南傾斜的平地。

將三層平臺南面水塘進行回填，水塘填平設計標高+82.0m（南）～+78.5m（北）。填平工程完成后，對于原水塘北側的三層平臺進行削高填低、整平，按照設計標高+80.0m（南）～+78.5m（北）東西略高，中間稍低，由南向北略傾的斜平地進行場地整治。

4.4護坡治理工程

對堆積體平臺東側臨水的邊坡進行漿砌石護坡，漿砌石厚度為20cm，面積581㎡。漿砌石面中下部每隔2m～3m需設置泄水孔，排水孔應向外傾斜5%，以使護坡工程保持安全長效。

4.5建筑物拆除及場地清理、平整工程設計

采場內東北側工業廣場現存房屋10間，構筑物4座。為還原原始地形地貌，首先拆除場區內廠房、活動板房等以及鐵架、運輸帶等，拆除結束后按原始地形順坡向進行整平，總拆遷方量約為150m3，平整面積7931.70㎡。

4.6宕穴開挖

拆除、平整工程結束后，采用人工風鎬輔助機械的方式對區內的平地、斜平地開挖宕穴，為下一步綠化植樹做準備，宕穴規格為1.0m（長）×1.0m（寬）×1.0m（深），按種植間距3.0m×3.0m布置，開挖宕穴5758個。

4.7覆土綠化工程設計

場地平整后，地形坡度較緩，設計采用表層覆土撒播草種進行綠化。場地地表土資源缺乏，采用客土的方式覆土。一般本地物種的抗逆性和適應性強于外來品種[5]，礦山按照因地制宜、因礦而異的基本原則[9]，栽種鄉土植物。種植桃杏樹4876棵，刺柏882棵，爬藤674棵，覆土47971.69m3，覆土面積3702.75㎡，覆土面積22584.32㎡，治理結束后復墾為林地或園地。

坡面清理、削頂降坡后，北側、東北側及環塘步道下方的裸露斜坡，設計斜坡坡腳和步道內側挖槽種植爬藤，利用爬藤植物上爬下掛的特點遮蓋邊坡、坡面覆綠，株距為1.5m。槽寬60cm，深50cm，內壁用5cm C30混凝土護壁。植物選擇凌霄、爬墻虎等纏繞或攀援向上生長較強的藤本植物。

場地整治完畢后，環塘道路外緣至南側上端養護道路的一段斜坡，坡度稍陡，設計采用表層覆土0.5m撒播草種進行綠化，復墾為草地。二層平臺也采用如此方式，復墾為草地，治理結束后此處可為居民提供一個休閑駐足停車的場所。

兩處殘丘及三、四、五平臺在削坡降頂、宕穴開挖工程后，宕穴植樹回填土方，全面覆土并植樹撒播草籽，覆土厚度1m，按種植間距3.0m×3.0m布置。種植樹種為桃樹、杏樹、石榴等經濟類樹木，把斜平地改建為園地。

東北側工廠拆除及宕穴工程完成后，全面覆土撒播草籽，撒播草籽表層附土厚度50cm，種植樹種為刺柏等喬木，把斜平地從而改建為林地。

4.8養護道路工程設計

北側設計一條進場道路、一條環塘道路與一條進入坑塘的道路；為方便市民觀光及綠化養護停車的需要，在二層平臺位置設置停車道路；南側設置灑水車養護道路。

道路標準為三級，進場道路、環塘道路、進塘道路及停車區路面寬4.5m，長653.5m，其它路面寬3.5m，長803.5m。道路結構為二層，底層鋪設碎石，厚度為30cm，碾壓密實，上部覆蓋15cm厚度泥結石面層，壓實系數應>0.97，形成泥結石路面。為了減小坡面沖刷，沿南段養護道路設置排水溝，凈斷面為梯形（0.7m×0.5m×0.5m），長506.5m，C30混凝土抹面，厚度20mm。

4.9安全防護工程

沿治理區南側道路邊坡后緣以及環塘道路內側設置框架式浸塑網立柱防護欄，防止人員從上方跌下，保護人員安全。立柱為浸塑鋼管，高2.1m；網面為框架式浸塑網，規格為3m×1.5m，孔徑75mm×150mm。立柱下端采用預埋式埋入混凝土基礎內，埋入尺寸30cm，基礎規格為50cm（長）×30cm（寬）×30cm（新鮮基巖面以下），C30混凝土澆筑，地面高度1.8m。水泥防護欄總長804m，立柱231根，網面1243㎡。

4.10養護工程

所謂“三分種，七分養”[10]，能否維持治理區植被的生長、演替還需要合理、規范、科學的養護管理措施，因此養護管理工作至關重要[12]。養護包括灌溉、施肥、病蟲害防治、基質修補、間苗等工作。治理區底部積水，取水比較方便、且水量有保證，故選用灑水車拉水進行養護成本不高，根據干旱程度隨時澆灌。養護期為兩年，養護期滿后坡面植被在一般的天氣情況下基本能自然生長，自然競爭，實現植被的自然演替。

5.結論

治理結束后，使礦區生態環境得到根本改善：有效改善新錦豐瓷石礦的景觀環境和生態環境；消除地質災害隱患，減少土地損失，消除環城道路與世紀大道的視覺污染；開發利用礦區被破壞的土地資源，土地的效益得到很大提高，提高了土地利用率，具有良好的社會效益、經濟效益和環境效益。

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