清鎮某鋁土礦山地質環境治理設計與措施

劉 瑾 陳 立

（貴州水利水電職業技術學院，貴州 貴陽 550000）

0 引言

我國是一個擁有豐富礦產資源的大國，土地面積廣闊，地質條件優越[1]。但在開采過程中，存在環保投入少、開采措施不當、缺少計劃性等問題，導致環境被嚴重破壞，隨之引發地質災害，不僅使生態環境失去平衡，還威脅到礦區周圍群眾的生命財產安全[2]。因此，為帶來較好的環境、社會及經濟效益，根據邊開采、邊治理的原則，對貴州清鎮某鋁土礦已閉坑的露天采場及堆渣場地開展礦山地質環境恢復治理工程。

1 礦山開采歷史及破壞現狀

清鎮某鋁土礦自2014年建成投產以來，工業場地、采場及排土場均已形成。但長期采礦活動導致當地生態環境被嚴重破壞，水土流失加劇，地質環境問題越來越嚴重[3]。主要表現為地質災害頻發、含水層破壞、地形地貌景觀破壞等三方面問題[4]。

1.1 礦區開采歷史

清鎮某鋁土礦屬延續變更開采礦山，行政區劃屬貴陽清鎮市衛城鎮，礦山于2012 年4 月獲得采礦許可證，2014年建成投產，開采礦種為鋁土礦、鐵礦，開采方式為露天、地下開采，生產規模為15萬t/年。2016年9月獲采礦權延續，開采深度+1370m～+1200m標高，開采礦種為鋁土礦，開采方式采用露天開采，生產規模不變。

截止2020年12月底，貴州省清鎮某鋁土礦礦界范圍內總資源量629.57萬t，采空消耗資源量為435.79萬t，保有資源量為193.78萬t。部分采場已經開采完畢，將開展礦山地質環境恢復治理和土地復墾工作。

1.2 地質災害隱患問題

露天開采應遵循“自上而下的開采順序，分臺階開采”的原則[5]。清鎮某鋁土礦在開采過程中，未按照上述原則進行開采，露采邊坡未留設臺階或臺階留設不規范，在采坑周邊形成陡崖、陡坎，邊坡高度在5～25m，邊坡角度在60～88°，并且局部陡崖崖壁仍殘留有松動巖塊，部分崖頂有松散堆放的石塊、表土等。若遭遇暴雨天氣，則可能造成崩塌、滑坡等地質危害。

此外，采礦棄土、棄渣堆放混亂，就地順坡堆積，堆渣高度在5～25m，邊坡角度在15～35°，且部分邊坡未留設臺階，或邊坡臺階留設高度不合理。若遭遇暴雨天氣，則也有可能發生滑坡、邊坡垮塌等地質災害。

1.3 含水層破壞問題

在開采過程中，礦體之上的直接頂板擺佐組巖溶含水層將作為蓋層直接剝離，采礦對擺佐組含水層破壞嚴重。隨著露天采坑的不斷加深，礦體九架爐組鋁土巖及鋁土礦層將直接接受大氣降水補給。同時，由于工程活動造成的工程裂隙、巖石風化裂隙和構造裂隙較發育，具有一定的賦水性，在開采時抽、排地下水，會改變巖層的水文地質條件，導致水均衡遭到一定程度破壞。礦山閉坑后停止對地下水的抽排，在一定時期內地下水可自然恢復，采礦業活動對地下水含水層影響較輕。

1.4 地形地貌景觀破壞

露天采礦過程中，由于采場大規模的開挖和棄渣體堆放，完全損毀了開采區和堆渣場地的植被，破壞了當地原有的地形地貌景觀。地形地貌景觀破壞主要表現為山體破損改變、植被和自然景觀破壞。

1.4.1 山體破損改變

由于礦體的剝離開挖，使原來的山頭、山脊等正地形變成采坑，并在周邊形成采礦邊坡。同時，剝離的棄渣堆放，填平了原來的溝谷，或進一步堆積成山，形成渣土邊坡。

1.4.2 植被破壞

露天采礦對植被造成的破壞是毀滅性的，主要表現為：在剝離區，因挖損導致地表所有植被損毀殆盡；同時，由于棄渣堆放、壓占損毀了所有植被。截至2021年2月17日，礦區已破壞土地總面積903.93畝，其中恢復治理區內共損毀、占用耕地99.08 畝，其中旱地83.19 畝，水田15.89畝。

1.4.3 自然景觀破壞

清鎮某鋁土礦山開發建設過程中，由于露天開采、植被清理、人類工程活動所需的生產設施、廢棄礦渣堆置、修筑公路等占用大量土地，造成了邊坡裸露，留下了采礦坑、排土場、廢棄地等，并形成新的隆起和塌陷地貌，破壞項目區原有自然景觀。

2 恢復治理工程設計與措施

清鎮某鋁土礦恢復治理堅持預防為主、防治結合，誰開發誰保護、誰破壞誰治理、誰投資誰受益的原則[6-7]，對已經閉坑的露天采場及堆渣場地，包括6個治理區和礦山自行治理區，進行設計治理。本次設計治理總面積為501.98畝，主要通過堆渣場地平整與回填、邊坡整治、種植槽、截排水溝、植被復綠等措施進行治理。

2.1 堆渣場地平整與回填

場地平整前應對場地進行測量放樣，設置控制樁、水準基點及網格，清楚地面障礙物及埋深，使用挖掘機及鏟車對場地地表土進行剝離；堆渣場回填土石來源為邊坡削坡土石方?；靥顣r需分層壓實回填，每層高度不大于0.50m，壓實系數不小于0.94。礦渣堆場清理回填后，地面坡度＜10°。礦渣堆體邊坡清理后形成的邊坡及礦渣回填采坑后形成的邊坡坡度＜30°。

2.2 邊坡整治

對垂直堆放高度超過5m的松散堆積邊坡進行臺階式放坡治理，每5m高設計一個邊坡臺階，臺階寬3～4m；削坡后邊坡坡度＜30°（如圖1所示）；治理后坡面上的巖石碎塊大小不得超過10cm。

圖1 邊坡整治及礦渣回填剖面圖

2.3 種植槽

高陡的石質邊坡不像土質邊坡容易種植植被，為解決這一難題，經過研究和實踐，種植槽技術被成功應用于石質邊坡。種植槽是利用工程錨桿固定和鋼筋混凝土梁板形成種植槽。清鎮某鋁土礦恢復治理中，在邊坡底部及臺階上修筑M7.5 漿砌石種植槽。種植槽高0.5m，寬0.6m，槽身厚0.40m（如圖2所示）；種植槽每隔10m設置縫寬2cm的沉降縫。

圖2 種植槽大樣圖

2.4 截排水溝

每年5～9月是清鎮某鋁土礦區降雨集中時段，且該時間段存在高強度且頻發的暴雨，降雨滲入土層后使其內聚力、內摩擦力等力學性能降低。所以需要在排土場后緣、邊坡坡頂及坡腳設計截排水溝（如圖3所示），將地表水匯集到蓄水池為礦區農業提供灌溉保證，同時，為邊坡穩定性提供有力的保障。

圖3 截排水溝大樣圖

2.5 植被復綠

2.5.1 土層厚度及造林初值密度

根據《土地復墾質量控制標準》（TD/T1036-2013），確定了貴州省全境屬西南山地丘陵區，通過分析質量控制標準，本次設計土層厚度規定如下：

（1）復墾為旱地的有效土層厚度≥50cm，礫石含量＜5%；

（2）復墾為林地的有效土層厚度≥30cm，礫石含量≤50%；

（3）復墾為其他草地的有效土層厚度≥10cm，礫石含量≤50%。

同時依照《造林技術規程》（GB/T 15776-2016），參考附錄A-各造林區域主要造林樹種適宜初植密度表，本次設計復綠樹種主要為槐樹、楊樹類，取造林初植密度為2500 株/hm2（167 株/畝），即造林行距為2.0m，株間距為2.0m。植被復綠整體大樣如圖4所示。

圖4 植被覆綠大樣圖

2.5.2 草種

豆科植物白車軸草（俗名三葉草）和紫花苜蓿（俗名綠肥、肥料草）為優良牧草，適應性強，耐旱耐貧瘠，酸性或堿性土壤均可生長。早熟禾喜光，耐旱性較強，耐陰性也強，可耐50%～70%郁閉度，對土壤要求不嚴，耐瘠薄[8]。

綜合考慮治理區土壤、氣候等因素，本次設計采用白車軸草、紫花苜蓿和早熟禾作為復綠草種。籽采用人工播撒，按每公頃種植面積300kg草籽的播種量均勻播種，邊坡區域可適當加密。

2.5.3 藤蔓植物

爬山虎對環境適應性強，喜歡陰濕環境，而且不怕強光，具有耐寒、耐旱、耐修剪、耐貧瘠等特點，氣候適應性廣泛，在暖溫帶以南冬季也可以保持常綠狀態[9]。同時，爬山虎的根系會分泌酸性物質腐蝕石灰巖，有利于其在巖質邊坡上生長。除爬山虎外，本次設計還采用油麻藤、常青藤、葛藤作為巖質邊坡的復綠植物。藤蔓植物種植間距為0.5m。

2.5.4 復綠樹種

治理區及周邊的土壤條件差，本次設計優先采用耐貧瘠、抗干旱的樹種，如：楊樹、刺槐、大葉女貞、柏樹、柳杉、馬尾松等。根據土地合理利用原則，將治理區內土地發揮出其最大經濟效益，可種植具經濟價值的果樹。依據礦山實際情況，選擇土壤條件較好的區域，可種植櫻桃、枇杷、楊梅、桃樹、李樹等。本次設計中涉及的所有復綠樹種出土地徑均不＜3cm，出土高度均不得＜1.0m。

種植完成后，為提高植物成活率，應及時采取松土、雜草清除等管理措施，并根據生長發育各階段要求，進行預防植物病害、森林防火等防護措施，保證成活率達90%以上。

3 效益分析

3.1 社會效益

通過對清鎮某鋁土礦環境恢復治理工程的實施，可消除因礦山而引發的地質災害對礦區及周邊人民生命財產安全的危害，有利于保護礦區職工，并起到很好的示范作用，有力地推動當地礦山地質環境保護與修復治理工作的順利開展，使當地群眾真正受益，促進了社會穩定，將起到十分積極的作用，其社會效益如下：

（1）有利于采礦區周圍農業的生產，可以實現當地社會經濟的可持續發展，并使勞動者獲得最大利益；

（2）解決當地就業難的問題，增加勞動者的收入，鞏固拓展脫貧攻堅成果，全面推進鄉村振興。

3.2 生態環境效益

通過對采礦區的地質環境實施管理，使礦區生態環境得到顯著改善，樹木覆蓋率明顯提升。礦區種植的植物不僅可以起到綠化的作用，還能吸收有害物質，凈化空氣。不斷生長的根系可以穩定土壤，減少土壤侵蝕，提高土壤蓄水能力。礦區生態系統逐步恢復的同時，也使礦山周圍環境逐漸回到原有狀態，生態環境效益巨大。為礦區種植適合的草和植被，不僅可以防止該地區的土壤侵蝕，還能提高環境抵抗能力，促進環境良性循環。

4 結束語

綜上所述，礦山地質環境恢復治理工程應在對破壞現狀進行分析的基礎上，根據實際情況采取合理的治理措施，堅持因地制宜、就地取材、經濟合理等原則，使治理效果不僅符合當前要求，還要迎合當地今后發展趨勢。真正地做到工程治理、生態治理及區域發展相互結合，實現可持續發展，為當地人民重塑幸福美好家園。

本文介紹的清鎮某鋁土礦山地質環境恢復治理工程，包括6個治理區和礦山自行治理區，設計治理總面積為501.98畝。礦山治理措施主要包括堆渣場地平整與回填、邊坡整治、種植槽、截排水溝以及植被復綠，真正地體現了“誰破壞、誰恢復；誰治理、誰受益”的治理原則，為清鎮市和貴陽市乃至全省摸索、探討保護礦山地質環境提供方法，對國家財產免受損失和保障廣大人民群眾生命安全具有深遠的社會意義。