淺談河北某廢氣礦山地質環境治理工程

姚世廳，農冬靈

（北京市地質礦產勘查開發總公司，北京 100050）

近年來，我國部分地區礦石無序開采現象嚴重。礦石工藝的簡單化、礦石開采的環境評估缺乏對生態環境造成惡劣的影響，同時對地形地貌、地下水及地表水、植被等都造成了嚴重的傷害，限制了社會經濟的持續發展[1]。為了實現礦產資源的持續發展和生態環境的保護，本文對露天采礦山的地質環境進行分析并提出相應的治理方案，以實現我國礦產資源、人文環境、生態環境以及經濟的同步健康發展。

1 工程概述

某礦區地處太行山北段的中-低山丘陵區，位于河北省保定市西北部的太行山、恒山、燕山三山交匯處。最高海拔約1 400 m，平均海拔1 000 m 左右，境內群山起伏，溝谷縱橫，整個地勢西北高，東南低，植被發育一般，缺水，無常年性流水。采礦區凌亂開采，有臺階削石，有直接采坑開采，巖石大多處于裸露狀態。經調查，現狀主要是開采遺留大量采面、碎石渣堆、傾倒渣坡以及開采裸露平臺等，治理區總面積總約3.5 km2。

2 地質環境條件

2.1 氣象和水文

項目區屬暖溫帶半濕潤季風氣候區，大陸性季風氣候特點顯著，四季分明。冬季寒冷干燥，盛行西北風；夏季雨量集中，盛行東南風；春季干燥多風，秋季涼爽少雨。

因受地形影響，年平均氣溫差別較大，分布趨勢是自南向北遞減，南部年平均氣溫為11.9℃。最熱7月份平均氣溫為21～26℃，最冷1月份平均氣溫為-10～-5℃，南北相差5℃，氣溫年較差為30～31℃，歷年極端最高氣溫為38.3℃（1961年6月20日保定站），最低為-30.6℃（1966年2月22日保定站）。該治理地面平均溫度為9.8℃，6-7月最高，平均為26.1℃；1月最低，平均溫度為-9.4℃。

治理區多年平均降水量為551 mm，多集中在7-8月，占全年降雨量60%～70%。七月下旬至八月上旬為暴雨期，最大日降雨量為99.3 mm（1978年7月27日）。淶源全年除6-8月為東南風外，其他各月為西北風，年均風速為6.8 m/s，年均無霜期為160 d 左右，最長年份為178 d，最短年份為136 d。最大凍土深度為1.3 m。

2.2 地形地貌

治理區地處太行山北段，縣內地形一般海拔標高為800～1 400 m。境內群山起伏，溝谷縱橫。整個地勢西北高，東南低。從東北到西南，分布有東團堡、淶源、走馬驛三個盆地，全縣半數以上的土地集中在盆地?？v觀全縣境內山嶺、溝谷、盆地相間，地形復雜，植被發育較好。

2.3 水文地質背景

治理區地下水除賦存在松散巖層中外，主要存在于基巖裂隙中。該區由元古界變質巖和燕山期花崗巖體構成。由于后期構造變動及風化作用的影響，當地形成了厚約30 m 的風化殼裂隙水區。地下水富集受地形地貌控制，特點是埋藏淺，埋深一般小于5 m，富水性均勻，但富水程度弱，單井出水量為5～10 m3/h。

受地形、地貌、地質條件的綜合影響，全縣地下水循環交替迅速，水質普遍較好，絕大部分地區屬重碳酸鈣型水，均屬淡水區。礦化度均值為11.9 mg/L，最大值為31 mg/L，最小值為7.32 mg/L；pH 值在7～8，為中性弱堿性反應；總硬度一般在12.0（德國度），最高值為38.4（德國度）；總堿度一般在4 mEq/L，最大值為23.1 mEq/L，適合灌溉和工業用水，大部分符合飲用水標準。

區內大氣降水是地下水的主要補給來源，盆地區還有山區側向補給。地下水主要從西北向東南徑流，拒馬河、唐河是區內地下水的排泄通道。淶源盆地有少量人工開采。

2.4 不良地質隱患

該治理區地形復雜，山勢陡峻，高差懸殊，溝谷縱橫，切割劇烈，發育多條沖溝。調查發現，多數沖溝呈“U”型，縱坡比較大，溝內植被覆蓋良好，堆積物源較多。

泥石流主溝流域為典型的中低山地貌，流域內最高海拔高程分別為1 015 m、725 m，最低海拔高程分別為560 m、545 m，相對高差分別為455 m、180 m。溝長分別為2.8 km、1.4 km，流域面積分別為2.0 km2、0.67 km2；溝谷深切，地勢陡峻，地形坡度大，谷坡為30°～45°。主溝溝床比降為128‰～166‰，平均比降為147‰，下段溝谷呈“U”形，中上段呈“V”形。

溝道內礦山開采堆積大量的廢渣廢石，為泥石流的形成提供了大量的固體物源。根據泥石流溝域基本特征和參數，按照《地質災害危險性評估規范》（DZ/T 0286-2015）附錄D.5“泥石流發育程度量化評分及評判等級標準”，各個泥石流易發程度評分分別為75 分、73 分，其易發程度屬輕度易發。

3 工程治理原則

一是堅持恢復治理與河北地質環境規劃相結合的原則。礦山開采破壞了原有的自然環境和植被，本次礦山地質環境治理項目的實施與治理區旅游和保護區規劃、土地利用規劃、城市建設規劃及十三五規劃相結合，盡可能為當地政府后期發展提供服務。二是堅持整體規劃，分期治理，遠期治理效果與近期治理效果兼顧的原則。三是堅持礦山地質環境治理兼顧景觀的原則。本礦山環境治理方案本著因地制宜的原則，在距離公路及村莊較近的項目區，適當考慮后期景觀效果，以利于收獲較好的社會效益。四是堅持技術可行、經濟合理的原則[2]。本礦山環境治理方案本著技術可行、經濟合理的原則，以便獲得較好的治理效果。

4 治理工作方案

4.1 地形整治工程

平臺整治對象主要為項目內的采礦平臺、渣堆及殘山，基于方便施工和充分恢復可利用土地資源的原則，對治理區內不同時期形成的采礦平臺進行最大程度的整合，治理區內在滿足設計要求的前提下盡量減少土石方的開挖，僅對治理區少量殘山及渣坡進行清除，主要工程為對原有的采礦平臺進行場地平整，并拆除治理區內原有的建（構）筑物[3-4]。

4.2 坡面清理及治理工程

項目治理前，首先對裸露的巖面進行清坡，清理巖面上活動的巖塊、危巖，臨空存在的巖石以及存在較大裂隙的有安全隱患的巖體。除此之外，還要清理雖然穩定但是巖石的棱角等臨空在巖面外的巖體，采用機械方式進行消除，以確保現有邊坡及巖面的穩定。

涉及掌子面的，一般在掌子面前進行整體回填，使其恢復原始地貌，在回填后的坡面上坑穴換土種植紫穗槐進行坡面綠化，對掌子面較高的實施回填形成四級臺階，平臺之間由35°邊坡進行連接，邊坡高度為3 m，臺階寬度為2 m。

涉及邊坡局部或整體削坡的工程的掌子面及邊坡，對掌子面進行整體削坡，根據現場條件下部灰巖按照1:0.27～1:0.36 坡率進行削坡，在灰巖與泥質灰巖銜接處留有5 m 寬的平臺，平臺上部泥質灰巖按照1:0.58 坡率進行削坡[5]。

4.3 擋墻工程

為保證渣堆坡腳的穩定性，在治理區邊坡坡腳處布置高為0.6 m 漿砌石擋墻；漿砌石擋墻直角梯形結構，墻胸直立，墻背坡度（高寬比1:0.1），墻高0.6 m，基礎埋深0.4 m，頂寬0.3 m，底寬0.4 m；在基底設有0.1 m 厚C15 混凝土墊層，墊層超出擋墻底兩側各0.1 m，墻頂采用1:3 水泥砂漿抹面（厚20 mm），墻胸外露面勾凸縫；墻身設置泄水孔，采用直徑110 mm PVC管，孔身傾向墻外，坡度不小于5%；孔身附近墻后回填濾水砂礫石，含泥量小于3%，回填厚度不小于0.5 m、寬度不小于0.3 m，濾水層以下回填黏土。

擋墻每隔15 m 設置一條變形縫，縫寬20 mm，自墻頂做到基底，縫內塞填瀝青防滲棉麻材料。

4.4 綠化工程

4.4.1 平臺綠化

基巖平臺覆土厚度1.0 m，栽植臭椿和荊條混交林，平臺撒播草籽面積44 713.41 m2。臭椿選取樹高1.0～1.2 m，胸徑3～5 cm，種植株行距為4 m×2 m，共5 589株；荊條選取樹高0.8～1.0 m，種植株行距為4 m×2 m，共5 589 株。治理區平臺綠化共需客土44 713.41 m3。

4.4.2 邊坡坡面綠化

本次邊坡坡面綠化主要采取坡面覆土0.5 m 厚，撒播草籽（含灌木荊條）綠化的方案。選用高羊茅、苔草、荊條等混合草籽播種，按150 kg/hm2播種，草籽撒播面積為80 381.31 m2。

4.4.3 噴播綠化

清除作業面雜物及松動巖塊，對坡面轉角處及坡頂的棱角進行修整，使之呈弧形，盡可能將作業面平整，以利于客土噴播施工，同時增加作業面綠化效果。其目的是保證施工前作業面的凹凸度平均為±10 cm，最大不超過±15 cm。采用φ6 mm 的線材進行編網，網孔規格為10 cm×10 cm。巖石處用風鉆或電鉆按1 m×1 m 間距梅花形布置錨桿。錨桿長100 cm。網與作業面保持一定間隙，并均勻一致。掛網可以使客土基質在巖石表面形成一個持久的整體板塊。

噴播基質材料采用泥土、腐熟的有機肥、保水劑、黏合劑、草纖維、緩釋營養肥料等混合材料經過專用機械的攪拌后噴播在鐵絲網上，厚度為15 cm。將處理好的種子與纖維、黏合劑、保水劑、復合肥、緩釋肥、微生物菌肥等經過噴播機攪拌混勻成噴播泥漿，在噴播泵的作用下，均勻噴灑在工作作業面上。在完成噴播之后，為減少水分蒸發，需要對噴播的區域利用無紡布或者草簾進行覆蓋。

5 結論

該治理區是在詳細地質勘查的基礎上進行施工，確保裸露巖質邊坡穩定，復綠后達到區域生態環境相融合的效果。在廢棄礦山裸露巖面和邊坡的治理中，該工程在技術上可行，在經濟上合理，達到人與自然環境和諧的功能化要求。通過廢棄礦山修復與治理，廢棄礦山帶來的地質災害、土壤、水及空氣等環境污染顯著降低，基本改善了當地居民的生活質量，保護了生態環境的持續發展。