安徽某廢棄非金屬礦山地質環境治理研究

李功成

(安徽省廣德市自然資源和規劃局，安徽 廣德 242200)

1 引言

本文研究的礦山位于安徽省東南部，主要開采礦種為石英砂巖，開采方式為露天開采。在本世紀初，由于政策原因，礦山關閉停采。治理區地質環境問題突出，不僅存在地質災害隱患，而且破壞了區域自然景觀，與周邊的青山綠水極不協調，同時造成了大面積的土地資源浪費，給S215省道及Y033鄉道沿線造成了視覺污染，也嚴重影響附近村莊居民生活環境，因而治理區內礦山地質環境綜合治理工作已勢在必行。

2 自然地理特征

2.1 氣象、水文

礦區屬北亞熱帶濕潤季風氣候區，年極端最高氣溫40.4 ℃(1978年7月6日)，年極端最低氣溫-14.6 ℃(1969年2月6日)；多年平均降水量1 328 mm，降雨年際、年內分配不均，年最大降水量2 377.0 mm(2016年)，年最小降水量775.9 mm(1978年)，多年平均蒸發量1 453.5 mm，多年平均相對濕度80%。年均降水天數150 d，降雪天數9 d，無霜期229 d。2016年6月20日，遭遇罕見大暴雨，中國天氣網公布的全國24 h降水量排名中，廣德以266.3 mm降水量占據全國第一[1]。

2.2 地形、地貌與植被條件

治理區所在的廣德市東北部地區以丘陵為主，僅皖、蘇、浙接壤處有低山蜿蜒，該處石灰巖質純層厚，發育了典型的亞熱帶地下喀斯特溶洞，其中太極洞已辟為重要游覽景點。治理區內坡表基本無植被覆蓋，局部見一年生草本；坡頂主要植物以草本及灌木為主，間或有低矮喬木，植被覆蓋較好。

3 地質概況

3.1 地質構造

治理區所處大地構造位置為揚子準地臺、下揚子臺拗、蘇浙皖斷皺束、長興—廣德凹褶斷束的西南部[2]。區內地層從志留系中上統至白堊系出露齊全，區域地層屬揚子地層區下揚子地層分區，泥盆系上統五通組為海陸交互相沉積，主要為石英砂巖及粉砂巖。治理區區域構造主要由部分門口塘坳陷、廣德坳陷、長興凹褶斷束三者組成，形成了中南部-北東部印支加里東構造層和北西-西南-東南部燕山構造層兩個不同地質時期較為明顯分界的構造格局，但前者在燕山運動期被改造，形成了北北東-北東向構造方向為主，北西和東西向為輔的褶皺斷裂帶；后者以坳陷盆地為主。區內褶皺屬廣德—長興凹褶斷束的次級構造，其中包括牛頭山向斜、新杭向斜、大王村向斜、獨山背斜、五元山背斜、官山—礪山復式向斜等。本區巖漿巖不發育，區內未發現斷層、褶皺等結構面，主要結構面為巖層層面。

3.2 地層及巖性

治理區出露地層有泥盆系上統五通組及第四系。泥盆系上統五通組：分布于礦區的大部，產狀220°～240°∠5°～20°，為本區的賦礦地層。巖性主要為灰黃色中厚層-厚層狀石英砂巖夾黑色泥質頁巖。第四系上更新統下蜀組坡積：粉砂質亞黏土、黏土、砂、夾灰色砂巖礫石，不均勻分布于礦區的外圍山體表層，厚0～10 m。礦區內未見巖漿巖，蝕變作用不發育，各層位未發現熱液蝕變現象。

4 工程及水文地質條件

治理區原主采礦體直接出露地表，無頂板，底板圍巖與礦體巖性相近，為細粒石英砂巖及粉砂巖，為強度中等巖石，工程地質條件簡單。據《中國地震動參數區劃(2015)》(GB18306—2015)，本區地震動峰值加速度分區為0.05g，相當于地震基本烈度Ⅵ度，地震活動不頻繁，也不強烈，屬于低烈度區[3-4]。

4.1 水文地質條件

4.1.1 地下水類型及含水巖組

松散巖類孔隙水：含水層為第四系上更新統下蜀組坡積，主要巖性為粉砂質黏土夾碎石。根據民井調查，單井涌水量<10 m3/d，富水性弱，為HCO3—Ca型水，pH值6.8～7.2，礦化度0.2～0.85 g/L，透水性較弱。

基巖裂隙水：含水層為泥盆系上統五通組，巖性以石英砂巖為主。單井涌水量<10 m3/d，富水性弱。水質類型為HCO3—Ca·Mg，礦化度0.16～0.4 g/L，該層為弱含水層。

4.1.2 地下水的補給、徑流與排泄條件

治理區內地形較復雜，基巖裸露，含水巖組主要接受大氣降水垂直入滲補給，地下水的徑流受地形條件控制，水力坡度與所處地形的坡度基本一致，區內地下水大致自東部向西部徑流，蒸發是地下水的主要排泄方式。

4.2 施工條件分析

治理區內有公路通往新杭鎮和S215省道，從S215省道可經過Y033鄉道進入治理區。治理區交通便利，施工人員、機械設備和運輸車輛等可直接進入施工現場。施工、生活用水可取自周邊的村民居住區。施工場地臨近箭穿村，距廣德城區亦較近，施工所需材料基本上能夠就地取材或就近購買。治理區廢棄地范圍較大，且地形較平緩，在整合廢棄地地形貫通場地后，施工設備和原材料進場及搬運都方便，施工場地條件良好。

5 治理方案

5.1 Ⅰ區治理設計

Ⅰ-1區治理設計：由于邊坡節理裂隙較發育，連續強降雨入滲導致現有平臺出現碎裂狀裂縫，必須對裂縫區域進行全面清除，故無法按照原設計進行削坡減載形成50°最終邊坡。為保證最終邊坡整體穩定性，經測算，在保證施工安全的前提下，本區域邊坡+95 m以上部分調整為45°削坡減載，削除裂縫區域邊坡，下部仍按30°回填壓腳，并于標高+95，+102，+111及+120 m(臺階高差平均為7 m)處設置安全穩定平臺，對上部45°邊坡進行掛網噴播復綠，下部30°(局部20°)最終邊坡及平臺進行覆蓋種植土30 cm后，再撒播喬灌木種子復綠，施放的密度為15 g/m2。

Ⅰ-2區治理設計：根據土地利用規劃，Ⅰ-2區需要進行挖高填低，場地平整(最終形成自坡腳到道路約3°的緩坡)。由于后期規劃為農用地，故在最終場地上覆蓋種植土50 cm，以達到后期規劃的農用地要求。

5.2 Ⅱ區治理設計

Ⅱ-1區治理設計：對該區+110 m以上坡面50°進行削坡減載，+110 m以下坡面30°回填壓腳，并于標高+110、+125 m處設置4 m寬安全穩定平臺(20號～22號坡面平臺高度由+110 m緩慢過渡至+115 m)，同時邊坡與平臺與Ⅰ-1區域自然銜接，形成統一坡面及平臺進行綜合治理，對50°最終邊坡進行掛網客土噴播復綠，30°最終邊坡及平臺進行覆蓋種植土30 cm后，再撒播喬灌木種子復綠，施放密度為15 g/m2。

5.3 Ⅰ區臨時上山道路區域治理設計

由于前期施工修筑的上山道路，局部區域地形較凌亂。根據治理的需要，對此區域在完成主體邊坡治理后，進行場地清理平整，覆土30 cm，并撒播喬灌木種子復綠。

5.4 截(排)水溝設計

洪峰流量計算公式：

QN=0.278×aCNFΦ

(1)

式中：QN為洪峰流量，m3/s；a為洪量徑流系數，取0.15；CN為平均1 h降雨強度，mm/h；F為山坡集水面積，km2；Φ為修正系數，取1.2。

截排水溝斷面尺寸確定根據明渠流公式：

Q=ωC(Ri)/2

(2)

式中：Q為流量，m3/s；C=(1/n)×R/6，n取0.03；ω為過水斷面積，m2；R為水力半徑，R=ω/χ；χ為排水溝斷面濕周，m；i為坡比，取5%。

坡頂截水溝：結合地形地貌狀況，在坡頂設置截水溝，截水溝設置在最終邊坡界線向外2 m(水平距離)處。截水溝采用漿砌石塊砌成，砌筑用水泥砂漿強度M7.5，塊石強度不小于MU30，并用M10水泥砂漿勾縫。對于地勢陡，水勢猛的坡頂地段，可根據需要增大墻體的高度，以保證洪水來臨時，坡面土壤和植被不受沖擊。

坡頂截水溝設計長度是根據其投影長度，并結合地形坡度，按≥5%坡面地形起伏設計。

坡腳及平面排水溝：為及時疏排坡面匯流，保證滿足坡面排洪泄水的需要，減少水土流失，本次設計在緊鄰最終邊坡坡腳處修建坡腳排水溝(含與區外排水系統或宕底水塘相接的連接排水溝)。坡腳排水溝采用漿砌石塊砌成，砌筑所用水泥砂漿強度M7.5，塊石強度不小于MU30，并用M10水泥砂漿勾縫，按5%地形起伏設計。

5.5 蓄水池設計

根據現場實際情況，由于坡腳后期需要進行回填壓腳，且周邊具有良好的養護水源保證，故本次將蓄水池取消，區內排水系統最終匯入周邊市政管網。

5.6 坡腳綠籬種植設計

沿邊坡坡腳外2 m處覆土50 cm進行綠籬種植，構成坡腳安全綠化帶，品種為法國冬青，種植規格為4株/m2，根據調整后邊坡坡腳綠化帶位置將原設計進行了適當調整，綠籬種植4 080株。

5.7 安全警示牌設置

為增強治理區周邊過往行人的安全意識，于治理區顯眼位置樹立安全警示牌6塊，尺寸為600 mm×900 mm，面積為0.54 m2，安全警示牌為永久設置，設置要求應符合相關規范要求。

5.8 治理區供水系統設置

供水水源：治理區周邊有居民和村莊，宕底應保留蓄水池或原始水塘，附近有澆灌河流等，可作為供水水源地。

5.9 宣傳牌設計

為彰顯礦山地質環境治理項目實施的重要性，增強全社會的環境保護意識，進一步開展礦山地質環境治理工作，于區內進出場顯眼位置處設置宣傳牌一塊，規格為4 m×8 m，面積為32 m2，鐵質。

5.10 坡頂施工便道

坡頂施工便道設計在邊坡削坡坡頂后推3～4 m，采用挖掘機開挖、壓實、整平，主要為挖機簡單開路，方便運輸。具體路線根據坡頂地形靈活確定，平均寬度4 m，總體原則以盡量減少開挖工程量，減少占用林地為宜。施工結束后，施工道路需進行整修平整，并進行覆土，撒播喬灌木種子綠化，不留安全隱患。

6 結論

本文研究對象為安徽省東南部的一座非金屬礦山，在日益嚴峻的生態環保形勢下，礦山開發的恢復治理工作越來越緊迫。文章從研究區的自然地理、地質特征入手，詳細分析了研究區的工程地質特征、水文地質特征以及原礦山的開采工藝特征，在此基礎上提出了礦山恢復治理的措施，對相鄰區的礦山恢復治理工作有一定的參考意義。