某露天非煤礦山的綜合治理及提升方案的設(shè)計(jì)

韓子文，徐繼亮，田家通

(棗莊市金星爆破有限公司，山東 棗莊 277000)

某露天非煤礦山位于山東省西南部，屬于《黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展規(guī)劃綱要》的規(guī)劃范圍。當(dāng)?shù)爻雠_(tái)了一系列政策，通過(guò)壓實(shí)主體責(zé)任，對(duì)區(qū)域范圍內(nèi)的露天非煤礦山開(kāi)展綜合整治及提升專(zhuān)項(xiàng)行動(dòng)，穩(wěn)步有序推進(jìn)黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展工作。

本次露天非煤礦山綜合治理及提升方案設(shè)計(jì)選取該露天非煤礦山1號(hào)山體露天采場(chǎng)西部的開(kāi)采區(qū)域及北部運(yùn)輸?shù)缆纷鳛轫?xiàng)目區(qū)，面積為179 182 m2。該區(qū)域因前期開(kāi)采不規(guī)范，大面積裸露巖石，造成了生態(tài)環(huán)境破壞，目視效果及空中(航拍)效果差，不符合開(kāi)采規(guī)范及環(huán)保要求。

1 設(shè)計(jì)目的與任務(wù)

主要目的是通過(guò)對(duì)礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀進(jìn)行調(diào)查，結(jié)合測(cè)量等野外調(diào)查方法，編制開(kāi)采區(qū)域治理工程設(shè)計(jì)，并進(jìn)行礦山地質(zhì)環(huán)境治理工程施工，消除視覺(jué)污染，修復(fù)地質(zhì)環(huán)境，恢復(fù)生態(tài)環(huán)境。

主要任務(wù)是查明當(dāng)前礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀及存在的主要問(wèn)題；開(kāi)展資料搜集、地面調(diào)查、地形測(cè)量等，為工程設(shè)計(jì)和治理提供基礎(chǔ)資料；根據(jù)礦山所在地的區(qū)位條件、地理位置和環(huán)境功能要求，編制開(kāi)采邊坡地質(zhì)環(huán)境治理工程設(shè)計(jì)并進(jìn)行經(jīng)費(fèi)概算；對(duì)礦山開(kāi)采區(qū)域進(jìn)行工程治理，消除地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，改善礦區(qū)及周邊的地質(zhì)環(huán)境條件，力爭(zhēng)環(huán)境效益和社會(huì)效益最大化。

2 具體工作

2.1 資料收集

基礎(chǔ)地質(zhì)資料，工作區(qū)內(nèi)有關(guān)地質(zhì)、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)(災(zāi)害地質(zhì))等基礎(chǔ)資料，所有相關(guān)圖件，包括最新地質(zhì)圖、地質(zhì)構(gòu)造圖、地形圖、水文地質(zhì)圖、地質(zhì)災(zāi)害圖等；氣象、水文資料，包括降水量、蒸發(fā)量、地下水水位、晝夜溫差變化情況等；礦山開(kāi)采方面資料，礦山開(kāi)采前的地形、開(kāi)采過(guò)程、開(kāi)采量、開(kāi)采歷史及其對(duì)地質(zhì)環(huán)境影響等；其他方面資料。

資料收集在實(shí)地調(diào)查之前展開(kāi)，在對(duì)治理區(qū)各方面情況有大致了解的基礎(chǔ)上有針對(duì)性地開(kāi)展。通過(guò)分析研究，了解治理區(qū)地質(zhì)、水文地質(zhì)研究程度及災(zāi)害點(diǎn)的發(fā)生及發(fā)展情況，為下一步治理奠定基礎(chǔ)。

2.2 地形測(cè)量

通過(guò)無(wú)人機(jī)航飛及內(nèi)業(yè)處理獲取測(cè)區(qū)DOM、DEM、DLG等，對(duì)礦區(qū)開(kāi)展1∶1 000比例尺地形測(cè)繪，為礦山生態(tài)修復(fù)及提升工程設(shè)計(jì)的編制提供基礎(chǔ)資料，測(cè)量面積0.15 km2。

2.3 專(zhuān)項(xiàng)礦山生態(tài)環(huán)境調(diào)查

通過(guò)實(shí)地調(diào)查，了解礦山分布范圍、規(guī)模、開(kāi)采情況、礦種及地層與巖性、水文地質(zhì)類(lèi)型、工程地質(zhì)類(lèi)型、地質(zhì)環(huán)境類(lèi)型等。調(diào)查了開(kāi)采區(qū)及外圍邊坡地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題的發(fā)育特征與分布規(guī)律，分析礦山生態(tài)環(huán)境的發(fā)展趨勢(shì)及各種防治措施與效果，調(diào)查面積為0.12 km2。

2.4 區(qū)域地質(zhì)環(huán)境

設(shè)計(jì)區(qū)域?qū)俦睖貛О霛駶?rùn)季風(fēng)型大陸性氣候，季節(jié)分明，夏季濕熱，雨量集中，冬季干冷。地表水系不發(fā)育，以沖溝為主，向礦區(qū)西南、東部分別注入季節(jié)性河流；在山體周?chē)貨_溝或溝谷分布有多個(gè)小型水庫(kù)，攔截地面匯水，地表水體與潛水有一定的水力聯(lián)系；地貌屬丘陵地形。海拔標(biāo)高+107.50～+258.45 m，相對(duì)高差150.95 m，總體延伸方向呈南東～北西向，地形切割深度較大，沖溝較多。

3 設(shè)計(jì)原則及總體思路

3.1 設(shè)計(jì)原則

在調(diào)查治理區(qū)地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)以解決現(xiàn)有地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題、提高治理區(qū)地質(zhì)環(huán)境質(zhì)量為目標(biāo)。安全性原則，解決現(xiàn)存的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，確保治理工程不誘發(fā)新的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，充分考慮場(chǎng)地穩(wěn)定性程度，確保施工安全；環(huán)境協(xié)調(diào)性原則，確保生態(tài)修復(fù)及提升工程達(dá)到與周邊環(huán)境融合、協(xié)調(diào)一致的效果；經(jīng)濟(jì)原則，根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際，考慮合適的治理方案，做到經(jīng)濟(jì)合理；因地制宜，注重實(shí)效的原則，根據(jù)地理位置及生態(tài)現(xiàn)狀，結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)情況，合理確定地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題修復(fù)及治理提升的方向，進(jìn)一步推動(dòng)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。

3.2 設(shè)計(jì)總體思路

在充分掌握治理區(qū)地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題的基礎(chǔ)上，運(yùn)用科學(xué)方法，因地制宜；在確保安全的前提下，綜合考慮周邊規(guī)劃、地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)等因素，進(jìn)行地質(zhì)環(huán)境治理設(shè)計(jì)和施工，以最小的投入獲得最大的社會(huì)效益和環(huán)境效益。

3.3 地質(zhì)環(huán)境及生態(tài)環(huán)境問(wèn)題

結(jié)合礦山開(kāi)采實(shí)際，考慮采場(chǎng)邊坡及運(yùn)輸?shù)缆?，將治理區(qū)地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀分為A區(qū)、B區(qū)、C區(qū)、D區(qū)、E區(qū)，如圖1所示。

圖1 礦山開(kāi)采現(xiàn)狀及各類(lèi)分區(qū)關(guān)系圖Fig.1 Mining status and various zoning diagrams

A區(qū)位于治理區(qū)東部，為運(yùn)輸?shù)缆肺鱾?cè)的裸露開(kāi)采平臺(tái)，開(kāi)采平臺(tái)面積為25 406.77 m2，南北長(zhǎng)680 m，東西寬80.5 m，開(kāi)采標(biāo)高+160.8～+163.2 m，地面起伏小于2°。開(kāi)采平臺(tái)面上零星分布少量廢石，露天開(kāi)采后未進(jìn)行任何防護(hù)，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)植被覆蓋，視覺(jué)污染嚴(yán)重。

B區(qū)位于治理區(qū)中部，為2021年已治理開(kāi)采平臺(tái)區(qū)域，開(kāi)采平臺(tái)面積為66 359.55 m2，南北長(zhǎng)662 m，東西寬96.5 m，開(kāi)采標(biāo)高+161.6～+164.5 m，地面起伏小于3°。南北存在兩處低矮小山丘，山丘高度8～9 m。B區(qū)開(kāi)采平臺(tái)面上前期已覆土50 cm左右，種植了小型側(cè)柏(株高1 m)、黑麥草、油菜花等綠化植物，區(qū)內(nèi)留設(shè)了多條養(yǎng)護(hù)道路，礦山每日設(shè)專(zhuān)人進(jìn)行澆水養(yǎng)護(hù)，以保障治理綠化成活率。B區(qū)西部與C區(qū)接邊處，前期留設(shè)了0.5 m高的小型石堰，起到了較好的保土作用。

C區(qū)位于治理區(qū)西部邊坡，坡面上分布大量浮石、碎石土等，坡度60°～75°，坡面上植被稀疏，部分邊坡完全被渣石覆蓋。

D區(qū)為運(yùn)輸?shù)缆?，道路? m，長(zhǎng)1 582 m。

E區(qū)位于治理區(qū)東部，為2023年計(jì)劃開(kāi)采區(qū)，開(kāi)采平臺(tái)面積為39 502 m2，南北長(zhǎng)356 m，東西寬232 m，開(kāi)采標(biāo)高+160.5～+162.8 m，地面起伏小于2°。開(kāi)采平臺(tái)面上零星分布少量廢石，露天開(kāi)采后未進(jìn)行任何防護(hù)，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)植被覆蓋，視覺(jué)污染嚴(yán)重。

4 分區(qū)工程部署

對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行分區(qū)治理，各治理區(qū)分區(qū)部署如下：

A區(qū)位于治理區(qū)東部，為運(yùn)輸?shù)缆肺鱾?cè)的裸露開(kāi)采平臺(tái)，露天開(kāi)采后未進(jìn)行任何防護(hù)，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)植被覆蓋，設(shè)計(jì)在A區(qū)覆土1 m，自東向西先間隔3 m種植1排石楠球(株高1 m)，后部再間隔3 m種植1排A型白皮松(株高2 m)。所有A區(qū)撒播黑麥草草籽。

B區(qū)位于治理區(qū)中部，為2021年已治理區(qū)域，包括開(kāi)采平臺(tái)和南北兩處低矮小山丘，前期已覆土50 cm左右，種植了小型側(cè)柏(株高1 m)、黑麥草、油菜花等綠化植物，區(qū)內(nèi)留設(shè)了多條養(yǎng)護(hù)道路。B區(qū)西部與C區(qū)接邊處，前期留設(shè)了0.5 m高的小型石堰，起到了較好的保土作用。區(qū)內(nèi)養(yǎng)護(hù)道路偏多，養(yǎng)護(hù)道路為素土路面，起伏不平，路邊未建設(shè)擋土墻，水土流失較嚴(yán)重。設(shè)計(jì)對(duì)前期養(yǎng)護(hù)不到位枯萎的側(cè)柏進(jìn)行補(bǔ)種，區(qū)內(nèi)南北兩處小型山坡底部種植1排A型白皮松(株高2 m)，保留3條養(yǎng)護(hù)道路，養(yǎng)護(hù)道路兩側(cè)種植A型白皮松(株高2 m)，植樹(shù)處要確保土層厚度達(dá)到1 m。

C區(qū)位于治理區(qū)西部邊坡，坡面上分布大量浮石、碎石土等，坡度60°～75°,坡面上植被稀疏，部分邊坡完全被渣石覆蓋。坡頂種植1排A型白皮松(株高2 m)，對(duì)坡面的浮石、碎石土進(jìn)行清理，清理后的坡面覆土0.4 m，撒播黑麥草草籽。

D區(qū)為運(yùn)輸?shù)缆罚愤吰鲋嗀型擋土墻(墻高1 m)，墻后覆土1 m，間隔3 m種植B型白皮松(株高3 m)，樹(shù)間種植高桿石楠(高1.5 m)。

E區(qū)為治理區(qū)東北部開(kāi)采平臺(tái)，為計(jì)劃2023年開(kāi)采區(qū)，進(jìn)行覆土0.4 m，間隔3 m種植石楠球(株高1 m)，撒播黑麥草草籽。

其他補(bǔ)充治理部署，為遮擋現(xiàn)狀Ⅰ號(hào)山體的+175 m邊坡，設(shè)計(jì)在治理區(qū)東部的+160 m平臺(tái)設(shè)置2條綠化帶，綠化帶砌筑B型擋土墻(墻高1.5 m)，圍2條種植盆，種植盆長(zhǎng)80 m、寬8 m，盆內(nèi)培土2 m，間隔3 m種植兩排蜀儈樹(shù)(高5 m)，樹(shù)間種植高桿石楠(株高1.5 m)。

5 設(shè)計(jì)規(guī)格

5.1 A型號(hào)擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)格

墻高1.00 m，上底寬0.4 m，下底寬為0.8 m。采用砂漿砌毛石擋土墻，毛石強(qiáng)度等級(jí)不得低于MU30，選用毛石要求無(wú)風(fēng)化、無(wú)裂紋，砂漿強(qiáng)度等級(jí)不低于M7.5，外漏面應(yīng)用M7.5砂漿勾縫。擋土墻每隔15 m設(shè)置一條伸縮縫，縫寬40 mm，縫中填塞瀝青麻絲或涂瀝青木板，沿內(nèi)外頂三方填塞，深度不小于20 cm。每隔5 m設(shè)置直徑150 mm泄水孔，保持直通無(wú)阻。擋土墻基礎(chǔ)坐落在穩(wěn)固的巖石上，局部相對(duì)高差較大處，可采用毛石砌筑水泥砂漿進(jìn)行找平。如圖2所示。

圖2 A型號(hào)擋土墻斷面示意圖Fig.2 Section diagram of model A retaining wall

5.2 B型號(hào)擋土墻設(shè)計(jì)規(guī)格

墻高1.5 m，上底寬0.6 m，下底寬為1.2 m，用砂漿砌毛石擋土墻，毛石強(qiáng)度等級(jí)不小于MU30，選用毛石要求無(wú)風(fēng)化、無(wú)裂紋，砂漿強(qiáng)度等級(jí)不低于M7.5，外漏面應(yīng)用M7.5砂漿勾縫。擋土墻每隔15 m設(shè)置一條伸縮縫，縫寬40 mm，縫中填塞瀝青麻絲或涂瀝青木板，沿內(nèi)外頂三方填塞，深度不小于20 cm。每隔5 m設(shè)置直徑150 mm泄水孔，保持直通無(wú)阻。擋土墻基礎(chǔ)坐落在完整巖石上，局部相對(duì)高差較大處，可采用毛石砌筑進(jìn)行找平。

5.3 覆土土質(zhì)規(guī)格

種植土選用團(tuán)粒結(jié)構(gòu)完好、富含有機(jī)質(zhì)的沙壤土，盡量選擇耕植土、腐殖土或有機(jī)含量大于8%的種植土，同時(shí)保證種植土具有較好的通氣、透水和保肥能力。土壤酸堿度(pH值)控制在7～8。種植土符合環(huán)保要求，不得含有生活及建筑垃圾。

5.4 綠化樹(shù)種規(guī)格

白皮松，A型白皮松株高2.0 m，種植間距3.0 m，胸徑15 cm，帶土球30 cm種植；B型白皮松株高3.0 m，種植間距3.0 m，胸徑20 cm，帶土球40 cm種植。高桿石楠，株高1.5 m，種植間距3.0 m，胸徑10 cm，帶土球30 cm種植。石楠球，高1.0 m，種植間距3.0 m，帶土球20 cm種植。蜀儈，高5 m，種植間距3.0 m，帶土球4 cm種植。撒播黑麥草，每公頃撒播黑麥草150 kg。