京津冀地区废弃矿山地质环境治理及生态修复6个方案分析
2022年9月15日 1553浏览
京津冀地区是我国重要的经济增长极，矿山开采对区域建设提供了物资保障，但也留下了危岩、地面塌陷、基岩裸露、植被覆盖率下降、扬尘等严重的矿山地质和生态环境问题。
本文以河北某矿区为例，分析了废弃矿区存在的地质及生态 环境问题，结合区域自然条件和生态环境，提出了矿山修复细分目标，并针对性提出了成套技术方案， 为京津冀地区矿山修复及环境改善提供参考。
矿山开发过程中岩土体天然应力—应变状态的改变极大地提高了废弃矿山发生崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷、地裂缝等地质灾害发生的风险。京津冀地区废弃矿山地质问题分类见表1。
矿产活动对地形地貌及植被造成不可逆的破坏。矿山开采完结后，遗留的废弃矿山存在采坑、地面塌陷、地裂缝等问题；矿山开采产生的废弃石渣和尾矿占压或损毁大量自然植被、人工林地、农业用地，导致矿区植被覆盖率降低、农作物减产；同时，伴随着水土流失、地面沉降等问题。
资料显示，大型废弃矿山的扬尘影响范围达10～12km?，对下风向区域的污染最为严重。矿区紧邻北京，在风力作用下，矿区扬尘严重危及北京的大气质量。
根据矿区的实际情况和区域自然条件，确定废弃矿山的地质环境治理及生态修复目标，选定地质环境及生态修复的工程技术措施。
废弃矿山治理的总体目标为：改造矿山岩土体、修复水文地质结构、恢复区域生态植被。废弃矿山治理修复细分目标见表2。
矿区存在危岩浮石、采坑、掌子面、孤山等地质灾害问题，地表裸露、矿渣堆砌成山，渣坡滑坡风险突出。针对该矿区存在的具体问题，本研究制定了以地质灾害治理为基础，矿山复绿工程为重点的技术方案，主要技术措施见表3，技术路线如图1所示。
在消除地质灾害隐患的前提下，采用削高填低的方式，尽量多地整理出可利用的平地资源，为区域土地复垦奠定基础。矿区内无明显的危岩体，开采面整体较稳定，但在大部分的开采面及坡面堆有浮石，存在滑落的可能。
为彻底消除地质灾害隐患，可通过人工和机械结合清除浮石的方式，机械臂长工作范围内的采用炮锤和挖掘机清理；无工作面、高度较高的地方，采用人工清理，人工清理原则安全第一。坡面浮石清理先清理松散、不稳定的石块，再将开采面及坡面浮石全部清除，彻底消除地质灾害隐患。
矿区的采矿平台可根据其所处位置分为低位平台和高位平台。低位平台指位于区内采坑坑底的平台和采坑坑壁局部的开采平台，高位平台即位于采坑坑口以上，连接各采坑的平台。高位平台上的料堆可采用清运、渣堆平整或回填采坑方式处理。
对于区内的高位平台，可依据原地势坡度，平整后布置绿化工程，形成绿化带。对于低位平台，可按照相近相连的原则，通过局部土石方挖填，形成较大的连续平台，形成连片的可利用地。治理后同一标高的平台地面坡度一般不超过5°，同一平台各角标高不一致的，平缓过渡形成缓坡。
矿区内的台阶以矿山开采时开采面上形成的台阶为主。开采台阶经平整、清渣、修理坡面后，形成较为平整的台阶，对台阶覆土绿化，台阶边缘修建浆砌挡土墙，起到美观和挡土作用。开采形成的边坡进行浮渣清理，利用微地貌局部小台阶覆土绿化，形成“点缀”景观。
针对部分高陡开采面下的渣坡，进行放坡修整，形成分阶的台阶，减少清运渣量的同时适当遮挡裸露的高陡岩面，起到美观和挡土作用。
残山是指原山体四周均被开采，遗留的孤立山体。残山治理采用爆破和机械破碎、分层清除、机械挖运等工程手段进行削挖、清除，破碎后留下的石料填埋于设计复垦平台就近低洼区域。
采坑填埋应从坑边开始、逐步推进，最后按高程使用推土机找平，土地平整后合理布置绿化工程，形成绿色景观带。
矿区截排水方案主要由主排水渠、消力池、地块平台截排水组成，可对矿区汇水范围内的降雨进行汇集疏导，消除矿区内无规则的集中束流或泥石流灾害，减小降水对矿区内环境恢复治理工程造成的损失，避免覆土区域的水土流失，保护绿化区域的植被免受破坏。由于矿区上游为前期已完工的矿山治理工程，对本矿区的排水影响最大。
因此，按照区域排水总体规划，修建相应断面的排水主渠和汇水坑。每个治理分区的截排水工程与道路排水渠及排水主渠连接，形成整体排水系统。
土地复垦区主要根据现有地形地质条件，结合灌溉排水系统布置、道路系统布置和农作物种植要求等因素，按照区域用地规划，遵循“因地制宜、切实可行”的原则，做到土地利用规划与相关设计规范相一致，田、路、水协调统一。
复垦区内进行削高填低处理，对较高的残山、渣堆、平台、渣坡等区域，采用爆破和机械破碎、分层清除后，相近相连形成大面积的平缓区域，对填方区设置台阶放坡处理。对土地复垦区域进行平整后，大部分区域为裸露基岩及回填矿渣，结合土壤来源和质地实际情况，外运土壤作为种植土壤。
根据《土地复垦质量控制标准》（TD／T1036～2013），并结合矿区地形特点、农田耕作以及防治水土流失等要求，平整区域及放坡区域进行客土覆土，客土运至矿区后采用推土机推平，覆土厚度1.0m，坡面覆土厚度0.3m。
由于外运土壤肥力差，需进行土壤改良。复垦可利用土地通过施撒有机肥，可有效地改善土壤理化性状和生物特性。治理实施后，土壤有机质含量需达到适合植被生长的水平。为增加土壤透气性，促进土壤中微生物的繁殖，使土、肥相融，提高地力，覆土后应对土地进行翻耕、松土及人工精细平整。
复垦区内适当位置修建机井，并配套相关设施，在复垦田块种植绿化植物。平台、台阶上的绿化工程配套灌溉管网，开采面及边坡采用人工灌溉养护，保证后期养护的绿植成活率。根据田块、平台、台阶种植的物种和面积布设蓄水池和不同管径的管道，形成灌溉网络，蓄水池与水井直接相连，蓄水池通过二次加压与灌溉网络相连，为后期养护用水提供必备条件，保证绿化工程的灌溉。
结合京津冀地区的自然条件及生态环境，设计在复垦区域断面底部和顶部种植爬山虎，种植间距0.5m；边坡处种植新疆杨，种植间距2.5m，以遮挡白斑。
田块间种植经济作物油菜花和油葵，油菜花和油葵的种植比例为1：1，油菜花撒种子0.45g/m2，油葵撒种子0.75g/m?，以提升整体治理效果，提高经济效益。
为提高修复矿区的生态结构和区域绿植结构，在后期可结合区域建设目标，种植适当种类的经济或景观植物。
京津冀地区废弃矿山的地质及生态环境遭到破坏，存在重大地质灾害隐患，区域环境污染严重。针对河北省某矿区存在的问题，提出了适用于京津冀地区矿山修复的方案。详述了地质灾害隐患治理、地形地貌修复、土地复垦和绿化技术路线，为京津冀地区矿山修复提供了技术参考，对区域环境修复和绿色可持续发展具有重要意义。
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