1、某灰岩矿绿色矿山生态修复提升工程实践王培鑫,张雄天,金凌霄,李皓皓(兰州有色冶金设计研究院有限公司,甘肃 兰州 7 3 0 0 9 9)摘 要:我国经济由高速增长逐渐转为高质量发展,积极探索推动矿业绿色、低碳与可持续发展新模式,是实现矿产资源可持续发展的必然之路。以某灰岩矿为研究对象,针对矿山在开发过程中存在的生态环境破坏问题,提出了分区、分期治理的方案,并提出了具体的治理措施。按照研究方案提出的治理措施实施后,矿山恢复林、草地2 6.0 71 04m2经济、环境效益显著。该工程案例可为类似矿山进行生态修复提升提供重要的参考价值。关键词:生态修复;土地整治;提升改造;绿色矿山 2 0 2 1年
2、6月,根据某市矿山生态修复治理工作方案的通知,某建筑石料用灰岩矿在前期露天矿山生态修复、绿色矿山创建工作的基础上,依据矿山所处位置和空间功能布局,结合实际,以“美丽公园、美丽田园”建设为治理标准,因地制宜、因矿施策、明确标准,加快推进矿山生态修复治理,科学采用绿化美化手段,科学选用当地适宜树种,高质量完成矿山生态修复任务,为打造“美丽公园”“美丽田园”奠定坚实基础。本文以该灰岩矿为例,详细分析了该矿在绿色矿山生态修复提升过程中的具体工程实践。1 矿区概况1.1 基本情况某灰岩矿矿区为低山丘陵地形,区内总体地势南西部高,北东部低。最高海拔标高为+6 2 1.9 0m,最低海拔为+4 4 1.5
3、0m,相对高差为+1 8 0.4 0m,整体地形坡度较小。矿区成土母质多为黄土,土层较厚,第四系黄土层厚度一般为01 4.2 6m,表土层厚度约1.0m,该区的典型地带性土壤为褐土。根据历年调查数据,耕种褐土03 0c m的有机质为1 0 2 0g/k g,局部地区可达3 0g/k g以上,全氮含量0.4 1.0g/k g,速效磷平均含量为2 3.1m g/k g,速效钾平均含量为1 3 0m g/k g,土壤含水量为5%,土壤孔隙度为5 2%,p H值7.6,腐殖质含量2.5%。在海拔6 0 0m以上的区域土体较薄,人为活动频繁,受淋溶作用较强,土体内无钙积层出现,基本无石灰反应。根据调查及
4、样地实测,该区主要由灌木林所覆盖。区内天然森林植被较少,是由刺槐及化香、枫杨以及落叶栎林等阔杂树种组成天然次生阔杂林。人工植被多分布于道路两侧、村庄。项目区林木覆盖率3 9%,主要为落叶阔叶林,其群落结构比较简单,一般由灌木层和草本层组成。1.2 矿区开采概况矿区开采深度标高为+6 4 0m至+5 5 0m,生产规模为1 5 0万t/a。矿山一直处于生产状态,现工业场地已建成,该矿采用露天开采方式,从矿区东部向西开采,现已形成面积为3 8 52 9 3m2的露采面。目前已在矿区东北部形成+5 8 0m、+5 7 0m、+5 6 0m和+5 5 0m台阶。台阶高度1 0 2 0m,工作坡面角7
5、5,工作线长度约6 0m,工作平台宽度3 55 0m,从东向西推进。2 矿山地质环境问题根据本次矿山地质环境现状调查结果,现状条件下矿区露天采场、废石场、部分道路、工业场地及生活区存在多处矿山地质环境问题,对矿山地质环境和土地资源造成破坏。主要的矿山地质环境问题类型为地质灾害、地形地貌景观破坏、土地资源破坏和水土污染。2.1 矿山地质灾害经现场勘查可知,治理区主要的地质灾害隐患为滑坡。可能产生滑坡的部位为露采坑边坡和渣堆边坡。经现场踏勘可知,根据生产功能划分,共分为4个治理区域。治理区域划分如图1所示。治理一区西北部为矿山露天开采终了平台,标高+5 5 0m,东部为露天开采形成的采坑,平台与采
6、坑I S S N1 6 7 1 2 9 0 0C N4 3 1 3 4 7/T D采矿技术 第2 3卷 第2期M i n i n gT e c h n o l o g y,V o l.2 3,N o.22 0 2 3年3月M a r.2 0 2 3DOI:10.13828/ki.ckjs.2023.02.025图1 治理区域分布之间高差1 0m,坡度约6 0,采坑东部因堆渣形成了一个高陡边坡,坡度约4 0 5 0,坡高1 5 2 0m不等;治理二区为矿山开采过程中形成的废石场,长约9 0 0m,西高东低,从东到西坡度逐渐变缓,高差1 0 3 0m,坡度约4 0 6 0。治理三区为选矿工业及生活
7、区;治理四区为采矿工业场地东南部附近的3处破坏区域。露天采场一般边坡坡度约4 0 5 0,坡高约1 5 2 0m。渣堆边坡高差1 03 0m,坡度约4 0 6 0,局部较陡,坡面为第四系杂填碎石土,碎石含量约占3 0%,废渣较松散。在同等条件下,边坡坡度越陡,坡面物质越松散,堆积物产生的位移变形越大,边坡坡面物理力学性质和地形坡度对边坡受震动及降水作用产生滑塌提供了一定的条件。根据现场调查可知,治理区边坡由采矿产生的废渣堆积而成,形状大小不一,表层不同粒径大小的石块分布错乱,目前处于基本稳定状态,但经长期雨水冲刷侵蚀作用,岩土体自重增加,力学强度下降,在外界机械的振动作用下,可能会发生大规模的
8、失稳崩塌,对施工人员造成威胁。预测其稳定性较差。2.2 土地资源占用破坏将评估区排土场、露采区、工业场地(办公区、破碎站)、矿山道路划为矿山地质环境保护与恢复治理的重点防治区,其他区划为一般防治区。根据矿山地质环境现状调查结果,开采对地形地貌景观造成破坏的同时,也对土地资源造成了破坏,根据该灰岩矿矿山土地利用现状表(见表1),确定治理区破坏的土地类型为旱地、其他林地、果园、其他草地、采矿用地,破坏总面积为2 6.0 7 1 04m2,破坏程度为较严重。表1 治理区土地利用现状治理区一级地类二级地类面积/(1 04m2)比例/%治理一区耕地旱地0.5 7 1 62.1 9园地果园1.8 1 2
9、76.9 5林地其他林地7.8 8 7 13 0.2 5城镇村及工破用地 采矿用地0.0 4 60.1 8治理二区林地其他林地0.2 9 0 31.1 1草地其他草地6.2 6 1 82 4.0 2治理三区林地其他林地2.2 5 2 38.6 4草地其他草地2.1 5 9 88.2 8治理四区林地其他林地2.4 5 2 69.4 1草地其他草地2.3 3 8 78.9 7合计2 6.0 7 2 91 0 0.0 02.3 地形地貌景观破坏根据矿山地质环境现状调查,治理区内露天采场开挖造成了场内大面积岩土体裸露,加上废石无序堆放,对当地植被和原始地形地貌造成了破坏,治理区面积为1 6.8 7 1
10、 04m2,破坏程度严重,露采场441采矿技术2 0 2 3,2 3(2)地形地貌景观破坏。2.4 水资源破坏依据本次现场调查及资料显示,对水土环境造成污染的主要原因为生产废石淋滤水的渗入。废石、废渣长期暴露于空气中受到大气降水的冲洗和淋滤,在此过程中有可能将废石中的污染物质淋溶出来,通过地表下渗或直接经由包气带渗入含水层中。地下水受污染的范围和程度取决于废石的组成成分、有害物质的可淋溶性、当地的气候特征及周边水文地质条件等。依据本矿山 环境评价报告,该矿山废石浸出液各项指标均远低于 危险废物鉴别标准 浸出毒性鉴别(G B5 0 8 5.32 0 0 7)标准限制要求。因此,该矿山固体废弃物为
11、一般固废,废石浸出液中污染物的浓度均未超过 污水综合排放标准(G B8 9 7 8)一级标准最高允许排放浓度,且p H值为6 9,根据 一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准(G B1 8 5 9 92 0 2 0),该废石为第类一般工业固体废弃物,因此认为废石浸出液对地下水水质不会造成影响。3 绿色矿山生态修复提升工程方案研究3.1 总体修复方案按照功能划分,对该矿山进行分期、分区综合治理。根据治理区现状,首先通过挖填土石方、场地平整、护坡等措施,对治理区进行场地整形,然后对整形后场地实施土地复垦工程,主要包括覆土、培肥、生物绿化,通过客土回覆、植树、撒播草籽等措施,对治理区造成的地形地貌景
12、观与土地损毁进行治理和复垦,并修筑管护道路对复垦工程进行管护,具体如下。(1)治理一区设计工程:回填与平整工程、覆土(培肥)工程、绿化工程。(2)治理二区设计工程:回填与平整工程、覆土工程、护坡工程、绿化工程。(3)治理三区设计工程:回填与平整工程、覆土工程、护坡工程、绿化工程。(4)治理四区设计工程:覆土工程、绿化工程。3.2 治理一区分项设计(露天采坑恢复治理)治理区设计开挖及回填物为松散土石混合料,设计回填采用自下而上逐层夯实的方法进行堆填,回填过程中先回填废石至接近设计标高后,再回覆表土至设计标高,废渣回填压实各层厚度不大于0.8m,回填压实度不小于0.9 0,回填时需对大石块要进行破
13、碎,最大块径不大于3 0c m。在场地挖高垫低的同时采用推土机或平地机对平台进行场地平整,平整后平台地形坡度小于5,边坡坡度不超过3 7。根据整形后场地地形条件,参考土地复垦适宜性评价结果,设计对治理一区复垦为林地,边坡复垦为其他草地(见图2)。工程措施主要有场地平整、覆土、固土(修筑土坎)。覆土土源需外购。覆土后在D K 1、D K 2上撒播树籽,土坎上种植紫穗槐。植物养护期为3a。树种选取大叶女贞,株距为0.6m 0.6m。在露天边坡处播撒草籽,草籽选择适合当地的大波斯菊,边坡撒播苜蓿草、黑麦草草籽,撒播标准6g/m2。待绿化工程实施完成后,对栽植的植被进行管护,养护内容主要是松土、浇水、
14、苗木补植,管护3a,一年管护7次,每株植物每次浇水量0.1m3。图2 治理一区(露天采坑恢复治理)工程布置3.3 治理二区分项设计(废石场恢复治理)利用矿山生产过程中产生的废渣回填至治理二区,标高+5 6 0m。回填工程与治理一区的回填设计与施工相同。根据整形后场地地形条件,参考土地复垦适宜性评价结果,设计对治理二区平台复垦为其他林地,边坡复垦为其他草地。为利于覆土、种草,减少治理区水土流失。本次挡土墙设计采用重力式浆砌石护坡(见图3),M 1 0级水泥砂浆砌筑墙身。基础埋深0.20.3m,地表外露部分1.7m。本次治理工程共设置2处挡土墙,分别设立在永久治理区+5 6 0m平台北部和边坡坡脚
15、处。挡土墙抗滑、抗倾稳定性验算计算结果见表2。其中,G为挡土墙每米自重,k N;d为主动土压力增大系数;Ea为主动土压力;z为土压力作用点离墙踵的高度,m;x0为挡土墙重心离墙踵的水平距离,m。541王培鑫,等:某灰岩矿绿色矿山生态修复提升工程实践图3 挡土墙设计表2 挡土墙抗滑、抗倾稳定性验算GdEazx0抗滑移抗倾覆8 9.6 51.03 1 2.3 61.5 60.5 21.5 31.6 7 由表2可知,挡土墙抗滑移稳定性系数大于1.3 0,抗倾覆稳定性系数大于1.6 0,满足规范要求。3.4 治理三区分项设计(露天采场东南侧三块高地)结合矿山地形及破坏情况,将矿区露天采场东南侧靠近选矿
16、工业场地附近3处高地改造为观景公园。根据现场调查,将选厂左侧空地规划设计为小型矿山公园并划分为3个区域进行治理,其中一区土地性质为采矿用地,确定复垦方向为草地,占地面积为4 8 7 7.0 1m2,道路边种植灌木,区块内部播撒草籽,内部设置人行道,公园内部种植灌木及乔木,形成富有层次的绿化景点。对土壤裸露地区撒播树籽,土坎上种植紫穗槐。植物栽植后进行养护,养护一期为3a。树种选取刺槐、刺柏,株距为2m 2m。撒播树籽,土坎上种植紫穗槐。在边坡撒播苜蓿草、黑麦草草籽。治理后的公园一区景观效果如图4所示。图4 治理后公园一区景观效果本次规划将二区公园左侧坡上至五岔路口区域设置为矿山公园二区,内设供游客及员工休憩的石椅及观景平台,该地块占地面积约为5 7 4 4.6 0m2,土地性质为采矿用地,确定复垦方向为草地,场地内设置3.5m宽车行道及2m宽人行道和2 9 2.8 5m2的停车场及回车场地,内部种植适宜当地生长的植物,乔木、灌木、草地相协调,形成矿区绿洲,边坡进行刷坡处理,东侧形成四级台地,每级边坡设置2m宽马道,马道设置排水沟,最终汇集至公园二区(该部分工程已计入公园二区),北侧边坡
