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摘要:分析了癩痢山廢棄礦山的地質環境問題,探討了相應的治理措施,并介紹了理效果,對類似關閉礦山的地質環境治理有一定參考價值。
關鍵詞:癩痢山;地質環境;治理措施
原馬鞍山市向山硫鐵礦屬于國有大型礦山企業,成立于解放初,經過長達半個世紀的開采,直到1992年10月因資源枯竭已閉坑;該企業隨著資源枯竭,效益低下,負擔過重,于2001年破產。該礦山歷史上為國家基礎設施和重點工程建設作出了巨大的貢獻,但企改破產后,井口未處治(癩痢山周邊為其井口所在地),場區無人管理,存在較多安全隱患及地質環境問題,加之,所棄礦渣、粉塵對周圍農田產生侵害,周邊群眾反響強烈。2017年底由馬鞍山市國土資源局牽頭,組織了對癩痢山礦山地質環境的治理工作,取得效果令人滿意。
1治理前地質環境概況
1.1治理區工程地質條件
治理區內各巖土層可分為三組,即①雜填土(Qml)、②第四系坡積~洪積相松散堆積巖組(Qdl~pl)和③強風化凝灰質安山巖。其特征分述如下:①人工回填土(Qml)褐黃色,稍濕~很濕,稍密狀態。主要巖性為尾礦砂、粘性土,內夾碎石,其次為廢石、尾砂、廢渣。鉆孔揭露厚度為0.70~20.70m,分布于治理區西北側。②第四系坡積~洪積相松散堆積巖組(Qdl~pl)褐黃色,稍濕,可塑~硬塑狀態,內含鐵錳質結核。黃褐色,濕,可塑狀態,含鐵錳質結核。平均含水量w=27.8%,平均液限指數Il=0.43,平均壓縮系數a1-2=0.32,屬中等壓縮性,承載力特征值180Kpa,鉆孔揭露厚度為0~42.0m。③強風化凝灰質安山巖(a)褐黃色,巖石質軟,巖芯呈塊狀、碎塊狀結構,平均飽和抗壓強度為17.88Mpa,平均軟化系數為0.51,平均粘聚力為3.20Mpa,平均內摩擦角為40.4度,平均動力觸探N=51,為軟質類巖石。承載力特征值240Kpa。該層廣泛分布于勘探區內,該層未揭穿。
1.2治理區水文地質條件
治理區水文地質條件簡單,自然排水條件好。地下水主要為賦存于第四系殘坡積層中的孔隙潛水和基巖中裂隙水,前者于溝谷及斜坡低坳處含水量較豐富,透水性較強,常以下降泉排泄于溝谷中,含水層的展布隨地形特征而變化;后者主要分布于構造裂隙發育地帶,賦水性較差,水力聯系弱,僅于坡面的中部見有少量地下水從巖石結構面中滲出,但流量極小,難以形成地表徑流,多日無雨時則無地下水滲出。地下水補給來源主要為大氣降水。
1.3治理區主要礦山地質環境問題
礦山地質環境問題主要是原向山硫鐵礦區存在亂挖、亂堆損毀土地嚴重以及閉坑后形成的酸水污染。其礦山開采和選礦設施造成亂挖、亂堆損毀了土地,破壞了植被生長的基本條件,成為誘發水土流失、水土資源環境污染及視覺污染等一系列地質環境問題的根源。項目區地表基巖裸露,廢棄礦渣無序堆放,如癩痢山北西一采坑因圍巖所含硫化礦物經長期風化、淋溶作用不斷有酸水形成(PH=2~3),積水成塘;又因前些年一些私企受利益的驅動,在本治理區大肆亂挖、亂堆,也加劇了其水土資源環境的破壞程度,使周邊村民長期遭受嚴重惡化的礦區環境困擾而遲遲得不到解決。廢石堆夾帶的黃鐵礦尾礦,不斷氧化形成大量酸水,并隨地表徑流經洋河匯入慈湖河后注入長江,致使流經市區的慈湖河水系呈褐紅色,凡受酸水波及之處,土地嚴重酸化,水體魚蝦絕跡;而滲入礦區地下的酸水,因受周邊礦山露天采場疏干排水的吸奪作用,其酸水不斷向礦區外圍擴散,對區域地下水環境也構成了一定的影響。廢石場堆積厚度約10~20m左右,堆積量約20萬m3;其表面高低不平,高差約達10m左右,所形成的廢石堆坡度約在40°~50°不等,表面無植被生長。位于癩痢山西北側的原向山硫鐵礦井口、井架未處理,存在局部塌陷的安全隱患,廢棄井架嚴重造成視覺污染。綜上所述,癩痢山位于慈湖河上游,現狀存在地質災害問題主要為:廢棄物亂堆亂放壓占和破壞土地、井口井架壓占和破壞土地、廢棄建筑物壓占和破壞土地、廢棄物形成的酸水外泄對水土環境造成污染。
2治理措施
2.1土地平整
土地平整主要內容有拆除廢棄建筑物、整平場區及回填種植土。廢棄建筑物拆除采用人工與機械配合、人工剔鑿的方法。有些拆除對象有用的材料少,或者為了加速拆除則采用純破壞性拆除方法,如用挖機或重錘錘擊等方式拆除地面等。場區平整施工時按照從高到低的原則,根據用地現場的實際情況,進行測量、定線,然后將各施工現場劃分若干個作業區,并確定施工順序進行施工,當最后一塊作業區完工后,對臨時基地實行邊撤邊離邊施工的方法。植土回填厚度確保苗木的種植穴深度達到0.5m,觀感質量保證種植土回填造形美觀、舒適,坡體順適、自然。
2.2護坡工程
護坡工程采用漿砌片石拱形骨架護坡。在拱形骨架施工前應對邊坡進行邊坡修整,總體思路是先防護后施工,先浮石、浮土后危巖石,邊施工邊監測,從上至下逐層清理。邊坡修整完成后,再進護面放樣,骨架施工采用挖槽法施工。漿砌片石拱形骨架護坡有高4m及高10m兩種,護坡骨架之間的空隙應撒播草籽。骨架每隔10m設置一道伸縮縫,縫寬2cm,用瀝青麻絮填塞。鑲邊石采用C20水混凝土預制,M10水泥砂漿砌縫,縫寬1cm。施工時要注意使鑲邊石與骨架秘貼,有明顯縫隙的要用砂漿填充。用于漿砌工程的片石強度不低于30MPa。護面應根據實際情況設施人行踏步,但每一挖方路段以設置不少于一道為宜,扶手應做防銹處理。
2.3排水工程
為防止上坡面雨水經地表對治理邊坡巖體的沖刷侵蝕影響,修筑排水溝可以有效保護邊坡的長期穩定。同時在各個治理區內四周修建排水溝,使地表水體匯集進入排水溝,再由排水溝導入到低洼的溝塘中。排水工程施工順序按“先下游,后上游”、“每20米一段分段施工,分段完成”的原則進行施工。水溝縱向排水坡度不小于3‰,砌筑前夯實基底和坡面。排水溝底寬0.6m,最小高度0.5m,截面成梯形,側向坡度1∶0.5。溝壁采用C20混凝土預制塊砌筑,預制塊間用M7.5砂漿勾縫。水溝每隔20m設2cm的沉降縫,縫內采用模板浸油防滲。
2.4綠化工程
根據馬鞍山市的氣候和區域經濟特點,采用人工復綠的方式將露采場開采宕口恢復成林地,樹苗選用適應當地生長又耐酸性的馬尾松等,播種方式為穴栽,穴規格不小于50×50×50cm,穴栽工程量為1300m3。坑內放少許客土或人工配制的肥料土,種植密度以株距為2~3m為宜,林間空隙采用自然復綠的方式。技術標準和施工要求按《造林技術規程》(GB/T15776-2016)進行。
2.5地質災害監測
根據礦體走向及采空區分布,在實施過程中,布設塌陷地質災害監測點,主要監測塌陷區形態要素、地面工程設施與土地破壞情況,以及塌陷區地裂縫帶地面變形狀況。監測網布設采取井字型。
3討論
3.1通過治理,使癩痢山周邊危巖體和廢棄礦渣堆積導致的水土流失等安全隱患得以消除;同時在巖石邊坡上建立具備植物生長、發育所必需的土壤條件,為植被的恢復和植物種群的演潛提供一個良好的生育基礎,經過一段時期的自然生長,逐步達到與周邊山體融為一體,改善城市生態環境質量,實現礦產資源開發與生態環境保護的良性循環。
3.2本次治理不但改善了癩痢山地質環境狀況,還使得治理區生態效益、經濟效益和社會效益得到進一步的提升,從而促進地區經濟發展和社會和諧進步。
3.3我國是世界上第三礦業大國,礦山資源的開發利用對于我國經濟發展和社會進步具有重要意義。[3]本文提供的技術措施在治理實施過程中并不唯一,但可為相類似的礦山地質環境治理項目提供參考。
參考文獻
[1]中華人民共和國水利部.水土保持綜合治理技術規范[Z].GB/T16453.4─1996.
[2]郭志田.礦山地質環境治理措施和建議分析[J].建筑工程技術與設計,2016,9月(下).2140.
[3]殷海南.關于礦山地質環境治理的對策[J].科技博覽,2016,14,363.
作者:劉昕 劉德東 單位:江西省地礦局贛東北大隊