关于采坑环境治理提升工程经验分析

刘万顺

摘要：开采矿产破坏环境，如何做到与环境和谐共处？值得深思。本文以凤山建材有限责任公司钛石膏回填项目为例，该项目主要利用另一公司的工业废渣进行回填，在对环境进行治理的同时也使废物得到充分利用，今后可作为周边矿山环境治理的成功经验作为借鉴。

关键词：环境治理；钛石膏

1.项目概况

凤山建材有限责任公司是一家开采建筑石料凝灰岩的企业，按照相关要求于2017年5月关闭，原矿山开采方式为露天开采，开采许可证于2017年7月30日到期，多年开采形成一个SN向最长800m左右，EW向最宽300m左右，底面标高最低10m左右的不规则多边形凹陷露天采坑，遗留的巨大矿坑严重破坏了山区的自然地貌、景观和生态环境，还改变了原有的地形地貌，原本林地变得寸草不生，对周围景观也造成了极大的影响。凤山建材有限责任公司为了消除地质灾害隐患、恢复矿区生态环境，履行矿山地质环境恢复治理义务人的责任，对采矿活动造成的地质环境问题进行恢复治理。随后凤山建材有限责任公司编制了矿山地质环境恢复治理工程设计报告，设计采用边坡治理、场地平整、排水工程、道路工程和复绿工程等措施。

本项目回填的钛石膏是金星钛白公司采用硫酸法生产钛白粉时，为治理酸性废水，加入石灰（或电石渣）以中和大量的酸性废水而产生的以二水石膏为主要成分的废渣。钛石膏进入堆场回填前需经过压滤、脱水处理，含水量不大于40%。

2.项目区地质环境情况

2.1地质背景

区内分布的地层较简单，主要有白垩系上统娘娘山组火山岩和第四系地层。

区内构造见陆郎—梅山复向斜，轴向30°～35°，槽部均为火山岩，两翼为侏罗系下统磨山组；北西翼受断裂构造影响，出露不完整，岩石层倾向南东，倾角30°～35°。白头山—佳山断裂喷发带走向30°～35°，娘娘山破火山口即位于断裂喷发带中部。娘娘山破火山口平面形态呈椭圆形，长轴轴向北东，面积约13km2。区内残存荣村、横山两个破火山口，分别位于娘娘山破火山口的东北部和西南部。团旗山八仙台矿段位于横山破火山口的西南侧。区内喷发堆积了一套白垩系上统娘娘山组火山岩。

据区域地质资料，该地区断裂构造发育，NNE向及近EW向两条断裂从矿区南、北两侧通过。受断裂影响，矿区内局部地段岩石节理、裂隙发育。通过野外地质测量统计，结合以往地质资料综合分析获得，采场内岩石节理主要有：155°∠28°、75°∠56°、320°∠65°及85°∠58°四组。

2.2项目区工程地质条件

项目所在地团旗山矿区建筑石料用凝灰岩产于白垩系上统娘娘山组火山岩地层，矿体主要为灰黑色、深灰色、灰白色粗面质熔结角砾凝灰岩、粗面质含角砾熔结凝灰岩和熔结凝灰岩等，呈似层状构造，岩层产状235°∠35°，岩石具弱绢云化、高岭土化及绿泥石化。

采场内采集新鲜的粗面质熔结角砾凝灰岩、熔结凝灰岩，经锤击估测其普氏岩性硬度在6级～10级。类比本地区内同类岩石的测试结果，未风化蚀变的粗面质熔结角砾凝灰岩、熔结凝灰岩抗压强度在80MPa～120MPa。

采场内除局部地段岩石节理裂隙较发育外，一般岩石较完整，一般不会出现大规模的崩塌、滑坡等地质现象，矿山自开采以来，尚未发生具有一定危害崩塌、滑坡等地质灾害事件。但矿山经过多年的开采，采场内出露的岩体受强烈风化作用，边坡表面岩层强度降低，对边坡稳定性影响较大。

2.3水文地質条件

项目所在地位于长江中下游东岸丘陵区，区域上地表水系发育，大的地表水系为西侧2.0km处的长江，周边有水塘和沟渠零星分布。治理区东南部最低处海拔+20m，高差123.38m，山坡坡度25°左右，矿体底面标高高于当地最低侵蚀基准面，山坡地形利于自然排水。项目场区内地表水资源较贫乏，无较大的地表水体。

第四系松散岩类孔隙水含水岩组由第四系堆积坡的粘土、亚粘土、含砂碎石组成，持水性差—中等，分布在治理区地表。区内矿体产出标高高于侵蚀基准面，岩石富水性弱，渗水性差，采坑地下水主要来源于大气降水，地下水补给量小，采坑在雨季特别是暴雨时易出现地表山体汇水灌入采坑造成积水。目前，团旗山矿区Ⅲ号矿段已闭坑，现场踏勘时，露天采坑内有少量积水。

综上，项目区水文地质条件简单。

3.治理工程设计

3.1建设规模

本项目钛石膏堆存场地为凤山建材有限责任公司治理遗留的矿坑，根据矿坑形状及钛石膏堆置参数，经计算此矿坑由西侧+53m标高缓坡到东侧+36m标高可堆存钛石膏约75万m3。

3.2堆存工艺

（1）入场要求

本项目回填的钛石膏来源于安徽金星钛白公司生产钛白粉，为治理酸性水而产生的废渣，须满足《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》（附2013年6月8日环境保护部发布的标准修改单）（GB18599-2001）的要求，不得掺加其它垃圾或污染物，进场钛石膏含水率要求不高于40%。

（2）运输方式与运输道路

固体废物钛石膏采用自卸汽车运输，运输过程中覆盖遮雨篷布，防止雨水淋湿及钛石膏震落和扬尘。

新建钛石膏堆场（凤山采坑）位于安徽金星钛白（集团）有限公司东南侧，距钛白公司约13km。钛石膏固废设计采用自卸汽车运输，由凤山采坑东侧道路运进采坑回填，进场道路为水泥硬化路，直通钛石膏回填堆场（凤山采坑）。堆场内运输道路按露天矿山Ⅲ级道路设计，最大纵坡9%。

（3）堆填工艺流程

利用露天采坑回填是处置一般固体废物的一种常用方法，本项目钛石膏堆填工艺流程示意图见图1。

3.3具体建设方案

具体建设方案有抽排水工程、场地平整工程、库底及边坡的防渗工程、渗沥液收集导排系统、渗沥液垂直导排系统、沉淀池、监控井、雨污分流系统、安全护栏、安全车挡等辅助设施及封场工程

4.治理措施及成效

4.1治理措施

施工单位对施工现场主要道路进行了平整和硬化，定时对道路进行清扫，并定期进行洒水作业；施工单位对水泥等散装物料设置了简易材料棚堆放，对有包装的建材采取了篷布进行遮盖；土石方开挖均在低风天气下进行，对开挖出的土方采取篷布进行遮盖，完工后及时进行了回填、平整场地。

（1）导流渠

根据GB18599，为防止雨水径流进入贮存、处置场内，避免渗滤液量增加和滑坡，贮存、处置场周边应设置导流渠。根据现场施工照片，在大坝东侧设置导流渠。

（2）渗滤液集排水设施

根据前期回填验收报告，钛石膏堆场的渗沥液收集导排系统由场底导流层、渗沥液收集盲沟、渗沥液集液池组成。渗沥液首先通过卵石导流层汇集到支盲沟内，支盲沟再汇集到中间的主盲沟内，通过主盲沟中导排花管，将渗沥液收集至渗沥液集液池内，然后通过潜水泵抽排至沉淀池。

导流层：场底导流层采用400mm厚卵石层和200g/m2土工布构成，铺设在防渗层之上，导流层上面可以直接回填固废钛石膏。

导流盲沟：根据场址的具体情况，设计采用导流盲沟来收集和导排渗沥液。在库底设置三条导排主盲沟，向渗沥液收集池留有2%的下坡，主盲沟纵贯整个钛石膏回填区域，由卵石内包DN400的HDPE花管构成；同时考虑到库底部位较宽，为保证渗沥液及时导排，设计在主盲沟两侧设置支盲沟，支盲沟向主盲沟留有2%的下坡，支盲沟由卵石内包DN250的HDPE花管构成。主盲沟断面形式为梯形断面，支盲沟断面形式为矩形断面。盲沟卵石层外均由一层200g/m2的无纺土工布包裹，防止花管堵塞。

渗沥液集液池：钛石膏在进行倾倒、回填时，在采坑内东侧预留一处10m×10m的位置不堆积排废，作为渗沥液集液池。

（3）堤、坝、挡土墙等措施

根据GB18599，为防止一般工业固体废物和渗滤液的流失，应构筑堤、坝、挡土墙等设施。根据现场踏勘，如下图可见，利用凤山矿坑侧壁作为堤、坝、挡土墙等设施。

4.2治理成效

根据历史卫星影像分析，2003年以前，调查区域场地开始开采矿石，出现局部矿坑。至2016年，场地未出现明显钛石膏填埋迹象。2018年开始，场地开始出现钛石膏填埋情况，后基本无变化。

2020年11月，矿山地质环境治理结束。根据现场踏勘可见，目前该地块局部逐渐覆盖平整，局部进行了植被绿化，西侧高陡边坡存在、岩石裸露。

5.工程效益

5.1環境效益

有利于保护和修复凤山采场及周边生态环境；有利于慈湖高新区的建设发展；有利于改善区域生态环境、维护人民群众的身体健康。

5.2经济效益

运用金星钛白公司生产的钛石膏作为凤山采场治理回填料，为凤山建材有限责任公司节省了大量生态恢复治理资金，同时也为金星钛白（集团）有限公司新建一座钛石膏堆场节省了巨大的征地费用，对凤山建材有限责任公司和金星钛白有限公司都具有一定的经济效益。

5.3社会效益

本项目的建设对国家和社会都有着深远的影响，有利于促进环保型、节约型、和谐社会的建设。改善慈湖高新区环境状况，提升生态环境、人居环境状况，拓展了城市发展空间，有效提升城市形象和人民生活质量水平，带动经济的发展。

6.结论

安徽金星钛白公司将其生产的钛石膏作为凤山采场治理提升工程回填料，既解决了金星钛白公司钛石膏堆存的现实紧迫性问题，避免新建钛石膏堆场占用大量土地资源、破坏生态环境，同时又为凤山建材有限责任公司节省了大量治理资金，同时对周边环境有了极大的提高改善。该工程的建设对修复、改善区域慈湖高新区生态环境，具有重要的意义。本项目可以达到经济效益、社会效益、环境效益同步发展。

工程建成后会产生明显的生态效益、环境效益、社会效益和经济效益。基本解决凤山建材有限责任公司凤山剩余采坑和安徽金星钛白公司钛石膏的污染问题，对保护和修复生态环境、改善空气的环境质量将起到积极的作用。推动土地资源的集约利用与功能置换，提高了资源利用效率，有利于建设资源节约型社会。

通过对凤山采坑的提升治理，一方面使废弃采坑变废为宝，综合利用；另一方面随着堆场封场，复垦绿化，将改善周边人居环境，提升社会经济效益。

参考文献：

[1]张龙飞，董斌，史双双，韩晓飞，等.朔州市区土层剪切波速与埋深的统计关系[J].华北地震科学， 2018， 36（02）： 28-37.

[2]马伟明.浅谈矿山土地复垦中需注意的问题[J].西部探矿工程. 2002（3）： 55-57.