灵山矿区露天矿山地质环境治理方案

刘 哲 陈娟浓

（华北理工大学建筑工程学院）

我国矿山数量众多，且多为中小型，因矿种及地质特征、开采方式的不同，使得我国矿山地质环境治理呈现复杂性特点。特别是露天矿山在开采过程中，容易在矿区范围内形成高倾角陡坡、各种体量的采坑、潜在崩塌危岩体、不稳定排土场和堆弃渣体等，这些都是常见的矿山地质灾害问题。如果不采取相应的措施，当遭遇到人工震动或者强降雨等外部环境不利因素作用时，极易诱发地质灾害，对矿区周边人民生命和财产构成威胁。在闭坑后对地质环境的治理是开展国土空间生态保护修复的重要内容［1-3］。

本研究针对湖北省灵山矿区地质环境治理问题，对该矿区开展现场调查与勘测，厘清矿区存在的隐患类型，提出恢复治理方案。

1 矿区地质灾害现状

灵山矿区经过数十年开采，已对周边地质环境与生态环境造成了严重的破坏，根据现场勘（调）查，研究区目前主要存在露天采坑高陡岩质边坡、危岩体、滑坡、排土场和废渣堆等矿山地质灾害问题，以及矿区含水层、地形地貌景观与土地资源破坏等其它环境问题。

据统计，灵山矿区在以往矿业开发活动中，已造成0.8 km2土地资源的严重破坏；同时，生态环境破坏严重，矿区地面废弃建（构）筑物与采矿弃渣随处可见，裸露边坡岩体与露天采坑满目疮痍，地表生态植被损毁殆尽；由此也造成当地社会关系不和谐，恶化了当地居民的生产生活环境条件，严重阻碍矿区经济转型发展，见图1。

1.1 地质灾害

经过现场勘察，本次研究区主要分布于矿区东侧及北侧；对各研究区地质灾害分类情况见表1。

1.1.1 废渣堆

矿区存在多处废渣堆，渣体主要由碎块石构成，直径为1～10 cm，多呈棱角状，结构松散，在大气降水等不利外部环境因素作用下，易产生堆渣体局部坍滑，坡下无直接危害对象，主要危害对象为当地行人，危险性较小。目前废渣堆尚无任何支挡工程措施。

1.1.2 不稳定斜坡

不稳定斜坡主要为堆存的各类第四纪风化土，堆积地层由第四系含砾亚黏土组成，黄褐色，稍密，土石比（9∶1）～（8∶2），厚度大于8 m。

根据现场宏观地质调查，部分斜坡坡顶位置已产生较为明显的局部下滑变形迹象，现状条件下斜坡体整体处于基本稳定状态，在大气降水等不利外部环境因素作用下，易产生斜坡体滑动地质灾害，坡下无直接危害对象，主要危害对象为当地居民农业耕作、放牧等。

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1.1.3 露天采坑边坡

露天采坑边坡体整体受节理裂隙与基岩层面、边坡坡面空间组合关系以及岩体风化、开挖卸荷等不利因素影响，存在大小不等的坡面掉块、落石等不良工程地质问题，主要危害对象为当地行人，危害后果较严重，目前尚未采取任何治理工程措施。

1.1.4 排土场

矿山排土场废渣堆危害不仅表现为对矿区土地资源的占用和对地表植被的严重损毁，而且当遇连续降雨、暴雨等不利外部条件时，还有可能诱发产生堆渣体边坡滑坡的危险，甚至会形成泥石流地质灾害，破坏和污染环境。主要危害对象为当地行人，危险性大，危害后果严重。

1.2 地形地貌景观破坏

研究区内由于早期场地挖填、表土剥离、采矿剥岩、废渣堆放等采矿活动，已造成自然山体严重破损、基岩裸露，并形成大小不等的露天高陡边坡、露天采坑及矿山废弃地等，采矿活动极大地改变了矿区原始地形，破坏了自然地貌景观与地表生态植被，且水土流失严重，原有优美的自然景观已不复存在，与矿区周边自然环境形成了巨大的视觉反差。采矿活动对矿区地形地貌景观的破坏程度属于严重级别。

1.3 土地资源破坏

矿区采矿活动对土地资源破坏主要表现为露天采坑与采坑边坡挖损土地资源以及排土场、废渣堆、矿山公路、工业场区与建（构）筑物占用土地资源等，占用和破坏土地类型主要为耕地、林地和荒坡地等，破坏方式以土地压占和挖损为主。采矿活动对矿区土地资源的破坏程度属于严重级别。

2 地质灾害治理原则

（1）坚持以人为本的原则。以消除或减轻研究区范围内的地质环境安全隐患为主线，特别是对危岩体及不稳定边坡采用综合防治设计和控制性防治设计相结合的研究方法，突出对重点地段和部位灾害点的工程治理研究。

（2）坚持“技术可行、经济合理、环境友好、方便施工”的原则。所采用的恢复治理研究措施安全可靠，经济合理，且施工与操作方便，对环境影响小。对采坑可利用已有废渣进行回填处理，挖（削）方量与填方量尽可能保持平衡。

（3）坚持地质灾害治理与生态系统恢复并重的原则。注重对治理区矿山生态环境的恢复治理，特别是对较大的废渣堆进行覆土复垦时将矿山地质环境治理与生环境美化有机结合，做到人类经济活动与自然环境和谐发展。

（4）坚持统筹规划、防治与利用相结合的原则。将矿山地质环境治理与土地复垦利用有机融合，“宜林则林，宜耕则耕”，对不稳定斜坡采取工程措施，恢复成林地，最大限度提高矿山废弃地的综合利用和促进地方经济的转型发展。

3 地质环境治理方案［4-7］

3.1 地面清渣工程

地面清渣工程主要包括对废渣堆全部进行清除，主要采用挖掘机开挖、装车，自卸汽车场内运输、推土机推土、压路机压实等机械设备及人工相结合的施工方法。所清除的废渣全部就近回填于露天采坑或低洼地带，并分层碾压，密实压实系数不小于0.9，回填渣体以不引起二次地质灾害和进一步破坏地质环境为原则。

3.2 坡面清危工程

坡面清危工程主要对不稳定斜坡和露天采坑边坡面上分布的危岩和危石进行清除。对需要进行回填处理的露天采坑边坡面上的危岩和危石在影响施工安全的情况下，可由削方工程处理。主要采用人工钢钎撬毛或手风钻钻凿对露天采坑岩坡面的不稳定危岩和危石进行清除，必要时可采用小药量浅孔爆破清除。清危工程采用吊绳法施工。所清除的废渣全部就近回填于露天采坑或低洼地带。在清理后再进行主动防护网工程，目的是防止高边坡坡面危岩（石）清理后，由于后期进一步遭受雨水冲刷、岩石风化等不利外力地质持续作用，再次产生危岩（石）崩塌、滚落等危害。

防护工程设计选用GPS2型SNS主动柔性防护系统，由锚杆、横向支撑绳、纵向支撑绳、格栅网、钢绳网、缝合绳、绳卡、扎丝等构件组成。通过预张拉工艺使主动防护系统尽可能紧贴岩质坡面并形成抑制局部岩土体移动或在发生局部位移破坏后将其裹缚在原位附近，从而实现主动防护（加固）功能。

3.3 削方减载和边坡支挡工程

为降低上述不稳定斜坡、排土场以及露天采坑边坡坡度，消除或减轻不稳定崩塌体、滑坡体以及堆渣体下滑荷重并修整坡面，首先对拟治理坡体进行削方卸载处理。其次在坡脚位置分别布置一道浆砌石结构挡土（护脚）墙，用以对岸坡体进行支挡与护岸；设计挡墙高度为4.5 m，顶宽为0.8 m，墙胸坡比为1∶0.2，墙背坡比为1∶0.1，墙底逆坡坡比为0.2∶1，采用浆砌石结构，见图2。挡土墙基础必须坐落在稳定的岩土层内，当基底纵坡大于5%时，应将基底随地形变化做成台阶，每台阶水平长度不宜超过1 m。同时，沿植生槽外围设计植生墙对回填土进行支挡，以防止雨水冲刷。

3.4 生态绿化工程

针对地形地貌和土地资源破环现状，生态绿化方法设计采用以垂直绿化为主的边坡绿化技术，植物选择原则是以低矮灌木、地被植物和攀缘植物为主，即“坑穴法植树+植生槽植草+燕槽植草+攀缘植物上垂下爬+格构框架六棱砖客土植草+孤植景观灌木”绿化方法。植草区域包括格构骨架与马道平台废渣裸露位置。

孤植景观灌木主要选用常绿女贞球、茶花球或生命力旺盛的乡土灌木树种，采用坑穴法孤植栽植方式。设计植树间距为5.0 m，穴坑直径为60 cm，深度为60 cm。同时采用攀缘性植物上垂下爬绿化方案，即在各台阶平台植生槽内侧种植葛藤、爬山虎藤本植物下垂上爬绿化方案，同时在相邻的上一台阶平台植生槽外侧种植常春藤、凌霄藤本植物上垂绿化方案。

4 社会及经济效益

在社会效益方面，可最大限度地挖掘矿区废弃地复垦利用潜力，缓解“保红线、保发展”建设用地指标供需紧张的矛盾，消除因矿区历史开采而遗留的不和谐社会影响和矛盾，同时也为矿区经济后期转型发展创造了良好的环境条件，体现“以人为本、和谐发展”的经济社会可持续发展理念，其社会意义重大。

通过对矿山地质环境恢复治理可新增建设用地、耕地、林地以及其他农用地面积，同时可消除或减轻灵山矿区矿山地质灾害安全隐患，减少由于矿山地质灾害发生所造成的潜在经济损失，而且还可极大地改善矿区地质环境与生态环境以及生产生活环境条件，有利于促进当地养老养生、乡村旅游、有机农业等后期生态产业项目的开发、引进与健康发展，潜在的经济效益巨大。

5 结 论

本次治理方案实施，可以消除或减轻矿山地质灾害安全隐患，而且还使以往随处可见的矿山弃渣不复存在，裸露的露天采坑与采坑边坡得以蓄水和复绿，同时也极大地遏制了矿区扬尘污染，恢复了矿区地质环境与生态环境，预防了矿区水土流失，涵养了土壤水份与肥力，提高了当地民众居住环境质量，改善了矿区环境视觉效果，实现矿区生态环境系统逐渐进入良性的自然循环。