豫中某废弃露天黏土矿坑地质环境治理方案研究

孟晶晶

摘 要：历史遗留矿山环境治理及生态修复工作任重道远，因其责任主体灭失，大都需要财政资金支持。然而，单个小型民采坑治理申请财政资金困难，需寻求更为切实可行的治理途径。基于已實施完成的一处废弃露天采坑地质环境治理项目，介绍其区位条件、地质环境条件、地质环境问题、治理工程设计、资金投入、效益以及实施效果等，同时探讨如何为近村庄和生产矿山的小型民采废弃矿坑引进社会资金进行治理，制定切实有效的治理方案。结合乡村振兴政策，提高治理标准，在恢复地质环境的同时，以人为本，改善村民的居住环境条件，提升村民幸福感，为相似项目提供参考。

关键词：历史遗留矿山治理;露天采坑;社会资金;乡村振兴

1 项目概况

1.1  区位条件

治理区为一处责任灭失露天民采坑，采坑面积          0.24 km2，最大深47.0 m。位于豫中某村庄附近，距离该村村委会仅190.0 m，距离乡政府2.0 km。该村庄常住人口300余人，乡镇常住人口8 000余人。采坑附近为该县的一个小型耐火黏土矿，生产规模为1 000 t/a，采坑紧靠该企业矿部。

1.2  自然地理及地质环境条件

1.2.1  自然地理条件

（1）气象。治理区内的气候属暖温带大陆性季风气候，7月降雨量最多，1月最少。多年平均降雨量703.7 mm（1956—2010年），最大年降雨量1 119.8 mm（2000年），最小年降雨量422.1 mm（1993年）。年平均气温14.0 ℃，最高气温40.3 ℃，最低气温-17.4 ℃。全年无霜期220天。年最大蒸发量1 901.0 mm，最小蒸发量1 299.4 mm[1]。

（2）水文。治理区北侧1.5 km处有小型水库老虎洞水库，水库下游为自北向南流向的季节性河流青龙河，青龙河从治理区东侧流过，最近距治理区500.0 m，其流量大小受大气降水影响甚大，旱季无水，雨季泄洪。汝河南距治理区9.8 km，治理区内无河流穿过。

（3）土壤植被。治理区所在区域为暖温带，适宜种植多种植被，区内土壤主要为褐土，植物分布差别明显，乔木有刺槐、杨树、桐树等;灌木有酸枣、荆条等;草种有狗尾草。

（4）地形地貌。治理区属于山前丘陵区，最高海拔380.0 m，最低海拔200.0 m，一般地形坡度3°～10°。治理区采坑近椭圆形，面积为0.238 hm2，最大深47.0 m，边坡坡度35°～45°。边坡大部分碎石土裸露，部分杂草覆盖，周边为耕地和道路。

1.2.2  矿山地质环境条件

（1）地层岩性。区内出露地层主要为寒武系、石炭系白云质灰岩、铝土岩、砂岩和深灰色泥岩、砂质泥岩、深灰色砂质泥岩等，地表分布第四系残破积、冲积、洪积物，一般厚1.0～5.0 m[2-3]。

（2）地质构造。治理区构造简单，为一单斜层，治理区内无断层穿过。

（3）水文地质条件。治理区地下水类型主要为碎屑岩类孔隙裂隙水，主要含水层为二叠系各类砂岩及平顶山砂岩，总厚度10.0～30.0 m，各含水层之间有泥岩、砂质泥岩相隔，单位涌水量0.000 114～0.468 000 L/（s·m），渗透系数            0.002 5～1.440 0 m/d。

（4）工程地质条件。治理区内主要分布的岩土体类型为人工堆填土、第四系松散土和具泥化夹层较软粉砂岩、泥岩、页岩、粉砂岩、长石砂岩等。采坑边坡上大部分覆盖杂填土，夹杂碎石;采坑顶部大部分分布厚1.0～5.0 m的黏土、淤泥、细砂多层土体，主要为第四系中、上更新统、全新统的黏土、亚黏土、亚砂土及砂、砂砾石等。

2 矿山地质环境问题

2.1  地质灾害隐患

治理区存在两处危岩体（W1、W2），位于治理区西侧边坡（BP6和BP5）处。BP6边坡岩性为黏土岩，中间夹2.0 m厚泥岩，坡度约35°，坡长108.0 m，坡高3.0～5.0 m，边坡上部覆盖第四系松散土体，厚度约2.0 m，坡面岩石破碎，局部倒挂，形成危岩体一处，危岩体方体积432.00 m3。BP5边坡岩性为碎石土和黏土，坡度约40°，坡长78.0 m，坡高20.0 m，边坡上部覆盖碎石土，厚度约1.0 m，边坡坡顶形成一处2.0 m×0.2 m裂缝，危岩体方体积468.00 m3。两处危岩体处于不稳定状态，在极端天气及不利因素的组合作用下，易发生崩塌地质灾害。危岩体特征如表1所示。

2.2  地形地貌破坏

采坑南北长618.0 m，东西宽420.0 m，最大深47.0 m，边坡35°～70°。采坑内的次级采坑边坡共12处，其中，采矿开挖形成的边坡有8处，坡高10.0～43.0 m，坡度45°～70°，岩性主要为灰岩、黏土岩，顶部20～30 cm厚残坡积土。矿渣回填形成的边坡有4处，坡高11.0～34.0 m，坡度35°～45°，岩性主要为碎石土。采坑内的次级平台共有8处，平台最大面积为      31 111.0 m2，最小面积为662.0 m2。平台和边坡因水土流失严重，土壤肥力低，植被发育不良，仅在部分低洼处分布少量杂草。治理区内地形地貌及植被破坏严重。

3 矿山地质环境恢复治理工程设计

3.1  治理工程分项设计

（1）边坡清理工程。机械清理两处危岩体，修整过陡边坡至45°以内。边坡清理方体积980.00 m3。

（2）回填压实工程。从采坑北部开始回填从附近矿山矿段产生的废石土料。按设计标高留置回填平台。回填压实方体积共51.62万m3，回填后形成的平台面积共39 900.0 m2。

（3）场地平整工程。对现状平台进行场地平整，局部挖高填低，清理残留的岩土体、垃圾、杂物。平整面积共       102 400.0 m2。挖土方2 500.00 m3。

（4）截排水沟工程。为保持水土，在BP10边坡坡顶、治理区东侧水泥路西以及平台A1、A2、A3、A5、A8和道路外侧修建截浆砌块石排水沟，长度共3 410.8 m，设计洪峰流量为0.39 m3/s。为防止不均匀沉降，截排水沟底部铺设厚20 cm的碎石垫层，并均匀压实，压实系数为0.94，每15.0 m设置一道伸缩缝，缝宽20～30 mm，伸缩缝处塞填沥青油毡止水。

（5）绿化工程。根据生态修复需求和景观协调原则，用乔灌草结合的方式进行立体复绿，兼顾开花植物以增强观赏性。①对采坑东侧新修水泥路西侧的边坡（BP10）以及治理区西南部平台（A5）进行生态复绿。措施如下：对修整后的边坡坡面播撒草籽（荆条、紫穗槐、苜蓿混合），形成灌草覆盖层，播撒面积6.280 hm2;在边坡BP10的坡脚和坡顶（水泥路西侧路边）种植速生杨，胸径4～5 cm，单行种植，间距    2.0 m，共种植速生杨383棵;在平台A5西侧坡脚种植刺槐，胸径6～7 cm，带土球，单行种植，间距2.0 m，共种植刺槐287棵。②选择格桑花草籽对回填平台进行复绿。撒播格桑花面积共3.990 hm2。③C5、C2平台因位于采坑上部，靠近周边耕地，平整覆土后，对其进行土地适宜性评价后可恢复为耕地，种植油菜，在增加耕地面积的同时提高观赏性，共复耕面积10.240 hm2。

（6）养护工程。每年安排两人利用采坑底部蓄水对林地和草地进行管护，管护期限为一年。

（7）道路修整工程。设计预留施工便道，施工完成后，对施工便道进行道路修整并永久保留，道路依地形条件順势铺设，路宽3.0～5.0 m，泥结碎石路面厚20 cm。修整道路长度共879.0 m，面积约2 197.5 m2。

（8）防护工程。为了防止人畜跌落发生安全事故，在采坑顶部周围以栅栏围挡作为防护。具体措施：防护栏高      2.0 m，采用6 cm×6 cm的金属网格防护网，每隔3.0 m设置一处混凝土桩固定，共设置防护网2 050.0 m、混凝土桩683根。

3.2  工程预算及资金来源

本项目工程施工费2 144.39万元，其中，回填工程           1 996.89万元，占总施工费用的93.12%。附近矿山企业用采矿过程中形成的废石土料进行回填，在恢复治理地质环境的同时，节约了企业的生产成本。在该县自然资源局的协调指导下，工程治理实施主体为矿山企业，治理工程费用由企业自筹。

4 结论与建议

（1）该项目利用有利的区位条件，积极吸引社会资金进行治理，既减轻了政府财政负担，又为企业生产提供了便利，充分体现了矿山环境治理“谁治理、谁受益”的原则。

（2）项目紧邻村庄，在制定治理方案时，不仅实现了消除地质灾害隐患、恢复受损地形地貌等基本的地质环境治理功能，更以人为本，充分考虑了景观协调性进行优化绿化植物配置，栽种了速生杨、刺槐、荆条、紫穗槐、苜蓿、格桑花以及油菜等多种植物，尽可能地实现了观景功能。结合地下水位浅、坑底常年积水可形成一定的水体景观等条件，将治理后的采坑建成周边村民观景休憩的场所，提升村民幸福指数，为乡村振兴作贡献[4]。

（3）项目实施后，恢复被损毁的土地面积共0.23 km2，其中，恢复耕地10.250 hm2，恢复林地草地共10.540 hm2。生态绿化工程可以减少水土流失，有效保护附近种植耕地、促进林草生长，实现生态修复的良性发展。

（4）该项目体现了当地政府对矿山地质环境工作的高度重视。新的工作模式以及以人为本、和谐科学发展的工作理念，反映了社会文明的进步，有利于强化党和政府在群众中的威望，增强矿产资源开发过程中人们对矿山环境保护的意识，社会形象窗口效应明显，对今后社会发展的意义和影响较为深远。

[参考文献]

[1]胡涛，郭林.区域降水量变化特性分析[J].河南水利与南水北调，2020，49（5）：24-25.

[2]河南地质矿产局.河南省区域地质志[M].北京：地质出版社，1989.

[3]河南省区域地质调查队.1∶20万平顶山幅区调报告[Z].河南省区域地质调查队，1977.

[4]夏继忠.居民区周边采石矿山地质环境治理模式探讨—以某采石场治理为例[J].资源信息与工程，2019，34（4）：124-126.