开采废料用于矿山生态修复的环境影响

史晓菲 于川洋 邢巍巍 严良政

（大连市生态环境事务服务中心，辽宁 大连 116023）

1 引言

矿山开采特别是以建筑石料为主的露天矿山，在为经济发展和城市建设提供必需材料的同时，对生态环境也会造成一定影响［1］。雨季大量的集中降水会使得矿坑中的固体废弃物及伴生污水中的有毒有害物质经过冲刷、淋溶流入地下水循环体系，对地下水系造成环境影响，难以根除。原矿山开发经过爆破和在底层开挖矿石，导致矿坑边坡变得陡峭、凹凸不平，而暴露出来的边坡又主要由不规则岩石等构成，使得植被很难正常生长和进行生态修复，必须采用人为的手段对其进行改良，并创造出植被成长所必需的环境，这项工程需要大宗的土石方进行回填，才可能将坡面、地面平整后进行复垦，从而达到生态修复的目的。同时，大量的开采废渣和尾矿被露天堆放，既占用了土地资源，又造成了矿区周围生态环境与景观环境的破坏。2019 年12 月，自然资源部印发的《关于探索利用市场化方式推进矿山生态修复的意见》中明确提出，部分露天开采后的矿山，在原址周边遗留了废弃的土石料，而实施必要修复工程的同时也会产生新的土石料，由地方政府组织对这些废弃土石料进行适当的合理利用，不仅可以满足开展矿区生态修复的需求，还可以提高收益，增加对生态修复的投入，实现收益反哺修复的目的。随着全国范围矿山修复工程的逐渐开展，采矿废料、锯泥等一般工业固废回用于矿坑修复也造成多种生态环境影响，尤其是恢复为农业和林业用地后的污染效应，如不加以重视，将长期存在且难以清除。所以，必须根据当地实际情况，因地制宜制定完善的修复回填方案，并强化施工期及运营期、封场期的环境治理措施，通过行之有效的方法，避免因修复工程带来二次生态环境的破坏。

2 设计方案

2.1 施工期

开采废料回用于矿山填埋工程，在施工阶段其主要建设内容有：场地基础及侧壁处理、场地平整、防渗施工、渗滤液汇集系统、地下水导排系统、雨水导排系统等。

2.1.1 矿山基底及侧壁处理

在矿坑的修复与治理工程中，矿坑基坑的稳定性是其正确处理的基础［2］。对矿坑基础必须进行适当的整平及碾压，以达到防渗和稳固的需求。为了防止落岩的发生，必须对原矿山边坡不稳固的悬岩进行预剥离处理。若有部分突出的岩体，则需预先进行爆破去除，并用水泥浆固定使岩面平整。对于岩体破碎严重的斜坡，为增加侧壁稳定性，可采取喷浆等措施。

2.1.2 场地防渗结构

为防止对地下水的污染，不具备自然防渗条件的场地必须进行人工防渗处理［3］。场地防渗系统结构层应位于平坦的场地及地下水导排层之上，自下而上依次为基础防渗层、膜上保护层、渗滤液导排层。底部的基础防渗主要由黏土与HDPE 土工膜构成；膜上保护层采用长丝土工织物敷设；渗滤液导排层包括横向导流层、主盲沟、副盲沟和土工织物过滤层，导流层一般由碎石组成，粒径的排列为上细下粗。

2.1.3 边坡防渗结构

边坡四面防渗体系自下而上依次为防渗基础层、膜下防渗层、HDPE 防渗膜、膜上防渗层。按照围堤、隔堤的施工方法，根据矿坑具体情况对其进行安全性整坡后，使用一定厚度的黏土制作膜下防渗保护层，上方铺HDPE 光面膜与场地的HDPE 膜相互连接，膜上铺土工织物，并在上方铺一层沙包，防止锋利物体将其刺穿。

2.1.4 地下水导排系统

在周边地下水流较为发育的区域，矿坑底部可能会有潜在的地下水层分布，因此，应适当修建地下水导排井，一旦有地下水涌出，可以将其迅速导入排水井进行安全导流。地下水导排系统通常位于场地防渗系统的下方，包括主盲沟、支盲沟和地下水导流层，主盲沟沿着山谷纵向进行布置，沿主盲沟方向间隔20～40 m 设置支盲沟，沟中上铺碎石层，将地下涌水通过导排管汇集，然后通过管道回用或排入最近地表水系。

2.1.5 雨水导排系统

为了阻止雨水直接流入场地中，减少渗滤液产生量，避免滑坡，在矿坑周边应建立降雨导排设施，把雨水引至矿坑周边天然冲沟或公路雨水渠内，让其依地势进行自然排放。导排沟还可以沿矿坑填埋区域外缘进行布设，阻止外界的雨水流入矿坑内。矿坑区域的降水通过渗滤液回收体系收集并贮存在地下渗滤液回收池中。

2.2 运营期

在废料等填埋物料进入现场之后，首先要对其进行抽查和过磅、登记，之后再通过填埋场的入场道路到达对应的区域填埋工作面，在进行倾倒后，再由铲车、推土机、压实机进行摊铺、碾压，在每一分区内执行分层往返、整体推进、逐渐抬高的单位操作方案，直至完成封场。

2.2.1 填埋工艺

废料经运输车辆到达填埋场后，需要通过设置在填埋场入口的地秤进行称重和测量，之后，按照规定的速度和路线将其运至填埋作业面，采用分层摊铺、逐层碾压、逐层覆土的填埋操作方法。在填埋区进行卸料时，产生的粉尘应配合喷水加湿或设置局部围挡拦截，防止扩散。废料卸载后，即刻在工作面上将其推向外缘的斜坡，并向纵深方向推进、逐渐摊铺，直至形成新的工作面。为了减少扬尘产生，在已填埋作业区域要全面覆盖抑尘网，作业时将抑尘网掀开，每天填埋工作完成后立即恢复遮盖。在进行初始填埋时，要加强对防渗体系和渗滤液导排系统的管理与保护。长时间无作业的填埋区域，可以使用黏土层结合抑尘网的方式进行临时遮蔽。

2.2.2 封场工艺

封场后，严实的密封系统可以阻止雨水等流入填埋场，达到雨污分流的目的，以减少填埋场停用后的二次污染。

可以布设人造材料覆盖结构，由下至上的覆盖层包括保护层（土工布）、主要覆盖层（HDPE 糙面膜）、排水层（土工排水层）、上盖层（土工布）、覆盖层（植被层）。在填埋场封闭后，为了满足植被恢复要求，覆以相应厚度的表土。

封场后，填埋库区地表水也需要进行相应的收集，收集明渠的建设随着堆体的封场而完成。按50年一遇洪水重现期设计，复垦工作根据区域土地类型及地质条件酌情开展，以“因地制宜、经济合理、科学有效”的原则进行生态修复［4］。

3 需要重点关注的环境问题

矿坑回填施工将产生扬尘、噪声、渗滤液等污染，如果不进行科学管理，有害元素会随着渗滤液或地下涌水渗入地下水及地表水体中，从而对当地的生态环境造成长期的危害。在实际应用中，如果未采用恰当的引流方式，将会因场地水位上升引起更强的淋溶作用，从而导致水中污染物含量增加；在此过程中，由于地下水的集聚，不透水层产生顶托作用，可能会造成防渗层的破坏；随着静态压力的增大，在填埋过程中渗漏和污染问题将日益突出。

3.1 渗滤液的收集和处置

渗滤液是堆体中的含水量超过其自身蓄水能力时产生的。其产生量受多种因素影响，主要包括作业方式、汇流面积、雨量、物料性质、覆盖层性质等。渗滤液主要来源于3 个方面：填埋物本身水分、废料中有机物降解后产生的水分以及大气降水或地下涌水。将渗滤液收集井均匀排列在坑底，并在厂区最低点设置收集池，渗滤液可以经收集体系引入渗滤液收集井，再泵入收集池进行贮存回用。根据HJ 1033—2019《排污许可申请与核发技术规范 工业固体废物和危险废物治理》中一般工业固体废物的贮存、处置的要求，排污单位的渗滤液中常规污染物种类包括pH、悬浮物、化学需氧量及其他。间接排放采用预处理（pH 调节、沉淀等）＋深度处理（絮凝沉淀法、砂滤法、活性炭法等）；直接排放采用预处理（pH 调节、沉淀等）＋生化处理（活性污泥法、生物膜法等）＋深度处理（絮凝沉淀法、砂滤法、活性炭法等）。处理后的渗滤液可回用于日常洒水抑尘，如雨季或设备发生故障处理不及时，可外委送至污水处理厂进一步处理。

3.2 地下涌水导排系统

地下水导排设施应能安全有效地导排地下水，避免地下水涌出量过大对防渗层和保护层造成危害或破坏，同时系统应有防淤堵设计。填埋场进行设计时，为掌握地下水的赋存形式，应对区域水文地质情况展开勘探与调研，掌握地下水的补给来源、径流走向、排泄条件、流动特点及水位、水量变化规律等，视其具体情况，如汇流面积小，排泄条件好，场地不受地下水影响或影响较小，可将导排系统适当进行简化；相反，如果选址临近洪积层、冲积层等，导排系统应适当加强［5］。GB 16889—2008《生活垃圾卫生填埋场污染控制标准》规定，地下水导排系统应距离基础层地下水水位至少1 m，可以通过计算公式来确定地下水导排盲沟的管径、标高以满足上述规定。

场区底部面积较大、场地位于地下水水位以下的平原型填埋场，地下水涌水量的计算可以参照JGJ 120—2012《建筑基坑支护技术规程》附录E“基坑涌水量计算”，山谷形填埋场出水量可参照《给水工程》中无压含水层的渗渠出水量计算公式计算［6］。

4 运行管理

4.1 入场要求

按照GB 18599—2020《一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准》的有关要求，回填过程中不允许混入危险废物和生活垃圾。企业应制定一套严密的入场监督检验体系，同时强化工作人员的培训，每日进场废料要明确其属性，不符合入场要求的、无明确来源的废物，须委托有资质的单位进行危废识别鉴定，确定不属于危险废物的方可入场。

4.2 跟踪监测

4.2.1 地下水监测

4.2.1.1 地下水监测计划

要对项目区域周围地下水的水质情况以及地下水中污染物的动态变化情况进行实时把握，应该构建能够对周边可能影响地区进行全面监督的监测体系，具体内容包括合理设置地下水例行监控井、构建健全的例行监测制度、配备先进的检测仪器，从而对其水质变化情况能够及时掌握并进行有效的管控和疏导。

在此基础上，按照HJ/T 164—2004《地下水环境监测技术规范》的要求，根据所在区域的含水体系及地表径流体系的特点，合理设置地下水监测点位和监测频次。在丰水期、平水期、枯水期，每年都要对地下水位进行至少1 次的监测，并将其与本底数值进行对比，从而掌握地下水位的变化情况。

4.2.1.2 地下水监测原则

以潜水层为主要监测目标，兼顾承压含水层；同时进行上下游的对照监控；根据GB/T 14848—2017《地下水质量标准》中有关规定，结合污染源特点，对水质检测项目适当进行增减。

4.2.1.3 监测点布置

按照GB 18599—2020《一般工业固体废物贮存和填埋污染控制标准》，在贮存和处置场周围，应布设不少于3 个地下水源监测井，以监测地下水的污染情况。根据相关要求，应当将监测成果编制成文件（电子版和纸版）以供查阅。在常规监控中，如果有异常情况应及时核实，以保证监控结果的正确性。将核实后的监控数据向生态环境部门或者专管人员通报，并安排专人对数据进行分析和核实，对生产设备的运转进行严密监控，为防止地下水污染制定相应的应急管理方案。

4.2.2 渗滤液监测

企业自建污水处理设施的，每个月至少应在总排放口采样1 次。每次外委处理前应在渗滤液收集池内采样，频率不少于每季度1 次。

5 结语

对众多历史遗留的露天开采类矿山矿坑，应利用废弃开采料合理制定修复回填方案，最终实现矿山的生态修复，一般工业固废填埋场在填埋过程中将产生扬尘、渗滤液等环境污染，可加强施工期及运营期、封场期的全过程环境管理，既可保护矿山地质生态环境，也可实现矿山的复垦绿化，取得废弃矿渣循环利用和矿山生态修复双赢的成果。