废弃矿山地质环境恢复治理措施分析

煤矿技术　

废弃矿山地质环境恢复治理措施分析　

唐长江龙凤　

（重庆市地勘局南江水文地质工程地质队，重庆４０１　１　４７）　

【摘要】矿山地质环境恢复治理是近年来新兴的实用型环境　

保护学科，涉及到地质、采矿、环境、农林、水利、旅游、生态、　

建筑等诸多学科领域。本文结合工程实例，简述了矿区的基本情况，　针对该地区的地质条件，对废弃矿山地质环境恢复治理措施进行了　

探讨。　

【关键词】废弃矿山；地质灾害；恢复治理　

引言　随着国民经济快速发展，基础设施建设规模逐年增加，建筑材　

料的需求量急剧增长，导致采石场、砖瓦窑场等数量和规模日益扩　

大。建材工业在为国民经济建设做出了巨大贡献的同时，也带来了　

一系列的生态环境问题，如水土流失、植被破坏、景观污染、地质　

灾害等，严重影响矿区及其周边人民群众生命财产安全和正常生活　

秩序。　

１矿区基本情况　某矿区始建于上世纪末，历史上开采技术落后　彤成大小露采　

宕口多处，各宕口均无安全开采平台，为自上而下一面坡，由于岩　

石裂隙发育，危岩体随处可见。对居民生命财产和人身安全存在极　

大的隐患，引起各级政府的高度重视，该地区国土资源主管部门将　

该矿区矿权全部关闭，立项对该矿区地质环境进行恢复治理。　

２地质条件概况　２．１气象水文　

该矿区气候属季风副热带湿润型，气候温暖，雨量适中，冬季　

干旱，夏季湿热，四季分明，光照充足。年平均气温１５．４＂Ｃ，极端　最高气温为４１．２＂Ｃ，极端最低气温为一２２￣Ｃ，年无霜期２２０ｄ。年均降　

水量９５１．３ｍｍ，年最大降水量１３３５．３ｍｍ，年均降雨天数１２０ｄ，年降水　

分配不均，雨季多集中在７～９月。矿区水系属淮河流域水系，区内　

及周边无较大地表水，冲沟较发育，雨后有暂时性流水，地表水系　

发育一般。　．　２．２地形地貌　该矿区地势平坦稍起伏，海拔标高一般在６０～８０ｍ之间，地形切　

割程度中等。地形坡度较缓，约在２Ｏ。左右。区内植被稀疏，除少　

量松杉树木外，其余均为灌木、杂草。　

由于人类采矿活动，破坏了原有的地形地貌，形成多处露采坑　

和废渣堆场，导致矿区呈“残山瘦峰”景观一一山脊瘦削，采场连　

片。采场大部分边坡陡峭，边坡角在６５。～７５。之间，局部大于７５　

。，坡高一般在２０－－３０ｍ之间。　

２．３地层岩性　该矿区主要岩性为白云岩，发育有内碎屑沉积，上部含叠层石，　

为潮间碳酸盐及陆源碎屑沉积。按岩性分上、下两段，厚１６６．２７ｍ。　

①下段（Ｚｊｄ　）：深灰色中至厚层粗晶白云岩，厚１１４．４３ｍ，底部　

具大竹叶状构造；②上段（Ｚｊｄ　）：灰色、深灰色中厚层假鲕状硅　

质岩及硅质白云岩，出露厚４１．５４ｍ。地层产状为２４６。　ｉ０。，上覆　

以白云岩碎石为主的碎石土和薄层腐殖土　

３废弃矿山的影响　

３．１土地植被资源破坏　

经过多年的开采，矿区地形地貌已由原来的小山丘变成凹陷采　

坑，同时也破坏了矿区土地使用类型，使原来青翠的林地荡然无存。　

根据调查，矿区累计挖损土地面积１Ｏ．６２　ｈＩＩｌ　、植被资源ｌ１．４３ｈｍ　，　

目前仍然处于裸露状态，尚未恢复；累计压占土地面积４．９２ｈｍ　、植　

被资源４．３５ｈｍ。，局部植被自然恢复；累计损毁坟墓２１处（表１）　

表１矿山破坏土地植被情况统计表　损害娄型』　蔓损对象　』恢复　ｉ　理难　Ｉ土地Ｉ植被Ｉ被磊Ｉ　特况　岛程度　堵撮ｌｌｎ　）ｊ加６２　１　１１　４３　１　一　ｉ　樨裙　１瞳蛙１　ｒ　＿＿厂丽　夏　一艘　揖毂（处ｌ｛一　Ｉ—　Ｉ　２１　ｌ　｝至移　塞募　

３．２地貌景观与水土流失　

露天采矿使大量土壤遭剥离破坏，岩石裸露，形成了光秃秃、　

凹凸不平的岩石坡面，坡体上几乎寸草不生，同时采矿形成的废渣　

土随意堆放，极易引起水土流失。根据有关规定的划分，矿区属于　

水土流失重点预防保护区，据现场调查，区内农田水土流失较轻微，　

沟渠及部分土质边坡存在一些细沟侵蚀现象。　

３．３采矿引发地质灾害　

目前，矿区大部分露采坑已连成一片，从北向南呈“一字”型　

分布，坡高边陡，地质灾害频发。据现状调查，矿区己发生滑塌等　

次生地质灾害４处。　

滑塌是介于滑坡和崩塌之间或不能明显区分两种类型的一类，　

主要发生于顺层开采边坡。顺层边坡在雨水和重力双重作用下，极　

易造成岩体沿层面滑落，形成滑塌地质灾害。另外，在露采场坡顶　

多见“探头岩”等危岩体，坡底局部已积水，种种因素加剧了发生　

滑塌地质灾害的可能性，对该地居民带来极大的安全隐患。　

４废弃矿山治理措施　

４．１危岩清除与采坑回填　

为了充分利用土地资源，保障群众生命财产安全，设计采取回　

填方式恢复土地类型，使之与该地区生态环境相协调。　

该地区铁矿资源储量丰富，是我国的大型铁矿石基地。治理区　

周边铁矿企业众多，铁矿尾矿资源丰富。根据尾矿浸出毒性试验分　

析（表２），各测定项目浓度均低于《危险废弃物鉴别标准一一浸　

出毒性鉴别（ＧＢ５０８５．３—１９９６）》中浸出毒性鉴别标准值和《污水　

综合排放标准（ＧＢ８９７８－－１９９６）》允许排放浓度值。由此可见，铁　

矿尾矿为第１类一般工业固体废弃物，适宜作为充填物进行回填。　表２铁矿山固体废弃物毒性浸出试验结果　

矿区采场遗留大量高陡边坡，均不同程度的存在坡顶岩土开裂、　坡面岩石松动、边坡稳定性较差情况，为保证治理工程安全实施，　

首先予以清除，然后再采取自下而上的方式进行回填。回填层依次　

为铁矿尾矿填充层、废弃渣石回填层、杂土填充层（表土层）。填　充料均分层碾压密实，终了坡面保持向外侧倾斜２。左右，便于排水　

（图１）。　

图１采坑回填剖面示意图　

４．２排水系统设计　

４．２．１排水沟　

根据矿区治理终了地形以及土地复垦类型布置排水沟，设计标　

准以当地１０年一遇最大一小时降雨量为准。・．　

．　（１）流量计算　

洪峰流量计算采用简易公式：　

Ｑ＝０．

２７８ｘＫ×￡ＸＦ　Ｃｏａｌ　ｍｉｎｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　

其中：Ｑ一一洪峰流量，ｍ。／ｓ；　

Ｋ一一洪峰径流系数；　Ｌ一一设计降雨强度，咖／ｈ；　Ｆ～一集水面积，ｋｍ　：　经计算：治理区洪峰流量Ｑ＝０．９９１ｍ。／ｓ。　

（２）结构设计　依据谢才一曼宁型进行排水沟结构设计，排水沟过流量公式为：　

Ｑ＝Ａ×Ｃ×（Ｒ×　其中：Ａ一一过水断面面积；　Ｒ一一水力半径；　Ｃ一一谢才系数（由　÷　可求得Ｃ，ｎ为粗糙率）；　

ｉ一一排水沟沟底坡降。　通过计算，排水沟选用矩形过水断面尺寸为０．８ｍＸ０．５ｍ时，过　流量Ｑ口：ＡｘＣ　×ｆ）”：１．１２ｌ　Ｉｓ）Ｏ９９１，，ｆ　３／　，可满足不淤不堵。　

（３）修建规格　排水沟采用矩形断面，按照０．８ｍ￣０．５ｍ的规格修建。排水沟采　取全沟道衬砌，选用新鲜块石、Ｍ７．５７ｋ泥砂浆砌筑护壁，排水沟沟　底厚Ｏ．３ｍ，侧壁为０．３ｍ，壁底及内壁用ｉ：３水泥砂浆抹面防渗，抹　面厚度为２ｃｍ。排水沟沟基开挖高度在保持与覆土后的地面一致的前　提下，要求水沟需要开挖深度在０．５ｍ左右（图２）。　

图２排水沟设计示意图（单位ｍｍ，下同）　４．２．２储水调节池　为了便于后期植被重建以及排水沟维护的需求，设计沿主排水　沟均匀布置若干储水调节池。储水调节池设计形状为矩形，其规格　为３ｍ×４ｍ，深１．５ｍ；池壁和池底均采用块石浆砌，厚度均为０．３ｍ；　壁底及内壁用１：３水泥砂浆抹面防渗，抹面厚度为２ｃｍ（图３）。　

图３储水调节池设计示意图　４．２．３过水涵管　根据场地平整标高，在矿山道路与排水沟交叉区域需设置地下　过水涵管。管径依据排水沟设计流量而定，采用直径０．８ｍ的涵管（图　

４）。　

图４过水涵管设计示意图　排水系统的修筑有效减缓了降雨对地质环境的影响，保障了后　期植被重建的水源需求，更重要的是在汛期利于该地区内雨水的排　泄，有效缓解建设点的防洪压力，降低发生内涝等自然灾害的可能　

性。　４．３土地复垦与植被重建　为了与该地区生态环境相协调，因地制宜将废弃矿区复垦为建　设用地区、生态休闲区和养殖灌溉区三大功能区。治理区后期植被　重建过程中，植物体系主要选择乔灌木类、草本类和花木类植物。　植物体系的选择主要遵循以下原则：　（１）首先对矿区及周边的植物种类进行调查，通过观测筛选出　适应性较好的种类；　（２）采集初选植物的种子，选定不同场地条件进行播植试验，　通过评价成活率、生长表现等指标，筛选出复选植物种类；　（３）用复选植物体系进行治理区的绿化施工，评价施工效果，　确定可应用推广的植物种类，并大量繁殖推广；　（４）也可采用外来植物体系，在经过复选、决选播植试验后，　筛选出表现较好的种类用于施工；　（５）在治理过程中应根据实际情况调整植物体系，确保不同种　类树木、花卉及草本合理搭配种植，以达到绿化及美观的双重效果。　

５结语　地质灾害隐患的解决是矿山地质环境治理的基础，必须要首先　消除地质灾害隐患，才能保障后期施工的安全；恢复土地、植被资　源、营造矿区良好的生态环境是矿山地质环境治理的最终目的。通　过露采坑回填、排水系统修筑等工程措施以及植被重建等生态措施　治理后，不仅消除了矿区地质灾害隐患，恢复了土地利用类型，提　高了土地利用率，而且还改善了矿区的地质环境，实现了废弃矿山　与当地生态环境之间的协调，从根本上解决废弃矿山对当地建设的　

影响。　

（上接第３７８页）　２．２．５经济效益方面　规划采用集中联合布置，矿井地面设施共同利用、减少公用辅　助设施重复建设，减少工业场地、铁路装车站、场外公路等占地，　场地防护工程量减少，压占井下可采储量少、解放了部分矿井可采　资源量，在经济效益、资源利用率方面，优势非常明显。　下面单就新街台格庙矿区南部四井联合场地地面设施联合布置　与分散独立建井在占地、压煤量方面进行比较，详见下表　工业场地分散与联合布置占地、压煤情况比较表　

布置　占地情况（ｈＩＩＩ２）　压煤量（Ｍｒ）　

方案　工业场地　铁路　小计　

独立　１０８　２８．０４　ｌ３６．０４　６３．６　布置　

两井　１Ｏ２　２６．５０　１２８．５Ｏ　６０．０　

联合　四井　９８　２５　１２３．００　５７．５　联合　同时，采用联合布置，共同利用矿井铁路装车站、场外道路及　辅助生产设施，方便合理有效的配置资源、减少施工建设工程量，　能更加明显的减少生产建设投资，也有利于减少生产运营支出，提　高生产运营效率，经济效益明显。　

３小结　通过上述对新街台格庙矿区规划工程实例的分析比较，我们发　现在矿井及选煤厂地面设施在具备工业场地联合布置条件的情况　下，采用联合布置的优势较为明显，符合国家关于工程建设项目节　

３８４　ｌ华东科技　水、节地、节能、节材的“四节”政策，不仅压煤少、资源利用率　高、经济效益显著，而且有利于环境保护，是未来整装配置煤田地　面设施建设的发展趋势。　近年来，随着工业建设领域的快速发展，人地、人水、人与环　境的矛盾越发突出；改革与创新矿区地面设施规划与建设模式，最　大限度的集约节约利用土地、水、能源、材料，实施矿区地面设施　集中联合布置是一种新的规划建设理念，符合现阶段煤炭工程项目　

建设的指导思想和政策要求。　参考文献：　『Ｉ］ＧＢ　５０２１５０—２００５，煤炭工业矿井设计规范门Ｐ１．　『２１ＧＢ　５０１８７—２０１２，工业企业总平面设计规范『Ｐ１．　ｆ３１雷明，工业企业总平面设计，西安：陕西科学技术出版社，１９９８　【４］赵晓光，党春红等，民用建筑场地设计，北京：中国建筑工业出版社，