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浅析某废弃矿山环境治理方案

2019/07/06 阅读:

摘要:通过对新安县某废弃矿区地质环境现状的研究,给出了合理、可行、经济的环境治理方案,为与之相似的露天开采废弃矿区的环境恢复治理提供参考价值。

关键词:矿山环境治理;矿渣;生物工程

河南省矿产资源整体比较丰富,是我国南方现阶段最丰富的矿产资源省份之一。现如今已经逐渐形成了将煤炭、有色金属等作为主要矿产资源的省份[1]。随着国家对煤炭资源开采逐步重视起来,煤炭企业的兴起也使得该类企业在国民总经济中占有了一席之地[2]。矿产开发给企业带来巨额利益,但为了节省成本,企业往往会破坏原有的山体和植被,建设生产运输装置[3],同时还会将碎石废渣随意堆放在矿山附近,这给矿区带来很多地质环境问题[4]。目前我国的经济虽然已经有了极大的进步,但仍离不开矿产资源的作用。因此不管是在经济层面,还是在生态环境层面,都需要加强对矿山环境的治理,使得恶化的矿山环境有所好转,矿山资源可以得到科学有效地利用,走可持续发展之路[5]。

一、工程概况

1.工程概述研究区位于河南省新安县北冶镇石山村内,北临黄河小浪底库区,距新安县约42km,邻近省道S246,交通十分便利。区域矿山主要为硫铁矿、铝土矿矿山,始采于二十世纪50年代末60年代初,开采方式为露天开采占地面积1.03km2,目前该矿区资源枯竭,矿山已于90年代末闭坑,矿山责任主体灭失,属无主矿山。历经几十年的开采,小规模、无序的开挖破坏了矿区的地形地貌景观,原始的山地被占用破坏,露天开采冶炼后的废渣堆多沿沟谷自然堆放,由于矿渣结构松散,将诱发滑坡等地质灾害。为保证矿区居民生命财产安全,推动新安县整体形象及小浪底库区旅游资源的开发,本次治理以因地制宜,经济合理为原则,采取边坡整治、危岩体清除、截排水、道路、支挡、拆除、回填、覆土、生物等措施,对矿区采矿范围进行综合治理,消除地质灾害隐患,恢复矿区生态环境,建立治理工程数据库。

2.地质概况研究区属于丘陵地貌,采矿场地势西北高,东南低,西南、东北高,中间低呈簸箕型;最高标高364.8m,最低标高249.3m,最大高差115.5m。该区及周围地区出露地层主要有寒武系、奥陶系、石炭系、二叠系和第四系。区域地质构造较为简单,矿体因受断层的影响而受到不同程度的破坏与控制,距矿区较近断层有F1断层。F1断层位于石山头地段,长3km,走向45°,倾向SW,倾角63°左右,为一正断层,断距20m左右。区域地下水类型根据地下水赋存的条件、水理性质及水力特征划分为松散岩类孔隙水、碳酸盐岩类裂隙岩溶水和碎屑岩类孔隙裂隙水。

二、矿山地质环境现状

矿产资源的开采为国家创造了大量的财富,但是由于缺乏统一的矿产资源开发和矿山地质环境保护规划,小规模的、无序的乱采滥挖现象特别严重,采出的矿石,以土法冶炼的加工方法,不仅破坏了矿山的整体规模,而且废渣乱放,造成水土流失加剧,生态环境日益恶化。根据矿区区存在的地质环境问题和危害程度以及周边景区的实际情况,可将该区地质环境问题分为三个方面:地质灾害隐患点、地形地貌景观破坏和土地资源影响和破坏。

1.不稳定渣坡地质灾害隐患点区域内堆积的废弃矿渣结构松散,且是沿沟谷堆积,坡度较大,在40~43°之间,在暴雨条件下,可能诱发滑坡等地质灾害,区内共发现2处不稳定渣坡,都处于欠稳定状态,不稳定渣坡体矿渣量共为7,465m3(表1),威胁房屋12间,居民20人。

2.地形地貌景观破坏治理区位于小浪底水库库区的南侧,历经30多年的开采冶炼,区内遗留下大量的废弃炉窑,这些炉窑大多已毁损,由于矿山开采冶炼不规范,技术落后,冶炼后的矿渣无序的堆积在治理区内,治理区内已被矿渣覆盖,废弃矿渣为冶炼硫磺矿渣,雨后形成的硫磺水,污染当地的土地和水资源,目前治理区内满目疮痍,景观破坏。植被破坏较严重,坡面破碎、凌乱,使原本视觉上较为协调的地质景观、秀美山川遭到了严重的破坏,严重影响着新安县的形象及小浪底水库范围内旅游资源的开发。

3.土地资源影响和破坏该区原为八一硫铁矿,历经30多年的开采冶炼,区内遗留下大量的废弃炉窑和废弃的矿渣,占压大量土地,治理区内土地破坏面积为11.24hm2,土地类型为荒山地。

三、治理方案研究

1.治理原则(1)因地制宜、因害设防、重点突出的原则;针对矿山地质环境破坏的特点、方式、分布及危害程度,抓住重点和关键环节,因地制宜,因害设防。(2)经济合理、安全可靠的原则;区内矿渣堆分布较为密集,且存在较大安全隐患。工程措施应精心布置,合理设计力求以较小的工程量换取较大的工程治理效益。另一方面,治理工程必须安全可靠,最大限度地消除地质灾害隐患。(3)工程措施与生物措施相结合的原则;矿山地质环境治理只有将工程措施与生物措施紧密结合,才能达到矿山地质环境治理的最终目标。工程措施最大限度降低地质灾害发育及危害程度,生物措施在恢复矿区生态,美化环境成效显著,两者结合,使矿山治理效益更加显著。

2.治理方案设计矿山地质环境治理工程属公益性、社会性项目,应遵循生态社会效益优先的同时,争取最大的经济效益。注重因势利导、顺坡就势,以炉窑拆除、矿渣堆平整为主,辅以覆土、植树绿化等措施,修复矿山生态环境。本次治理方案对技术合理性、施工的可行性和经济等三方面综合考虑,选择最佳的结构形式与布置方案,拟拟采用挡渣墙工程、矿渣堆平整工程、炉窑处理工程、排水工程、并实施生物工程。(1)挡渣墙工程设计;在通向小浪底库区的冲沟下游边缘处及矿区内房屋后修建挡渣墙。挡渣墙为M10浆砌石结构,高4m,顶宽1.06m,底宽1.99m,外侧墙体倾斜坡比1:0.2,长210m。基础采用直立式扩展基础。(2)矿渣堆平整工程设计;针对治理区内矿渣、弃石根据现状地势,采用挖高填低分级平整的方式,因地制宜,中间平整为台地,允许有缓坡起伏,缓坡角度不得大于5˚。台地上部边坡附近山坡主要依山势进行平整,削掉的弃渣废石主要推向渣堆低洼处以及冲沟内,达到以最小的工程量对矿渣堆进行综合整治的目标。(3)炉窑处理工程;主要是针对治理区内以浆砌块石修建的成片土法炼硫窑炉,治理区内主要有2片保留修整区,共修整炉窑63座;针对治理区内以浆砌块石修建的单独的土法炼硫窑炉,计划对其进行拆除,挖方总方量约5,180m3;(4)排水工程设计;为了防止坡面汇水冲刷覆土,减少水土流失,治理区内设置排截水沟,将坡面汇水引出治理区。主排水沟采用矩形断面,沟底宽1.5m,设计水深0.9m,过水断面1.35m2;截水沟底宽0.5m,设计水深0.5m,过水断面0.25m2。过路涵管长度14m。(5)生物工程设计;生物措施主要起到覆盖地表、稳定边坡、控制水土流失、美化环境的作用。首先对整理好的废弃矿渣平台、挡渣墙台背及边坡间马道进行覆土,覆土厚度0.5m。覆土应为适宜植物生长所需理化性能的自然界中的土壤,含砂量不大于5%。覆土面积72,546.32m2,覆土36,273.16m3。本之后选择适应当地生长的速生树、草种植,以迅速恢复植被,达到美化环境的目的。生物工程计划植树约4,650棵,种草8,500m2。

四、结语

该治理方案的实施将优化当地旅游环境,项目实施后,将消除矿区废弃采坑所引发崩塌、滑坡等地质灾害隐患,矿山地质环境得到明显改善,有力保障附近群众生命财产安全,为当地人民生产、生活创造良好的生态环境,提高当地居民收入。另外,伴随着小浪底库区新安县境段生态环境的不断改善,使新安县境内旅游景区的社会形象得到提升,将吸引更多地游客到新安观光游览,必将有力的推动新安旅游经济的发展,社会经济效益显著。

参考文献

[1]李中召,苏奇童.基于矿山地质环境治理现状及变化趋势分析[J].中国金属通报,2018,(05):247+249.

[2]姚龙刚.煤矿矿山地质环境治理现状与措施[J].能源与节能,2018,(10):98-99.

[3]司大刚,李风贤,曹小鸿等.废弃矿山环境地质灾害治理[J].环境与发展,2018,(10):247-248.

[4]胡世伟.河南省新安县黛眉山矿山环境治理设计与施工[J].西部探矿工程,2018,30(11):136-138.

[5]刘蕾.我国矿山环境治理现状及措施研究[J].科技创新导报,2018,15(17):170-171.

作者:郑广宇 李海侠 史玉成 谢梦谦 单位:昆明理工大学

浅析某废弃矿山环境治理方案

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