合作市合冶公路沿线历史遗留矿山地质环境问题及生态修复治理.pdf

-75-第3期2023年6月No.3June，2023合作市合冶公路沿线历史遗留矿山地质环境问题及生态修复治理江 波（甘肃省甘南藏族自治州自然资源局，甘肃 甘南 747000）摘 要：合作市合冶公路（省级）沿线历史遗留采石点生态修复工程主要包括10处历史遗留采石点、取土点，分布于合冶公路左侧，长期采矿活动严重破坏了矿山地质环境。在对工作区地质环境以及矿山地下水破坏、地形地貌景观破坏、土地资源破坏、生态退化等矿山地质环境问题进行分析的基础上，对矿山地质环境问题发展趋势进行分析，并提出了相应的生态修复治理措施，为修复采矿活动造成的矿山地质环境破坏、保护有限的生态环境资源提供重要的地质依据。关键词：合作市；矿山地质环境问题；地质灾害；生态修复治理作者简介：江波（1988），男，甘肃合作人，地质工程助理工程师，硕士；研究方向：地质环境恢复治理。1 地质环境条件本研究所述矿区位于青藏高原东缘，地形切割较强烈。海拔3 020.03 442.0 m，相对高差为422.0 m。区内地貌类型是浅切割的侵蚀构造低中山地貌和沟谷地貌。地表大部分被第四系残坡积层覆盖，基岩除人为揭露外仅有零星出露，主要为二叠系地层和新近系泥岩，处于祁吕贺兰山字型构造弧顶西翼褶皱带与秦岭东西复杂构造带的复合部位，并有河西系以叠加的复合形式发育在前两个构造带上。达麦合作推测断层南至工作区北部，自中生代晚期以来，本区一直处于下降阶段，形成了合作盆地并接受了厚约250.0 m的新近系碎屑岩沉积，在更新世晚期形成格河河谷，合作盆地中沉积了厚15.030.0 m的第四系松散堆积物，在格河水厂林场一带因受走向EW推测性质不明断裂构造的影响，接受了50.080.0 m较大厚度的沉积。工作区地震烈度为度，水文地质条件复杂，地下水较为丰富1-2。根据地下水所处地形地貌、含水岩组特征、水动力条件等，区内地下水类型分为3种：基岩裂隙水、碎屑岩类孔隙裂隙水、松散岩类孔隙水。矿区内人类工程活动强烈，主要有采矿、放牧等。（1）采矿活动：滥采滥挖、弃土弃渣形成大量废弃固体物质，区内植被覆盖率较高，采矿活动破坏草地，对地质环境影响较大。（2）放牧：矿区周边以放牧为主，过度放牧会破坏植被，对地质环境影响较小。2 矿山地质环境问题矿山地质环境影响现状评估是在对矿区开展地质环境条件调查的基础上，分析治理区存在的矿山地质环境问题的发育程度、表现特征和成因；评估各种环境问题对环境资源及重要建设工程、设施的危害与影响程度；评估矿山地质环境保护、治理及地质灾害防治工作现状和效果；开展矿区地质环境影响程度分级。合作市合冶公路（省级）沿线主要历史遗留矿山有10个，采石点、取土点范围小、数量多，主要形成了采剥面、渣堆、采坑及裸露区，挖损或占压使矿区周围地形地貌景观遭到严重破坏、植被资源受到挖损。由于该区自然地质环境对人类活动十分敏感，破坏后再生性较差，矿区地质环境恶化，问题较严重。以下将逐点叙述各采石点存在的矿上地质环境问题。2.1 矿业活动引发地质灾害根据现场调查，各采石点、取土点在前期采矿过程中形成了采坑及采剥面，1号点采剥面3及采剥面4为合冶公路修建形成的高边坡，公路部门已经对其进行了治理，治理工程符合公路部门治理要求。其余采坑及采剥面形成的斜坡较低，且多为基岩斜坡，未形成高陡边坡，矿区也不发育滑坡、泥石流等地质灾害。2.2 矿业活动对含水层的影响各采石点、取土点主要为露天开采，开采过程中未见地下水出露，未进行疏干排水活动，未对地下水含水层产生影响，既没有改变地下水等水位线分布状况，也没有改变地下水径流及排泄过程，仅改变了地表水的径流方向，未影响到周边生产及生活用水。综上所述，当前条件下含水层破坏对矿山地质环境的影响较小。2.3 矿业活动对地形地貌景观的影响采矿过程中形成的采坑及采剥面对矿区的地形地貌景观破坏较大，植被损坏严重，主要表现为露天开采致使基岩裸露，大面积开挖导致地形地貌的连续性和景观性变差，改变了原始地形，损坏了原有地表植被。矿区渣堆及裸露区对地形地貌的破坏均较小。2.4 矿业活动对土地资源破坏的影响根据现场调查，采矿活动造成的土地资源破坏主要为露天开挖形成的采剥面和采坑的挖损破坏及渣堆的压占破坏。区内土地类型主要为天然牧草地。本次勘查区共发育采剥面6处、渣堆2处、采坑8处、裸露区17处，共破坏土地资源311 667 m2，矿业活动对土地资源的破坏程度为严重。合冶公路沿线存在大量因修建道路及居民私采烂挖形成的裸露区及陡坎，影响合冶公路沿线生态环境，因此将其现代盐化工Modern Salt and Chemical Industry-76-第3期2023年6月No.3June，2023纳入本次生态修复项目。合冶公路沿线共发育裸露区69处、陡坎52处，共破坏土地资源231 671 m2，矿业活动对土地资源的破坏程度为严重。2.5 矿业活动对生态退化的影响合冶公路沿线采剥面、采坑、裸露区及陡坎等虽然影响了地表局部植被盖度与质量，但总体物种生境条件稳定，生态系统结构与功能完好。2.6 矿业活动对土地利用的影响矿区范围内的土地利用类型主要为天然牧草地，10处采矿点因采矿活动损毁天然牧草地311 667 m2，合冶公路沿线损毁天然牧草地231 671 m2。2.7 矿山生态环境问题分级地质灾害对矿山地质环境的影响较小，含水层破坏对矿山地质环境的影响较小，地形地貌景观破坏对矿山地质环境的影响较严重，土地资源破坏对矿山地质环境影响严重。合冶公路沿线采剥面、采坑、裸露区及陡坎不存在地质安全隐患和水土污染，地质稳定性与水土质量良好，虽然地表存在一定程度的土地损毁或水资源破坏，部分植被盖度与质量受到一定影响，但总体物种生境条件较为稳定，生态系统结构与功能基本完好。矿山生态环境问题分级为级。3 矿山地质环境问题发展趋势3.1 地质灾害发展趋势矿区地质灾害不发育，目前矿区已经关闭，后期不会引发或者加剧地质灾害。3.2 含水层破坏发展趋势该采石点为露天开采，开采过程中未见地下水出露，未进行疏干排水活动，未对地下水含水层产生影响，既没有改变地下水等水位线分布状况，也没有改变地下水径流及排泄过程，仅改变了地表水的径流方向，未影响到周边生产及生活用水。随着时间的推移，地下水不会受到进一步破坏。3.3 地形地貌景观破坏发展趋势随着时间的推移，采剥面受风化作用影响，岩体将更加破碎，采剥面将得到一定程度的恢复，但不能完全恢复。渣堆处于缓坡地带，呈阶梯状分布，随着时间的推移，坡度较小地带的植被易于自我修复，地貌景观将得到极大的恢复，坡度较大的地带植被不易自我修复，地貌景观将得到一定程度的恢复，但不能完全恢复3-4。采坑周边坡度较大，随着时间的推移，未来将得到一定程度的恢复，但不能完全恢复。随着时间的推移，裸露区未来将得到一定程度的恢复，但不能完全恢复。3.4 土地资源破坏发展趋势矿区内土地资源破坏现象主要有采坑及采剥面对原有土地资源的挖损以及弃渣堆对土地资源的压占，目前矿区已经关闭，未来不存在采矿活动，土地资源的破坏不会进一步扩大。随着时间的推移，土地资源将得到一定程度的恢复，但不能完全恢复。3.5 生态退化发展趋势合冶公路沿线未来不存在采矿活动，随着时间的推移，生态系统将得到一定程度的恢复，但不能完全恢复。3.6 土地利用发展趋势合冶公路沿线未来不存在采矿活动，随着时间的推移，破坏的草地将得到一定程度的恢复，但不能完全恢复。4 生态修复治理4.1 采坑治理采用人工配合机械的方式对采坑后缘斜坡进行削坡，按设计坡比整理后，在表面覆盖20 cm厚的土开展绿化，为增强土壤肥力，覆土后需要对场区内施加有机肥，可选用本地生产的颗粒有机肥。该有机肥是由原料优良、工艺先进，采用牛、羊等动物粪便经过微生物技术发酵加工而成的颗粒状有机肥料，要求有机肥氮、磷、钾质量分数不低于8%，有机质质量分数不低于35%，施肥标准为500 kg/亩，施肥时采用人工撒播的方式，撒播后在种草时进行翻松整理。为提高草的成活率，覆盖生态草帘进行保墒。4.2 采剥面治理1号点采剥面1和采剥面2因坡顶为耕地而无法削坡，在坡脚栽植一排乔木进行遮挡，外围布设框架围栏。采剥面3及采剥面4为公路高边坡，本次治理仅在马道平台栽植乔木进行恢复，在出入口处布设围栏。其余各点采剥面采用人工配合机械的方式对坡面进行削坡，按设计的坡比整理后，在表面覆盖20 cm厚的土开展绿化，为增强土壤肥力，覆土后需要对场区内施加有机肥，可选用本地生产的颗粒有机肥。该有机肥是由原料优良、工艺先进，采用牛、羊等动物粪便经过微生物技术发酵加工而成的颗粒状有机肥料，要求有机肥氮、磷、钾质量分数不低于8%，有机质质量分数不低于35%，施肥标准为500 kg/亩，采用人工撒播的方式，撒播后在种草时进行翻松整理。为提高草的成活率，覆盖生态草帘进行保墒。4.3 裸露区治理将裸露区表面整平，裸露区地表以砂质土壤为主，有效厚度约为10 cm，为达到绿化要求有效厚度达到20 cm，在表面覆盖10 cm厚的土后进行绿化，为增强土壤肥力，覆土后需要对场区内施加有机肥，可选用本地生产的颗粒有机肥。该有机肥是由原料优良、工艺先进，采用牛、羊等动物粪便经过微生物技术发酵加工而成的颗粒状有机肥料，要求有机肥氮、磷、钾质量分数不低于8%，有机质质量分数不低于35%，施肥标准为500 kg/亩，施肥时采用人工撒播的方式，撒播后在种草时进行翻松整理，为提高草的成活率，覆盖生态草帘进行保墒5-7。4.4 围栏及警示牌为防止绿化工程被牛、羊踩踏破坏，在治理区外围设置围栏进行防护，围栏高1.5 m，铁丝网围栏每5.0 m设置一个三角铁立柱（规格为60.0 mm60.0 mm4.0 mm），在围栏走向拐角处加固三角铁立柱。三角铁立柱高2.0 m，其中，地上高度为1.5 m，地下埋深为0.5 m，立柱开挖截面为300 mm300 mm500 mm，三角铁立柱开挖后进行回填，回填压实系数为0.85；采用2.5 mm的D级锌层镀锌钢丝网，顶部为刺丝钢丝。要求在拉设时采用轨链现代盐化工 经验与技术-77-第3期2023年6月No.3June，2023拉紧，围栏整体绷直、拉紧、不倒、不松。在局部植树区外侧布设框架围栏，围栏规格参考邻近工程。修复工作完成后，在治理区外围设立警示牌2处，警示牌的大小为100 cm60 cm，并具有良好的防腐、防潮性能，保证醒目、美观、实用。生态警示牌主要宣传黄河上游水源涵养区生态保护意义，警示群众禁止破坏取土、保护生态环境。4.5 合冶公路沿线裸露区治理合冶公路沿线裸露区大部分位于耕地外侧及草地上，局部裸露区需要进行回填及坡面整平。将裸露区表面整平后，根据裸露区土层厚度，在表面覆盖010 cm厚的土开展绿化。为增强土壤肥力，覆土后需要对场区内施加有机肥，可选用本地生产的颗粒有机肥。该有机肥是由原料优良、工艺先进，采用牛、羊等动物粪便经过微生物技术发酵加工而成的颗粒状有机肥料，要求有机肥氮、磷、钾质量分数不低于8%，有机质质量分数不低于35%，施肥标准为300 kg/亩，施肥时采用人工撒播的方式，撒播后在种草时进行翻松整理，为提高草的成活率，在面积较大的区域覆盖生态草帘、面积较小的区域覆盖无纺布保墒。对公路边局部裸露区及较高的陡坎坡脚，通过栽植树木进行恢复。合冶公路沿线陡坎大部分位于耕地外侧及草地上，局部陡坎需要进行回填及坡面整平，将裸露区表面整平后，根据裸露区土层厚度，在表面覆盖010 cm厚的土开展绿化。为增强土壤肥力，覆土后需要对场区内施加有机肥，可选用本地生产的颗粒有机肥。该有机肥是由原料优良、工艺先进，采用牛、羊等动物粪便经过微生物技术发酵加工而成的颗粒状有机肥料，要求有机肥氮、磷、钾质量分数不低于8%，有机质质量分数不低于35%，施肥标准为300 kg/亩，施肥时采用人工撒播的方式，撒播后在种草时进行翻松整理。4.6 秸秆植被毯工程（1）根据前期开展的生态修复项目，大多数施工周期在57月，7月种草后迎来下汛，雨水集中且短时间内降雨量较大。在覆土绿化后的坡面，植草刚发芽，扎根较浅，尚未对坡面形成植被护坡，就要面对雨水冲刷，造成水土流失严重，带走大量营养物质，影响植被成活率；（2）9月中下旬就开始下雪，气温骤降，这时新种植草草根较浅、成长周期较短，尚未做好过冬准备；13月当地气温严寒，容易导致大部分新种草冻死；（3）46月、111月雨水较少且蒸发量大，会造成短期内的干旱，新种草容易干旱死亡。因此，在设计中参考了前期生态修复项目成功的经验，并学习研究了其他高原地区生态恢复治理中保证植草成活率的方法，在覆土植草的坡面或者渣堆上盖秸秆植被毯，一般每捆宽2.5 m，长40.0 m，材料主要为秸秆，底层为尼龙网绳。该草帘具有保温、防蒸发、防水土流失的作用，相比传统的无纺布，绿色环保，且防止水土流失的效果更好，铺设简单，后期风化后可作为坡面肥料，不需要人工进行摘除，保温防晒效果更好，成本低廉，铺设后能明显减少蒸发，确保植草后的牧草成活率，使第二年的草发芽率达到85%。覆盖用24根长2040 cm枝条插入土中固定。4.7 绿化工程覆土植草绿化区覆土厚度必须满足植被生长要求，一般大于其需要的有效土层厚度。为保证土壤质量，必须在覆土表层加有效土壤20 cm，压实度在0.8以上。本方案根据场地条件对治理区破坏区域覆土020 cm，要求依地形整平、呈浅凹型，以便积水、存水和防止覆土被冲刷。覆土土质选用腐殖土或拌和肥料的熟土。覆土层下部垫覆15 cm细渣或者非腐殖土层。覆土前对覆土区进行清理，将块石全部掩埋在细渣以下，表层无大的块石、废石，并对整平的渣坡进行压实处理，防止雨水冲刷。根据现场调查和当地气候条件，结合周边治理经验，本次生态修复草种配置为垂穗披碱草、中华羊茅、早熟禾、老芒麦，草籽配比为43 2 1。影响区植被稀疏，同时施工将对周边原始植被造成一定破坏，对影响区采用补播草籽的方式进行恢复，缓解区域内草原植被斑秃、退化问题。根据本区域植被生长情况以及同地区矿区环境恢复治理实际情况，此项目后期养护区域为治理区域内所有种草绿化范围。5 结语采矿活动造成的矿山地质环境问题主要有露天开采对地表的挖损破坏、采坑对地表的挖损破坏、废弃渣堆对原有土地类型的压占破坏，严重破坏了矿区地质环境。矿区前期无序开采，形成较高的采剥面，弃渣随意堆放，致使矿区高低不平，形成大量固体松散失物质，对地形地貌、自然环境景观及原有土地类型造成严重破坏。根据现状评估可知，含水层破坏对矿山地质环境的影响较小，地形地貌景观破坏对矿山地质环境的影响较严重，土地资源破坏对矿山地质环境的影响严重。对采剥面采取削坡+覆土绿化+植树、对渣堆采取渣堆整平+覆土绿化、对采坑采取坡面整平+覆土绿化、对裸露区采取覆土绿化的治理措施，可使治理区环境与周边相协调。参考文献1 李琦峰.肃南县马苏河矿区生态环境调研评估与修复方案研究D.兰州：兰州大学，2019.2 王树青.甘南黄河上游露天废弃石灰岩矿山地质环境问题现状及治理对策J.西部探矿工程，2022（4）：167-169，173.3 祁晗.甘肃省安口陶土矿矿山地质环境特征及恢复治理措施J.中国井矿盐，2022（3）：32-34.4 周小雨，王少辉，崔毅斌.信阳市灵山坡水泥灰岩矿矿山生态环境修复治理研究J.能源与环保，2022（8）：32-37，49.5 朱力军.基于积石山县无主砂石料矿山地质环境恢复治理的研究J.资源信息与工程，2021（3）：112-114，117.6 柴银堂，王晶.国道345黄河特大桥至阿万仓镇景区段公路沿线历史遗留取土点生态修复方案研究J.现代盐化工，2023（1）：78-80.7 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