冬奥会交通走廊矿山地质环境治理思路探讨——以三道营铁矿有限公司铁矿为例

赵永真，顾福计，冀 广，刘彦章



Δmin=0.03， Δmax=0.37，

冬奥会交通走廊矿山地质环境治理思路探讨
——以三道营铁矿有限公司铁矿为例

赵永真1，顾福计1，冀 广1，刘彦章2

（1.河北省地质环境监测总站，石家庄 050021；2.深泽县北中山水文站，石家庄 052560）

随着2022年冬奥会所有雪上运动项目将在崇礼县进行，届时将接待大量国内外游客，但是该县境内在冬奥会交通走廊及赛场周边共有7个露天开采矿山点，由此产生了大量的矿山地质环境问题，有损于城市形象，本次工作任务是消除奥运通道沿线矿山地质环境破坏对视觉景观的影响。本文选择其中最为典型的三道营铁矿有限公司铁矿为例，阐述其恢复治理的思路，以供探讨治理方案。思路为少投入，多见效，治理重点考虑水土保持措施和生态复绿效果。矿区中较大的废石堆、渣堆、露天采坑，主要采用削高填低、分阶整平、覆土绿化的治理措施，矿区地势较低、容易汇水的地段修建截排水沟，将地表汇水引入露天采坑储存，并可作为绿化用水。设计的矿山工程从施工可行性、施工工艺复杂性、环境治理效果、工程投资费用大小及效益产出等多方面，进行了分析对比。

冬奥会；矿山地质环境；恢复治理

0　前言

伴随国内经济的高速发展，矿产市场繁荣，为经济发展做出了巨大贡献（何芳等，2010；姜建军等，2005；唐朝晖，2013），但是因为矿山开采导致的问题也越来越严重。矿山地质环境问题种类多样，情况复杂，越来越多的影响到人们生活的各个方面，比如矿山地质灾害造成人员伤亡事件、矿山粉尘对于北方地区冬季大面积雾霾天气的贡献等（李会荀等，2009；武强，2003）。2015年北京联合张家口成功申办2022年冬奥会，申奥计划中张家口市崇礼县将承办冬奥会所有雪上项目。冬奥会交通走廊及赛场周边分布着7个露天开采矿山点，总面积约2.767km2，长时间的矿山开采活动，产生了大量的矿山地质环境问题和地质灾害隐患，地貌景观和生态环境受到严重破坏，造成土地资源浪费，直接影响着奥运交通走廊及赛场周边的对外环境形象。本文以具有代表性的矿山——三道营铁矿有限公司铁矿矿山地质环境恢复治理为案例，提出冬奥会交通走廊矿山治理的思路。

图1　废渣堆Fig.1 Slag heap

图2　露天采坑Fig.2 Open pit

图3　塌陷坑及地裂缝Fig.3 Collapse pit and ground fissure

1　矿山地质环境现状

矿区位于崇礼县三道营村，距离2022年冬奥会申办地滑雪赛场旅游道路近约1km。该矿矿山有三个采区，东部采区为露天开采，中部采区最早有地下开采，最后转为露天开采，西部采区为地下开采。矿山的几个较大的废石堆、干选料堆、尾矿库及露天采坑边坡一角在通往滑雪场的道路上直视可见，视觉景观破坏严重（图1、图2、图3），进行矿山地质环境勘查和矿山地质环境恢复治理是十分必要的。三个采区矿山破坏总面积为0.52km2。共有废石堆56个，总占地面积172905m2，总堆积方量378.008万m3，有干选废料堆一个，占地面积20100m2，堆积方量33 万m3；露天采坑2个，坑口占地面积147200m2，坑内积水的水面面积25150m2，最大水深分别为20 m 和8m；两个尾矿库总占地面积119780 m2，总堆积方量115万m3，堆高分别为35m和45m；三个采场道路总长度6190m，占地面积29870m2，建构筑物总占地面积1656.9m2，垃圾堆占地面积1000m2，竖井两个，井口工业广场面积5870m2。存在土体崩塌、废石堆滑坡和采空塌陷、地裂缝等地质灾害，其中采坑边坡土体潜在崩塌1200m3，后缘裂缝长17.5m；5个废石堆坡顶外缘变形明显，潜在滑塌体积8.4万m3，采空塌陷面积19600m2，估测最大塌陷深度约1.5 m，塌陷区外围地裂缝3条，最长91.5m，裂缝最宽1.5m，错台高度最大0.7 m。

2　治理思路

（1）废石堆

矿区中较大的废石堆、渣堆主要采用削高填低、分阶整平、覆土绿化的治理措施，治理中重点考虑到水土保持措施和生态复绿效果。一般先将废石渣堆清理至设计的标高，将产生的废石利用装载机、汽车运移回填于区内的低洼地段，并用推土机推平、分层碾压进行压实处理，最终达到设计标高，如有多余渣石可外运至指定位置。对于基底为岩质、原地面标高与设计标高相差小于30cm且附近地形变化较小地段可不进行挖填方作业，对地形突变的基岩坎进行适当削坡。对渣坡较高的部位，如因场地条件限制不宜放坡整治时，可在渣坡边缘坡脚设置挡土墙以防止边坡失稳发生滑塌。如上游汇水范围较大，可在废石堆上游设置排水沟，使陡壁及平台的积水能顺利排出，避免对平台及边缘坡面已治理区域产生破坏。最后于整治的平台上覆土并种植乔木、灌木，在整治的废石坡面上覆土并种植草本植物（徐庆勇，2015）。由于治理区面积较大，区内可取的土源较少，经综合考虑治理总费用和覆土量，对乔灌木种植工程采取点坑状换土，对苜蓿等种植工程采取开挖种植槽换土的方式，在含土量较大的碎石土、黄土状碎石土地层中种植时不进行换土，以减少取用土量、节约治理费用。

（2）露天采坑

矿区中露天采坑一般结合废渣石堆，采取削高填低的治理工程统一治理。露天采坑分布在铁矿东部、中部采场。采坑较大，环状开采边坡深度较陡，且局部有不连续的小台阶，目前坑内有积水，水源来源于上游沟谷汇水、尾矿库渗漏水及降雨入渗水的积存。考虑到该矿山治理中绿化用水较多，对上述两个采坑的治理应尽量保存坑内水源，方法是不对采坑进行回填，保留原坑内积水，外围设置护栏，防范人蓄进入，对采坑外围的陡壁可尽量利用现有台阶，进行延长、贯通后分级放坡处理，再对各台面进行覆土绿化。

对采坑周边的废石边坡和切坡陡坡，采用分级削坡治理的办法，尽量利用现有的各台阶，并对其延伸、贯通，控制各平台宽度不小于3m，台阶高度不大于10m分级放坡、覆土、绿化，台阶间的基岩坡面保持原状，废土石坡面播撒草籽绿化。

（3）土体崩塌

矿区中土体崩塌只有一处，位于东采区的采坑边坡上，开裂明显，治理设计中应将其消除，清理的废土石用于废石堆换土绿化。

（4）废石堆滑坡

矿区内废石堆滑坡体多出现在废石堆边坡上，因废石堆边坡较陡、坡体未经压实而出现变形开裂，坡顶出现张拉裂隙，治理中不单独布置地质灾害治理工程，可结合矿山环境治理进行放坡、压实等整治措施即可处理。

（5）地面塌陷、地裂缝

矿区内地面塌陷只有一处，即西部采区因地下采矿活动形成的地面塌陷，位于荒山上，因该采区停产时间较长，2013年经整平和梯级状处理，目前变形趋势不明显，根据勘查报告，已基本稳定，设计中可以布置绿化工程恢复生态环境，使其与周边环境融为一体（李永红，2014）。并在其外围围护刺网，在通往采空区的路口树立警示牌。警示牌数量3块，牌正面标明“塌陷区危险，注意安全”等内容，同时将写上国土部门及矿山企业联系电话，方便群众在需要时与国土部门及矿山企业取得联系。地裂缝是采矿引发的地面塌陷区外围的伴生裂缝，可先进行针对性的回填夯实，再结合塌陷区一同治理。

（6）矿山道路绿化

矿区内进矿的主干道路两侧种植油松，间种沙棘绿化；矿山内通往各主要治理区的道路，设计作为绿化工程养护期的通行道路，也在道路两侧种植油松，间种沙棘绿化。其他的一些断头路，结合废土石治理工程统一整治绿化。

（7）绿化种植及水保

由于矿区内土源较少，全面平铺式覆土工程量较大、费用较高，考虑到矿山废石堆及区内出露的碎石土大多混有一定的粘性土，设计中对矿山的绿化种植都采用坑穴内换土，废石边坡均修整为30°左右的边坡，以利于水土保持，斜坡面均沿等高线垄沟状开挖种植槽，换土后种植苜蓿；放坡修整后的废石平台按5‰坡度微内倾，露天采坑阶梯状削坡后，基岩平台面状覆土，外围砌筑干砌石挡土堰，以利于水土保持和坡面稳定。治理中的覆土来源首先利用露天采坑梯级边坡修整时的第四系弃土和清除的土体崩塌体的黄土状土，不够部分采用外购土源。

（8）截排水工程

矿区地势较低、容易汇水的地段修建截排水沟，将外围汇水引入露天采坑储存，防范汇水冲刷坡面，另一方面，在两个露天采坑出口处修建排水沟，将多余之水引出区外。具体共修建9条排水沟，在东部采坑周边修建4条排水沟，在中部采场周边修建2条排水沟；以各采坑出口为起点，沿路内侧、废石堆外侧修建一条排水沟，将水引出区外；在西部采场废石堆东侧修建一条排水沟，将上游汇水引出区外，防范汇水冲刷坡面，影响治理效果。

3　效益分析

（1）社会效益

本次治理实现边开采边治理、谁破坏谁治理的理念，对整个社会对矿山开发的认识，矿山开发者对规范开采、环境保护的认识及国土资源管理部门对矿山地质环境的有效监管都有很大的提高。同时通过环境的改善，提高了冬奥会举办城市的整体环境形象，社会效益明显。

（2）经济效益

通过治理恢复工程的落实，新增绿化面积，乔木作为木材林，有一定的经济效益，沙棘可作为经济林进行饮料开发，具有良好的经济效益，苜蓿可作为养殖业的草料，也具有一定的经济效益。矿山治理完成后，可结合上述工程进一步开发，实现经济效益的最大化。

（3）环境效益

矿山环境治理工程重在环境效益。矿山治理前废石裸露，生态环境全部破坏，治理后，受破坏的部位全部复绿，生态环境全部恢复，视觉景观影响得到消除，矿山环境与周边环境相协调，甚至于成为当地生态环境的一个亮点，环境效益明显。

4　结论

我国正处于经济的转型阶段，对于环境的重视程度日益提高，矿山地质环境种类繁多，涉及工程地质、采矿、生物等多种学科，治理难度普遍较大，其恢复治理技术仍处于初级阶段，与美国、澳大利亚等发达国家相比，仍存在差距，我们可以通过借鉴国外经验，使这项工作在法律层面更加完善、在技术要求上更加规范、治理资金上更有保障。本矿山治理对占地和破坏面积较大的废石堆、露天采坑、废料堆等主要矿山工程从施工可行性、施工工艺复杂性、环境治理效果、工程投资费用大小及效益产出等多方面进行了分析对比，提出了经济、合理的治理措施，为矿山生态环境从毁坏到重新获得生命提供借鉴，为北京—张家口冬季奥林匹克运动会提供良好的环境支撑。

［1］何芳，徐友宁，乔冈，等. 中国矿山环境地质问题区域分布特征［J］. 中国地质，2010，37（5）：1520～1529.

［2］姜建军，刘建伟，张进德，等. 我国矿产资源开发的环境问题及对策探析［J］. 国土资源情报，2005，6（8）：22～26.

［3］唐朝晖. 矿山地质环境治理工程设计思路探讨——以广西凤山县石灰岩矿山为例［J］. 水文地质工程地质，2013，40（2）：123～128.

［4］李会荀，蔡冠生，佟俊梅. 浅谈矿山地质环境问题及治理措施——以莱州市为例［J］. 资源与产业，2009，11（6）：89～91.

［5］武强. 我国矿山环境地质问题类型划分研究［J］. 水文地质工程地质，2003，30（5）：103～112.

［6］徐庆勇. 矿山环境治理的景观再生设计研究——以北京龙世源有限责任公司采石场矿山环境治理为例［J］. 城市地质，2015，10（3）：18～21.

［7］李永红. 神府煤矿区矿山地质环境问题及恢复治理探讨——以赵家梁煤矿为例［J］. 资源与产业，2014，16（6）：18～21.

Discussion on the Management of the Mine Geological Environment along the Winter Olympics Traffic Corridor——Taking a Iron Ore Mine of Sandaoying Iron Ore Co. Ltd. as an Example

ZHAo Yongzhen1， GU Fuji1， JI Guang1， LIU Yanzhang2
（1. Hebei Geological Environment Monitoring Station， Shijiazhuang 050021； 2. Beizhongshan Hydrological Station， Shenze County， Shijiazhuang 050021）

All the snow sports for the 2022 Winter Olympics will be carried out in Chongli County， at that time， a large number of domestic and foreign tourists will visit the games. However， along the Winter Olympics traffic corridor and around the stadiums there are 7 open-pit mines， which may result in a lot of mine geological environmental problems， and damage the image of the Chongli County. This project task is to eliminate the mine geological environment along the Olympic traffic corridor and to reduce destructive effect on the visual landscape. This paper selects a typical iron ore mine of Sandaoying Co. Ltd. as an example to expound the ideas of restoration: less investment， more effective governance， more soil ecological greening measure. In the mining area， the large tails， and open pits are mainly to cut the high and to fill the low， and to cover soil greening measures； in the mining area at low level and easy to catchment area， it needs to build drains， so that the surface catchment water can flow into the open pits for greening. Mine engineering design is analyzed from the construction feasibility， construction process complexity， environmental effect， investment costs and benefits of the project and so on.

Winter Olympics； Mine geological environment； Recovery management ?

TD167

A

1007-1903（2016）02-0026-04

10.3969/j.issn.1007-1903.2016.02.006

赵永真（1983- ），女，工程师，主要从事水文地质、工程地质、环境地质方面研究。E-mail：13463964469@139.com