岩土工程在绿色矿山地质环境恢复治理中的应用

陶 付

（中国建筑材料工业地质勘查中心福建总队，福建 福州 350001）

莆田市矿山开采历史悠久，特别是在上世纪九十年代中期，兴起了兴办矿业的热潮，陆续开办了大量的小型矿山，由于矿山规模小、难以进行系统科学的开采规划和设计，矿业发展为社会做出巨大的贡献，也留下了诸多地质环境问题，突出的地质环境问题主要表现为：占用破坏土地资源；地形地貌景观破坏；水土流失；崩塌、滑坡等次生地质灾害。

1 矿山地质环境背景

莆田市矿山分布分散、面广，主要集中在秀屿沿海一带，个别矿山隐蔽性差，直观可视性强，可视范围广，多数沿公路、围绕村庄、城镇周边分布，且紧邻国省道，位于人类活动频繁区域。矿山以往开采和加工的过程中产生大量的固体废弃物，占用土地面积大。

2 矿山环境破坏成因

（1）自然因素。调查区主要矿产资源为花岗岩、凝灰岩、粘土矿，开采方式为露天开采，在开发利用的过程中对土地植被及地形地貌自然景观造成严重破坏，与此同时还易形成陡峭的临空面，岩层稳定性较差的地方极易产生崩塌、滑坡等地质灾害隐患。

（2）技术因素。矿山开采技术落后。在开采过程中对围岩性质认识不足，采用落后的“崩塌法”、“放大炮”等开采技术，造成爆堆分散，占用大量土地；爆破面凹凸不平，岩石松动，易形成崩塌、滑坡等地质灾害隐患。

（3）恢复治理技术落后。矿山地质环境保护与恢复治理专业性强，难度较大，尤其是开山采石形成的高陡岩质边坡及其废渣堆等水土难以保持、植被难以覆盖的地方，采用传统的恢复治理方法很难达到预期效果。亟待新工艺、新方法对现有的恢复治理方法进行补充和提升，以期达到更好的恢复治理效果。

3 莆田市矿山地质环境总体评价

莆田市矿山破坏土地资源；地形地貌景观破坏；水土流失；崩塌、滑坡等次生地质灾害。

（1）占用破坏土地资源。由于莆田市废弃矿山（点）多，矿山占地面积大，缺少合理的开发规划和恢复措施，形成多处中转场地和弃渣堆，压占大量土地，造成资源浪费。因以往开采工艺落后，布局不合理，普遍存在开采过高，边坡较陡，局部甚至呈直立或倒伞状的开采立面。采场边坡多呈不规则，山体表层土体剥离，基岩出露。采面周围山体浅层土体受开挖影响，植被砍伐破坏严重。采矿废弃渣石、渣土顺坡堆放，或平地堆填，压占大量土地，毁坏大片原生植被。

（2）地形地貌景观破坏。莆田市废弃矿山破坏地形地貌景观较为严重，主要分布于北岸经济开发区一带。矿山开采立面、开采平台、中转场、堆渣场等区域，由于开采不规范，产生一系列的环境问题，如植被砍伐、水土流失、侵占土地、环境污染，甚至诱发地质灾害等，不仅毁坏矿山原有的地形地貌，也造成了自然景观破坏。极大地影响矿区及其周边地区居民环境质量的改善与提高，特别是在“三区两线”可视范围内，严重破坏旅游资源、影响观瞻。

（3）水土流失。废弃矿山早期采矿作业及修筑矿山道路对地形地貌、地表组成物植被、土壤及岩层造成强烈破坏，导致大面积山体裸露，引发水土流失。大面积的土地生态结构遭到破坏，甚至出现裸岩砾石地带，生态失衡。废弃渣堆，结构松散，随意堆放破坏原生植被，也改变原有土体结构，加之缺乏排水系统规划，受地表水冲刷、侵蚀、软化等作用，水土流失较严重。

（4）次生地质灾害。崩塌、滑坡。多数矿山开采面边坡陡、高差大，大部分已形成高陡边坡，土质裸露区、堆渣区可能存在潜在的边坡崩塌、掉块、滑坡等地质灾害。主要部位出现在采场两侧及顶部近地表的风化带及堆渣面上部。滑坡主要集中在土质裸露区和堆渣区，主要威胁对象一般为矿山公路。

4 绿色矿山实施方案

4.1 岩土工程措施

（1）对潜在不良地质-崩塌的治理。对崩塌首先采用削载卸荷，放缓边坡、刷坡分级处理，畅通排水系统，恢复生态植被，加固现有土体等。

（2）对潜在不良地质-滑坡的治理。对滑坡面采用削载卸荷，放缓边坡、刷坡分级处理，在坡底增设挡墙，加固坡脚。同时采用工程防护措施与生态防护措施相结合的手法，对坡面进行加固、复绿。

（3）对地形地貌景观破坏治理。针对不同的地形地貌破坏分别采用不同的治理措施。①岩质采面治理：可以采取简单的绿化措施，如在开采立面顶部设置一排滴管，持续不断对采面进行喷水，短期内可以实现采面快速绿化。②土质裸露区治理：削坡减载、分台阶以生态防护与工程防护相结合的手段综合治理，保证坡面、采面的稳定。③堆渣场坡面治理：现存的废弃石堆堆放坡度过陡，整体为直线坡，稳定性差，存在崩塌、滑坡、泥石流等隐患。为提高废弃石堆的稳定性，必须对废弃石堆进行坡面整治。④矿山排水、灌溉系统的治理：排水不畅是废弃石堆失稳的主要诱发因素，分片区进行排水、灌溉系统规划，以截水沟、排水沟、跌水、涵洞等与现状泄水沟形成排水、灌溉系统，将外围雨水引往下游，可避免沟谷汇水对废弃石堆的冲刷，减少水土流失，降低废弃石所受的土压力与渗流力，增加废弃石堆的稳定性，有助于消除崩塌、滑坡等隐患。⑤设置拦堆坝及石砌挡墙：经过坡面整治后的废弃石堆自身内部的稳定性得到较大的提高，但其下游前缘及其与下伏的残坡积粘性土之间的接触面仍属稳定性较差部位，存在着发生崩滑的危险性。为此，在废弃石堆的下游前缘设置重力式拦渣坝。⑥设置沉沙池、蓄水池：为防止雨水淋滤废弃石堆后的污水直接排入下游溪沟而污染下游水体，在废弃石堆拦渣坝的下方设平流式沉淀池；边坡平台位置设置蓄水池利于后期农业灌溉。蓄水池、沉淀池尽量采用浆砌块石，水泥砂浆抹面。⑦平台的治理：重点以打造旱地、经济林为主，也可结合当地政府需求，结合当地特色，将部分矿山平台作为食用菌生产基地等；凹采采坑可打造成养殖水面、坑塘水面等。⑧矿山道路的治理，根据当地实际情况，对于矿山公路不需要保留的，则采取覆土回填绿化，对于需要保留的，根据实际情况采用不同的技术标准，对路面进行封闭、硬化，两侧增设行道树。⑨设置警示标志：考虑到废弃矿山存在安全隐患，因此本方案中采取在矿区入口周边设置防护栏并竖立警示牌等措施，以防止矿山周边群众进入矿区。

（4）土地复垦。根据矿山土地适用性评价原则，因地制宜，对开采平台、中转场地等进行场地平整，覆土不小于30cm种植相思树、爬山虎和狗牙根等；对于堆渣面，根据现场情况进行改造，局部可做成梯田式坡面，坡面坡度修整至不大于25°，覆土厚度不小于50m种植山毛豆、相思树、爬山虎等，并设置截、排水沟，完善矿区排水系统，坡脚设置拦挡坝等。

4.2 植被措施

为防止水土流失及消除泥石流隐患，对坡面整治后的废弃石堆的坡面进行植被恢复。植被恢复主要包括以下措施。

（1）覆土回填。对坡面整治后的废弃石堆的平台、坡面进行覆土，覆土厚度为0.80m。

（2）植被种植。植被种植采用乔、灌、草本植物相结合的方式。品种的选择要求所选品种，一是具有较高的逆境胁迫忍耐力与抵抗力（主要是抗旱、抗高温、耐贫瘠、PH值幅度的极端适应力等），二是要求生长迅速，具有较强的土壤改良功能，三是具有较强的抗污染、水土保持、绿化美化和经济功能。根据当地的原生植物群落结构及以上要求，初步选定阔叶林类、花木兰、山毛豆、相思树、木荷、胡枝子、狗牙根、蔓藤、芦苇等作为植被恢复品种。具体的做法为：对覆土后的废弃石堆采取乔灌草相结合按1:2:2比例种植，多花木兰、相思树（采用树种撒播，40g/m2），山毛豆、胡枝子（采用灌种撒播，40g/m2），狗牙根、葛藤、芦苇（采用草种撒播，3g/m2）等，种植时间为春季。

5 结束语

①矿山地质环境关系到生态系统完整性。②岩土工程实施的方案根据具体矿山特点综合利用具体岩土工程方法进行综合治理，采取有效的措施，为其他地区绿色矿山地质环境恢复治理提供了新的思路。③岩土工程因地制宜的选取当地的岩土工程方法，需经过共同讨论研究，选择适合方法，对处理具体矿山地质环境问题是切实可行的。④莆田市的矿山环境恢复治理方案，为以后周边地区矿山环境恢复治理项目提供有效借鉴。