安徽某废弃非金属矿山地质环境治理研究

李功成

(安徽省广德市自然资源和规划局，安徽 广德 242200)

1 引言

本文研究的矿山位于安徽省东南部，主要开采矿种为石英砂岩，开采方式为露天开采。在本世纪初，由于政策原因，矿山关闭停采。治理区地质环境问题突出，不仅存在地质灾害隐患，而且破坏了区域自然景观，与周边的青山绿水极不协调，同时造成了大面积的土地资源浪费，给S215省道及Y033乡道沿线造成了视觉污染，也严重影响附近村庄居民生活环境，因而治理区内矿山地质环境综合治理工作已势在必行。

2 自然地理特征

2.1 气象、水文

矿区属北亚热带湿润季风气候区，年极端最高气温40.4 ℃(1978年7月6日)，年极端最低气温-14.6 ℃(1969年2月6日)；多年平均降水量1 328 mm，降雨年际、年内分配不均，年最大降水量2 377.0 mm(2016年)，年最小降水量775.9 mm(1978年)，多年平均蒸发量1 453.5 mm，多年平均相对湿度80%。年均降水天数150 d，降雪天数9 d，无霜期229 d。2016年6月20日，遭遇罕见大暴雨，中国天气网公布的全国24 h降水量排名中，广德以266.3 mm降水量占据全国第一[1]。

2.2 地形、地貌与植被条件

治理区所在的广德市东北部地区以丘陵为主，仅皖、苏、浙接壤处有低山蜿蜒，该处石灰岩质纯层厚，发育了典型的亚热带地下喀斯特溶洞，其中太极洞已辟为重要游览景点。治理区内坡表基本无植被覆盖，局部见一年生草本；坡顶主要植物以草本及灌木为主，间或有低矮乔木，植被覆盖较好。

3 地质概况

3.1 地质构造

治理区所处大地构造位置为扬子准地台、下扬子台拗、苏浙皖断皱束、长兴—广德凹褶断束的西南部[2]。区内地层从志留系中上统至白垩系出露齐全，区域地层属扬子地层区下扬子地层分区，泥盆系上统五通组为海陆交互相沉积，主要为石英砂岩及粉砂岩。治理区区域构造主要由部分门口塘坳陷、广德坳陷、长兴凹褶断束三者组成，形成了中南部-北东部印支加里东构造层和北西-西南-东南部燕山构造层两个不同地质时期较为明显分界的构造格局，但前者在燕山运动期被改造，形成了北北东-北东向构造方向为主，北西和东西向为辅的褶皱断裂带；后者以坳陷盆地为主。区内褶皱属广德—长兴凹褶断束的次级构造，其中包括牛头山向斜、新杭向斜、大王村向斜、独山背斜、五元山背斜、官山—砺山复式向斜等。本区岩浆岩不发育，区内未发现断层、褶皱等结构面，主要结构面为岩层层面。

3.2 地层及岩性

治理区出露地层有泥盆系上统五通组及第四系。泥盆系上统五通组：分布于矿区的大部，产状220°～240°∠5°～20°，为本区的赋矿地层。岩性主要为灰黄色中厚层-厚层状石英砂岩夹黑色泥质页岩。第四系上更新统下蜀组坡积：粉砂质亚黏土、黏土、砂、夹灰色砂岩砾石，不均匀分布于矿区的外围山体表层，厚0～10 m。矿区内未见岩浆岩，蚀变作用不发育，各层位未发现热液蚀变现象。

4 工程及水文地质条件

治理区原主采矿体直接出露地表，无顶板，底板围岩与矿体岩性相近，为细粒石英砂岩及粉砂岩，为强度中等岩石，工程地质条件简单。据《中国地震动参数区划(2015)》(GB18306—2015)，本区地震动峰值加速度分区为0.05g，相当于地震基本烈度Ⅵ度，地震活动不频繁，也不强烈，属于低烈度区[3-4]。

4.1 水文地质条件

4.1.1 地下水类型及含水岩组

松散岩类孔隙水：含水层为第四系上更新统下蜀组坡积，主要岩性为粉砂质黏土夹碎石。根据民井调查，单井涌水量<10 m3/d，富水性弱，为HCO3—Ca型水，pH值6.8～7.2，矿化度0.2～0.85 g/L，透水性较弱。

基岩裂隙水：含水层为泥盆系上统五通组，岩性以石英砂岩为主。单井涌水量<10 m3/d，富水性弱。水质类型为HCO3—Ca·Mg，矿化度0.16～0.4 g/L，该层为弱含水层。

4.1.2 地下水的补给、径流与排泄条件

治理区内地形较复杂，基岩裸露，含水岩组主要接受大气降水垂直入渗补给，地下水的径流受地形条件控制，水力坡度与所处地形的坡度基本一致，区内地下水大致自东部向西部径流，蒸发是地下水的主要排泄方式。

4.2 施工条件分析

治理区内有公路通往新杭镇和S215省道，从S215省道可经过Y033乡道进入治理区。治理区交通便利，施工人员、机械设备和运输车辆等可直接进入施工现场。施工、生活用水可取自周边的村民居住区。施工场地临近箭穿村，距广德城区亦较近，施工所需材料基本上能够就地取材或就近购买。治理区废弃地范围较大，且地形较平缓，在整合废弃地地形贯通场地后，施工设备和原材料进场及搬运都方便，施工场地条件良好。

5 治理方案

5.1 Ⅰ区治理设计

Ⅰ-1区治理设计：由于边坡节理裂隙较发育，连续强降雨入渗导致现有平台出现碎裂状裂缝，必须对裂缝区域进行全面清除，故无法按照原设计进行削坡减载形成50°最终边坡。为保证最终边坡整体稳定性，经测算，在保证施工安全的前提下，本区域边坡+95 m以上部分调整为45°削坡减载，削除裂缝区域边坡，下部仍按30°回填压脚，并于标高+95，+102，+111及+120 m(台阶高差平均为7 m)处设置安全稳定平台，对上部45°边坡进行挂网喷播复绿，下部30°(局部20°)最终边坡及平台进行覆盖种植土30 cm后，再撒播乔灌木种子复绿，施放的密度为15 g/m2。

Ⅰ-2区治理设计：根据土地利用规划，Ⅰ-2区需要进行挖高填低，场地平整(最终形成自坡脚到道路约3°的缓坡)。由于后期规划为农用地，故在最终场地上覆盖种植土50 cm，以达到后期规划的农用地要求。

5.2 Ⅱ区治理设计

Ⅱ-1区治理设计：对该区+110 m以上坡面50°进行削坡减载，+110 m以下坡面30°回填压脚，并于标高+110、+125 m处设置4 m宽安全稳定平台(20号～22号坡面平台高度由+110 m缓慢过渡至+115 m)，同时边坡与平台与Ⅰ-1区域自然衔接，形成统一坡面及平台进行综合治理，对50°最终边坡进行挂网客土喷播复绿，30°最终边坡及平台进行覆盖种植土30 cm后，再撒播乔灌木种子复绿，施放密度为15 g/m2。

5.3 Ⅰ区临时上山道路区域治理设计

由于前期施工修筑的上山道路，局部区域地形较凌乱。根据治理的需要，对此区域在完成主体边坡治理后，进行场地清理平整，覆土30 cm，并撒播乔灌木种子复绿。

5.4 截(排)水沟设计

洪峰流量计算公式：

QN=0.278×aCNFΦ

(1)

式中：QN为洪峰流量，m3/s；a为洪量径流系数，取0.15；CN为平均1 h降雨强度，mm/h；F为山坡集水面积，km2；Φ为修正系数，取1.2。

截排水沟断面尺寸确定根据明渠流公式：

Q=ωC(Ri)/2

(2)

式中：Q为流量，m3/s；C=(1/n)×R/6，n取0.03；ω为过水断面积，m2；R为水力半径，R=ω/χ；χ为排水沟断面湿周，m；i为坡比，取5%。

坡顶截水沟：结合地形地貌状况，在坡顶设置截水沟，截水沟设置在最终边坡界线向外2 m(水平距离)处。截水沟采用浆砌石块砌成，砌筑用水泥砂浆强度M7.5，块石强度不小于MU30，并用M10水泥砂浆勾缝。对于地势陡，水势猛的坡顶地段，可根据需要增大墙体的高度，以保证洪水来临时，坡面土壤和植被不受冲击。

坡顶截水沟设计长度是根据其投影长度，并结合地形坡度，按≥5%坡面地形起伏设计。

坡脚及平面排水沟：为及时疏排坡面汇流，保证满足坡面排洪泄水的需要，减少水土流失，本次设计在紧邻最终边坡坡脚处修建坡脚排水沟(含与区外排水系统或宕底水塘相接的连接排水沟)。坡脚排水沟采用浆砌石块砌成，砌筑所用水泥砂浆强度M7.5，块石强度不小于MU30，并用M10水泥砂浆勾缝，按5%地形起伏设计。

5.5 蓄水池设计

根据现场实际情况，由于坡脚后期需要进行回填压脚，且周边具有良好的养护水源保证，故本次将蓄水池取消，区内排水系统最终汇入周边市政管网。

5.6 坡脚绿篱种植设计

沿边坡坡脚外2 m处覆土50 cm进行绿篱种植，构成坡脚安全绿化带，品种为法国冬青，种植规格为4株/m2，根据调整后边坡坡脚绿化带位置将原设计进行了适当调整，绿篱种植4 080株。

5.7 安全警示牌设置

为增强治理区周边过往行人的安全意识，于治理区显眼位置树立安全警示牌6块，尺寸为600 mm×900 mm，面积为0.54 m2，安全警示牌为永久设置，设置要求应符合相关规范要求。

5.8 治理区供水系统设置

供水水源：治理区周边有居民和村庄，宕底应保留蓄水池或原始水塘，附近有浇灌河流等，可作为供水水源地。

5.9 宣传牌设计

为彰显矿山地质环境治理项目实施的重要性，增强全社会的环境保护意识，进一步开展矿山地质环境治理工作，于区内进出场显眼位置处设置宣传牌一块，规格为4 m×8 m，面积为32 m2，铁质。

5.10 坡顶施工便道

坡顶施工便道设计在边坡削坡坡顶后推3～4 m，采用挖掘机开挖、压实、整平，主要为挖机简单开路，方便运输。具体路线根据坡顶地形灵活确定，平均宽度4 m，总体原则以尽量减少开挖工程量，减少占用林地为宜。施工结束后，施工道路需进行整修平整，并进行覆土，撒播乔灌木种子绿化，不留安全隐患。

6 结论

本文研究对象为安徽省东南部的一座非金属矿山，在日益严峻的生态环保形势下，矿山开发的恢复治理工作越来越紧迫。文章从研究区的自然地理、地质特征入手，详细分析了研究区的工程地质特征、水文地质特征以及原矿山的开采工艺特征，在此基础上提出了矿山恢复治理的措施，对相邻区的矿山恢复治理工作有一定的参考意义。