瑞昌市上坂石灰石矿废弃矿山地质环境问题及恢复治理措施

孙西安

（江西省地质局第三地质大队，江西 九江 332100）

1 矿山地质环境概况

瑞昌市南阳乡上坂石灰石场位于瑞昌北西280°方向约12 km处，北距长江约14 km，交通较为便利。矿区及其周边主要为构造侵蚀溶蚀低丘陵，总体地势南高北低。当前地表土壤主要为粉质黏土及碎石土，土地利用类型主要为林地和采矿用地，地表植被为稀疏灌木丛和芭茅草等杂草，项目区地带性植被为亚热带常绿阔叶林，水土流失强度为轻度[1]。

矿区位于横立山—黄桥向斜北翼近轴部，向斜轴迹北东东，矿区及其周边地层有第四系全新统山背组和三叠系下统周冲组，主要有第四系松散岩类孔隙水和碳酸盐岩类型溶洞水两大类[2]。矿区目前已经闭坑废弃，开采边坡以较硬岩类或坚硬岩类构成的岩质边坡为主，人工边坡高陡，偶有落石滚下，边坡裂隙较发育，矿区工程地质条件复杂。当前矿山的土地利用类型被划分为林地和城镇村及工矿用地2个一级类，有林地、其他林地和采矿用地3个二级类。在矿上开采期间，原始地形地貌和林地被严重损毁，矿山停采后留下3个废弃采场，破坏地质环境的人类活动频繁。

2 矿山主要生态环境问题

2.1 地质灾害隐患

矿山开采形成了3个露天采场，露天采场1和2形成高陡人工边坡，采坑边坡最大高度达39.93 m，边坡陡立，边坡角在40°～80°。岩体破碎，坡面废石堆积，存在危岩体。采坑边坡高度大于《建筑边坡工程技术规范》中的岩质边坡坡度允许值，且未分级放坡，边坡稳定性较差，在强降雨或强烈震动等条件下，边坡顶部危岩体易发生崩塌，坡表堆积的废石易向下滚落。

2.1.1 露采场坑边坡特征

露天采场1人工边坡长214.00 m，坡向120°，最大高度为22.21 m，边坡角为50°～65°。该边坡为岩质坡，岩性主要为深灰色中厚层状灰岩。地层产状为120°∠72°，地表残坡积层厚0.20～0.80 m。岩石裂隙发育，主要有3组：L1，78°∠68°，裂面平直，密度2条/m，宽约1.0 mm，微张；L2，220°∠89°，裂面平直，密度3条/m，宽约1.0 mm，微张；L3，33°∠87°，裂面平直，密度3条/1.5m，宽约2.0 mm，微张。

露天采场2人工边坡长263.00 m，坡向300°，最大高度为39.93 m，边坡角为40°～80°。该边坡为岩质坡，岩性主要为深灰色中厚层状灰岩。地层产状为122°∠69°，地表残坡积层厚0.10～0.80 m。岩石裂隙发育，主要有3组：L1，80°∠68°，裂面平直，密度3条/m，宽约1.0 mm，微张；L2，230°∠89°，裂面平直，密度2条/m，宽约1.0 mm，微张；L3，45°∠81°，裂面平直，密度3条/m，宽约2.0 mm，微张。

露天采场3人工边坡长56.00 m，坡向305°，最大高度为4.00 m，边坡角为30°～50°。该边坡为岩质坡，岩性主要为深灰色中厚层状灰岩。地层产状为122°∠70°，地表残坡积层厚0.20～0.80 m。岩石裂隙发育，主要有3组：L1，85°∠65°，裂面平直，密度1条/m，宽约1.0 mm，微张；L2，240°∠45°，裂面平直，密度2条/m，宽约1.0 mm，微张；L3，40°∠68°，裂面平直，密度2条/m，宽约1.0 mm，微张。

2.1.2 边坡稳定性分析

根据现场调查及地形测绘资料，采用极射赤平投影法对露天采场1、2、3人工边坡稳定性进行工程地质分析，如图1、2、3所示。通过图1分析可知，L1—L2、L1—L3、L2—L3组合交线位于坡面同侧，且倾角小于坡面角，不利于边坡稳定。其他裂隙组合交线位于坡面异侧或同侧，倾角大于坡面角，对边坡稳定性影响较小。通过图2分析可知，L2—L3组合交线位于坡面同侧，且倾角小于坡面角，不利于边坡稳定。其他裂隙组合交线位于坡面异侧，对边坡稳定性影响较小。通过图3分析可知，L2—L3组合交线位于坡面同侧，且倾角小于坡面角，不利于边坡稳定。其他裂隙组合交线位于坡面异侧，对边坡稳定性影响较小。

图1 露天采场1极射赤平投影法东侧边坡稳定性分析与评价

图2 露天采场2极射赤平投影法东侧边坡稳定性分析与评价

图3 露天采场3极射赤平投影法东侧边坡稳定性分析与评价

2.2 地形地貌景观及植被破坏

废弃采场1：面积为0.501 9 hm2，为一高陡岩质边坡，最大坡高为22.21 m，南北境界长约110.00 m，东西境界宽约50.00 m。废弃采场2：面积为0.976 1 hm2，为一高陡岩质边坡，最大坡高为39.93 m，南北境界长约100.00 m，东西境界宽约97.00 m。废弃采场3：面积为0.084 1 hm2，为一高陡岩质边坡，最大坡高为3.00 m，南北境界长约42.00 m，东西境界宽约20.00 m。原始地形地貌已经被破坏，植被以茅草、灌木为主，少量乔木，植被景观破坏严重。

2.3 土地资源损毁

目前，矿山已损毁土地面积为1.562 2 hm2。其中，城镇村及工矿用地面积为0.909 4 hm2，林地面积为0.652 8 hm2，土地资源的损毁程度为严重。

2.4 土地复垦方向

土地复垦方向的确定需要考虑多方面因素。综合考虑矿山实际情况、政策及土地使用权人的建议，确定本方案各评价单元土地复垦方向。废弃采场植树复绿，人工边坡挂网种草复绿。

2.5 土资源平衡分析

2.5.1 表土需求量分析

复垦为乔木林地时，要求有效覆土层厚度不小于1.00 m。本复垦项目边坡平台复垦为林地，需覆土1.00 m厚。据测算，共需表土11 134 m3。

2.5.2 表土剥离量分析

矿区基岩裸露，原剥离的表土也未保存，表土剥离量为0。

2.5.3 表土供需平衡分析

根据上述分析，矿山土地复垦所需表土均要外购，外购表土量为11 134 m3，运距为2 km。

3 恢复治理措施

3.1 清坡工程

废弃采场1、2、3边坡顶部开采坡面存在一定数量的松动危岩，对施工、居民都有安全隐患，拟进行清除，清理得到的石渣在采坑内进行场地平整。

（1）采场边坡不稳定区段坡面清理工作须特别注意清理坡面浮石；

（2）清理斜坡区段堆积废石。工程量：废弃采场1危岩体及浮石清理800 m3，废弃采场2危岩体及浮石清理950 m3，废弃采场3危岩体及浮石清理220 m3，共计1 970 m3。

3.2 锚喷支护工程

废弃采场1和2为高陡岩质边坡，边坡坡度分别为55°～65°和40°～80°。据南阳乡人民政府介绍，未来旅游开发将两处坡面作为文化墙，向游客展示瑞昌南阳山药文化和闯王洞的传说，同时考虑边坡稳定性，对废弃采场1和2采取锚喷支护措施。

在进行挂网前，要清理坡面风化岩、浮石、杂物及松动岩块，平均清理厚度为20 cm，对坡面转角处及坡顶的棱角进行修整，使之呈弧形，尽可能使作业面平整，便于锚喷施工。

钢筋网用锚杆固定于边坡表面，锚杆采用φ25.0 mm Ⅲ级螺纹钢筋，长锚杆L=3.00 m，纵横间距为3.00 m，坡面局部不平整处加密锚杆。钢筋网采用φ6.0 mm螺纹钢筋焊接而成，网格大小为20 cm×20 cm。坡面喷射混凝土强度为C30，同时，在坡面布置聚氯乙烯（Polyvinyl Chloride，PVC）管泄水孔，PVC管外径为10 cm，长15 cm，孔距为1.50 m，呈梅花状布置。

3.3 排水沟工程

在废弃采场1公路旁开挖一条排水沟，两端分别引入天然水沟中，衔接处做好防冲刷等防护措施。排水沟采用梯形断面，排水沟上部净宽1.00 m，下部净宽0.40 m，净深0.40 m，侧壁和底部厚0.20 m。技术要求：采用M7.5浆砌块石砌筑，块石选用强度不低于MU30的新鲜硬质块石，块径一般不小于20 cm。排水沟及迎水面用M10砂浆抹面。截水沟基槽按1.0∶0.5放坡开挖。排水沟每15.00 m设2 cm宽伸缩缝，缝内填塞沥青木板，沿内面和顶面填塞，填塞深度不小于15 cm。

3.4 采场底平台覆绿工程

3.4.1 覆土

复垦为乔木林地时，要求有效覆土层厚度不小于1.00 m。复垦为有林地时，要求有效覆土层厚度不小于0.50 m；复垦为草地时，要求有效覆土层厚度不小于0.50 m。本项目拟将采场底平台复垦为乔灌木林地，需覆土1.00 m厚。工程量：废弃采场1底平台共0.393 8 hm2，覆土量为3 938 m3；废弃采场2底平台共0.655 8 hm2，覆土量为6 558 m3；废弃采场3底平台共0.063 8 hm2，覆土量为638 m3。覆土量共计11 134 m3。

3.4.2 植树种草

平台覆土后种植乔灌木、撒播草籽。乔木树种选用桂花树、杨梅树、香樟树交叉种植，乔木挖穴规格设计直径0.80 m，坑深0.80 m，种植间距为3.00 m×3.00 m；面上撒播草籽，草籽选用百喜草、狗牙根、高羊茅、芒草等草籽，每公顷40 kg。废弃采场1的乔木选用杨梅树和香樟树，废弃采场2和3的乔木选用桂花树和香樟树。坡底种植藤本攀岩植物紫藤，种植间距为0.50 m。

改土措施选择多施农家肥和实行草间轮作的方法来涵养土壤[3]。本方案生物化学工程主要是土壤培肥所采取的土壤改良工程，提高复垦土地的生产力。施肥改良以有机肥作底肥，同时施用无机肥，有机肥和无机肥结合施用，既增产又养地。有机肥的用量为林地每亩150 kg。本方案复垦林地面积为1.113 4 hm2，需有机肥2 505.4 kg。

3.5 公路工程

乡村公路到废弃采场2和废弃采场3需要修建公路，公路总长540.00 m，路面宽3.00 m，采用C30水泥混凝土路面。该水泥混凝土路面厚22 cm，混凝土强度以28天龄期的抗压强度为30.0 MPa控制（抗弯拉强度4.5 MPa）。在水泥混凝土路面施工前，清除原路基杂草，坑槽、纵坡、横坡必须全部进行粗调平重振碾压，材料采用手摆（铺）片石或石渣，碎石嵌缝（碾压）压实，压实度为95%，检验合格后方能浇筑路肩砼再进行精调平碾压。弯道路基超高路中线旋转轴位置不大于6%。

在公路靠近山体一侧修建排水沟，开挖土边沟尺寸：沟底面宽度40 cm×沟墙深度40 cm×沟顶面宽度60 cm，排水沟底部采用砂浆抹面。保证平面排水沟线形顺直、曲线圆滑顺适、纵坡沟底不积水。路面抗滑采用刻槽、压槽、拉槽及拉毛等方法制作，深0.6～0.8 mm，特殊路段（急弯、陡坡）深0.8～1.0 mm。路面养护应采用麻袋、草袋等洒水湿养生等方式，养护湿润时间为14～21天（高温天不宜少于14天，低温天不宜少于21天）。

工作量：水泥混凝土路面面积为1 620 m2，排水沟开挖土方108 m3，抹面面积为6 750 m2。

3.6 休闲步道

废弃采场1和废弃采场2内在覆土复绿后修建休闲步道。废弃采场1的休闲步道长142.00 m，废弃采场2的休闲步道长250.00 m。休闲步道采用大理石板铺设，1块大理石板尺寸为0.60 m×1.00 m，厚20 cm，间隔15 cm。工作量：大理石板523块（1.00 m×0.60 m×0.20 m）。