贵州省某露天矿山环境恢复治理方法研究

袁振文 樊 彬

（贵州省有色金属和核工业地质勘查局一总队）

近年来自然资源部门坚持“因地制宜，宜林则林，宜草则草”的原则［1］，下大力气，投入大笔资金，对加快经济发展而忽视的环境保护问题进行治理，并取得了不错的成果，但仍有不少矿山地质环境问题亟待解决。为此，以贵州省清镇市某露天矿山的治理为例，通过对场地整平、采坑回填、边坡台阶整理（削方降坡）、土地复垦、修筑排水沟等工程进行治理，以达到消除或减轻因该露天矿山开采诱发的地质灾害隐患，使原采区与周边地形地貌景观相互协调，改善人居环境，修复已损毁的土地资源，促进经济发展及维护社会稳定［2］。

1 矿山概况

该矿山为铝土矿露天矿山，位于清镇市132°方向直距10 km 站街镇境内，地理坐标东经106°23′42″～106°23′23″，北纬26°36′55″～26°36′31″，属站街镇所管辖，研究区有公路至清镇，交通十分方便。矿区面积为0.262 7 km2，区内经济以农业及外出打工为主。

区内地貌为溶蚀中低山地貌，地貌主要为斜坡、山峦、陡崖及冲沟，地形切割较强烈。矿区主要位于缓斜坡地带，山体的自然坡度在5°～30°。最低点在研究区的南西部洼地内，海拔1 369.00 m；最高点在研究区外北东部山顶顶部，海拔1 513.18 m；相对高差144.18 m。

矿区内的主要含矿地层为石炭系下统九架炉组，该层分为2 段，第2 段（C1jj2）岩性为浅灰、灰白色厚层块状粗晶灰岩，厚0～100 m；第1 段（C1jj1）含铝铁矿系为研究区及区域上的含铝土矿岩系，厚17～27 m。

2 矿山地质环境问题

（1）地质灾害隐患问题。区内无村寨、重要通信设施及设备，现状条件未发生滑坡、崩塌等地质灾害［3］。但在露天采场有1 个较大的采坑，深3～20 m；采场及边坡高度5～40 m，局部有不稳定松散碎石渣体边坡，降雨时地表水的下渗可能引发小型水土流失、小型边坡失稳等地质灾害，且边坡现状已形成大量细小冲沟。

（2）矿区含水层破坏问题。矿区范围内不属于贵阳市两湖水源保护区，附近也无自然保护区。矿区露天开采的高度大于开采范围内最低侵蚀标高，该区域范围内水的补给情况主要属于大气降水，大气降水总体从南东汇聚到北西角再排泄出研究区。区内地形地貌总体被破坏，自然地形南东高北西低，有利于地表水的排泄。该区含水层以白云岩岩溶水为主，埋藏深度较大，地表松散层孔隙含水层厚度小，含水量不大；开采产生泥质水下渗，对地下水有轻微影响，但对含水层破坏性小。

（3）地形地貌破坏问题。矿区开采及排土对采场地形地貌破坏严重，该区有露天采场、采坑及边坡1、边坡2 及边坡3 挖损、压占破坏的土地区域，总面积12.93 hm2。采矿活动开挖、压占的土地类型以灌木林地及荒草地为主，破坏改变了土地原有性质，破坏了原有的生态景观、自然地形地貌，对原生地形地貌景观影响大、破坏程度严重。

3 矿山环境恢复治理可行性分析

3.1 削方降坡可行性分析

矿山采场共形成了3个边坡，边坡高度5～40 m，边坡主要以松散岩土体和基岩为主，绝对高度0～95 m，存在滑坡、崩塌等地灾隐患，因此采用台阶式整理（削方降坡），以达到放缓边坡稳定的目的，同时可边开采边施工，保证一定的经济可行性。虽然台阶式削方降坡在一定程度上损害了部分生态环境［4］，但能够保证人民群众生命及财产的安全，并且在形成台阶后进行相应的生态修复措施，可将生态环境慢慢恢复。

3.2 矿山土地复垦可行性分析

需复垦区的土地利用类型主要为灌木林和其他草地，根据切合实际、综合设计、就地取材、因地制宜原则，将矿山恢复成灌木林地和草地需进行表层覆土的工程有露天采场、采坑回填、边坡治理，总需复垦土方量为29 224 m³（表1）。

覆土土源取自台阶工程清理方量及场地内堆积的土壤方量，土源大概方量50 000 m³，需复垦土壤方量29 224 m³，矿山内部土源充足。

4 矿山环境恢复治理设计及要求

根据现场调查，矿区内的主要恢复治理区有露天采场、采坑及边坡，对各治理区进行恢复治理设计，矿山环境恢复治理区见图1。

4.1 露天采场恢复治理设计

露天采场主要设计治理工程为采场场地整平+整平后覆土+覆土后植被复绿。

（1）场地整平。首先将场地内的废渣清理回填至采坑，对区域内进行平整，采用清高填低的方式将采场内堆积的渣体及表土清理平整。整平人工开挖、倒土时，需注意施工安全，防止碰撞支护结构、工程桩等。应对进场人员进行安全教育，书面交底并立安全责任书。

（2）覆土。对场地平整区域进行覆土，该区的覆土工程是该矿山的最大覆土工程，覆土平均厚度约30 cm，覆土所需方量21 815 m³，土源可直接取自矿区内台阶工程清理方量及场地内堆积的土壤方量。矿区内土源方量充足，无需外购土源。

（3）植被复绿。复绿过程中应根据实际情况进行绿化，树种的选择规格与复垦工程相似，植物品种选择以适地适树、适应性强、病虫害少、耐粗放管理、经济实惠［5］，以乡土树种（香花槐、桂花、刺槐）为主的原则，同时结合实际。该矿山选用树种为香花槐，规格为带土球，胸径≥3.0 cm，单棵高度≥150 cm，注意养护及成活率，成活率需85%以上。

为保证治理恢复的绿化效果，每公顷均匀播撒120 kg 草种，保证工程结束后，植被覆盖率在90%以上。另外，在露天采场种植乔木，乔木株距均为3.0 m×3.0 m。

4.2 采坑治理工程设计

采坑主要设计治理工程为采坑回填+整平覆土+覆土后植被复绿。

（1）采坑回填。该采坑位于矿区露天采场中部，开采时间较长，采坑面积较大，约8 695 m2，海拔1 390～1 415 m，绝对高差0～25 m，该矿山设计回至标高1 410 m，回填时设计进行分层压实，分层厚度宜为300～500 mm。回填应尽量采用石料或土石混填，石块厚度应小于分层厚度的2/3，将石方或含块碎石较多的土石方回填底部，表层尽量用土方平场，分层夯实，为后期复绿打好基础。回填前应进行清表挖根，回填反压不应对临近构造物和环境造成影响，不应引起次生地质灾害。填筑表面应平顺而有利排水，不得留有积水坑槽。不能利用生活垃圾及对地下水有污染的工程开挖弃方回填。

（2）整平覆土。将采场内堆积的矿渣、碎石方进行采坑回填后对区域进行平整，场区平整后的坡度不应大于30°。回填整平完毕利用矿区内的土源对采坑进行覆土。

（3）植被复绿。复绿过程中应根据实际情况进行绿化，树种的选择规格与复垦工程相似，选择相应的植物品种（树种+草种）进行复绿，并注意养护及成活率。

4.3 边坡治理工程设计

边坡治理工程主要为边坡台阶式整理（削方降坡）+台阶拦土坎覆土+植被复绿+台阶边坡脚覆土及种植藤蔓植物对边坡进行绿化。

（1）台阶式整理。对边坡的高陡区进行削方降坡、修建台阶，产生的土石方用于回填露天采坑，达到消除地质灾害隐患的目的。该矿山的边坡1 为基岩边坡、边坡2 与边坡3 为松散的堆积体。在边坡治理时，采用自上而下的台阶式边坡，松散层堆积物边坡台阶高≤5 m，台阶宽≥4 m，台阶边坡角≤45°，最终边坡角≤40°；基岩边坡台阶高≤8 m，台阶宽≥4 m，台阶边坡角≤60°，最终边坡角≤50°。台阶工程大样见图2。

边坡施工采用机械清理，基岩采用电锤松动、机械作业，因边坡陡窄，施工时注意安全作业，严防安全事故发生。采面及边坡周边均应修建排水沟，防止暴雨冲坏边坡。

（2）台阶拦土坎及种植槽覆土。在修建好的边坡台阶上用清理的表土及石方修建两道高30 cm 的土坎，一道位于台阶外缘，用于拦土；一道位于台阶边坡脚（距离台阶边坡脚30～50 cm），用于构建形成种植槽，种植藤蔓植物对边坡进行绿化；修整好的边坡进行覆土，覆土平均厚度不小于30 cm，覆土量1 300 m3。

（3）台阶、边坡角植被复绿。台阶复绿与露天采场复绿基本一致，根据实际情况进行绿化，草种与树种选择和种植同样按采场要求操作。在边坡脚修建的种植槽内种植1排爬山虎，爬山虎株树径≥1 cm，株距1.5 m×1.5 m，行间间杂种植，并注意养护及成活率。

4.4 排水沟设计

对松散边坡、露天采场及采坑修建截排水沟，防止暴雨冲刷采场，排水沟及参数见图3。根据相关规定，工作区属Ⅴ等工程（防洪标准校核取20 a 一遇的最大降雨量洪水标准设计），排水沟按照贵州省水利厅相关规范计算。排水沟每米工程量见表2。

排水沟断面A2 根据设计频率暴雨坡面最大径流量按明渠均匀流公式计算。排水沟横断面设计为充分利用当地材料，根据水力计算结果，结合汇水面积较大的实地情况，确定新修排水沟均为矩形断面，选定排水沟断面尺寸为0.8 m×0.8 m，沟道纵坡坡度为5%，均采用M7.5 浆砌石砌筑，厚0.25 m，面采用1∶2水泥砂浆抹顶，厚2 cm，1∶2水泥砂浆抹底，厚10 cm。

根据实际情况，设计排水沟总长1 200 m，经计算挡排水沟土方开挖1 440 m3，M7.5 浆砌石砌筑360 m3，平面粉刷1 617.6 m2。

5 保障措施

该矿山的环境恢复治理工作由具有相关资质的施工单位组织负责，各项工程施工必须执行相关的技术要求，上岗前必须进行技术交底、安全交底。在项目施工的同时由具有资质的监理单位全程监督检查，项目定期向自然资源管理部门汇报，最终组织相关单位、专家进行验收。

6 结 语

贵州某露天矿山通过对矿山环境恢复治理的可行性研究，得出该矿山进行台阶式削方降坡、土地复垦及相关复绿措施可行。该矿山的治理工程设计为露天采场场地整平+覆土+植被复绿，采坑回填+覆土+植被复绿，边坡台阶式整理（削方降坡）+台阶拦土坎覆土+植被复绿+台阶边坡脚覆土及种植藤蔓植物对边坡进行绿化，松散边坡顶部截排水沟+露天采场及采坑排水。根据设计方案实施，可以达到消除地质灾害隐患、植被复绿、恢复景观、恢复矿山地质环境的目的。