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矿山地质环境治理措施

2018-12-28 09:44 来源:环境治理论文 人参与在线咨询

摘要:分析了癞痢山废弃矿山的地质环境问题,探讨了相应的治理措施,并介绍了理效果,对类似关闭矿山的地质环境治理有一定参考价值。

关键词:癞痢山;地质环境;治理措施

原马鞍山市向山硫铁矿属于国有大型矿山企业,成立于解放初,经过长达半个世纪的开采,直到1992年10月因资源枯竭已闭坑;该企业随着资源枯竭,效益低下,负担过重,于2001年破产。该矿山历史上为国家基础设施和重点工程建设作出了巨大的贡献,但企改破产后,井口未处治(癞痢山周边为其井口所在地),场区无人管理,存在较多安全隐患及地质环境问题,加之,所弃矿渣、粉尘对周围农田产生侵害,周边群众反响强烈。2017年底由马鞍山市国土资源局牵头,组织了对癞痢山矿山地质环境的治理工作,取得效果令人满意。

1治理前地质环境概况

1.1治理区工程地质条件

治理区内各岩土层可分为三组,即①杂填土(Qml)、②第四系坡积~洪积相松散堆积岩组(Qdl~pl)和③强风化凝灰质安山岩。其特征分述如下:①人工回填土(Qml)褐黄色,稍湿~很湿,稍密状态。主要岩性为尾矿砂、粘性土,内夹碎石,其次为废石、尾砂、废渣。钻孔揭露厚度为0.70~20.70m,分布于治理区西北侧。②第四系坡积~洪积相松散堆积岩组(Qdl~pl)褐黄色,稍湿,可塑~硬塑状态,内含铁锰质结核。黄褐色,湿,可塑状态,含铁锰质结核。平均含水量w=27.8%,平均液限指数Il=0.43,平均压缩系数a1-2=0.32,属中等压缩性,承载力特征值180Kpa,钻孔揭露厚度为0~42.0m。③强风化凝灰质安山岩(a)褐黄色,岩石质软,岩芯呈块状、碎块状结构,平均饱和抗压强度为17.88Mpa,平均软化系数为0.51,平均粘聚力为3.20Mpa,平均内摩擦角为40.4度,平均动力触探N=51,为软质类岩石。承载力特征值240Kpa。该层广泛分布于勘探区内,该层未揭穿。

1.2治理区水文地质条件

治理区水文地质条件简单,自然排水条件好。地下水主要为赋存于第四系残坡积层中的孔隙潜水和基岩中裂隙水,前者于沟谷及斜坡低坳处含水量较丰富,透水性较强,常以下降泉排泄于沟谷中,含水层的展布随地形特征而变化;后者主要分布于构造裂隙发育地带,赋水性较差,水力联系弱,仅于坡面的中部见有少量地下水从岩石结构面中渗出,但流量极小,难以形成地表径流,多日无雨时则无地下水渗出。地下水补给来源主要为大气降水。

1.3治理区主要矿山地质环境问题

矿山地质环境问题主要是原向山硫铁矿区存在乱挖、乱堆损毁土地严重以及闭坑后形成的酸水污染。其矿山开采和选矿设施造成乱挖、乱堆损毁了土地,破坏了植被生长的基本条件,成为诱发水土流失、水土资源环境污染及视觉污染等一系列地质环境问题的根源。项目区地表基岩裸露,废弃矿渣无序堆放,如癞痢山北西一采坑因围岩所含硫化矿物经长期风化、淋溶作用不断有酸水形成(PH=2~3),积水成塘;又因前些年一些私企受利益的驱动,在本治理区大肆乱挖、乱堆,也加剧了其水土资源环境的破坏程度,使周边村民长期遭受严重恶化的矿区环境困扰而迟迟得不到解决。废石堆夹带的黄铁矿尾矿,不断氧化形成大量酸水,并随地表径流经洋河汇入慈湖河后注入长江,致使流经市区的慈湖河水系呈褐红色,凡受酸水波及之处,土地严重酸化,水体鱼虾绝迹;而渗入矿区地下的酸水,因受周边矿山露天采场疏干排水的吸夺作用,其酸水不断向矿区外围扩散,对区域地下水环境也构成了一定的影响。废石场堆积厚度约10~20m左右,堆积量约20万m3;其表面高低不平,高差约达10m左右,所形成的废石堆坡度约在40°~50°不等,表面无植被生长。位于癞痢山西北侧的原向山硫铁矿井口、井架未处理,存在局部塌陷的安全隐患,废弃井架严重造成视觉污染。综上所述,癞痢山位于慈湖河上游,现状存在地质灾害问题主要为:废弃物乱堆乱放压占和破坏土地、井口井架压占和破坏土地、废弃建筑物压占和破坏土地、废弃物形成的酸水外泄对水土环境造成污染。

2治理措施

2.1土地平整

土地平整主要内容有拆除废弃建筑物、整平场区及回填种植土。废弃建筑物拆除采用人工与机械配合、人工剔凿的方法。有些拆除对象有用的材料少,或者为了加速拆除则采用纯破坏性拆除方法,如用挖机或重锤锤击等方式拆除地面等。场区平整施工时按照从高到低的原则,根据用地现场的实际情况,进行测量、定线,然后将各施工现场划分若干个作业区,并确定施工顺序进行施工,当最后一块作业区完工后,对临时基地实行边撤边离边施工的方法。植土回填厚度确保苗木的种植穴深度达到0.5m,观感质量保证种植土回填造形美观、舒适,坡体顺适、自然。

2.2护坡工程

护坡工程采用浆砌片石拱形骨架护坡。在拱形骨架施工前应对边坡进行边坡修整,总体思路是先防护后施工,先浮石、浮土后危岩石,边施工边监测,从上至下逐层清理。边坡修整完成后,再进护面放样,骨架施工采用挖槽法施工。浆砌片石拱形骨架护坡有高4m及高10m两种,护坡骨架之间的空隙应撒播草籽。骨架每隔10m设置一道伸缩缝,缝宽2cm,用沥青麻絮填塞。镶边石采用C20水混凝土预制,M10水泥砂浆砌缝,缝宽1cm。施工时要注意使镶边石与骨架秘贴,有明显缝隙的要用砂浆填充。用于浆砌工程的片石强度不低于30MPa。护面应根据实际情况设施人行踏步,但每一挖方路段以设置不少于一道为宜,扶手应做防锈处理。

2.3排水工程

为防止上坡面雨水经地表对治理边坡岩体的冲刷侵蚀影响,修筑排水沟可以有效保护边坡的长期稳定。同时在各个治理区内四周修建排水沟,使地表水体汇集进入排水沟,再由排水沟导入到低洼的沟塘中。排水工程施工顺序按“先下游,后上游”、“每20米一段分段施工,分段完成”的原则进行施工。水沟纵向排水坡度不小于3‰,砌筑前夯实基底和坡面。排水沟底宽0.6m,最小高度0.5m,截面成梯形,侧向坡度1∶0.5。沟壁采用C20混凝土预制块砌筑,预制块间用M7.5砂浆勾缝。水沟每隔20m设2cm的沉降缝,缝内采用模板浸油防渗。

2.4绿化工程

根据马鞍山市的气候和区域经济特点,采用人工复绿的方式将露采场开采宕口恢复成林地,树苗选用适应当地生长又耐酸性的马尾松等,播种方式为穴栽,穴规格不小于50×50×50cm,穴栽工程量为1300m3。坑内放少许客土或人工配制的肥料土,种植密度以株距为2~3m为宜,林间空隙采用自然复绿的方式。技术标准和施工要求按《造林技术规程》(GB/T15776-2016)进行。

2.5地质灾害监测

根据矿体走向及采空区分布,在实施过程中,布设塌陷地质灾害监测点,主要监测塌陷区形态要素、地面工程设施与土地破坏情况,以及塌陷区地裂缝带地面变形状况。监测网布设采取井字型。

3讨论

3.1通过治理,使癞痢山周边危岩体和废弃矿渣堆积导致的水土流失等安全隐患得以消除;同时在岩石边坡上建立具备植物生长、发育所必需的土壤条件,为植被的恢复和植物种群的演潜提供一个良好的生育基础,经过一段时期的自然生长,逐步达到与周边山体融为一体,改善城市生态环境质量,实现矿产资源开发与生态环境保护的良性循环。

3.2本次治理不但改善了癞痢山地质环境状况,还使得治理区生态效益、经济效益和社会效益得到进一步的提升,从而促进地区经济发展和社会和谐进步。

3.3我国是世界上第三矿业大国,矿山资源的开发利用对于我国经济发展和社会进步具有重要意义。[3]本文提供的技术措施在治理实施过程中并不唯一,但可为相类似的矿山地质环境治理项目提供参考。

参考文献

[1]中华人民共和国水利部.水土保持综合治理技术规范[Z].GB/T16453.4─1996.

[2]郭志田.矿山地质环境治理措施和建议分析[J].建筑工程技术与设计,2016,9月(下).2140.

[3]殷海南.关于矿山地质环境治理的对策[J].科技博览,2016,14,363.

作者:刘昕 刘德东 单位:江西省地矿局赣东北大队

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