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柳州市柳江区穿山镇思荣锰矿区历史工矿废弃地生态治理工程研究

2020-08-04

世界有色金属 2020年8期
关键词:耕作层锰矿矿坑

辛 巧

(广西壮族自治区国土资源规划院,广西 南宁 530022)

1 废弃矿山引发环境问题

(1)环境污染。一是矿山粉尘肆意排放,污染严重。矿产开发过程中产生的尾矿库自然粉尘、扬尘的污染随着矿业活动程度的增加而加剧,严重影响周边村庄内村民生产生活。

(2)地质灾害。思荣锰矿区属于土山区,地面露天开采,开采过程中土壤如“炒板栗的沙子”翻来覆去开挖后,地表植被已基本全部被破坏,整个矿区一片黄褐色[1]。尾矿库形成泥浆塘和尾矿库坝,坝体高出地面5m以上,尾矿库容量大,坝体易滑坡、溃坝造成严重地质灾害。采坑区遇到暴雨及矿山不当排水等情况影响,极易引发崩塌、滑坡、泥石流等边坡地质灾害;受地下开采山体极易引发地面塌陷、地面沉降、地裂缝等地质灾害。

(3)地形地貌景观破坏。思荣锰矿区采用露天开采,开采后形成巨大的深坑、土堆、坑塘等,原有的地形地貌景观受到了较大的破坏,与周围环境非常不协调。

(4)土地资源破坏。废弃矿山对土地资源的影响和破坏主要体现在土地占用和地面塌陷,采矿形成大量的矿渣和凹坑,矿渣杂乱无章的堆放,洗矿形成泥浆塘,凹坑、矿渣、泥浆塘使得土地没有得到充分利用,资源浪费。

(5)植被破坏。思荣锰矿区因长期开采,采矿区变成矿渣堆放区、挖掘矿坑、洗矿池等,地表破坏严重,绿地荡然无存,并影响周围植被的生长,矿渣的堆放也严重破坏了植被的生长,植被的破坏极易造成水土流失。

柳州市柳江区穿山镇思荣锰矿是柳州市最大锰矿区,也是个国有老矿,目前矿区内优质锰矿已开采完毕,矿区基本废弃。矿区面积较大,植被已被破坏,裸露出松软的黄土,水土流失严重;矿区内遍布着大大小小的矿坑,坑坑洼洼,植被难以恢复;矿区内道路均是土路,坑洼不平,汽车走过尘土飞扬,生态环境差,急需改善。

2 工程概况

柳江区八一思荣锰矿于50年代组建,70年代初期开始进行开采,1977年停止开采后,八一锰矿再未组织进行规模性开采,2003年八一集团公司重新办理采矿登记时,思荣矿区单独办理采矿许可证,同时将矿区面积缩小为3.0773平方公里,有效期为2003年10月至2006年10月,生产规模为6万吨/年,主要以尾矿回收为主。2006年10月采矿许可证到期后,八一集团未申请办理采矿许可证延续,采矿权灭失。虽然采矿证灭失,但非法采洗矿行为依然存在,尾矿库面积增大,大量开挖形成新的凹坑、堆土山头等。地表植被收到严重破坏,严重影响当地生产生活[2]。柳江区思荣锰矿区是柳州市工矿废弃地复垦利用专项规划(2016-2020)中重点治理的区域,治理总面积264.5827公顷,可补充耕地185.2097公顷。废弃后思荣锰矿开采后根据外貌特征呈现的特征:①由采矿剥离的矿渣堆积形成废弃堆废弃地,结构松散、坡面水土流失严重,易发生泥石流。②凹陷式开采形成的废弃采坑,采坑坑壁都是45°坡以上。落差从几米到几十米不等,矿坑呈漏斗型,危险耸立,极易发生滑坡、坍塌等地质灾害的发生。③采矿后洗矿形成尾矿库高于周边,尾矿库都是粉末泥土,雨天有水,尾矿库容易溃坝,坍塌也是治理难点。

3 工程总体平面布置

以确保矿山边坡稳定,矿地集约节约利用、改造生态绿化与周边环境相协调为主要指导思想。

治理方案主要以《土地复垦技术要求与验收规范》(DB45/T892-2012)规范文件要求进行复垦,最大程度减少和避免矿山地质环境问题的发生,改善和提高矿山及周边生态环境质量[3]。采用矿山土地复垦和生态重建技术,对破坏地表生态环境、水土流失、破坏地貌景观的环境问题采取的工程措施恢复和改善矿山生态环境,尽量恢复土地的种植能力。因思荣锰矿区属于典型缓坡丘陵地带,且周边都是土山,土体较为丰富。设计采取回填方式恢复土地类型,使之与该地区生态环境协调。因废弃工矿用地地块地形条件复杂且重点对尾矿库、泥浆塘、凹坑重点治理的基础上,通过大规模土地平整、覆土回填法的思路改造整个区域实现矿区改造成缓坡地。项目工程平面布置主要是土地平整、植被重建、地力培肥。

4 恢复治理措施及施工工艺

4.1 恢复治理措施

(1)表面土层清理。自然坡面土层清理,自然坡面表土清理20cm后设置临时堆料区堆表层土,表土清理后再深层开挖取土。废渣清运至填方堆放区,填充到预定高度后再填筑自然坡面深层土。

(2)尾矿库处理。尾矿库有积水形成尾矿泥浆塘,泥浆塘保留存在安全隐患,未达到工矿废弃地复垦利用对治理矿山环境治理,绿色矿业发展的理念。项目区内有正北面有3个泥浆塘,面积5.3713hm2,单个最大泥浆塘面积0.8821hm2。对泥浆塘处理办法:在泥浆塘下游开挖沟槽,沟槽300m~500m,在泥浆塘面层铺设双向塑料土工格栅,使回填料与网格互相锁合在一起,形成稳定的平面,防止填料下陷,增加它的稳定性。泥浆塘经过填石挤淤,挤出泥浆沿着沟槽排放到沟槽下游,下游端泥浆沉淀成塑性。沟槽泥浆与周围土体采用机械混合搅拌摊铺四周。抛石完成后用自卸汽车在其上卸矿渣、碎石渣,用推土机初平,用平地机精平。泥浆塘回填从四周向中央回填土,泥浆塘回填塘面面积收缩泥浆暴涨,最终保留小面积泥浆塘。在平整区泥浆塘汇水面上方布置斗沟,泥浆塘高出地面区域修建挡墙,挡墙高2m,挡墙长度177.2m。挡墙采用C15混凝土浇筑,挡墙每10m设置一道沉降缝,每5m设置一道伸缩缝,沉降缝与伸缩缝结合布置,缝内填沥青砂浆,沥青砂浆配合比为1:1:4。坡面修坡后覆0.1m耕作层表土后种植草皮。

(3)矿坑的处理。矿区的西侧位置开挖了一个5.33hm2的凹坑,凹坑深34m。矿坑是开采锰矿后形成的无水露天矿坑。矿区周边都是土山,矿坑采用覆土回填方式恢复土地类型,土源来自矿区内废渣土、周边小山头的土地。项目矿坑以南侧、中部的山体作为填方土源,土源距离矿坑约200m~500m,300m以内采用铲运机铲土,300m以上选用自卸汽车运土,推土机推土。

(4)植被种植土回填。种植区回填土厚度0.8m,底层回填土0.6m从矿区周边取土,底层土之上覆盖耕作层表土0.2m。耕作层表土结合县区其他非农建设用地耕作层表土剥离项目,从耕作层土表土剥离区取土作为耕作层表土,外运土17.46万m3。

表1 土石方施工工程量

(5)排水沟设计。排水沟布置在地块低于周边区域容易内涝受淹,平整区域易冲刷区域。根据平整后地块高程,在平整区域易冲刷区域、泥浆塘汇水面上方、陡坡坡脚于缓坡地连接处、坡面汇水处与项目区外连接区域布置排水沟。修建排水沟长度2305m,考虑到项目区布置的排水沟均位于平整区范围内,填方区回填土回填深度多超过2m以上,目前回填区还在沉降,部分排水沟采用土质边沟,连接外围的主沟采用C15混凝土硬化,硬化的排水沟基础开挖至硬土层,夯实后浇注C15混凝土渠底,边墙采用C15现浇混凝土砌筑。为降低水沟糙率,于沟底采用0.1m厚的混凝土底板。

(6)复绿设计。由于长期矿产采掘,导致山体形成大量高陡边坡,各种地质灾害频发,整个工程复绿治理区主要是高陡边坡、山体取土后的斜坡。斜坡区撒播草籽,高陡边坡选用常绿藤类植物爬山虎,株距1m。为了保证复绿效果,种植植被施工养护期为2年。对复垦后植被进行有针对性的巡查、补植、除草、施肥浇水、修枝、喷药、等管护工作。

4.2 施工工艺

总体施工流程:废弃矿山矿坑及尾矿库回填治理—建立平整场区—覆盖植被种植土及耕作层表土—耕地区施放有机肥翻耕—陡坡面复绿。在整个施工环节中,尾矿库、矿坑回填是施工关键。废弃矿山尾矿库的治理遵循流程:开挖沟槽排放泥浆—铺设土工格栅—抛填块石—推土机推矿渣、碎石渣—排放泥浆与周围土地搅拌摊铺—挖掘机自卸汽车回填种植土、耕作层表土—保留高出四周地面修建挡墙。矿坑回填遵循流程:表土开挖—风化石开挖—机械装运—回填及运输—开挖坡面处理。矿坑回填采用铲运机、自卸汽车运土,推土机推土。汽车运输推土机推土,汽车以后退方式行驶进边坡。汽车运输推土机推土采用边缘排土,在安全卸载的前提下,汽车以后退方式驶近边坡卸载土料,汽车后轮距边坡顶线1.5m~3m卸料,大部分开挖料可卸到边坡之下,剩余土推土机推土。

5 后期管护

本项目开挖区是土山,回填区是矿坑及尾矿库。开挖区连接山体部分是陡坡,陡坡区坡脚处种植爬山虎,新复垦的缓坡区应种植旱生作物,若复垦好的区域不进行植被管护,南方雨水多容易诱发水土流失,甚至塌陷的可能。因此需要落实责任人进行管护,管护主要包括管理和养护两大类,对一些重要的工程措施、植被和复垦区域土地等进行有针对性的巡查、补植、除草、施肥浇水、修枝、喷药等管护工作,对复绿爬山虎及撒播草籽的区域进行施放、浇水的日常管理。

6 结语

通过矿山地质环境和生态环境恢复与治理工程实施,保护了本地区宝贵的土地资源,保证了农业的稳定持续发展,并可通过复垦治理,调整农业生产结构,使原有废弃地重新恢复利用。通过对农田进行重新科学的调整布局,改善复垦区农业生产条件;生态工程措施的应用,利于农业可持续发展。

项目建成后表土植被恢复,地表常绿,空气净化,环境美化,生态功能增加,抗土壤侵蚀能力增强,更有利于创造一个优良的生态环境。

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