联星德发废弃矿山生态环境综合治理施工实践

1、联星德发废弃矿山生态环境综合治理施工实践秦品光1 ,王小五1 ,裘愉林1 ,谢立刚2(1 . 浙江有色地质环境研究院 ,浙江 绍兴 312000 ; 2 . 浙江省国土资源厅 ,浙江 杭州 310007)摘要 :主要以矿山宕面为对象 ,介绍了废弃矿山的生态环境综合治理施工工艺 ,在确保清除或治理宕面存在的地质灾害隐患的前提下 ,采取植被复绿技术对宕面进行植物生态的恢复。关键词 :废弃矿山 ;生态环境 ;宕面 ;边坡复绿 ;基材 ;物种 ;养护中图分类号 : td221文献标识码 :b文章编号 :1004 5716 (2007) 01 0108 041 概述联星德发废弃矿山为露天开采的碎石材矿山

2、 ,位于 浙江省德清县乾元镇乾元山东南侧 ,在该镇东北大门的 出入口西侧。矿山开采后形成的裸露岩面与周围植被发育、风景秀美的环境极不谐调 ,同时裸露岩面的风化 表层成为砂尘污染源 ,每到大风季节 ,附近空气中含有 大量尘埃 ,严重影响着周围居民和行人的身体健康 ,影 响着附近生活环境的质量。为此 ,德清县国土局响应浙江省“生态省”建设精神 ,决定对其进行生态环境综合治 理 ,我公司中标受其委托对该项目进行设计并组织施 工。经过现场踏看 ,结合废弃矿山边坡的实际情况 ,决 定先清除边坡上残留的地质灾害隐患 ,然后在稳定的边坡上采用植物护坡技术对其植被予以恢复 。这样利用 边坡上生长的植物保护山边

3、体不被进一步地风化 ,同时 恢复裸露边坡上的植被 , 和周围郁郁葱葱的环境相一 致 ,从而达到废弃矿山生态环境综合治理的目的 。2 边坡稳定性措施该矿山东西向长 296 m 、南北向宽约 100 m 的 ,影响 的面积约为 42599 m2 ( 其中宕底面积 23076 m2 ,台阶面积 3789 m2 ) 。现宕面坡顶接近山脊线 ,最高高程 90 m ,一般在 5070 m 之间 ,宕底标高变化较大 ,为 18 . 6620 . 65 m 。边坡相对高差最大 71 m ,形成目前扇形的开 采宕口。宕面坡度 3560,局部大于 70。2 . 1 地质环境概况矿区宕面岩石主要为侏罗系上统黄尖组第

4、一段(j 3 h1 ) 凝灰岩 。浅紫红色 ,凝灰结构 ,块状构造。主要 由长石、石英晶屑和火山灰组成。该层全场分布 。岩石 硬度较高 ,单轴饱和抗压强度大于 150 m pa 。场区处于平原残丘山麓地带 ,其南东侧为平原水网 地带 ,矿区周边为低山残丘 ,场区位置均在当地侵蚀基准面之上 。降雨时地下水主要通过基岩裂隙和风化裂隙径流排泄 。根据矿山地形地貌特征分析 ,坡顶无较大汇水面积 ,雨季难以形成大规模的地表径流 。矿山水文 地质条件属简单类型。2 . 2边坡稳定性分析矿区闭矿后 ,宕面中间部分曾经清理过 ,边坡大多 稳定 ,局部宕面上存在危石 、浮石 ,有崩塌 、滚落等地质灾害隐患。矿区

5、内未见大的断裂构造 ,在岩层中以发育次生节 理为显著特征 。根据矿区内的层理及节理系统观察 ,矿 山开采面层理 、节理系统发育 ,在边坡基岩中主要发育 三组不连续面 ,它们的走向都交切于坡顶线 。东侧宕面 坡角 7085, 岩层节理产状 : 12050、31367、25064,节理间距 0 . 52 . 0 m 。 通过多组节理的极射赤平投影分析 ,其两组节理交面倾伏线指向开采临空面一侧 , 且倾角小于边坡的坡 角 ,边坡存在崩塌 、滑塌等地质灾害隐患。矿区西侧宕面中上部分布有大量的开采碎石 ,在大 气风化及雨水作用下易产生表层溜坍或浅层滑坡等地 质灾害。2 . 3边坡稳定性治理措施清除宕面上

6、存在的崩塌、滑塌和滚石等地质灾害隐 患 。原设计方案采用浅眼排孔爆破方法削除陡坡 、危石 ,但由于现场周边环境较为复杂 ,处于 09 省道与镇砻山路交口 ,紧邻 09 省道 ,行人 、车辆繁忙 ,紧邻坡角正在 建设着乾 - 新公路 ,东侧距一厂房仅 80 m ,爆破安全距离较小。同时考虑到本工程爆破工作量较少 ,申办爆破 手续较为繁琐 ,结合本矿区岩石发育的特点 ,采用人工、机械手段削坡除陡坡、危石。(1) 对于中间宕面主坡的浮石、危石 ,采用钢钎、橇 棍等工具将其清除滚落至山脚下 ,位于宕面较低处的巨 石采用底面砌石加固的方法 ,使其牢固地留在宕面上。1092007 年第 1 期西部探矿工程

7、位于较高处的巨石因滚落破坏后果较大必须清除下山 ,采取打眼破碎的方法 ;(2) 对于东侧陡坡、危石 ,采用钢钎、橇棍等工具削 坡清危 ,对于存在较大的危石采用千斤顶加压加快其滑动 ,再用其它工具将其清除 ;(3) 对于西侧陡坡 ,使用钢钎等工具削坡 ,对于碎 石边坡进行人工清整 , 按照下大上小的顺序摆设碎石块 ,形成的边坡稳定 ,上覆盖碎石混合粘土 ,充填碎石间 空隙 ,使碎石更好地结合 ,同时上面的粘土层也为以后的边坡复绿提供良好的基层 ;(4) 对清坡整理后的宕面铺设 4cm 4c m 的镀锌 铁丝网 。采用 30c m 长的 0 6 08 mm“l ”形锚钉将铁 丝网锚固在坡面上 ,按

8、照横向间距为 2 . 00 m ,竖向间距为2 . 50 m ,呈品字型布置。其作用有二 : 一是限制宕面 岩土体的进一步风化剥落或危岩崩塌 ,控制落石的运动 范围 ,起到对宕面岩土体的加固、围护作用 ,更好地保持宕面的稳定 ,其作用近似于 sn s 边坡柔性防护系统 ;二 是边坡复绿基材与宕面结合的连接体 ,起到加筋 、骨架作用 ;(5) 在施工过程中 ,遇到一次大雨 ,雨水冲刷宕面 较为明显 ,分析寻找原因 ,发现主要是该矿坡顶最高处山脊有一部分雨水顺脊顶流进宕面 ,于是在该脊与坡顶间距坡顶 1 . 52 m 处开凿一道简易截水沟槽 ,将山脊 下来的雨水引排到宕面之外的山体坡面中 ,这样一

9、方面避免汇集的雨水对宕面岩石的水力冲刷破坏 ,维持边坡稳定 ;另一方面也保护边坡复绿的基材不会被汇集的雨 水冲毁 ,更好地保证生态环境综合治理的效果。3 边坡复绿3 . 1 边坡复绿机理边坡复绿主要是依靠植物根系的力学效应和茎叶 的水文效应二方面作用护坡的 ,即植物的草本类根系 、水平根系木本植物的根系和岩土体组成根 - 土复合材 料体 ,草本植物的根系、水平根系木本植物的根系如同纤维的作用 ,对边坡岩土体起到加筋土的作用 ,根系甚 至可伸入基岩裂隙发育的较薄土层覆盖的边坡 ,增大了坡面表层和下覆基岩间的摩擦力 ;垂直根系木本植物的 主根扎入岩土体的深层 ,通过主根和侧根与周边岩土体的摩擦作用

10、把根系与周边岩土体联系起来 ,对边坡岩土体起到锚固的作用 ; 植被茎叶可截留并暂时贮存雨水 ,通过蒸发到大气中或落到坡面 ,降低了到达坡面的有效 雨量 ,减弱了雨水对坡面岩土体的直接侵蚀 ,起到降雨 截留的作用 ;同时从高空而下的雨滴被植被的茎叶拦截 缓冲 ,消耗了大量的动能 ,使大雨滴分散为小雨滴 ,雨滴 的动能大大降低 , 从而明显削弱甚至消除了雨滴的溅蚀 ;另外草本植物分蘖多 ,丛状生长 ,能够有效地分散、减弱径流 ,使得雨水冲刷能量降低 ,对岩土体的冲蚀能 力也就减弱 ,起到抑制地表径流的作用。3 . 2 植被复绿施工方法本工程边坡主要采用客土喷播边坡复绿复绿技术。 即将过筛种植土、草

11、纤维、泥炭土、保水剂 、粘合剂 、缓释营养肥等混合材料 ( 客土) 经过专用机械充分搅拌加压喷附到预先固定在坡体上的铁丝网上 ,然后将选好的种 子 (草种 、树种) (应预先浸种催芽) 按比例配制 ,同草纤 维 、粘合剂、复合肥、缓释营养液、保水剂等经过混合后 喷播在客土上 。3 . 3 混合材料 (客土) 的组成及作用混合材料 (客土) 主要由种植土 、草纤维 、泥炭土、保 水剂、粘合剂、缓释营养肥等组成。(1) 种植土 :混合材料 ( 客土) 的基础成份 ,为植物 生长的物质基础 ;(2) 草纤维 : 基材混合物间的加强筋 ,其能提高客 土基材混合物的强度及抗侵蚀性 ,同时也可避免喷射的基

12、材混合物过实 ;(3) 泥炭土 : 可增加基材混合物的持水能力 ,可保 持基材疏松 ,透气性好 ,降低基材混合物容重 ,增加微生物活性和养分的缓释放源 ;(4) 保水剂 : 能够吸收水分 ,降低基材混合物水分 蒸发量 ,保持基材混合物处于湿润状态 ,为植物生长初期创造良好的生长环境 ;(5) 粘合剂 : 提高混合材料内的纤维与土壤间 、纤 维与纤维间以及基材与宕面间的粘接力 ,以保证客土基 材完整、稳定 ,不易被侵蚀或脱落 ;(6) 缓释营养肥 :为植物生长提供所需的养分 。3 . 4 混合材料层与宕面的固定结合混合材料层与宕面间主要通过宕面上铺设的铁丝 网和基材中的粘合剂作用二种途径固定结合

13、的 。(1) 铺设的铁丝网 : 采用 14 # 镀锌铁丝网 , 网眼为40 mm 40 mm 菱 形 状 , 通 过 30cm 长 的 0 6 mm 0 8 mm“l ”形锚钉将其锚固在坡面上 , 网距宕面 4 5cm 。混合材料通过喷射机械嵌充于网与宕面组成的 构架中 ,铁丝网起到基材混合物层的骨架 、加强筋的作用 。铁丝网网眼不可过小 , 过小基材混合物容易堵网孔 ,使基材混合物处于悬着状态 ,不利于基材混合物层 的整体稳定性和植物的稳定生长。铁丝网网眼也不可过大 ,过大会增加铁丝网单位面积上的负荷 ,铁丝网会变形 ,离网较远的基材因得不到有效加固而稳定性差 ,甚至出现局部脱落的现象 ;(

14、2) 基材中的粘合剂 :基材混合物中的粘合剂通过 1994-2013 china academic journal electronic publishing house. all rights reserved. 110西部探矿工程2007 年第 1 期喷射机械的喷射有效地粘接宕面和基材混合物 ,粘合剂不仅粘接着宕面和基材混合物中的纤维、土颗粒 ,而且 也粘接着纤维和纤维间、纤维和土壤间 ,一方面基材混 合物的底部被稳定、有效地粘接在宕面上 ; 另一方面基材内部通过纤维与铁丝网的缠绕粘接以及纤维和其它 成分的粘接 ,使得基材混合物稳定、牢固地和铁丝网结 为一体 ,基材混合物更加稳定地覆盖在宕

15、面上 ,为植物提供可靠的物质基础 。当纤维材料腐烂后 ,代之将是生 长植物的根系。3 . 5 种子的选择植物种子选择要考虑以下方面 : 要适合当地水土 、 气候等自然环境 ;选择抗逆性强的物种 ,包括抗旱性、抗 热性、抗寒性、抗贫瘠性、抗病虫害性等 ; 选择越年生或多年生物种 ;同时要适应粗放管理 ,能产生适量种子 ;因 本矿山宕面属阳坡 ,因此所选的植物种子要耐热 、耐旱 ; 矿区处于浙北地区 ,冬季较冷 ,所选的植物种子也要耐寒 ;为达到短期复绿效果 ,选择地上部较矮 、根系发达 、 生长迅速的物种 ;为了保证自然生态综合治理效果 ,采 取草灌相结合 ,做到绿化物种多个层次 ,采用冷暖季草

16、种相结合 ,达到坡面四季常绿。根据以上要求 ,结合当地情况 ,本工程选用了高羊 茅、黑麦草、胡枝子、紫穗槐 、白三叶、合欢和紫色苜蓿等 七种草灌植物种类。3 . 6 边坡复绿施工工艺流程在清除或治理宕面存在的地质灾害隐患后 ,即开始 边坡复绿施工阶段 ,其施工工艺流程参见图 1 。12 d 洒水一次 ;(2) 病虫害防治 : 定期喷洒农药 ,预防各种病虫害 的发生 ;对已出现的病虫害 ,要正确诊断病虫害种类、原 因及其规律 ,有针对性地正确施药 ,防止病虫害的再次发生 ;(3) 追肥 : 植物生长初期因基材混合物肥力较充 足 ,能够满足植物的生长要求 ,但到了一定时期会出现肥力衰减 ,应根据实

17、际情况需要及时做好追肥工作 ;(4) 补播补种 :对植物死亡和植被稀疏的地区根据 宕面的具体情况及季节情况 ,选择适宜、最佳物种进行补播补种 ,以保证宕面自然生态治理效果 。4矿区生态环境综合治理效果本工程于 2004 年 9 月初开工 , 同年底竣工 , 2005年元月中旬通过了竣工验收小组及专家小组的验收。 目前矿区宕面较为稳定 ,没有出现崩塌、滑塌等地质灾 害现象 ,宕面上郁郁葱葱 ,和周围山体相和谐 ,周围空气中也没有的往日的砂尘 ,每日清晨 ,那里成为附近居民 晨练的最佳场所。该项目的施工取得较好的经济效果、环境效果和社会效果 ,被推荐为德清县废弃矿山综合治理样板工程 。5治理施工体

18、会废弃矿山生态环境综合治理工程是一项比较复杂 的综合性工程 ,涉及到地质 、土建、岩土、水文 、环境 、林业 、农业等多学科 、多领域 。目前该行业还在探索阶段。 笔者根据亲身的实践 ,谈谈一点体会 ,也为本业尽已微 薄之力 ,不足之处 ,请批评指正。(1) 做好工程治理施工前的现场调查工作。详细 了解治理区的地质、水文、土壤、植被、气候等情况 ,为编 制施工组织设计的有效性提供可靠的依据 ;(2) 做好治理区的施工环境调查工作。仔细了解 治理区的电源 、水源 、道路 、环境保护、居民区 (村落) 、社 会治安、物质供应 、劳动力等实际情况 ;(3) 做好清除矿区地质灾害隐患工作 ,它关系到治

19、 理工程的安全性 ,是废弃矿山生态环境综合治理工作的 重要部分 ,是边坡复绿的稳定前提条件。所以有必要在该阶段上多花些精力和投入。同时在该项工作中也要 尽量减少或避免对治理区周围环境的“扰动”、破坏 ,施 工中要以综合效益 (主要是社会 、环境效益) 为主 ;(4) 在边坡复绿的物种选择上除要考虑其适应性 外 ,还要注意外来物种会不会对当地植被带来侵害 ,以 避免其破坏当地稳定的植被环境。边坡复绿实际上是 人工快速营造先锋植物种群 ,一定时期后 ,经过植物群落的演替过程 ,最终会被当地的植物种群所取代 ,使得 边坡复绿效果更加稳定 、自然 ;图 1 边坡复绿施工工艺流程图3 . 7植物的前期养

20、护植物的前期养护对边坡复绿的成败相当重要 ,人为 地帮助植物渡过关键的生长初期 ,以适应宕面的人造土 壤环境和当地水土气候等环境 。养护内容主要包括 :洒水养护、病虫害防治、追肥、补播补种等 。(1) 洒水养护 :植物生长初期的养护重点在于洒水 养护 ,采用高压喷雾器使养护水呈雾状均匀地湿润宕 面 ,在养护过程中要注意喷头和宕面间的距离及其移动 速度 ,以避免高压射流水冲击基材混合物 ,同时也必须 按规定厚度浸润透基材 ,不能图快一洒而过。养护初期 一般早晚洒水各一次 ,以后视植物生长状况而定 ,一般 1994-2013 china academic journal electronic pu

21、blishing house. all rights reserved. 1112007 年第 1 期西部探矿工程广东省怀集连麦地区地质背景与找矿前景分析顾锡明 ,林秀广 ,罗君(广东省地质勘查局七一九地质大队 ,广东 肇庆 526020)摘要 :广东省怀集连麦铁铜铅锌多金属普查区处于连阳岩体南缘 ,位于怀集盆地北部铁铜铅锌多金属矿成矿远景区内 ,具有良好的成矿地质条件。该区处于东西向大瑶山 怀集 佛冈构造带与北东 向郴州 怀集断裂带、北西向珠江口 怀集断裂带三组构造交汇的地带 ,位于桂东 粤西东西向金银成矿带的东段 。区内寒武系地层组成怀集盆地的褶皱基地 ,泥盆系、石炭系 、侏罗系白垩系组成

22、盆地的盖层。近年来由于地质大调查项目的全面开展 ,在怀集地区发现了多个铜铅锌等到多金属矿体 。 而且大部分矿体产于寒武系 ,矿体受层位严格控制 ,具有层控特征。关键词 :连麦地区 ;高滩组 ;多金属矿中图分类号 : p62文献标识码 :b文章编号 :1004 5716 (2007) 01 0111 021地质背景广东省怀集连麦地区位于连阳岩体南缘 ,怀集盆地 北部铁铜铅锌多金属成矿远景区内 ,具有良好的成矿地质条件。1 . 1地层本区出露的地层由寒武系、泥盆系、石炭系 、侏罗 系、白垩系组成盆地的盖层 ,其特征自下而上简述如下 :寒武系 : 主 要 分 布 于 区 内 中 部 , 出 露 牛

23、角 河 组( n) 和高滩组 ( g ) , 总厚约 3000 m 。牛角河组 ( n) :岩性为长石石英砂岩夹绢云板岩 ; 高滩组 ( g) : 岩 性为变质长石石英砂岩、杂砂岩与绢云粘土板岩互层并夹白云质大理岩、白云岩 ,局部具有喷气沉积特征。下部见钙硅火山质建造 , 厚约 100 m , 有沉积变质磁铁矿(大坪铁矿) 和铜铁矿 (荔枝坑矿区) 、锌铁矿 (青皮矿区)以及多金属矿 ( 新湾矿区) 。坑尾 石坑工区发现 3 层 矿 ,矿层产在一条含矿矽卡岩带中 ,以方铅矿为主 ,含有 锌 、铜等 。青皮、破撑、荔枝坑 3 个矿点均是以磁铁矿为 主 ,同时也含有具工业价值的铅锌 、铜矿。矿层也是产 在一条含矿矽卡岩带中 。矽卡岩带顺高滩组地层产出。 表明高滩组地层是铁、铅、锌、铜的赋矿层位 。寒武系的沉积特征反映了优地槽演变为冒地槽的 发展过程 ,