1广西矿山地质环境现状
广西目前在册的矿山,主要以分布面广的非金属矿产和小型有色金属矿产为主,开采规模以中小型为主。由于过去采富弃贫,采易弃难,开采设备简陋,采矿方法不当,生产技术落后,以及民采盗采现象突出,加上多数采矿权人防灾及环保意识薄弱,造成目前广西矿山地质环境面临较为严峻的形势,主要表现在以下几个方面。
1.1地质灾害频繁发生
对于露天开采矿山,由于多数矿山未按开采设计方案进行台阶式开采,露天采场形成高陡边坡,边坡稳定性较差,且基本无支挡防护措施,易引发崩塌、滑坡地质灾害。对于地下开采矿山,生产过程中排放的大量废石随意堆放于废石场内,废石场无拦挡和排导工程,暴雨季节易引发泥石流地质灾害;另外,采矿过程中因抽排、疏干地下水造成地面塌陷、地面沉陷、地裂缝等地质灾害时有发生,导致矿井周围居民房屋的墙体开裂;另外,矿山生产排放的尾矿水、矿坑涌水、废石淋滤水等未经处理直接排放,有毒有害重金属含量和药剂残余含量均高于生活饮用水卫生标准,对周围村屯居民生活饮用水构成威胁。如南丹车河矿区选矿废水排放,造成刁江水质恶化,水中的有毒有害元素明显超标。
1.2含水层破坏
采矿过程中,长时间抽排地下水,将导致含水层顶底板结构的破坏,导致矿山周围地下水水位下降,水量减少,严重则导致周围井泉干涸、水质恶化等,给居民的生产生活产生严重的影响。
1.3地形地貌景观破坏
露天开采最为直观的表现为对地形地貌景观的破坏,它是一种高速、大规模改变自然景观的生产活动,采空区常常形成较深的露天采坑以及高陡危险边坡,对原有地形地貌景观和植被产生严重的破坏。如大新锰矿矿区、岑溪糯垌花岗岩矿区等。
1.4土地资源破坏
广西拥有锰矿、铝土矿、非金属矿等丰富的矿产资源,这些矿产资源的开发大部分采用露天开采,不仅破坏了矿山周边地质环境,而且造成大量土地资源的压占或挖损破坏。
2矿山地质环境治理恢复措施
上述表明,广西矿山地质环境现状相当严峻。因此,探讨不同地质灾害的防治措施以及针对含水层破坏、地形地貌景观及土地资源的破坏等的治理恢复存在的技术问题,对保护矿山地质环境,实现资源开发与生态环境的和谐发展起到关键的作用。
2.1崩塌、滑坡防治
崩塌、滑坡地质灾害主要发生在露天采场边坡以及废渣堆放边坡。可采用的防治措施有支挡工程(抗滑桩、挡土墙),加固工程(锚索、锚杆、注浆加固)、削坡工程、压脚工程,同时配合排水工程、护坡工程和植被恢复工程等次要治理工程进行治理,消除地质灾害隐患。其中抗滑桩支挡使用的较少,挡土墙支挡最为常用,且挡墙高度一般不宜高于6m,特别是膨胀土地区,高于3m的挡土墙经常失效;锚索、锚杆、注浆加固等加固工程措施是露天采场边坡比较实用的防治措施之一,但在矿山地质环境治理恢复中,实际设计使用的较少;削坡工程是露天采场边坡常用的防治措施,通过边坡稳定性验算,降低采场最终边坡角,保证边坡的稳定性。比如广西南宁盆地、宁明盆地、百色盆地等地区,露天砖用页岩矿往往具有膨胀性,开采设计方案中设计的露天采场最终边坡角较高,一般45°左右,这样的边坡角对于膨胀土边坡而言是不稳定的。因此,比较经济可行的方法就是采取削坡工程。根据工程实践经验,建议该类露天采场最终边坡削坡至30°。此外,排水工程、护坡工程和植被恢复工程是崩塌、滑坡地质灾害防治的辅助工程,往往也是必要工程。
2.2泥石流防治
泥石流形成有三个基本条件,即地质条件、地形条件和水源条件。三大条件对泥石流形成有着重要的作用,缺一不可。地质条件集中反映在泥石流形成的松散碎屑物质方面,矿山生产排放的废渣、废石、废土是产生泥石流地质灾害的主要物源;沟谷发育、山坡坡度较陡、相对高度大等,是产生泥石流地质灾害的主要地形条件;丰富的水源是产生泥石流地质灾害必不可少的条件,对于广西而言,主要来源于降雨,而强降雨季节往往是泥石流地质灾害高发季节。泥石流地质灾害按流域的沟谷地貌形态的不同可分为沟道型泥石流和坡面型泥石流两类。因此,根据泥石流形成的基本条件及类型,应采取相应具有针对性的防治措施:①消除物源,即清理废石、废渣、废土等可能产生泥石流地质灾害的松散物源;②支挡工程,即当清理物源的成本过高,或无场地用于堆积清理的物源时,需采取修建拦渣墙、拦砂坝、格栅坝等永久性工程,防止废渣、废石等物源向下游迁移;③消除水源条件,即通过修建排水和排导工程,如截排水沟、涵管等工程,防止地表水汇集至废渣场、废石场内;④植被恢复工程,即通过覆土种草,坑栽植树等措施恢复植被,因为植被能起到降低雨水对堆渣体、坡体的溅蚀,减小地面径流,并对土体有加筋的力学效应。
2.3地面沉陷、地面塌陷、地裂缝防治
矿山开采过程中,由于大量抽排地下水、采空区面积大、开采矿体埋深小或强采保安矿柱等因素的综合影响,易引发地面沉陷、地面塌陷及地裂缝地质灾害。其中,因矿山生产建设和长期抽排地下水造成的地面塌陷,可在查明水文地质条件的基础上,采取防渗帷幕等工程措施,控制塌陷带上的地下水位下降及其发展;已经稳定的地面塌陷带,应采取土地平整等工程措施治理,而土地平整所需回填土材料、回填高度、回填先后顺序等应严格控制。地下大面积采空区导致的地面塌陷和地裂缝,可采取废石回填采空区、优化矿山开采设计、顶板管理等措施预防和控制灾害的发展;已稳定的采空地面塌陷、地裂缝,则应采取注浆加固、土地平整及排水工程综合进行治理。
2.4地下水污染防治
广西在建的矿山,尤其是中小型有色金属矿山,井下采矿排放的矿坑涌水、废石场淋滤水以及选矿产生的尾矿水中有毒有害元素的浓度高于居民生活饮用水标准,直接排放将污染地下水资源。常用的防治措施是修建沉淀池,对废水进行物理、化学处理达标后再排放。
2.5含水层破坏的防治
含水层破坏的治理,包括对含水层顶底板结构破坏、地下水水位下降、水质恶化及水量减少(或疏干),以及造成矿山周边供水困难的处理等。含水层顶底板结构破坏的治理,主要是采用防渗帷幕工程,封堵含水层顶底板破坏处周围的含水层,避免造成地下水的流失,治理恢复其隔水层功能。地下水水位下降、水量减少(或疏干)的治理恢复,可采用防渗帷幕拦截主要导水通道及对自然溢水平硐封堵等堵截工程措施进行治理,减少含水层中的地下水溢出,减少疏干排水量。水质恶化的治理恢复,亦可采用防渗帷幕工程措施对顶底板破坏处周围的含水层进行封堵,防止已受污染或不良水质的含水层与主要的供水含水层相串通。
2.6地形地貌景观破坏防治
矿山生产建设造成地形地貌景观破坏的治理恢复,可分为边坡治理类、场地整治类及井口整治类。其中,边治理类主要可以采用削坡、边坡加固、护坡等工程,并常常配合部署排水工程及植被恢复工程;场地整治类的治理措施包括土地平整工程、防排水工程及植被恢复工程;井口整治类的治理措施主要是对废弃井筒进行封堵。
2.7土地资源破坏防治
矿山生产建设往往造成大面积土地资源的压占、挖损及污染破坏,使土地失去原有耕作用途。因此,矿山在生产建设前,必须做好整体规划,尽量避免占用基本农田,且尽量少占用土地资源,对于已破坏的土地资源,应根据污染破坏程度恢复土地耕作用途。
关键词:边坡绿化;发展;前景;应用
作者简介:丁再英(1983―),女,浙江台州人,主要从事风景园林设计及管护方面的工作。
中图分类号:U418.9
文献标识码:A
文章编号:16749944(2011)10004102
お
1 引言
随着社会经济的快速发展,中国的基础建设速度加快,因实施交通、水利、矿山、电力等建设项目而造成了大量的坡面。这些坡面不仅影响了生态环境景观,有些还存在各种灾害隐患,影响主体工程的安全稳定。由此,很多地方开始大力开展边坡绿化。 边坡绿化的环保意义十分明显,边坡绿化可美化环境,涵养水源,防止水土流失和滑坡,净化空气。对于石质边坡而言,边坡绿化的环保意义尤其突出。
目前,边坡绿化的主要是通过采取工程措施和生物措施相结合的方式防止坡面侵蚀和抑制坡面崩塌,通过营造人工植被环境,维护边坡稳定,防止水土流失,消除司机视觉疲劳,并在此基础上美化和净化环境,维持生态平衡,以求将施工中对自然环境造成的破坏降到最低程度。
2 边坡绿化方式分析
早期的公路边坡绿化主要以草本植物为主,利用先锋草种迅速建成植物群落,通过植物根系来稳固坡面表层,通过快速覆盖减轻坡面冲刷,防止坡面水土流失,增强路基边坡的稳定性。20世纪90年代初期的高速公路边坡绿化多是采用这种模式,其优点是成坪速度快,能及时有效防止前期地表径流,保护边坡的稳定,缺点是容易退化。目前采用最多的是豆科、禾本科等草本植物。不管是选择乡土物种还是引进物种,都应以植物根系发达、扩展性能好、成活率高,能有效固定土壤,养护成本低为原则。
20世纪90年代后期,为了保证植物群落的稳定性,开始在植物配置中增加灌木,提出了“草灌结合”的理念,对丰富边坡植物群落的多样性,保持边坡群落的正常演替,延长人工植物群落的寿命和提高水土保持防治效果起到了积极的作用。“适地适树”、“适地适草”同样适用于边坡绿化,应选择地带性植物物种,充足的种苗来源可大大降低成本。若选择经多年引种驯化成功的外来品种,应以速生性能好、护坡功能强为标准,具有较强降尘、吸尘、减污功能的植物品种都占有优势。
进入21世纪,随着边坡绿化工程量的急剧增加,人们越来越关注生态入侵的潜在风险,因此公路绿化设计者多采用乡土植物进行边坡绿化,在设计中尽量使用本地物种,实现边坡的乡土化和自然化,最大限度恢复原有植被。这种“自然化”的理念容易实现边坡和自然的融合,减少有害物种入侵的风险,保证生态安全。但是由于我国乡土物种产业化还不是很健全,往往搜集不到乡土种子,在具体实施中要做大量的乡土物种的调研和培育工作,因此大力开展乡土物种产业化工作具有光明的市场前景。
2.1 边坡绿化的特点
边坡绿化的特点是要求初期生长快,能迅速覆盖坡面,适应性强,对恶劣的气候环境有较大的抗性和适应性。草种根系发达,避免水土流失,草色浓绿且绿色期长,抗病能力强,一般要求在公路通车前交付使用,一般工期紧、施工难度大。
2.2 边坡绿化的注意事项
施工区规划应坚持永久与临时相结合,绿化工程和主体工程同时规划设计,同时施工,保护和美化自然环境。工程生态措施要因坡制宜,在确保边坡稳定,确保道路设施有效发挥其功能的前提下,尽量降低工程造价。协调周围环境,尽量形成与周围环境相协调的坡面,在恢复植被的基础上,重视园林景观的美化效果,坡面的绿化应与周围山坡道路的绿化相结合考虑,形成一种自然的绿化景观。物种配置上应尽量减轻维护管理工作,使其短期内形成与周围环境相协调的植物群落,并最终形成稳定的自然群落。
2.3 边坡绿化的方式
2.3.1 边坡绿化按不同的标准分类
按所用植物不同分为木本植物绿化、藤本植物绿化、草本植物绿化。按栽种植物方法不同分为栽植法和播种法。播种法主要用于草本植物的绿化,其它植物绿化适用栽种法。播种法按使用机械与否,又可分为机械播种法和人工播种法;按播种方式不同还可分为点播、条播、撒播。按植生土的来源不同可分为客土绿化和原地绿化。客土绿化按所用材料不同又分为:移土绿化和植生砼绿化。
2.3.2 边坡绿化方法的选择
在符合边坡绿化基本原则的前提下,应考虑边坡绿化后所要达到的目的,如美学要求的高低,安全等级要求等;边坡所在地区的气候条件;边坡本身的地质条件。如土质、坡度、肥瘦;岩坡还涉及到节理发育情况;施工条件,如施工机械、施工季节等。
2.3.3 几种特殊边坡的绿化
(1)岩石边坡绿化。岩石边坡一般属高陡边坡。无植物生长的条件,绿化时需要客土。对于节理不发育,稳定性良好的岩坡,可考虑藤本植物绿化;方法是在边坡附近或坡底置土,在其上栽种藤本植物,藤本植物生长、攀援、覆盖坡面。对于节理发育的岩坡,应充分考虑坡面防护。一般采用植生砼绿化,方法是先在岩坡上挂网,在采用特定配方的含有草种的植生砼,用喷锚机械设备及工艺喷射到岩坡上,植生砼凝结在岩坡上后,草种从中长出,覆盖坡面。
(2)高硬度土质边坡绿化。当土壤抗压强度大于15kg/cm2时,植物根系生长受阻,植物生长发育不良,这时可采用钻孔、开沟客良土壤硬度。也可以用植生砼绿化。
(3)陡坡绿化。对于25°以上边坡,绿化时要特别注意边坡防护,植物可选用灌木、草本类植物,可在边坡上打桩,设置栅栏,浆砌石框格以利于边坡稳定和植物生长。但这些措施并不能保证边坡长久的稳定,后期还要维护和管理。对于重要边坡,可选用植生砼绿化。
(4)景点边坡绿化。景点边坡的绿化对美学要求高,有条件进行经常维护和管理。绿化时需经过精心设计和施工,树木宜选用四季常青类,草类宜用生长旺盛的种类,还可选用花卉。边坡应进行必要的加固处理,如挂网、打桩等。应设置人行通道,便于日常维护管理
3 边坡绿化的长期养护
边坡复绿无论是施工还是养护与平地上的园林绿化以及土山上的林木种植有很大不同。俗话说“三分种,七分养”,对边坡新建植被有效,但能否维持工程喷砼边坡植被的生长、演替还需要合理、规范、科学的养护管理措施。因此养护管理工作至关重要。养护包括灌溉、施肥、病虫害防治、补播、补种、基质修补、整枝、间伐等工作。
3.1 绿化施工过程中的养护
根据天气情况适时雾状浇水,促使种子萌发;及时揭开无纺布,以防影响草苗生长;及时施肥,促进草苗生长;喷施农药,预防病虫害。
3.2 绿化施工完成后的养护
在养护期间内应保持坡面湿润至草种全满、齐苗,草木植物合理分配错落有秩,与周遍环境和谐生长。施工完成1个月后,全面普查草种及苗木生长情况,对于生长明显不均匀的位置应予补播。及时灌溉、施肥、病虫害防治、补播、补种、基质修补、整枝、间伐,促进草苗生长,保证绿化效果。
4 结语
目前我国正处于新一轮的高速公路建设投资高峰期,根据《国家高速公路网规划》,到2020年我国将建成8.5万km高速公路,目前还剩约3万km高速公路没有建设,预计大部分未建设高速公路将提前到2009~2013年建设,粗略估算大约有3万亿元将用来投资高速公路建设,年均6 000亿元。在未来几年,我国高速公路将处于产业的高速发展阶段。随着高速公路建设的快速增长,边坡的绿化工作量将会急剧增加。在未来的5年内,由于新建公路需要进行边坡绿化的面积将达到几十亿平方米,工程任务非常艰巨,总工程费用突破千亿元,对边坡绿化产业来说,是一个发展壮大的绝好机遇。
お
参考文献:
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[关键词]露天矿山 生态环境问题 生态恢复
[中图分类号] S891+.5 [文献码] B [文章编号] 1000-405X(2014)-2-221-2
蛇屋山金矿是一个露天金矿山,其选矿工艺是堆浸工艺。蛇屋山金矿在生产过程中,对当地的生态环境产生了极大的影响,有的甚至是无法在短期内进行逆转恢复的。本来,土地及生态环境在自然条件下有一个极其复杂的演变过程,人为的扰动特别是像蛇屋山金矿这样进行大规模的露天开采作业,会加速或改变这种演变,而土地及生态环境的演变又反过来会改变土地的性状和土地的生产能力,进而影响土地的利用。其他露天矿山的情形也是一样。
现在我们对露天矿山的生态恢复进行分析,就是为了使得矿山在生产过程中的演变朝着有利于生产的方面发展,避免不利的发展趋势。
1露天矿山开发过程中对于生态的影响
1.1地形地貌
在矿山的开发中,对于地形地貌的影响是首要而又危害巨大的,露天矿山在进行剥离、开采之后,原来的地表形态及地貌会随之发生很大的改变。蛇屋山因山形似蛇而得名。自从金矿被发现并被开采后,原来的蛇屋山已经被开挖成大型的凹下采坑,而与之相邻的船湾湖则被金矿排放的废石渣填成高大的山体了,将蛇屋山金矿的变化说成是“沧海桑田”一点也不为过。
海州露天矿,它于1953年投产,2005年闭坑。经过50余年的大规模开采,海州露天矿在为共和国发展建设作出巨大贡献的同时,也欠下了生态环境的“账”,城市中心区留下的4000米长、2000米宽、深度为350米的废弃矿坑,从空中俯瞰仿佛是一只巨大的黑鞋底,成为阜新环境之殇。
露天矿山对当地的地形地貌的破坏是严重的。
1.2土地占有
一种资源的充分利用可能就在一定程度上对其他的资源进行一种破坏,比如在矿石开采的开采中,必须要对矿石埋藏地的地表要进行破坏,同时要建立相应的基础设施以及建立一定的厂区,同时在开采过程还要对于开采的废弃物进行堆积,这些都是对于土地资源的一种占用和周围生态环境的一种破坏。蛇屋山金矿现有占地面积达两千余亩,随着时间的推移,其占地面积还将继续扩大在矿山开采完毕后,其在短期内一时还难以恢复及复垦,而土地资源珍贵而又具有重要的价值,如果不对原来占用的土地进行处理和生态恢复的话,不仅影响了土地资源的结构,使得占用的土地日益变得荒废,而且是一种违背科学发展观的一种表现,没有做到真正意义上的保护资源。
如嵩县露天矿开进保护区2800亩天然林岌岌可危,露天开采铁矿,山头被剃掉,山体遭“开膛破肚”,满目疮痍;蛇屋山金矿在露天作业、选矿过程中,占用土地2000余亩,虽然其矿山在当地经济生活中占有较大的份额,但其土地的社会属性产、自然属性资源的份额也是不容忽视的。
1.3野生动植物、植被
在不受外界因素的干扰下,自然环境本身就一个相对平衡、稳定的整体,外界环境的介入势必会对原来的环境产生影响。在金矿开采前,据当地居民说,蛇屋山区域有大量的野猪、野兔、还有珍稀的猴面鹰等众多的野生动物以及植物存在,还有在矿区的开发建设过程中,原来的动植物的生存环境系统将会受到影响,无论是生存的栖息地还是食物供给都会丧失,野生动物的种类和数量都急剧减少,同时采矿开挖地以及选矿所产生的大量废弃产物的堆积和场地的建设也会使得覆盖在地表的植被面积不断减少,同时也会加剧地区间的水土流失。
1.4景观格局
矿区开发活动对景观的影响主要是地形的改变和生态系统改变所造成原有景观的破坏和新的自然景观格局的形成。采矿活动对地表的干扰,改变了地区的地形、地貌,形成许多人工景观,降低了矿区原有的自然景观美学价值E引。采矿造成的景观影响包括由于挖掘剥离所破坏的地表、植被的破坏、废石场的景观影响等。尤其在矿区服务期满后,采矿区形成的相对低洼的矿坑,废石场形成的人工山,由于新的生态系统难以形成。景象荒凉,视觉效果极差。
2加强露天矿山的生态恢复
2.1边坡治理工程
2.1.1露天矿山边坡的特点
边坡的治理是一切矿山生态恢复的前提和基础,只有边坡具有一定的稳定性才能保证整个生态治理与恢复的进行和达到预定的结果,保证自然环境的稳定性以及人身和财产的安全。一般情况下,它具有以下几个显著特点:
(1)一般的露天矿的边坡的高度都比一般的较高,有的甚至高达上百米,走向也不一,而且边坡的周围常常伴有很多的岩石、岩层,多为陡坡,因此地质环境差异比较大,地形较复杂。在蛇屋山金矿,边坡主要是指采坑边坡以及选矿所排放的废渣在堆集时所形成的边坡,其相对高差近七十米,坡体结构复杂。
(2)矿山的边坡正常都包括上部边坡、下部边坡和底部边坡,其中上部边坡的使用期限要较其他的两个较长,要求也比较高,因此无论是对边坡的 治理还是防护,其基本要求还要根据实际情况而定。
(3)正常的边坡都是采用爆破、大型机械开挖的方式或手段才出现的,因此周围的暴露岩体一般比较多而且没有规律,再加上日久的风化和侵蚀,使得岩体的稳定性进一步下降,常伴有崩落、散落、座落、倾倒坍塌和滑动等现象。
2.1.2边坡稳定性治理
露天矿大多位于城乡周边,水、陆交通要道旁。基本上也是人们生产、生活频繁出入的区域,因此,矿山关闭前(对于已经废弃的露采石矿,在进行露采矿山生态环境治理的工程开始之前),应首先进行边坡的安全评估,然后开始治理。一般露天矿边坡的治理方法有以下几种:
(1)对坡度不符合要求,开采面已过山顶的边坡可以进行削坡减载。对于高度不大的此类边坡,也可填方压坡脚。
(2)对富水地区边坡必须进行疏干排水,必要时可钻引水孔排水。
(3)对于地质条件易造成滑坡或小范围岩层滑动的岩体,须采用抗滑桩、挡石坝方法治理。
(4)对局部受地质构造影响的破碎带,采用锚杆、钢筋网喷砼护面。
(5)对深部开裂、体积较大的危岩,宜采用深孔预应力锚索、长锚杆进行加固。
(6)对于边坡石质较软,岩石风化严重,易造成小范围塌方的削坡后低处宜用挡土墙支挡,高处可采用框格式拱墙护坡。
(7)为防止滚石伤人,坡面要进行严格的检查撬毛工作,然后可结合绿化工程在坡上铺设金属网,或塑料格栅网挡石。
(8)对于地势较高的矿山,须检查矿山废碴场(堆)有无可能形成泥石流和坍塌,若不符合安全要求须进行清理或建拦碴坝拦挡。
目前,蛇屋山金矿的边坡治理,主要采用削坡减载、挡土墙支挡的方式,已经取得了一定的效果。
2.2植被恢复
植被恢复是进行生态恢复的最重要手段,也是恢复原来的生态环境的重要环节和基础。对于矿山的生态恢复的植被恢复一般还是以人工手段为主,从而加快植被的生长周期,对于原来的生态系统的演替过程进行适当的缩短,从而达到预期恢复目标。矿山的植被恢复肯定和原来的植被类型、种类具有一定的差异性,具体的植被类型还应该根据地区的土壤条件、地形条件、水体状况、温度气候等条件进行综合判断。
土壤是植被生存的前提和基础,是植被获取成长所必须的营养物质的来源,由于矿山的原来的土壤结构受到损坏,因此首先要创造一个适宜植被生长的土壤条件。一般的创造土壤条件的方法有喷浆型、营造台阶型、鱼鳞坑型、放缓边坡复土型、暗台阶复土型以及无土生态有机基质(营养土)等等,当然具体的方法还应和矿山的实际情况相结合,因环境和要求而定。其中的无土生态有机基质也就是营养土的使用可以使得植被恢复得期限缩短,加速矿山绿化,也具有一定的针对性。在创造好良好的土壤条件和植被种植后,要对于已经种植的植被进行采取必要的管理,同时采用一些绿化工艺对于矿区进行进一步的绿化。
蛇屋山金矿地处湖北省嘉鱼县,典型的江南鱼米之乡所在地,雨量充沛,各种复垦植物易于栽种存活,如蛇屋山金矿在尾渣堆上种植泡桐、刺槐、油茶、柏树、樟树、狗牙根等植物,取得了很好的效果,为以后蛇屋山金矿的生态恢复打下了良好的基础,同时为同类矿山的生态恢复发挥了示范作用。
3结语
采矿业作为一社会属性很强的行业,为经济社会的发展做出了巨大的贡献,但近些年在露天矿的开发应用中,却充分暴露出了很多问题,已经严重威胁到了自然生态环境的稳定和平衡,是需要解决的问题。对于当前露天矿山进行生态恢复是一种坚持可持续发展的一种表现,符合科学发展观,有利于实现人与自然的和谐相处,符合人类的根本利益。
参考文献
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关键词:矿山地质环境;灾害;防治措施
1 滑坡的成因及其防治
1.1滑坡的定义及成因
斜坡上岩、土体以各种方式顺坡向下的运动,统称为滑坡。它是地表起伏不平的地形形成过程中经常发生的一种地质作用。
滑坡是发生在斜坡上的以重力为主导的外动力地质作用。由于人类工程活动对地表地形的改造已经超过了自然能力,人为活动引起的滑坡数量已大大超过了自然产生的滑坡,所以以上的滑坡是人为因素如开挖坡脚、灌溉等引起的。矿区山体滑坡可划分为为采矿诱发型滑坡和降雨采动复合型滑坡。
1.2 影响滑坡的因素及防治技术要点
影响滑坡的因素:
(1)不连续面在边坡破坏中的作用;
(2)岩土体力学性质的改变,使坡体强度发生变化;
(3)边坡直接受各种力的作用。
防治技术及要点:
(1)矿区滑坡治理要根据成因确定。应采取合理的工程措施,确保治理后能使滑坡体稳定。具体防治工程措施亦应因地制宜。
①优化采矿方案
②降低坡高、坡角
③采用抗滑桩、锚索杆等加固
④在滑坡后缘削方减载
⑤在有效部位建设支挡工程
⑥设计相应的排水、防水工程。
(2)根据滑坡的危险程度和防治目标安全标准、滑坡规模,进一步确定工程规模和工程量,根据需要设计锚固工程、抗滑桩、排水系统、抗滑挡墙、截水沟等。
(3)在滑坡防治工程方案中,应注意避免施工中的扰动作用,例如抗滑挡墙施工中的通槽开挖。
(4)抗滑挡墙一般采用混凝土结构治理中、小型滑坡。
(5)抗滑桩一定要保证桩身有足够的强度和锚固深度,桩高和桩间距要根据滑坡体的规模、滑动层的厚度设计。抗滑桩施工方法主要有打人法、钻孔法、挖孔法3种。
(6)基岩完整、具有软弱结构面的滑坡,宜采用锚固方式进行治理。
(7)设计锚固方法应根据滑坡体的规模、岩性、危险程度、发展阶段据实测算选择。
2 开采沉陷的成因及其防治
2.1 开采沉陷的定义及成因
地下采掘活动形成的采空区,其上方岩、土体失去支撑,导致地面塌陷。
这种由于矿山采动引起地面塌陷的主要原因是人为活动。此类地面塌陷在许多矿区都有发生,并造成相当程度的危害,即损坏交通设施、水利设施、建筑物、道路、农田等,甚至引起山体滑坡和崩塌。
2.2 开采沉陷的影响因素及防治技术要点
开采沉陷的影响因素采空区塌陷范围、幅度和塌陷的时间进程等是多种因素综合作用的结果,其制约条件很多,主要包括两个方面一是自然因素,即矿区地质地形条件,是自然形成的、客观所具备的条件二是人为因素,即开采技术条件,是人为的,并随人的主观意志为转移。如果开采技术条件选择适当,则可以大大减轻采矿塌陷的危害程度。
防治技术及要点:
(1)开采沉陷灾害的治理,要统筹考虑开采沉陷与地裂缝的内在关系。要防治结合,综合整治。
(2)地下坑铜已废弃的采空区出现地面沉陷、地裂缝时,应采取地下回填废渣,减缓地面沉陷速度为制止地面塌陷形成,可通过地面裂缝灌注尾矿砂浆或水泥砂浆,加快充填废渣的固化。
(3)地下坑道尚在使用阶段,地面出现地裂缝或沉陷迹象时,应果断对地裂缝发育地段采取灌浆、密闭、回填、夯实、监测等措施应在地下坑道采取防塌措施。
(4)地下坑铜已废弃,地表形成塌陷但规模不大时,则应采取由地面自外向内将废渣填人下部,中上部用细粒尾矿充填,为覆绿打好基础。
(5)地下坑铜已废弃,地面塌陷规模巨大,难以治理的特殊地段,可圈定为矿山地质灾害监测研究特区。方案中要在确保安全的前提下,划定出禁人区、监测区,修建防灾栅栏、设立警示说明牌和修建观测道路。
(6)充填开采是保护生态环境的根本方法,是防止地物地貌变化、消除或减缓地面沉陷的有效措施,凡井下开采的矿山,无论是在建还是生产的矿井均应进行充填开采设计并具备规划实施意见。
(7)井下开采煤炭、油页岩等矿山,在生产过程中要进行离层注浆的可行性研究,提出相应的技术设计。
3 固体废弃物堆放场的防治
固体废弃物堆放场的防治技术及要点:
(1)采矿剥离废石、废矿渣无序堆放形成的各类松散物质构成的不稳定边坡治理措施。
①降低坡高、坡角;(坡角要小于30°)
②边坡加固、衬砌护坡
③在有效部位建设拦挡工程
④设计相应的排水、防水工程。
(2)废石、废矿渣堆积台面整治,可根据废渣的类型及块粒度,将粗粒或大块的铺垫在下部,碾压密实,逐层向上回填。
(3)将含不良成分的岩土堆放在深部,品质适宜的土层包括易风化性岩层安排在上部,富含养分的土层宜安排在排土场顶部或表层。
(4)整治好的平台和边坡,应覆盖土层,充分利用工程前收集的表土覆盖于表层。在无适宜表土覆盖时,用不致造成污染的其他物料覆盖。覆盖土层厚度应根据场地用途确定。
(5)煤研石堆治理应分层压实,粘土覆盖,快速建立植被等措施,防止研石山氧化自燃。
(6)在采矿剥离物含有毒有害或放射性成分时,必须用碎石深度覆盖,不得出露于边坡处,并应有防渗措施,然后再覆盖土壤。
(7)含硫化物的煤研石,有条件的矿区可借助于山坡、山沟平推,分层加粘土压实。必须堆放时,要就近安装注石灰浆系统,保证随时注浆。
(8)固体废弃物堆放场的植被重建参照第六部分的内容。
4 露天矿不稳定边坡的防治技术
不稳定边坡治理包括矿山范围内天然不稳定原生边坡治理,残山不稳定基岩边坡治理。
露天矿不稳定边坡的防治技术要点:
(1)原生的岩土性状松散,边坡陡直,大于安全稳定坡角时,采取削坡措施,使边坡达到稳定状态。具体坡角选取,一般应采用当地同一岩性边坡稳定坡角的经验值或现场实测值。
(2)构造破碎造成的岩层边坡失稳,首先采取避让措施,撤离危险区的一切设施、人员,划定标示出危险范围,严禁进人其次,采取人为爆破措施,清除危岩,消除隐患。
(3)边坡加固
①用非爆破法清除表面松动浮石,对软弱岩体或高度破碎的裂隙岩体进行表面支护。
②对造成边坡变形增大的张开型岩石裂隙和软弱层面,可采用注浆加固和锚固法。
③对于地质条件易造成滑坡或小范围岩层滑动的岩体,须采用抗滑桩、挡石坝方法治理。
④对深部(10~100m)开裂、体积较大的危岩,宜采用深孔预应力锚索、长锚杆进行加固。
⑤对于岩质较软,岩石风化严重,易造成小范围塌方的边坡,削坡后低处宜用挡土墙支挡,高处可采用框格式拱墙护坡。
(4)边坡高度超过20m时应设置3m左右的宽平台,形成台阶形,沿台阶应设横向排水沟。
(5)梯级边坡中的台面应微向内倾,以起蓄水防边坡冲刷作用。
(6)边坡工程应结合工程地质、水文地质条件及降雨条件,制定地表排水、地下排水或两者相结合的方案。
(7)为减少地表水渗人边坡坡体内,应在边坡潜在崩滑区边界以外的稳定斜坡面上设置截水排水沟,边坡表面应设地表排水系统。
(8)边坡工程应设泄水孔。
(9)矿区天然边坡应因地制宜进行适当改造,在改造中应珍惜已有植被,采用鱼鳞坑的栽种方式,如石质山坡,应采取补土、换土措施确保植树成活率。
(10)露天采矿坑的植被重建参照第六部分的内容。
5 矿区植被重建技术要点
5.1 植被选择
(1)植被重建应遵循“因地制宜、因矿而异”的原则,在树种、草皮的种属选择、工艺的采选上要与矿区所处的地理位置、气候条件、土石环境相匹配,以确保植被重建的成效。
(2)广泛进行适宜的植被品种资源调查,选择可行性好的品种,在实验室进行抗逆性能筛选选出的植物品种应有较强的固氮能力、根系发达、生长快、产量高、适应性强、抗逆性好、耐贫痔等。
(3)在三北干旱寒冷地区选择乔、灌、草的种属时,应尽量选取耐旱、耐寒、抗病虫害性能强,易于成活的品种南方则应选择喜湿、耐热、生命力强的种属。并兼顾经济效益,具体树种,参照当地林业部门的有关规范优选。
(4)选择草类、灌木、乔木种属时,尽量兼顾经济、环境、社会综合效益。优选已被实践证明的、易养、易管、易活的种属。
(5)如选种经济类树种应严格按林业果树栽种管理的有关规范执行。
5.2 边坡复绿
(1)岩石边坡:可采用挂网客土喷播和草包技术。
(2)土质边坡:可采用直接播种或植生带、植生垫、植生席等技术。
(3)土石混合边坡:可采用草棒技术、普通喷播或穴栽灌木等技术。
5.3平地复绿
(1)直接种植灌草。在保持覆盖土层不小于30cm的地面上,直接种植灌木和草本植物种子,形成与周边生态相适应的草地。
(2)直接植树造林。在保持覆盖土层不小于50cm。的地面上,根据实际状况和规划要求直接种植经济林、生态林或风景林。
5.4 复绿技术
(1)直接种植灌草。在有一定厚度土层的坡面上,直接种植灌木和草本植物种子。
(2)穴植灌木、藤本植物。结合工程措施沿边坡等高线挖种植穴槽,利用常绿灌木的生物学特点和藤本植物的上爬下挂的特点,按照设计的栽培方式在穴槽内栽植。
(3)普通喷播。利用流体力学原理把植物繁殖体如种子等、土壤稳定剂、肥料、碧糠、保水剂、草炭土、草纤维、木纤维、地表土等与水按一定的比例混合成较稠的喷浆,通过喷播机直接喷射附着到需要绿化的矿山边坡作业面上形成一定厚度的客上层即外来基质层,并使植物在客土层上快速生长的一种强制绿化法。
(4)挂网客土喷播。挂网客土喷播是利用客土掺混粘结剂和固网技术,使客土物料紧贴岩质坡面,并通过有机物料的调配,使土壤固相、液相、气相趋于平衡,创造草类与灌木能够生存的生态环境,以恢复石质坡面的生态功能。
5.5 养护管理
(1)后期养护管理包括喷水养护、追施肥料、病虫害防治、铲除有害草种与培土补植。
(2)植被的喷灌,可根据植物需水情况,直接喷灌或在坡顶修筑蓄水池,汇集雨水,并用动力设备从坡脚输送补充水,利用坡顶水池自流,采用喷头方式进行喷灌。
(3)对坡度大、土壤易受冲刷的坡面,暴雨后要认真检查,尽快恢复原来平整的坡面。部分植物死亡,应及时补植。补植的苗木或草皮,要在高度为栽植后高度、粗度或株丛数等方面与周围正常生长的植株一致,以保证绿化的整齐性。
5.6 注意问题
(1)植被重建的最佳时间由雨量的季节分配和适宜温度来决定。
(2)石质山绿化的树坑中应充填好土,特别是干旱缺水地区,应在坑中铺衬可降解的塑料薄膜,在新土中拌人保水剂,以涵养水分提高树木成活率。
(3)山坡或台面植树,具体株距根据树种及树冠形态选择。
(4)自然生态系统的形成和演替是一个漫长的过程。一般地说,在陆地生态系统中,从岩石开始的演替顺序是由地衣植物阶段一苔鲜植物阶段一草本植物阶段矮草、中草、高草一高草灌木阶段一多层次森林群落阶段。矿山复绿是人工生态复绿,特别是坡面复绿,在施工状态下,主要靠人工管护,特别是定期灌溉,维持其生长环境,生态是十分脆弱的。
6 结束语
矿山地质环境治理是一个长期的复杂的系统工程,并非一朝一夕所能够完成的,我们必须在开发矿产资源的同时,坚持“谁开发谁保护,谁闭坑谁复垦,谁破坏谁治理”的原则,加强对矿山环境的管理。积极地保护矿山环境,开发和保护并重,通过治理、恢复和改善矿区环境,建设布局合理、景观别致、环境优美、科技含量高、具有良好经济效益与社会效益的“绿色矿山”走绿色矿业之路,只有解决好矿山开采与环境保护之间的矛盾,才能促进中国采矿业的持续发展。