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摘要:湖北省荆门市龙源石膏矿经几十年的采矿,早期因缺乏规范化开采管理,矿山企业只讲经济效益,不顾生态环境,造成矿区出现有大面积地面沉降、塌陷,地面开裂,碴场裸露,民房受损,地下水位下降等矿山地质环境问题。地质灾害时有发生,给矿区及矿区周边人民群众的正常生产、生活造成严重影响,严重制约了当地经济的进一步发展。文章对矿山地质环境进行科学的分析研究,结合矿区总体建设规划,采取切实可行的技术措施,提出矿区生态环境恢复治理对策,采取渣场治理绿化、农田复垦、新建供水系统及裂缝回填等措施,使之与所在自然环境匹配相融,从而达到矿业生产、群众生活和生态环境建设相协调的目的。该矿区治理的成功经验,对荆门市及湖北省其他矿区的综合整治提供了一种新的行之有效的办法。
关键词:地质环境;恢复治理;和谐;生态环境
一、引言
湖北省荆门市龙源石膏矿山于1958年建矿,早期因缺乏规范化开采管理,导致矿区地质环境问题日渐突出,矿区出现大面积地面沉降、塌陷、地下水位下降、地面开裂、民房受损、碴场裸露。不仅侵占了大量的林地及耕地,而且形成了多个大型高陡边坡,上述各种地质灾害的相继出现不仅对下游及邻近矿区居民的生活、生产产生了严重的威胁,而且也与周围的自然生态环境显得极为不协调。以上诸多不利因素带来的一系列的安全、生态与环境问题已严重影响到矿区群众的生活和生产。
对此,2002年实行改制后的荆门市龙源石膏矿及荆门市、区政府和当地老百姓也都相继提出矿山地质环境综合治理的强烈要求。为了促进地方经济的发展,更好地治理原国有企业遗留的地质环境问题,坚持以人为本,促进人与自然的和谐发展,决定对石膏矿遗留矿区进行科学规划、综合治理,营造一个和谐的生活与生态环境,以达到矿业生产、群众生活和生态环境建设相协调的目的。
二、矿区地质灾害概况
该矿区涉及到的地质灾害种类主要为:地面沉降、塌陷;地裂缝;地下水下降、污染;废碴边坡的稳定问题 等。其地质灾害体特点主要表现为多灾种、分布零散、面积大、稳定性差、恢复治理难度较大等特点。
(一)地面沉降及塌陷
主要分布在遗留矿区的南北两端沟谷区域,呈不规则形长条状、圆形发育,矿区内已发生较大的明显塌陷、地面沉降各3处。地面沉降、塌陷总面积约195000m2,最大地面沉降区长约400m,面积约40000m2,最大沉降累计深度约1m,初期坑壁较陡,约70-80°,后经农耕人为改造,逐步形成一边缘较缓的洼地。由于地面发生多处塌陷及大面积沉降致使290多亩良田无法正常耕种。
(二)地裂缝
矿区地表治理前形成明显地裂缝两处。主要分布在矿区南北两端山脊部位,长度分别为101.4m、66.5m,裂缝呈折线型、“V”字型断口发育,可见深度大于1m,最大缝宽0.5m,为残坡积碎石土半充填。因地表土质疏松,次级影响裂缝不明显。地裂缝的产生对当地农民的生产安全及邻近建筑物的影响较大。
(三)碴场不稳定斜坡
矿区范围内遗留规模型废碴堆4处共占地约12万m2,其中林地约9万m2,耕地约3万m2,其中1#、3#、4#废碴场堆积规模较大,体积分别约15万m3、13万m3、13万m3,一般形成高度约10-26m的锲形体及条带状松散堆体,坡度多在40-65°左右,其下方有24户居民居住,如遇汛期或强降雨,碴场极易形成崩塌或泥石流灾害,严重威胁到下游居民的生命财产安全,并易造成大面积耕地土化石污染,下游上百亩农田将无法耕种。
(四)房屋开裂
矿区上部24户居民房屋因地基不均匀沉降而受损严重,多以墙体开裂、歪斜为明显变形方式,房屋多为土坯房,其墙体裂缝多自上至下贯穿整个墙体,裂缝上宽下窄发育。墙体最大缝宽约0.06m,一般为0.01-0.02m,其中墙体严重破损的有10户。
(五)地下水位下降
矿区矿山在原生产过程中,由于大量抽取地下水而导致地下水位大幅度下降,井泉、堰塘干枯,导致原矿区及周边地表90多亩农田严重缺水,无法耕种或有种无收,30户居民日常生活用水发生困难。采空区干涸堰塘3口,10口人工浅井干枯,区域内人畜饮水十分困难。
三、恢复治理工程技术措施
随着《土地复垦规定》的颁布和《环境保护法》的实施,矿区地质环境治理已引起各方面的重视,在科学分析研究的基础上,因地制宜,采取切实可行的技术措施,开展有效的治理。本工程的矿区恢复治理工程技术措施主体为农田复垦工程、碴场治理工程、新建供水系统工程及裂缝回填。
(一)农田复垦工程
农田复垦工程主要在南、北3个大面积沉降、塌陷区域,主要采用填筑、整平、碾压进行修复,复垦面积195000m2。治理模式有以下3种:
1、废渣填充治理模式:对已确定为浅塌陷的区域,先将废渣直接运至未沉塌陷地。待稳沉后,填筑、整平、碾压,再将确定为深塌陷区域的地表土剥离出来,覆盖到废渣上面。一般覆盖的厚度为1.5m左右。然后,进行复垦。
2、浅层平整治理模式:对于季节性积水及浅层塌陷区,实行挖沟排水、削高填洼,继续耕种。
3、挖深垫浅治理模式:对于塌陷深浅不一,局部地段常年积水的塌陷地,在塌陷较深区域取土,把土填在塌陷区较浅的区域,然后将较浅区域复垦为耕地,较深区域就势建塘养鱼,塘边坡地栽树种草。达到以改善采矿区生态环境,发展生态养殖业的综合治理目的。
(二)裂缝回填工程
采用三合土或粘性土对裂缝进行填埋、夯实,防止地表水进一步入渗地下,加剧地裂缝的变形及引发区域地层的稳定。
(三)渣场治理工程
碴场边坡工程的治理以机械推平并结合人工进行整平及植被恢复工程为主。经人工、机械整平后,降低碴场堆填高度,边坡角控制在35°(碎石天然休止角经验值)以内,从而增大边坡自身安全裕度。整平后的矿碴区域地表铺垫厚度不小于0.5m,富含有机质,排水性能较好的土壤,然后实施相应的复绿工程。选择植物不但要选择当地的耐旱、生命力强的植物,而且还要适应复垦、复绿的土质和当地的气候条件。
(四)新建供水系统工程
供水系统主要表现在生活用水及农田灌溉用水上。在北部居民集中区内,成井二口,抽吸矿层顶部未受污染的基岩裂隙水,供矿区附近居民生活用水;农田灌溉用水主要为修建“U”型引水渠以引接矿区外围西侧水源进行农田灌溉,线路总长3600m。
四、恢复治理工程所产生的经济效益
一是解決了矿区附近村民的生产、生活用水。通过新建水井、修建高位水塔、铺设供水管道、修建灌溉沟渠,解决了矿区附近30户村民的日常生活用水和周边地表140亩农田灌溉用水(见图1)。
二是通过对沉降区、塌陷区的农田或地段采用人工、机械实施填土、整平,复垦农田20万m2,新增鱼塘0.3万m2,每年可以增加粮食产量15000公斤,新增鲜鱼产量5000公斤,有利地促进了当地的经济发展,取得了极好的经济和环境效益。
三是改善了矿区附近村民的居住环境。投资40万元对已稳定的老采空区上部1户村民实施了搬迁,9户村民破损房屋进行了维修,消除了安全隐患,维护了社会稳定,改善了村民的居住条件。
四是地灾隐患得到治理。通过采用三合土、粘性土对矿区2条地裂缝进行填埋、夯实,防治了地表水入渗地下。通过对矿区范围内的废碴场进行治理,恢复植被15万m2,消除了崩塌、泥石流灾害隐患,保证了碴场下游居民的生命财产安全和下游上百亩农田的正常耕种,极大地改善了矿区的生态环境(见图2)。
五、结论
荆门市龙源石膏矿区矿山地质环境恢复治理项目的实施,有利于改善矿区的矿山地质环境,消除地质灾害隐患,更好地体现人与自然的和谐发展,更好地推进当地的经济发展。
一是工程项目的实施对湖北省荆门市的矿山地质环境综合治理起着重要的示范性作用,为推进与恢复整治矿山地质环境工作树立了良好的典范。
二是工程项目的实施,可以恢复、改善矿区和周边受影响的自然生态环境,减轻对地面景观的破坏程度,植被恢复和自然环境保护,对当地生态环境的保护起着积极的作用。
三是工程项目的实施,可以避免或最大限度地降低矿区潜在地质隐患对附近村民生命财产安全的威胁,使人民群众的生活、生产等活动有了基本的安全保证,同时体现了国家以人为本,全面、协调可持续的科学发展观。
四是工程项目的实施将优化地方政府的投资环境,促进湖北省荆门市矿业的发展,调动地方政府和企业树立和落实科学发展观,贯彻、落实全面、协调地推进可持续发展战略方针的积极性,着力建设和谐社会,促进人和自然的和谐发展。
五是项目的实施,保证了荆门市龙源石膏矿的安全运作,将给改制后的矿山企业提供了一个更为安全、可靠的环境和发展机遇。
参考文献:
1、张风,申欢华.柯家山采矿场生态环境恢复治理工程[J].西部探矿工程,2006(9).
2、王剑,周跃.矿山土地复垦的探讨[J].矿业工程,2005(2).
3、张绍良,卞正富,张国良,马昌忠.矿区土地高效复垦的关键技术[J].国土与自然资源研究,1998.
4、蔡光琪,魏强.露天采矿中的环境问题与土地复垦[J].能源环境保护,2000(6).
5、张晋伟,阎国杰.露天采矿对地质环境的影响及防治对策[J].露天开采技术,2004(4).
(作者单位:湖北省鄂西北地质矿产调查所地质灾害防治中心。其中,赵学三为地质矿产工程师)
关键词:地质环境;恢复治理;和谐;生态环境
一、引言
湖北省荆门市龙源石膏矿山于1958年建矿,早期因缺乏规范化开采管理,导致矿区地质环境问题日渐突出,矿区出现大面积地面沉降、塌陷、地下水位下降、地面开裂、民房受损、碴场裸露。不仅侵占了大量的林地及耕地,而且形成了多个大型高陡边坡,上述各种地质灾害的相继出现不仅对下游及邻近矿区居民的生活、生产产生了严重的威胁,而且也与周围的自然生态环境显得极为不协调。以上诸多不利因素带来的一系列的安全、生态与环境问题已严重影响到矿区群众的生活和生产。
对此,2002年实行改制后的荆门市龙源石膏矿及荆门市、区政府和当地老百姓也都相继提出矿山地质环境综合治理的强烈要求。为了促进地方经济的发展,更好地治理原国有企业遗留的地质环境问题,坚持以人为本,促进人与自然的和谐发展,决定对石膏矿遗留矿区进行科学规划、综合治理,营造一个和谐的生活与生态环境,以达到矿业生产、群众生活和生态环境建设相协调的目的。
二、矿区地质灾害概况
该矿区涉及到的地质灾害种类主要为:地面沉降、塌陷;地裂缝;地下水下降、污染;废碴边坡的稳定问题 等。其地质灾害体特点主要表现为多灾种、分布零散、面积大、稳定性差、恢复治理难度较大等特点。
(一)地面沉降及塌陷
主要分布在遗留矿区的南北两端沟谷区域,呈不规则形长条状、圆形发育,矿区内已发生较大的明显塌陷、地面沉降各3处。地面沉降、塌陷总面积约195000m2,最大地面沉降区长约400m,面积约40000m2,最大沉降累计深度约1m,初期坑壁较陡,约70-80°,后经农耕人为改造,逐步形成一边缘较缓的洼地。由于地面发生多处塌陷及大面积沉降致使290多亩良田无法正常耕种。
(二)地裂缝
矿区地表治理前形成明显地裂缝两处。主要分布在矿区南北两端山脊部位,长度分别为101.4m、66.5m,裂缝呈折线型、“V”字型断口发育,可见深度大于1m,最大缝宽0.5m,为残坡积碎石土半充填。因地表土质疏松,次级影响裂缝不明显。地裂缝的产生对当地农民的生产安全及邻近建筑物的影响较大。
(三)碴场不稳定斜坡
矿区范围内遗留规模型废碴堆4处共占地约12万m2,其中林地约9万m2,耕地约3万m2,其中1#、3#、4#废碴场堆积规模较大,体积分别约15万m3、13万m3、13万m3,一般形成高度约10-26m的锲形体及条带状松散堆体,坡度多在40-65°左右,其下方有24户居民居住,如遇汛期或强降雨,碴场极易形成崩塌或泥石流灾害,严重威胁到下游居民的生命财产安全,并易造成大面积耕地土化石污染,下游上百亩农田将无法耕种。
(四)房屋开裂
矿区上部24户居民房屋因地基不均匀沉降而受损严重,多以墙体开裂、歪斜为明显变形方式,房屋多为土坯房,其墙体裂缝多自上至下贯穿整个墙体,裂缝上宽下窄发育。墙体最大缝宽约0.06m,一般为0.01-0.02m,其中墙体严重破损的有10户。
(五)地下水位下降
矿区矿山在原生产过程中,由于大量抽取地下水而导致地下水位大幅度下降,井泉、堰塘干枯,导致原矿区及周边地表90多亩农田严重缺水,无法耕种或有种无收,30户居民日常生活用水发生困难。采空区干涸堰塘3口,10口人工浅井干枯,区域内人畜饮水十分困难。
三、恢复治理工程技术措施
随着《土地复垦规定》的颁布和《环境保护法》的实施,矿区地质环境治理已引起各方面的重视,在科学分析研究的基础上,因地制宜,采取切实可行的技术措施,开展有效的治理。本工程的矿区恢复治理工程技术措施主体为农田复垦工程、碴场治理工程、新建供水系统工程及裂缝回填。
(一)农田复垦工程
农田复垦工程主要在南、北3个大面积沉降、塌陷区域,主要采用填筑、整平、碾压进行修复,复垦面积195000m2。治理模式有以下3种:
1、废渣填充治理模式:对已确定为浅塌陷的区域,先将废渣直接运至未沉塌陷地。待稳沉后,填筑、整平、碾压,再将确定为深塌陷区域的地表土剥离出来,覆盖到废渣上面。一般覆盖的厚度为1.5m左右。然后,进行复垦。
2、浅层平整治理模式:对于季节性积水及浅层塌陷区,实行挖沟排水、削高填洼,继续耕种。
3、挖深垫浅治理模式:对于塌陷深浅不一,局部地段常年积水的塌陷地,在塌陷较深区域取土,把土填在塌陷区较浅的区域,然后将较浅区域复垦为耕地,较深区域就势建塘养鱼,塘边坡地栽树种草。达到以改善采矿区生态环境,发展生态养殖业的综合治理目的。
(二)裂缝回填工程
采用三合土或粘性土对裂缝进行填埋、夯实,防止地表水进一步入渗地下,加剧地裂缝的变形及引发区域地层的稳定。
(三)渣场治理工程
碴场边坡工程的治理以机械推平并结合人工进行整平及植被恢复工程为主。经人工、机械整平后,降低碴场堆填高度,边坡角控制在35°(碎石天然休止角经验值)以内,从而增大边坡自身安全裕度。整平后的矿碴区域地表铺垫厚度不小于0.5m,富含有机质,排水性能较好的土壤,然后实施相应的复绿工程。选择植物不但要选择当地的耐旱、生命力强的植物,而且还要适应复垦、复绿的土质和当地的气候条件。
(四)新建供水系统工程
供水系统主要表现在生活用水及农田灌溉用水上。在北部居民集中区内,成井二口,抽吸矿层顶部未受污染的基岩裂隙水,供矿区附近居民生活用水;农田灌溉用水主要为修建“U”型引水渠以引接矿区外围西侧水源进行农田灌溉,线路总长3600m。
四、恢复治理工程所产生的经济效益
一是解決了矿区附近村民的生产、生活用水。通过新建水井、修建高位水塔、铺设供水管道、修建灌溉沟渠,解决了矿区附近30户村民的日常生活用水和周边地表140亩农田灌溉用水(见图1)。
二是通过对沉降区、塌陷区的农田或地段采用人工、机械实施填土、整平,复垦农田20万m2,新增鱼塘0.3万m2,每年可以增加粮食产量15000公斤,新增鲜鱼产量5000公斤,有利地促进了当地的经济发展,取得了极好的经济和环境效益。
三是改善了矿区附近村民的居住环境。投资40万元对已稳定的老采空区上部1户村民实施了搬迁,9户村民破损房屋进行了维修,消除了安全隐患,维护了社会稳定,改善了村民的居住条件。
四是地灾隐患得到治理。通过采用三合土、粘性土对矿区2条地裂缝进行填埋、夯实,防治了地表水入渗地下。通过对矿区范围内的废碴场进行治理,恢复植被15万m2,消除了崩塌、泥石流灾害隐患,保证了碴场下游居民的生命财产安全和下游上百亩农田的正常耕种,极大地改善了矿区的生态环境(见图2)。
五、结论
荆门市龙源石膏矿区矿山地质环境恢复治理项目的实施,有利于改善矿区的矿山地质环境,消除地质灾害隐患,更好地体现人与自然的和谐发展,更好地推进当地的经济发展。
一是工程项目的实施对湖北省荆门市的矿山地质环境综合治理起着重要的示范性作用,为推进与恢复整治矿山地质环境工作树立了良好的典范。
二是工程项目的实施,可以恢复、改善矿区和周边受影响的自然生态环境,减轻对地面景观的破坏程度,植被恢复和自然环境保护,对当地生态环境的保护起着积极的作用。
三是工程项目的实施,可以避免或最大限度地降低矿区潜在地质隐患对附近村民生命财产安全的威胁,使人民群众的生活、生产等活动有了基本的安全保证,同时体现了国家以人为本,全面、协调可持续的科学发展观。
四是工程项目的实施将优化地方政府的投资环境,促进湖北省荆门市矿业的发展,调动地方政府和企业树立和落实科学发展观,贯彻、落实全面、协调地推进可持续发展战略方针的积极性,着力建设和谐社会,促进人和自然的和谐发展。
五是项目的实施,保证了荆门市龙源石膏矿的安全运作,将给改制后的矿山企业提供了一个更为安全、可靠的环境和发展机遇。
参考文献:
1、张风,申欢华.柯家山采矿场生态环境恢复治理工程[J].西部探矿工程,2006(9).
2、王剑,周跃.矿山土地复垦的探讨[J].矿业工程,2005(2).
3、张绍良,卞正富,张国良,马昌忠.矿区土地高效复垦的关键技术[J].国土与自然资源研究,1998.
4、蔡光琪,魏强.露天采矿中的环境问题与土地复垦[J].能源环境保护,2000(6).
5、张晋伟,阎国杰.露天采矿对地质环境的影响及防治对策[J].露天开采技术,2004(4).
(作者单位:湖北省鄂西北地质矿产调查所地质灾害防治中心。其中,赵学三为地质矿产工程师)