矿山生态修复工程技术研究.pdf
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1、2023 年 10 月Oct.,2023doi:10.3969/j.issn.1672-9943.2023.05.044矿山生态修复工程技术研究(河南省资源环境调查四院,河南 郑州 450012)摘要 为了促进矿山企业绿色、高效开发利用矿产资源,基于矿山开采现状,科学开展矿山地质环境保护与恢复治理工作,最大限度减轻因矿产开发对土地资源和地形地貌景观的影响和破坏,有效改善和治理矿山地质环境问题,使矿山生态环境得到明显改善,为矿山企业履行地质环境恢复治理和土地复垦义务提供技术依据。关键词 绿色矿山;环境保护;生态修复中图分类号 X171.4文献标识码 B文章编号 1672蛳9943(2023)05
2、蛳0140蛳030引言平顶山天安煤业香山矿有限公司(以下简称香山矿)位于平顶山市区以西 16 km,属平顶山市宝丰县周庄镇管辖。因矿山长年开采,形成大面积地面塌陷,并伴生地裂缝,对村镇建筑、农林活动、交通工程、电力设施、水利工程造成破坏和损毁,生态环境遭到严重破坏。通过对矿区内采取危房搬迁、裂缝填充、田面平整、土壤培肥、修建排洪沟、植树种草等措施,有效地进行地质环境保护与恢复治理,实现矿山地质环境的有效恢复咱员原猿暂。1矿山概况香山矿为生产矿山,矿区面积 3.959 7 km2,生产规模为 45 万 t/a。矿山开采建设对矿山地质环境的影响主要为:开采活动引发地面塌陷、含水层破坏、地形地貌景观
3、破坏和水土环境污染等。香山矿开采已形成的采空塌陷区主要位于矿区南部,该区域地面塌陷及地裂缝严重,发生地面塌陷危险性大;采矿活动对含水层影响程度较严重;采空塌陷对地形地貌景观破坏程度较严重,工业场地对地形地貌景观破坏程度较严重,矸石排放处置对地形地貌景观影响程度较轻。2矿山地质灾害危险性现状2.1评估区(村镇、道路、耕地)地质灾害危险性现状(1)村庄破坏。地面塌陷对村庄的破坏较为严重,主要造成房屋开裂,部分裂缝严重形成危房,致使村庄整体或部分搬迁。现状条件下,评估区内地面塌陷区域地质灾害发育程度强,危害程度中等,危险性大。(2)土地资源破坏。调查确定上河村、南王庄村2 个村庄土地遭到破坏,其中耕
4、地 74 844 m2、林地1 865 m2,地面变形造成部分耕地减产。(3)道路破坏。地面塌陷造成部分农村道路局部下沉。经调查,香山矿地面塌陷及地裂缝共造成矿区公路、农村道路 1 318 m2沉陷破坏,直接经济损失 450 万元。(4)水利设施破坏。调查确定,采煤塌陷对部分农渠造成破坏,主要为渠道衬砌、护坡裂缝造成渗漏,损毁农渠 1 372 m2,直接经济损失 27.6 万元。综上所述,矿山地质灾害发育程度强,危害程度中等,危险性大。2.2矿区含水层破坏现状矿山正处于开采时期,长期疏排已造成深层含水层水位下降,尤其是东部老采区部分区域煤层顶板含水层水位下降并形成小型降落漏斗,造成地下水资源流
5、失。现状条件下,矿山开采对含水层结构造成破坏,影响较为严重。2.3水土环境污染现状香山矿矿井水经过一元净水器处理达标后,全部用于煤矿的生产、生活用水,矿井排水综合利用率 100%。生活污水经处理达标后部分用于储煤场和矸石山等除尘洒水,多余部分外排。现状条件下矿山开采对水土环境污染较轻。3矿山地质环境生态修复工程设计3.1设计条件和有关参数选取3.1.1耕地复垦工程设计(1)塌陷区耕地田面平整设计。轻度及中度塌陷区耕地复垦工程除裂缝充填外,主要是通过麦收能 源 技 术 与 管 理Energy Technology and Management2023 年第 48 卷第 5 期Vol.48 No.
6、51402023 年 10 月Oct.,2023沈佩霞矿山生态修复工程技术研究后翻耕土地进行耕地田面平整,表层耕殖土深翻35 cm;水浇地由于对地面坡度要求较高,需要用推土机进行土地平整施工。(2)田埂工程。田埂工程与土地平整同时进行,断面为顶宽 30 cm、底宽 50 cm、高 20 cm 的梯形断面。田埂长度以复垦责任范围内已有田埂为基础,修复重建,长度 2 522 m,总工程量 201.76 m3。(3)土壤培肥。在土地平整后、植物措施前,以每公顷播撒 500 kg 复合肥进行土壤培肥工程,提高土壤养分,为复垦植被工程奠定基础。3.1.2林地复垦工程设计塌陷区林地为轻、中度损毁,林地复垦
7、工程包括裂缝充填、土地平整、林木栽植等工程,结合人工管护措施。林地裂缝充填、土地平整等工程设计与耕地土地平整工程设计一致。林地植物工程包括扶正受损林木,补栽、新栽部分生态林。补栽数量按照轻度损毁面积 10%、中度损毁面积 20%确定。乔木林地及其他林地采用林、草混栽,灌木林地采用灌、草混栽。林地树种乔木选择速生杨、国槐、柳树、榆树,株距为 2 m2 m;灌木选择沙棘、紫穗槐和荆条,栽种株距为 1 m1 m。3.1.3草地复垦工程设计草地复垦工程主要是对开采形成的地表裂缝进行简单充填,播撒草种。草种选用与林地相同的早熟禾、沙打旺、草木樨,每公顷撒播草种 60 kg。3.1.4工矿用地复垦工程设计
8、工矿用地为工业用地、采矿用地,复垦设计主要是对区内地裂缝进行填充、平整。3.1.5住宅用地复垦工程设计复垦设计主要是对区内地裂缝进行填充与建筑进行修缮,对损毁村庄进行异地搬迁,建筑物拆除后表土剥离 20 cm,进行土壤翻耕 35 cm,购土后覆于原挖除范围之上,进行土地平整、土壤培肥。3.1.6交通运输用地复垦工程设计塌陷区交通运输为公路用地,以农村道路、田间道路为主,损毁程度为轻度。设计对塌陷区域的地裂缝全部填充,地裂缝填充后,利用水泥混凝土对路面进行修补。3.1.7水域及水利设施用地复垦工程设计矿山开采造成水面周边地表塌陷,产生宽窄不一的裂缝,但裂缝宽度、深度较小。需修缮重筑沟渠按照塌陷损
9、毁沟渠长度的 20%计,修缮段尺寸按照既有沟渠规格修缮。沟渠具体尺寸如图 1 所示。即沟渠宽 0.9 m、高 0.6 m,开口深宽均为 0.3 m,浆砌石单位砌筑量 0.45 m3/m。图 1 沟渠尺寸概况3.2技术措施3.2.1土壤重构技术措施(1)充填工程技术措施。充填治理工程可采用人工治理与机械治理 2 种方法进行。一种方法是人工治理,即采用人工就近挖取土石直接充填塌陷裂缝,土方工程量较小,土地类型和土壤理化性状基本不变;另一种方法是机械治理,一般使用推土机和铲运机械,适用于损毁程度较重的土地治理。(2)熟土剥离回覆工程措施。工程实施过程中需特别保护和利用好表层熟土(00.40 m 的土
10、层),要把表层的熟土尽可能地剥离后在合适的地方贮存并加以养护和妥善管理以保持其肥力,待土地平整结束后,直接回覆至已平整区域。(3)土地平整工程措施。按照不同的耕作条件和灌溉条件确定合适的标高和坡度,进行填挖平衡。塌陷区轻度损毁区田面平整施工工艺:施工准备施工便道布置深翻、推土、平土、洒水测量检验交工验收。(4)土壤改良与培肥措施。由于土地复垦工程对表层土壤的扰动,一定程度上破坏了土壤结构,使土壤发生一定的退化,需要进行土壤培肥。有机肥。有机肥的施用分为 2 种:一种为绿肥,另一种为农家肥。绿肥是改良复垦土壤、增加有机质和氮磷钾等营养元素的最有效方法,同时充分利用项目区周边的有机肥,积极施用农家
11、肥(畜禽粪等),从而改善土壤结构,培肥土壤。施底肥按照每公顷2 000 kg 有机肥的标准施肥,施肥时须选择阴雨天施工或施肥后浇水。无机肥。在有机肥施用的基础上,配合施用化肥,结合当地化肥施用的经验,在测土的基础上,因地制宜施用化肥。种植绿肥作物。对复垦为旱地的土壤,可选择混播优良速生豆科绿肥作物,如光叶紫花苕、箭舌豌豆等,有利于提高土壤肥力。同时增施菌肥、磷肥和复合肥,增加土壤营养,提高豆科绿肥的产量。土壤物理性状改300300300900M7.5 浆砌石1412023 年 10 月Oct.,2023良。目标是提高土壤孔隙度、降低土壤容重、改善土壤结构。短期内可采用深耕和施用农家肥等方法,但
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