水泥用石灰岩矿山的地质环境保护与恢复治理措施分析

发表时间:2020/5/22   来源:《建筑实践》2020年1月第2期   作者:李秀福
[导读] 在实际开展矿山开采活动时,势必会对周围矿山自然环境、自然资源等造成一定的破坏。
         摘要:为积极响应习近平总书记提出的“绿水青山就是金山银山”的号召,我国在大力发展矿山开采事业的同时,也在逐步加紧落实对矿山地质环境保护及恢复治理工作。在这一背景下,本文将以某水泥用石灰岩矿区为例,在阐明当前水泥用石灰岩矿山现存的地质环境问题基础上,结合笔者多年工作实践,重点针对此类矿山的地质环境保护与恢复治理措施进行简要分析研究。
         关键词:水泥用石灰岩矿山;地质环境保护;恢复治理

         引言:在实际开展矿山开采活动时,势必会对周围矿山自然环境、自然资源等造成一定的破坏。只有在开采矿山的同时重视保护矿山地质环境,并及时对已经受到影响的矿山地质环境进行恢复治理,才能使得矿山开采实现可持续发展。本研究目的在于有效丰富该领域理论研究,并为落实好水泥用石灰岩矿山的地质环境保护与恢复治理工作提供相应实践帮助。
一、矿山概况
         本文以某地区水泥用石灰岩矿山为例。该矿区与周围村镇道路相通,具有便利的交通条件。矿区所属地为典型的温带季风性气候,夏季炎热湿润、春冬季寒冷干燥。夏季为降水集中时期,年均降水量超过670mm,矿区内并不存在水流与地表积水,汇水面积相对较小。从地形地貌看,该矿区位于剥蚀丘陵地带,总体地势呈西高东低,海拔相对高差最大值可达到25m。矿区内以松散岩体和黄褐土为主,其中矿区松散岩类多为粘土或砂质粘土,结构较松散(矿区内覆盖层以松散岩体和黄褐土为主,其中矿区松散岩类多为粘土或砂质粘土,结构较松散),而黄褐土则属于残坡积物,土层厚度基本控制(一般小于)在10cm。矿区基岩露出相对较好,(岩性均为灰岩,)地表植被以杂草、荆棘等为主。
二、矿山现存地质环境问题分析
(一)潜藏诸多地质灾害隐患
         该矿山为建筑水泥用石灰岩矿山,其在开采阶段共形成5各采矿宕口,而矿山在采用横向采剥配合由上往下的水平分层采煤法进行矿山开采的过程中,因受到各种矿山开采活动的影响,使得在完成采矿活动后,矿山内遗留了诸多地质灾害隐患,包括崩塌、滑坡等等。特别是矿山东西部边坡因部分地段倾向和地层倾向完全相同,且相比于地层倾角,边坡倾角明显更大,因此导致边坡局部极有可能出现滑坡等地质灾害,对长期居住在矿山上的村民的生命财产安全造成极大威胁。
(二)环境污染破坏水土流失
         该矿山在采矿期间频繁开展各种作业,使得原本完整的山体结构发生一定变化,原本平整的采面地段变为陡峭悬崖,矿山表面原本附着和种植的大量地表植被也因矿山开采活动被破坏大半,山体出现大量岩石裸露的情况[1]。同样受到矿山开采作业的影响,山体出现了较大的地形坡度,而大量堆放废土石的位置处也并未做好相应的防护、隔离处理。一旦矿区所在区域出现大量降水,则极有可能导致矿区出现严重水土流失的情况。同时由于矿区与周围村镇路路相通,也使得矿山周围村镇以及省道也极有可能出现严重环境污染问题。
三、矿山地质环境保护与恢复治理措施
(一)评价建模
         为准确掌握矿山地质环境影响情况,本文认为工作人员应当在遵循国家相关标准要求,规范建立矿山地质环境评价系统,并在此基础上灵活运用专业化的工具软件,快速、准确地完成矿山地质环境影响评价模型的建立。如该矿山中,选择将地质灾害与现状地貌、土地资源和矿区地质条件作为矿山地质环境评价系统的四大评价指标,并依次下设相对应的二级指标。如地质灾害评价指标主要包括现状地质与预测地质灾害规模指标,现状地貌评价指标中则主要包括地面的主导坡度和高程变幅。土地资源评价指标则由植被覆盖率与土壤结构破坏程度共同组成,矿区地质条件评价指标下设工程地质岩组与地质构造发育程度评价指标。运用建模软件自动设置评价等级集合Q=(严重,较严重,较轻),利用模糊数学评价法即可得到如下所示的矿山地质环境评价矩阵R:
        
在这一矩阵当中,在严重影响程度下的现状地质灾害规模隶属度函数用r11进行表示,以此类推。由此可见,在矿山地质环境影响评价模型中,关键核心即不同影响程度等级下的,各指标因子隶属度函数。在模糊数学评价法当中,通过将R即关系矩阵和元素特征权重向量进行加权求和,即可得到如下所示的分类结果集合Y:

此时依照最大隶属度原则确定Y集合当中的隶属度最大值,即可对该元素所属分类集合中对应的具体类进行准确判定。


(二)灾害消除
1.挖设截水沟开展挡土墙工程
         在进行该水泥用石灰岩矿山的地质环境保护与恢复治理时,工作人员首先需要立足矿山及其地质环境实际情况,在深入分析当前其存在的各项地质灾害隐患的基础上,严格按照国家相关规范要求,落实好截水沟、挡土墙等工程施工,以便能够有效排除矿山地质灾害隐患,并为后续矿山恢复林地与生态复绿奠定坚实基础。例如在该矿山中,考虑到临时排土场与废土石集中堆放区域出现水土流失的可能性极大,因此为了能够使得矿区周围水土具有较高的稳定性,工作人员选择在采矿区上部的东北侧界外规范挖设截水沟,防止采场坡面在降水时受到大量雨水冲刷而导致水土流失。结合矿区实际情况,工作人员最终选择在废石堆场以及采矿场中的临时排土场位置处,挖设梯形断面的截水沟,并使用C15混凝土护面结构,将护面厚度控制在10cm。除此之外,在采矿场临时排土场以及废石堆场中,工作人员还在除北方之外的其他三个方向的下方位置处设计砌筑挡土墙,用以进一步增强周围水土的稳定性,从根本上避免出现滑坡与泥石流等地质灾害。按照国家相关规定,该挡土墙底部和顶部的厚度分别需要控制在3m和1m,高度需控制在2m左右[2]。为节约施工成本同时充分发挥挡土墙的应有效用,工作人员采取就地取材的方式,直接选用当地的M10浆砌块石作为挡土墙墙体材料。直至矿山彻底闭坑之后,工作人员只需将挡土墙规范拆除即可。
2.及时清理边坡以及临时堆场
         该水泥用石灰岩矿山在开展一系列开采作业,尤其是爆破作业时,导致采场地边坡高度约为15m的工作面中,出现了诸多浮石与危石等,在一定程度上增加了该工作面出现坍塌与坠落等灾害事故的可能性。因此相关工作人员采用开采与治理同步开展的原则,当完成爆破作业后立即将所在工作面上产生的浮石等进行集中堆放和统一外运。及时测定采边坡角,保障其角度始终在55°以内,并结合实际情况及时对采场平台进行相应调整。即在保障采场平台面微微向外倾斜的同时,平台宽度可以达到4m,从而在降水时平台面上的雨水能够自动外排,坡面也可以更加稳定。在对矿区中的临时废石堆场进行清理时,工作人员则直接将场内可以作为建筑石料使用的石灰岩等进行售卖。而在完成所有开采工作后,工作人员则应当立即对场内的渣土等进行回填整平与绿化处理,以此有效治理矿山地质环境。
(三)恢复林地
1.规范开挖宕穴加强道路养护
         在开展水泥用石灰岩矿山的环境保护与恢复治理工作的过程中,在种植植被实现生态复绿之前,需要开挖相应的宕穴用以种植、栽培植被。工作人员应当充分结合需种植的植被的具体生长要求,合理确定植物株距以及宕穴面积等,如在该矿山的环境保护与恢复治理中,为有效恢复林地,工作人员选择将污染相对严重的采场平台和原露采场作为重点治理对象。设计采用灌木和乔木类植物搭配种植的方式,按照相关规范要求将两种类型的植物的行距和株距均控制在1.5m,每个宕穴的面积为1㎡,各宕穴深度应至少为0.5m[3]。另外,当矿山彻底闭坑之后,针对其露天采场,工作人员在对其进行恢复治理时,通过采用凿挖梯形方式,修建可以与各个平台相互连接的养护道路。
2.开展覆土施工尽快恢复林地
         对于该水泥用石灰岩矿山中的临时排土场,在重新恢复林地实现生态复绿时,工作人员选择采用就地整平复垦的方式,保留厚度在0.5m的底土。在临时废石堆场以及其他平台如原露采场平台等位置处,按照上述方式规范开挖宕穴进行覆土种植,栽种适宜本地区的生长的乔木类植物,并保障边坡坡度始终稳定在1%至3%之内。从而利用乔木造林的方式尽快实现矿山绿化,恢复矿山地质环境。
(四)生态复绿
         在完成宕穴的开挖之后,工作人员需及时将与本矿区所在地相适宜的本土植物如灌木、藤本植物等,按照其规定行距、株距等栽种在各个宕穴内,并进行坑底施肥,以保障土壤具有良好肥力,从而有效提升栽种植物的成活率。由于该矿区并无地表水且地下水系并不发达,因此工作人员还通过专门在采场上方的平地位置处修建钢筋混凝土结构的蓄水池,将采场上方积留雨水一并引入蓄水池中。同时专门为蓄水池修建顶盖,以防止出现大量蓄水蒸发的情况,利用蓄水池内的水定时对栽种植物进行喷灌,以确保植株生长可以获得充足水分,最终达到矿山生态复绿的效果。
结束语:针对现阶段我国在水泥用石灰岩矿山开采中,存在的地质灾害隐患较多、地质环境污染严重且极易出现水土流失等问题。相关工作人员还需要充分立足实际,严格按照国家相关标准要求,通过灵活开展截水沟、挡土墙、造宕穴等施工工程,并深入落实植被绿化与养护管理等工作。从而在及时消除矿山各项地质灾害隐患的同时,也可以有效保护好矿山周围地质环境,使得矿山开采的地质环境恢复治理工作得以深入落实。
参考文献:
[1]王东旭. 新疆乌鲁木齐柳树沟石灰岩矿地质环境影响程度评价研究[D].新疆大学,2018.
[2]赵师军,李斌,刘玉林,等.岐山县曹家沟地区露天矿山地质环境问题恢复治理技术探讨[J].甘肃冶金,2018,40(02):8-10+15.
[3]李小龙,王雪冬.山东废弃石灰岩矿山地质环境特征与治理恢复探索[J].地质与资源,2018,27(01):89-92.
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