吳 鵬,斯恩智*
隨著“十四五”來臨,“推動(dòng)綠色發(fā)展 促進(jìn)人與自然和諧共生”仍然是重點(diǎn)話題及工作任務(wù),廢棄礦山尤其是歷史遺留廢棄金礦對(duì)于貴州省來說都是不可忽略的問題,本文對(duì)黔西南州歷史遺留廢棄金礦礦山地質(zhì)環(huán)境問題綜合治理進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。
貴州省黔西南州礦產(chǎn)資源豐富,被譽(yù)為中國(guó)“金州”,金礦的開采歷史比較悠久,由于上個(gè)世紀(jì)金礦開采熱潮,黔西南州金礦遍地開花,涌現(xiàn)出一批大大小小的金礦,甚至發(fā)現(xiàn)過“貞豐爛泥溝金礦”這樣的舉世明珠。近年來,隨著我國(guó)對(duì)經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的高質(zhì)量發(fā)展戰(zhàn)略的實(shí)施,黔西南州關(guān)閉了許多金礦開采礦山,但是這些廢棄礦山殘留的裸露開采面以及大量歷史遺留廢渣對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響十分嚴(yán)重,不僅對(duì)自然景觀的破壞,尤其廢渣中的重金屬嚴(yán)重影響周邊植物、水資源以及當(dāng)?shù)厝丝诰幼…h(huán)境。如何有效地對(duì)這些廢棄礦山進(jìn)行綜合治理,是當(dāng)?shù)丨h(huán)境可持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的關(guān)鍵。因此,需要對(duì)這些礦山環(huán)境恢復(fù)治理措施進(jìn)行深入研究,并提出有效的綜合治理方案。
勘查區(qū)位于安龍縣戈塘鎮(zhèn)岔河村干溝二組,與安龍縣城直線距離50km,地理坐標(biāo)東經(jīng)105° 16′16.14″,北緯25°17′45.10″,安龍縣干溝金礦開采歷史遺留廢渣綜合治理項(xiàng)目勘查區(qū)面積為0.322km2。從安龍縣城經(jīng)省道到達(dá)戈塘鎮(zhèn),由戈塘鎮(zhèn)轉(zhuǎn)鄉(xiāng)村公路可到達(dá)勘查區(qū)。
本區(qū)屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤(rùn)氣候,地處云貴高原南緣,冬春寒冷,夏秋涼爽,雨水充沛。區(qū)內(nèi)多年平均氣溫14.42℃~15.96℃,最低月(1月)平均氣溫5.2℃~8.0℃,最熱月(7月)平均氣溫21.7℃~22.3℃,平均溫差14.3℃~16.5℃。據(jù)安龍縣近10年降雨量統(tǒng)計(jì),年降雨量676mm~1474mm,年最大降雨量1474mm,年最小降雨量676mm,年平均降雨量1228.03mm。從降水量的時(shí)間分配來看,全年78.35%的降水量集中在5月~8月。區(qū)內(nèi)蒸發(fā)量,多年平均值為1508.77mm,年最高1665.30mm,年最低1533.60mm。
礦區(qū)內(nèi)屬珠江流域北盤江水系,礦區(qū)內(nèi)無地表水,存在季節(jié)性溪溝,且溪溝常年有水,溪溝受大氣降水影響明顯,雨季水量較大,旱季水量小或處于干涸狀態(tài),區(qū)內(nèi)地表水主要為大氣降水補(bǔ)給。經(jīng)查《貴州省暴雨洪水計(jì)算實(shí)用手冊(cè)》,取用《貴州省年最大1小時(shí)點(diǎn)雨量均值等值線圖》、《貴州省年最大1小時(shí)點(diǎn)雨量Cv值等值線圖》,得項(xiàng)目地的一小時(shí)平均點(diǎn)雨量為42mm,Cv=0.40,Cs=3.5Cv,分別取P=10%和P=5%,查《皮爾遜III型頻率曲線的模比系數(shù)KP值表》得KP=10%=1.53,KP=5%=1.78,由此計(jì)算得10年一遇最大1小時(shí)降水量為64.26mm;20年一遇最大1小時(shí)降水量為74.76mm。根據(jù)地形圖量算,截水溝上游集雨面積為0.07km2。
勘查區(qū)地處貴州高原向廣西丘陵過渡的斜坡地帶,區(qū)內(nèi)總體地勢(shì)為南部高,北部低,地勢(shì)由南部向北面傾斜,最高點(diǎn)位于勘查區(qū)東南面1506m處的無名山頭,最低點(diǎn)位于圖幅中北面蔬菜大棚,海拔1328m,最大相對(duì)高差達(dá)178m;勘查區(qū)內(nèi)海拔一般在1330m~1400m,相對(duì)高差70m??辈閰^(qū)總體上屬構(gòu)造侵蝕地貌類型,侵蝕地貌為南-東向展布的峰叢,含煤地層等經(jīng)多次風(fēng)化剝蝕形成低凹的溝谷或緩坡地形。
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)勘查,勘查區(qū)出露的地層為第四系殘坡積層(Qel+dl)、二疊系中統(tǒng)茅口組(P2m)。
(1)第四系殘坡積層(Qel+dl):主要分布于溝谷及緩坡地帶。由殘坡積物、塌積物(粘土、亞粘土及巖塊、碎石等)組成。硬~可塑,碎石含量一般在10%,粒徑0.5cm~10cm,碎石為風(fēng)化的泥巖及砂巖碎塊,具有一定的粘性,結(jié)構(gòu)松散,透水性強(qiáng)。
(2)二疊系中統(tǒng)茅口組(P2m):由灰色中厚層灰?guī)r組成,地層產(chǎn)狀40°∠8°,抗風(fēng)化能力強(qiáng)。茅口組有明顯侵蝕間斷,古侵蝕面凸凹不平,與上覆地層龍?zhí)督M之間存在蝕變帶,為含金礦層位,是本次綜合治理礦山開采破壞的主要破壞層位。
(1)區(qū)域構(gòu)造??辈閰^(qū),在于大地構(gòu)造位置屬楊子準(zhǔn)地臺(tái)西南緣晴?。昌垬?gòu)造變形區(qū)中部,臨近右江造山帶,區(qū)域?qū)儆诜篷R坪背斜北西翼,區(qū)域內(nèi)主要構(gòu)造線呈北東向展布。
(2)礦區(qū)構(gòu)造??辈閰^(qū)西側(cè)發(fā)育一斷層,區(qū)內(nèi)構(gòu)造簡(jiǎn)單,為一單斜構(gòu)造。地層總體走向北西~南東,傾向北東40°,傾角8°。局部見小的撓曲現(xiàn)象,斷裂構(gòu)造不發(fā)育。
根據(jù)《中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖》(GB18306-2015),地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.40s,地震動(dòng)峰值加速度為0.05g。根據(jù)地震動(dòng)峰值加速度分區(qū)和地震基本烈度對(duì)照表,地震基本烈度小于Ⅵ度區(qū)。
(1)含水巖組及類型。根據(jù)區(qū)內(nèi)出露的地層巖性、含水介質(zhì)及地下水動(dòng)力條件,可將區(qū)內(nèi)地下水類型劃分為巖溶裂隙水和第四系松散類孔隙水二大類。
①巖溶裂隙水。主要賦存于二疊系中統(tǒng)茅口組(P2m)灰?guī)r泥巖節(jié)理裂隙中,含水性不均勻,巖溶較為發(fā)育,靠大氣降水補(bǔ)給,通過碳酸鹽巖之中的溶蝕裂隙、溶洞、落水洞等對(duì)地下水進(jìn)行補(bǔ)給,經(jīng)調(diào)查,區(qū)內(nèi)未見井泉出露。②第四系松散孔隙水。主要賦存第四系覆蓋碎石土、含碎石粉質(zhì)粘土及強(qiáng)風(fēng)化泥巖的松散孔隙中,經(jīng)大氣降水補(bǔ)給后沿松散土體孔隙下滲至巖土接觸面、巖石節(jié)理裂隙中。最終排入斜坡前緣沖溝低洼處。
(2)地表水。地表水主要來源大氣降水斜坡堆渣場(chǎng)周邊及影響范圍內(nèi)有一條季節(jié)性溪溝,發(fā)育堆渣場(chǎng)東部,由南向北東徑流。地表水主要來源大氣降水。礦區(qū)內(nèi)水文地質(zhì)條件簡(jiǎn)單,小沖溝發(fā)育,溝水動(dòng)態(tài)不大,季節(jié)性變化不顯著,雨季流量變大,枯季流量較小或干枯。
根據(jù)區(qū)內(nèi)出露巖石的力學(xué)性質(zhì)、巖性及組合關(guān)系、巖石堅(jiān)硬程度和巖體的完整程度,將區(qū)內(nèi)的巖體劃分為第四系松散巖類工程地質(zhì)巖組及硬質(zhì)巖類工程地質(zhì)巖組兩類。
(1)第四系松散巖類工程地質(zhì)巖組。該類巖組主要為第四系殘坡積層(Qel+dl):巖性以含碎石粉質(zhì)粘土、粉質(zhì)粘土為主,碎石含量約10%~20%,表層有植物根系及腐殖質(zhì),結(jié)構(gòu)較為松散,孔隙度較大,透水性強(qiáng),力學(xué)強(qiáng)度低,具有較強(qiáng)的壓縮性、膨脹性、崩解性和可塑性,工程性質(zhì)差,易發(fā)生不穩(wěn)定斜坡地質(zhì)災(zāi)害。
(2)硬質(zhì)巖類工程地質(zhì)巖組。此類巖組主要分布在二疊系中統(tǒng)茅口組(P2m)中,其巖性主要為灰色、深灰色中厚層灰?guī)r。該類巖組巖石抗風(fēng)化能力強(qiáng),隔水性中等,力學(xué)強(qiáng)度高,工程性質(zhì)高。
1.2.6 土壤植被
干溝金礦礦區(qū)植被覆蓋率不高,基本上是裸露的礦渣。土壤主要以紅壤和黃壤為主,天然植被為常綠闊葉林,多為次生的馬尾松和灌叢等。紅壤發(fā)育于較深厚的紅色風(fēng)化殼粘土層上,含鐵鋁較多,粘土礦物以高嶺土為主,土壤呈酸性。許多地方植被破壞后水土流失比較嚴(yán)重。主要農(nóng)作物為玉米、蔬菜,礦區(qū)北部有人工大棚種植竹蓀。
貴州省黔西南州廢棄金礦礦山地質(zhì)環(huán)境問題大同小異,類型相似,只是規(guī)模分布不同,具體問題有地形地貌景觀破壞、土地資源損毀、誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害隱患、水土污染嚴(yán)重等情況。
黔西南州廢棄金礦多為露天開采,礦山開采活動(dòng)必定造成地形地貌景觀破壞,開挖山體、堆渣場(chǎng)的建設(shè)、礦山道路的修建,都對(duì)植被的生存環(huán)境造成了極大破壞。
黔西南州廢棄金礦廢渣的堆放以及殘留建筑物對(duì)土地資源造成壓占、損毀,同時(shí),被破壞的土地?zé)o法進(jìn)行農(nóng)作物的種植,進(jìn)而浪費(fèi)了大量的土地資源。同時(shí)由于土地資源的損毀及礦山廢渣的堆積,使未經(jīng)過處理的土地因污染,不能進(jìn)行農(nóng)作物的種植,進(jìn)而浪費(fèi)了大量的土地資源。
黔西南州廢棄金礦礦山環(huán)境綜合治理主要突出問題之一,便是地質(zhì)災(zāi)害的隱患。黔西南州金礦為卡琳型金礦,多發(fā)育在斷層接觸帶或是碳酸鹽巖與碎屑巖的接觸的位置,因此金礦開采面形成的高陡邊坡更容易發(fā)生落石、崩塌及滑坡等地質(zhì)災(zāi)害。堆渣場(chǎng)中廢渣成分為硅化泥巖、碎石等,廢渣形成的不穩(wěn)定斜坡在大氣降水的作用下,降雨易于從坡面滲入,易引發(fā)堆渣場(chǎng)滑坡和泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。
(1)崩塌。因?yàn)閷?duì)山體的開挖,在礦體分布區(qū)域形成大量的開采邊坡,礦體危巖多為碳酸鹽巖,裸露的圍巖在降雨、風(fēng)化作用及構(gòu)造影響下,發(fā)育較多的裂縫,加上開采的影響破壞,巖體的穩(wěn)定性進(jìn)一步降低,局部形成臨空面,在未來降雨作用下,危巖體有發(fā)生崩塌的可能性。
(2)滑坡。由于礦體地層分布的原因,多為軟質(zhì)巖或軟硬相間的位置,導(dǎo)致礦體位置的穩(wěn)定性較差,加上開采、修路等人類活動(dòng)的影響,其原始穩(wěn)定性被破壞,形成高陡邊坡,且大部分廢棄金礦均未按照階梯式開采,其邊坡穩(wěn)定性大打折扣,加上邊坡受地質(zhì)構(gòu)造影響,發(fā)育大大小小裂隙,形成泥質(zhì)軟化帶,在大雨天氣,其含水飽和度過載,軟化帶失穩(wěn),最終引發(fā)滑坡地質(zhì)災(zāi)害。
(3)泥石流。不僅僅是因開采,未進(jìn)行處理的堆渣場(chǎng)也是形成泥石流地質(zhì)災(zāi)害的重要因素。因?yàn)橘F州省黔西南地形地貌的特點(diǎn),廢棄礦山堆渣場(chǎng)的選擇和建立選擇就近原則,大多數(shù)位于斜坡中上部,這就為泥石流的形成提供了物質(zhì)基礎(chǔ)。這些堆渣場(chǎng)基本沒有經(jīng)過加固支護(hù),礦區(qū)范圍內(nèi)也沒有截排水溝對(duì)大氣降水進(jìn)行引導(dǎo)、分流,遇到持續(xù)降雨天氣,或者是暴雨季節(jié),這部分廢棄礦山有發(fā)生泥石流的可能性。
水土環(huán)境污染為廢棄金礦礦山環(huán)境綜合治理面臨的重中之重的問題,堆渣場(chǎng)中的廢渣在大氣降水的作用下,容易淋濾出有毒的淋溶水,對(duì)地表水及地下水造成污染,同時(shí)嚴(yán)重影響周圍土壤及植物。尤其貴州省黔西南州卡琳型金礦圍巖多為碳酸鹽巖,巖溶較為發(fā)育,如果大量淋溶水的滲入,會(huì)對(duì)地下水造成嚴(yán)重的影響。
由于廢棄金礦存在上述環(huán)境問題,破壞了自然景觀、地形地貌,存在各種地質(zhì)災(zāi)害隱患,部分區(qū)域還影響到群眾的生活用水,甚至威脅到群眾的身體健康,因此廢棄金礦的治理的十分必要的。
廢棄金礦的治理首先我們要明確治理目標(biāo),礦山地質(zhì)環(huán)境問題的治理要具有區(qū)域性、適用性以及針對(duì)性。這類廢棄金礦均為歷史遺留礦山,對(duì)于“誰破壞、誰治理”的原則不適用,但是可以推行“誰治理、誰受益”的原則。若是廢棄金礦的治理能引進(jìn)社會(huì)資源,那么對(duì)于政府將能減輕不少的財(cái)政負(fù)擔(dān),同時(shí)更便于管理。
對(duì)于貴州省黔西南廢棄金礦來說,礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理主要針對(duì)礦山現(xiàn)狀地質(zhì)環(huán)境問題來確定,總的來說從以下幾個(gè)方面來著手。
因采礦活動(dòng)形成的高陡邊坡是廢棄金礦的主要問題,不僅僅自身穩(wěn)定性差,容易引發(fā)各種地質(zhì)災(zāi)害,對(duì)附近人、動(dòng)物及農(nóng)作物等造成安全隱患,同時(shí)邊坡自身及周圍環(huán)境的破壞,造成大量的土地資料浪費(fèi),需要通過系統(tǒng)的治理來解決這一系列問題。
因?yàn)榇祟惗酁橐患?jí)高陡邊坡,無臺(tái)階,坡度多為40°~60°,第一步需要清楚邊坡上的松散危巖,再對(duì)其進(jìn)行削坡治理,同時(shí)要根據(jù)坡面分布情況修建相應(yīng)的排水工程,橫溝、縱溝均要考慮。最后要對(duì)坡面進(jìn)行綠化工程,種草、爬藤植物,臺(tái)階處栽種喬木,固定其穩(wěn)定性,防止水土流失,并在坡腳修建擋土墻。例如安龍縣干溝金礦的治理,采場(chǎng)邊坡按照上述方式進(jìn)行治理初期取得了較好的成果,但是削坡后,綠化效果較差,加上削坡后發(fā)現(xiàn)里面出露含煤地層,這部分軟弱層在降雨作用下,形成局部小范圍沖溝。
對(duì)于此問題,建議可以選址三峽大學(xué)自行研制的植被混凝土生態(tài)修復(fù)技術(shù),對(duì)其含煤區(qū)域的邊坡進(jìn)行噴漿,這一技術(shù)能夠?qū)⒅脖换炷猎蠑嚢韬髧娚涞綆r石表面,從而形成較厚的植被混凝土,在保護(hù)植被的同時(shí),促進(jìn)草本植被的自然生長(zhǎng)。同時(shí)防止雨水對(duì)原始邊坡的接觸,形成淋溶水,造成水土污染。
此外對(duì)于興仁縣老寨河金礦這類廢棄礦山,堆渣場(chǎng)體積規(guī)模大,高度高的情況,要根據(jù)堆渣場(chǎng)的分布特征,設(shè)計(jì)相應(yīng)的擋土墻,以防止滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害,確保其穩(wěn)定性。
由于黔西南州廢棄金礦礦山地理位置的特殊性,排水系統(tǒng)的建設(shè)更加關(guān)鍵。因?yàn)檫@類礦山和生產(chǎn)礦山不同,由于資金及人員管理的等因素,新建立污水處理系統(tǒng)以及長(zhǎng)期派人管理都很難實(shí)現(xiàn),更因?yàn)檫@類礦山在關(guān)閉時(shí)候就拆除了礦山的電力設(shè)施。因此合理布設(shè)排水系統(tǒng)更顯得重要。
仍然以安龍縣干溝金礦治理為例,整個(gè)治理區(qū)修建了截排水溝,在治理區(qū)水出口處設(shè)置了廢渣處理池,但是同其他礦山不同的是,為了使雨污分離,對(duì)排水溝做了處理,即在水溝中間設(shè)立一個(gè)隔斷,使得治理區(qū)外的水流入其對(duì)應(yīng)的水溝若不對(duì)治理區(qū)范圍內(nèi)邊坡進(jìn)行沖刷,也不流經(jīng)堆渣場(chǎng),會(huì)造成淋溶水。同時(shí)治理區(qū)內(nèi)的水單獨(dú)流入另外一條路徑,不進(jìn)行外排,于是在北側(cè)低洼處,特意將其邊溝高度修建高于其堆渣場(chǎng)高度,一是對(duì)其基礎(chǔ)進(jìn)行加固,二是防止因雨水沖刷,將其廢渣帶到治理區(qū)外。
礦區(qū)生態(tài)修復(fù)工程不僅僅是植被恢復(fù)這個(gè)層面,由于金礦區(qū)的特殊性,植物種類的選擇更顯得重要。植被種植前,首先是石灰層的鋪設(shè),其次是粘土防滲層,最后才是鋪設(shè)種植土種植植物。
石灰層的鋪設(shè)在于對(duì)堆渣場(chǎng)的廢渣進(jìn)行脫氰化處理,同時(shí)中和治理的酸堿度;防滲層的鋪設(shè)目的在于防止大氣降水與廢渣接觸。
在石灰層、粘性黏土防滲層的鋪設(shè)完成后,耕作層的鋪設(shè)應(yīng)該嚴(yán)格控制其土石比和土壤肥力,確保所種植植物的存活率。植物的選擇要優(yōu)先考慮當(dāng)?shù)厮L(zhǎng)種類,同時(shí)適當(dāng)?shù)胤N植的能吸附重金屬的、成活率高的植物來混種,喬木、灌木和草種均按照此方法來,盡可能選擇不同生長(zhǎng)周期的植物。這樣形成小的植物種群,既能保證防治水土流失、邊坡穩(wěn)定性,又能改善治理區(qū)土壤質(zhì)量,最終與周邊環(huán)境和諧相處。
此外對(duì)于廢渣的處理,盡可能原地凈化處理,目前常用的方法主要有分臺(tái)階放坡或者就地回填。所以對(duì)于部分礦山中零星堆放的少量廢渣建議先進(jìn)行處理,再集中堆放至其堆渣場(chǎng)。
由于邊坡治理,植被復(fù)綠等措施成果均可以通過視覺來判斷是否有成效,但是重金屬污染只能通過技術(shù)手段來判斷。因此監(jiān)測(cè)井的布設(shè)顯得尤為重要。在進(jìn)行工程治理前,對(duì)礦區(qū)范圍內(nèi)和范圍外分別進(jìn)行采樣,了解當(dāng)?shù)赝寥乐亟饘俸亢头植记闆r,以及治理區(qū)內(nèi)重金屬污染情況。
礦山治理時(shí),在礦山外側(cè)上游及下游分別設(shè)立一口監(jiān)測(cè)井,監(jiān)測(cè)井深度為當(dāng)?shù)氐叵滤疃?。治理結(jié)束后,通過一個(gè)水文年內(nèi)在兩口井內(nèi)取樣4次,通過這4次結(jié)果對(duì)比,來驗(yàn)證治理效果。
歷史遺留廢棄金礦的開發(fā)利用一直以來都有爭(zhēng)議,一般來說可以種植合適的經(jīng)濟(jì)作物,例如興仁市的老寨河金礦治理區(qū)就種植了符合當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的果樹,但是也會(huì)有質(zhì)疑的聲音,廢棄金礦區(qū)所種植的食物是否安全、重金屬含量是否超標(biāo),直接食用是否對(duì)人類健康造成影響,甚至還會(huì)質(zhì)疑這些經(jīng)濟(jì)作物能否正常生長(zhǎng)。
這幾年,黔西南州有一部分生產(chǎn)露天礦山恢復(fù)治理區(qū)會(huì)種植桑樹(目的為了養(yǎng)殖蠶,獲得桑蠶絲)、蜂糖李等經(jīng)濟(jì)作物,并取得良好的效果,既為礦山企業(yè)解決了生態(tài)修復(fù)問題,同時(shí)也從另一方面增加礦山企業(yè)收入,有效的證明了習(xí)總書記說過的“綠水青山就是金山銀山;寧要綠水青山,也不要金山銀山”。因此,只要廢棄金礦生態(tài)修復(fù)工程達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)、要求,就算是不種植經(jīng)濟(jì)作物,也能有效的提高了這類礦山的價(jià)值和意義。
貴州省黔西南州作為貴州省的西南地區(qū),在過去交通不便利,地區(qū)偏遠(yuǎn),工業(yè)不發(fā)達(dá),人民生活水平較全省而言偏落后,但是豐富的礦產(chǎn)資源大大改善了這一狀況。礦產(chǎn)資源對(duì)于我們?nèi)藖碚f,其重要性不言而喻,人類的發(fā)展離不開物質(zhì)基礎(chǔ)的支撐,但是隨著科學(xué)發(fā)展觀、可持續(xù)發(fā)展等理念的提出和全民普及,我們應(yīng)加大對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)力度,對(duì)歷史遺留廢棄礦山應(yīng)采用因地制宜地方式開展綜合治理,同時(shí)加強(qiáng)高新技術(shù)的研究力度,提高綜合利用率。同時(shí)積極引用社會(huì)資金,完善礦山“誰治理,誰受益”政策與細(xì)則,調(diào)動(dòng)全社會(huì)力量,為生態(tài)保護(hù)事業(yè)做貢獻(xiàn)。