山西省礦山環境恢復治理年度監測與分析

郭玉斌 高牧寒 楊義煒

（1.福建省地質測繪院，福建 福州 350011；2.武漢理工大學資源與環境工程學院，湖北 武漢 430070）

自“十八大”以來，生態環境工作被提到了前所未有的高度，礦山環境恢復治理是衡量地方礦政管理部門工作業績的重要指標之一，也是原國土資源部定期發布《中國礦產資源報告》的重要組成部分［1］。原國土資源部、中國地質調查局以先進的遙感技術手段為支撐，統一規劃，合理部署，點面結合開展了10多年的礦山地質環境遙感調查工作，獲取了系列的客觀數據，為國家的礦山整治及礦山生態環境保護修復等工作提供了基礎資料和科學依據。國內的學者也在礦山環境恢復治理領域開展了一系列研究工作，如楊顯華等［2］利用遙感手段調查了四川冕寧牦牛坪稀土礦的礦山環境治理狀況，于坤［3］探討了鈾礦山生態環境治理中的土地復墾方案，羅才貴等［4］探討了離子型稀土礦山的工程治理生態修復等問題，陳琪等［5］研究了云南元陽某金礦礦集區的礦山環境恢復與治理規劃，王宇［6］探討了礦山生態環境問題及環境保護措施，馬曉勇等［7］對山西省國土空間礦山環境生態修復工作進行了概述。但是對某一區域的礦山環境恢復治理的年度新增變化情況研究較少。本項目主要采用遙感技術與實地調查相結合的方法，開展了山西省2017—2018年度新增礦山環境恢復治理情況的研究。

1 研究區概述

山西省地處華北西部的黃土高原東翼。山西地形較為復雜，境內有山地、丘陵、高原、盆地、臺地等多種地貌類型。山地、丘陵占總面積的三分之二以上，大部分在海拔1 000～2 000 m之間。區域地層較為完整，出露有中太古代、新太古代、古元古代、中新元古代、早古生代、晚古生代、中生代和新生代等地層，區域構造以山西地塊為主體，西與鄂爾多斯地塊、東與華北平原接壤，南北界于秦嶺、陰山造山帶之間，各構造旋回的大地構造環境、構造—巖漿活動控制了各種礦種成礦系列的分布。

研究區內礦產資源豐富，其中的能源礦產分布較為集中，為我國的主要產煤大省。截止至2019年1月，山西省共有采礦權2 546個，其中能源礦種904個，金屬礦種318個，非金屬礦1 324個；探礦權118個，其中能源礦種38個，金屬礦種71個，非金屬礦9個。

2 遙感數據源與研究方法

2.1 遙感數據源

本研究所采用的遙感數據源為山西省2017年度（圖1）和2018年度（圖2）土地利用年度變更遙感影像數據，研究區內的遙感影像類型主要有Pléiades-1、SPOT6、北京二號、資源三號、高分一號、高分二號和資源三號等，數據空間分辨率有0.5 m、1 m、2 m等。收集的遙感影像質量較好，影像色調清晰、紋理明顯，且礦山開采區域無云雪等覆蓋的情況，為開展相關的研究工作提供了精度保障。

2.2 研究方法

在充分掌握研究區地質背景和礦產資源分布的基礎上，以優于2 m分辨率的多平臺國產衛星遙感數據為主要的信息源，在ARCGIS等軟件平臺進行信息提取（圖3），主要提取2017年度至2018年度礦山環境新增恢復治理的圖斑信息（圖4），并分析其2個年度間空間范圍的變化情況，同時分析其礦種類型、治理后土地類型、恢復前類型、恢復后類型等信息，同時輔以實地調查，以保證數據的客觀性與真實性。

3 研究結果

3.1 總體特征

研究結果表明，2017年度至2018年度山西省新增恢復治理面積共計5 337.48 hm2，其中人工投入的恢復治理面積4 430.21 hm2，占總新增恢復治理的83%；因礦山環境恢復治理而連帶礦區周邊的恢復治理面積730.66 hm2，占總新增恢復治理的13.69%；自然恢復面積176.61 hm2，占總恢復治理面積的3.31%，2個年度間新增治理還是以人工治理為主，同時在自然條件合適的區域，某些廢棄礦山采取了自然恢復的方法，也取得了不錯治理成效。具體如表1如示。

3.2 空間分布特征

研究表明，山西省各地市新增恢復治理面積主要分布于呂梁市、大同市、朔州市以及忻州市，4個地市新增恢復治理面積分別占全省新增恢復治理面積的 28.61%、23.62%、11.01% 以 及 10.67%，共 計73.91%；其余各地市新增恢復治理面積占全省新增恢復治理面積的比例均在10%以內，按所占比例從高到低分別為運城市8.99%、太原市4.58%、臨汾市4.38%、陽泉市3.90%、晉中市2.66%、長治市0.90%、晉城市0.68%。由于呂梁市、大同市等區域恢復治理投入較大，且露天開采的礦山較多，且因礦山開采損毀土地的范圍也較大，同時治理力度也大，導致該區域2017年至2018年新增恢復治理面積分布較大。

3.3 不同礦種的新增恢復治理情況

研究表明，從不同開采礦種類型的新增恢復治理涉及到的礦種有煤、鐵礦、銅礦、鋁土礦、耐火粘土、其他粘土、石灰巖、水泥用灰巖、建筑石料用灰巖、白云巖、水泥配料用砂巖、建筑用砂巖、建筑用砂、陶瓷土、磚瓦用粘土、花崗巖以及片麻巖，共計17類，其中煤與鋁土礦新增恢復治理面積遠超其余礦種，分別占總恢復治理面積的53.16%、20.19%。不同礦種的新增恢復治理主要以煤礦企業的煤矸石治理及鋁土礦的固體廢棄物治理為主。由于國家對生態環境保護監督力度的加大，煤礦企業投入了大量的人力和物力來治理煤矸石，導致煤礦2年度新增的恢復治理面積較大。同時露天開采的鋁土礦及建筑用砂、石、粘土等損毀土地范圍較大，造成的環境影響較為惡劣，在治理力度不斷加大情況下，此類礦種的治理面積分布較大。具體如表2如示。

3.4 不同開采方式的新增恢復治理情況

研究表明，全省礦產開采方式有露天開采、地下開采以及聯合開采，其中露天開采的礦山新增恢復治理面積最大，為3 260.45 hm2，占全省新增恢復治理總面積的61.09%；其次為聯合開采的礦山，其新增恢復治理面積為1 426.88 hm2，占比為26.73%；地下開采的礦山新增恢復治理面積最小，面積為65.15 hm2，占比為12.18%。由于露天礦山開采造成的土地損毀及環境影響比地下開采礦山要大，導致露天開采的礦山2個年度新增治理面積較大。具體如表3如示。

3.5 恢復治理前后地類情況

研究表明，山西省2017年度至2018年度礦山地質環境新增恢復治理類型豐富，治理后土地類型多樣，共涵蓋有22種，其中全省新增恢復治理后的地類主要以其他林地和旱地為主，其面積分別為4 155.77 hm2與267.53 hm2，占全省新增恢復治理總面積的77.87%與5.01%。恢復治理類型主要根據各礦山的地理位置、礦種、雨水條件等因地制宜地選擇適當的治理方法，研究區內主要還是以土地復墾為林地、草地為主，以恢復其原地類的生態功能。具體情況見表4。

3.6 恢復治理建議

遙感監測表明，研究區內的礦山環境恢復治理后地類以其他林地為主，其他地類相對較小，建議在實際的恢復治理過程中，可綜合根據礦區的地理位置、交通條件、降雨條件等因素因地制宜，選擇合適的治理方式開展恢復治理工作，具體建議如下：

（1）原礦區坐落在主要交通道路沿線兩側的露天開采非金屬礦山若基礎條件較好，可采用景觀恢復的方式，既可達到礦山環境治理的目標，又可取得良好的社會效益［8］。

（2）原礦區分布在城鎮周邊等地理位置條件優越且礦區范圍較大的礦山，可引入社會治理資金，平整成工業用地，用于出讓成工業建設、文體教育用地等。

（3）土壤條件較好，交通便利，且坡度適宜的礦區可恢復治理成農業種植用地。

（4）原礦區若遠離人類活動密集區，且礦區土層較厚，雨水充分，且對周邊的人民財產安全等危害較小，且采取工程治理可能會造成更大的破壞范圍的礦區，可利用自然自我修復能力進行自然恢復。

（5）原露天開采的礦區，現采區內已有大量的積水的礦山，可恢復治理成休閑公園或農業養殖等。

4 結論

（1）通過研究表明，山西省2017—2018年度新增礦山環境恢復治理面積共5 337.48 hm2，且主要分布在呂梁市、大同市、朔州市以及忻州市。

（2）2017—2018年度山西省煤礦與鋁土礦的新增礦山環境恢復治理面積最大，片麻巖和花崗巖礦山的新增恢復面積較小。

（3）2017—2018年度的新增礦山環境恢復治理主要以露天開采的礦山為主，占了全省新增礦山環境恢復治理面積的61.09%。

（4）全省新增恢復治理后主要恢復成其他林地與旱地，占全省新增恢復治理總面積的77.87%與5.01%。

（5）本次研究以遙感技術為手段，快速客觀地提取了山西省2017—2018年度新增礦山環境恢復治理的面積、恢復治理類型、治理后地類等信息，為礦政管理部門提供了可靠的決策依據，同時也為開展相關的課題研究積累了參考經驗。