在承德露天礦山地質環境修復治理勘查設計中的思考

多曉松，鄧朝文，胡 沖

（1.華北地質勘查局五一四地質大隊，河北承德067000；2.承德市礦產資源評審中心，河北承德067000；3.河北省地礦局第四地質大隊，河北承德067000）

《自然資源部關于探索利用市場化方式推進礦山生態修復的意見》的出臺，礦山地質環境修復概念過渡到礦山生態環境修復，不但包含了滅失礦山跡地，還包括正在開采中的不受礦業活動影響的區塊的生態環境修復，將傳統的礦山地質環境問題擴大為土地、土壤、林草、地表水與地下水、礦區大氣、動物種群、植物群落、微生物群落等問題，以逐步恢復與重建生態系統的自我調節能力與自組織能力，是礦山地質環境修復概念的延伸。河北省自然資源廳根據自然資源部的意見，于2020年4月出臺的《關于探索利用市場化方式推進礦山生態修復的實施辦法》（下稱“實施辦法”），延續了礦山生態修復的概念，踐行了習近平總書記生態環境保護“綠水青山就是金山銀山”的指導理念。承德市正在推進國家級綠色礦業發展示范區建設，“實施辦法”的出臺，極大的推進了礦山安全生產達標、露天礦山環保達標、礦山生態修復三項攻堅行動的實施。

1 承德露天礦山概況

承德是礦業大市，礦產資源儲量在河北省名列前茅，部分礦產資源在全省乃至全國占有重要地位（釩鈦資源），資料顯示，承德地區發現礦產達101種，經勘查并有儲量記載的有59 種,開發利用的礦產52 種，利用的礦種尤以鐵礦資源居多。據統計，承德市目前擁有礦山740 處之多，金屬礦山363 個，非金屬礦山356 個，其他礦產礦山21個，露天礦山占礦山總數的一半，目前已累計壓減礦權347個，取締關閉礦山230家。根據承德市綠色礦業發展示范區建設方案，至2020年底，使固體礦山數控制在640個以內。

受礦床賦存條件的限制，承德地區采用露天開采方式的礦山占總數的一半，剝離大量山皮后直接將采掘空間敞露。露天開采能充分利用資源，回采率高，貧化率低，適合用大型機械設備開采，因此產量大，生產效率高，也相對地下開采較安全。但露天開采對環境的影響破壞較大，占用較多的農田，壓占損毀土地植被資源，采掘受氣候變化影響因素大等。通過監測發現，承德地區露天鐵礦區的空氣污染物指標TSP、SO2等呈上升趨勢，且從1988年開始至今上升速度也在加快，同時Ⅴ級惡劣水質增長趨勢明顯[1]。

2 礦山地質環境主要問題

礦山地質環境問題是產生和加劇的各種不良地質現象與作用[2]，因此采礦活動必然帶來這些問題。礦山根據一定的礦山工程布局，進行礦產的勘查、開采、選礦、儲存、運輸等管理活動，其主要的場所有露天采場、地下采場（含豎井提升系統）、廢渣堆（排土場）、辦公生活區、選廠、尾礦庫、運礦道路等等。礦業活動必然帶來一定的地質災害隱患、含水層破壞、地形地貌景觀破壞、土地及植被資源壓占等礦山地質環境問題，這些問題都是礦山地質環境系統對受到礦業活動輸入后的響應與輸出（見圖1）。礦山地質環境問題是打破了巖石圈與地球表面的自然平衡狀態，在礦山生產過程中使平衡發生偏移而存在變量，例如礦山露天采場，隨著開采深度及面積的增加，造成邊坡失穩；廢渣堆的不合理堆積形成溝谷型及坡面型泥石流物源；挖損、壓占大量的土地、植被資源；不合理開采形成白茬山，形成景觀破壞及視覺污染（如承秦高速甲山段可視區灰巖露天礦山）等，同時礦山廢渣堆淋濾水、采礦廢水、尾礦庫廢水、選廠廢水等造成水土污染，對當地居民生產生活灌溉用水造成民生問題。這些礦山地質問題貫穿于勘采選冶全過程中，都是在礦山開采的不斷推進而產生。

圖1 礦山地質環境系統

基于礦山地質環境概念，采礦活動所影響到的巖石圈、水圈，還包括生物圈，破壞的生態環境要素還有土地與土壤、森林與濕地、地表水與地下水、大氣、動物棲息地、微生物群落等，礦山地質環境問題由此擴大至生態環境[3]。

3 礦山地質環境勘查

通過礦山地質環境勘查，能夠查明礦山地質環境問題的類型、現狀分布、成因、影響對象等，按照礦山地質環境綜合影響指數等相關技術方法[4]，定性或定量地評價分析采礦活動對地質環境的影響程度，預測礦山地質環境的發展變化趨勢，根據問題提出治理措施，建立礦山地質環境勘查數據庫，為部署整個礦山地質環境恢復治理工作提供系統性的基礎數據支撐服務。礦山地質環境問題查的清楚與否、問題能否徹底解決、工程量計算能否滿足工程措施、投資預算精準程度等都與勘查精度與質量息息相關，因此礦山地質環境勘查是決定整個項目質量的關鍵。

礦山地質環境勘查查什么，總結起來就是“一調六查一提”，在資料搜集、勘查設計及野外踏勘基礎上進行。一調：調查礦山地質環境背景，主要包括礦山基本情況、資源儲量、開采設計、自然地理、氣象水文、土壤植被、地層、地質構造、水工環條件、人類工程活動、土地類型、土地權屬等內容，匯總歸納、整理分析，以充分了解礦山背景。

六查：①查明礦區內因采礦活動造成的地質災害類型、成因、規模、分布、影響范圍、未來發展情況等，對整個礦區地質災害發育情況進行評估分析，可采用遙感解譯、地面測繪、訪問等手段，手圖標記，拍照留存，并記錄野外調查表，露天礦山主要以崩塌、滑坡、泥石流三種地質災害為主，同時不穩定邊坡、黃土濕陷等其他不良地質現象一并記錄；②查明礦區及其受開采影響范圍內含水層是否遭到破壞、污染，是否影響當地人畜用水及灌溉用水，對涌水量、水位、水質等進行調查；對具有毒性、放射性等特殊礦種選廠周邊進行水質化驗監測，水質是否污染；③查明礦區內地形地貌景觀、地質遺跡、人文景觀的影響和破壞情況，按照礦山工程布局調查，尤其是露天礦山微地貌改造情況，掌子面、高陡白茬山、不合理堆積的廢渣堆等等對地貌影響嚴重，對破壞地貌景觀的破壞面積、位置、破壞方式、影響程度等進行調查；④查明壓占損毀的土地資源分布與面積，礦區內的工程布局不同程度的壓占損毀土地資源，查清楚壓占的土地類型、面積、程度等，礦山土地是否遭到污染，采用礦山及周邊土樣采集測試評價的方式判定；⑤查明礦區內土壤類型、土壤肥力、微生物區系調查，摸清礦山鄉土植被種類，適合什么動物區系生存等。對礦區內“三廢”綜合利用情況進行摸底，排放量、綜合利用方式及利用量等。⑥擬設工程部位的重點勘查，尤其是壩墻渠溝基礎、削坡及錨固工程巖體工程地質條件、植被工程是否滿足栽種等，可通過鉆探、槽探、取樣、化驗等手段獲得相關參數。

一提：礦山地質環境問題查明后，對存在的地質環境問題、土地利用情況進行現狀評價分析及預測趨勢分析，然后提出相應工程、生物等措施，并對礦山地質環境治理成效性進行思考，在勘查內業中要提出至少兩套恢復方案，并進行比選，從工程施工條件、工程措施合理性、預算資金額、施工時間、環境效益、社會效益等多方面考慮，選取最經濟合理的方案作為推薦方案，為施工圖設計打好基礎。

4 礦山地質環境問題主要設計理念

礦山地質環境治理涉及到礦區內各利益群體，要協調好這些關系，通過以礦山地質環境問題為導向的勘查工作，查明這些礦山地質環境問題，找到問題就得采取措施來解決問題，就是礦山地質環境恢復治理中要治什么，怎么治，是在設計階段需要考量的事情。以往礦山地質環境恢復設計主要是單純的從礦山單個區域設計的，未綜合考慮當地各類規劃等問題。通過以往治理過的工程發現，礦山環境都是先破壞后恢復，存在恢復后養護期短，客土覆土是以破壞土源環境為代價，整體工程人為干預強度大，剛性工程多而不協調，驗收工程以應付檢查為過，生態修復理念欠缺，景觀再造工程少，修復后效益少等問題，礦山生態環境修復成效性低。

在設計階段應做好生態協調，本著科學經濟、因地制宜、技術可行、符合規范等原則，以近自然生態修復、多層次、多技術、多工法復合體系、傳統與現代相結合等理念為指導，以消除地質災害隱患為首要任務，恢復礦山生態環境，達到新景觀再造，并符合當地總體利用規劃（土地、道路、灌溉等）做好土地整治[5]，提高土地綜合利用率，增加當地政府土地指標，打造生態產業示范區（觀光旅游、康健養老、生態經濟等）等產業植入。礦山地質環境恢復治理從工程角度講，無非就是工程措施、生物措施、土地整治、綜合措施等，根據礦山實際情況將這些措施優化、美化、協調化，消除視覺突兀感，在視覺上看不出原來的采礦痕跡。

礦山消除地質災害后，從生態角度符合規劃下“宜林則林、宜耕則耕、宜園則園、宜牧則牧、宜漁則漁”，礦山生態修復主要為林草地修復、耕地修復、濕地修復、建設用地修復、礦山公園修復等五種模式[6]，然而礦山內條件復雜，問題疊加，在設計中要多工法設計，如礦山地質災害消除以削（削坡、爆破）、攔（墻、壩、坑槽類工程）、擋（SNS、格構、錨固）、排（截排水溝、排導槽）四大手段為主。露天采坑、掌子面、白茬山等需要削坡錯臺消除地質災害隱患，坡度不低于70°，臺階及坑底則需采用“喬、灌、藤、花、草”的生物工程綠化，面狀區塊以喬灌結合，帶狀區塊喬灌草花結合為主，坡底上攀坡頂下垂類藤類，綠化則需綜合考慮土地利用規劃采用合適的綠化植物，可采用經濟類植被綠化，以增加產業；排土場、尾礦庫等堆積類地質體主要是坡面錯臺排水綠化，坡底墻壩攔擋等工程，綠化植物以抗旱、根系發達類以達到固坡作用；正在生產用的礦山建筑、工業場地、礦山道路以路面硬化、生態美化為主，比較深大的采坑則可以用作漁業養殖等。削坡錯臺下來的廢石土石料則可以用來銷售來反補恢復治理資金短缺的問題，按照土地質量標準規范進行復墾則可以增加政府土地指標，可用于城鄉建設用地增減掛鉤及土地流轉。通過工程、生物措施的生態恢復，達到“一舉多贏”的效果[6-8]。

承德地處屬暖溫帶向中溫帶過渡地帶，屬溫帶半濕潤、半干旱區大陸性季風型山地氣候，承德地區總體地勢由西北向東南階梯下降，分為壩上高原及壩下山區兩大類地貌類型，氣候因地形地貌南北差異明顯，使氣候具有多樣性。植被分布與氣候條件息息相關，根據氣候多樣性，在承德地區綠化植物選擇抗寒、抗旱、抗逆、適應性強、凈化防污類植物，喬木類主要以松柏、刺槐、丁香、蒙古櫟、臭椿、山毛櫸、山楂及蘋果、板栗、梨等經濟類植物為主，灌木以沙棘、荊條、紫穗槐等為主，藤本類主要以爬山虎、地錦、扶芳藤、紫藤等為主，花卉類以抗SO2玉簪、鳶尾、蜀葵、三色堇及抗HF類波斯菊、牽牛花[9]等為主，地被類草本植物以黑麥草、披堿草、早熟禾、高羊茅、狗牙草等為主[10]。由于承德地區降雨量不是很多，所以在植被恢復后的3～5年內養護[11]。另外以往火炬樹應用比較廣泛，但多年栽種經驗發現，雖然火炬樹適應土壤能力強，但火炬樹侵略性也比較強，不利于其他植物種群生長，所以在綠化設計中不在推廣使用侵略性比較強的植物，喬、灌綠化以鄉土植被種類為主。承德地區在高海拔地區樺樹盛長，根據以往經驗在低于1000m 的區域樺樹生長緩慢，所以在低海拔地區盡量不設計樺樹綠化。壩上地區由于氣候特殊性，以恢復林草地生態系統為主。

5 礦山地質環境在恢復過程中需要注意事項

（1）創新思路，開放思想，不拘泥礦區單一問題，但也不能所設計手段太過復雜不具有操作性，要“一礦一策”。

（2）對白茬山、掌子面等不易綠化又不能削坡增加破壞面積的高陡邊坡盡量用文化造景模式，如摩崖石刻、浮雕等，達到宣傳當地人文地理、文化歷史的效果。

（3）礦山恢復新形成的耕地及其他農用地質量標準必須達到規范要求并土地專家驗收后方可進入政府土地儲備。不能恢復成原地類的區塊需進行專門的論證，以降低地類，完成后報自然資源有關部門備案。

（4）礦山廢棄土石料包括消除地質災害新產生的及原礦山遺留的，這些土石料要充分用于恢復工程，需要編制土石料利用方案，明確土石料回收量、利用期限及恢復責任主體等，重點是核實廢石土石料方量。

（5）遵循自然修復原則，與工程措施相結合，充分考慮治理區地質環境條件、氣候條件、管護條件、綜合利用條件、管理條件等因素，尊重大自然的自然恢復能力，選擇合適的綜合治理模式。植被不宜跨生態區域引進，建議在完工后養護期3年后進行驗收，改變礦山生態綠化“一年生，兩年黃，三年死光光”的狀況。

（6）充分體現綠色發揮綠色發展理念，順應自然，保護自然，既能開發金山銀山，又能恢復綠水青山。

6 結語

（1）可采用遙感、航空攝影、多手段地面調查等“天空地”一體化的綜合手段進行勘查，可勘查到肉眼看不到的蠕變，進而采取相對措施治理。設計階段可采用三維軟件進行工程布設，直觀反映地質環境問題解決是否徹底。

（2）根據礦山地質環境恢復治理資金緊張、工期短的短板問題，可采取“EPC”運作模式，但是需要建設單位在前期辦理各種手續，落實資金，做好前期工作。此模式在唐山地區運用比較多，且得到了較好的效果，可以借鑒。目前承德地區在興隆縣剛開展“EPC”模式，希望后期這種模式在承德地區能推廣開來。

（3）承德地區是比較早開展礦山治理的地區，早在2009年就出版了《承德綠色礦山》，該書全面總結了承德綠色礦山建設工作，對承德市乃至全國的綠色礦山建設提供一定參考。承德地區作為綠色礦山建設早期試點，地域特色明顯，應推廣這些治理模式，來達到礦山安全、礦區穩定、社會和諧和礦山可持續發展為目的。

（4）對滅失礦山跡地首要是尊重自然恢復標準，人工修復為輔，對跡地內無地質災害隱患的區塊，可轉型利用認定，倉儲、土地儲備、土地流轉等，納入項目規劃，以進行項目建設利用。