礦山地質環境治理及生態修復實踐研究

張鳳予 ZHANG Feng-yu；張東興 ZHANG Dong-xing

（河南省有色金屬地質礦產局第一地質大隊，鄭州 450000）

0 引言

在我國國民經濟迅猛發展的過程中，對于各項資源的需求也在不斷增加，而加大礦產資源的開發和供給的力度，以不斷推動經濟的可持續發展。在對礦產資源進行開采的過程中，存在著諸多問題，如落后的開采技術、陳舊開采設備、環保意識淡薄、相關制度不完善等，而這些問題都會給礦區的地質環境、生態植被環境帶來影響，生態環境遭到破壞，會出現一系列的問題，如：地質災害、水資源流失、土地資源破壞、地形破壞等，其中泥石流、地面裂縫和塌陷等地質災害的發生，所帶來的損失是巨大的。根據相關研究數據得出，每年因為地質災害造成的經濟損失將近300億，而這對于礦山企業的發展而言，所產生的影響是致命的。所以，針對于礦山地質環境治理及生態修復實踐的研究，提出行之有效的治理修復對策，對礦產資源開采所造成的礦山生態問題、地質問題等進行優化處理，以不斷完善礦區周邊生態環境，以實現可持續發展。

1 礦山地質生態環境修復的意義

礦山地質生態環境修復是一項系統、復雜的工程。對礦山地質環境進行生態修復，礦山開采后所造成的地質損害，要通過相應的修復措施對其進行修復，而這對于生態植被環境的建設和可持續發展起著積極的作用。對地質生態環境進行修復的過程，不僅僅是對開采后的環境進行修復，同時也是提升未開采前生態系統的能力。對植被進行恢復和增加，不僅僅是構建綠色保護屏障，同時也防止生態系統退化，提升生態系統能力，其對生態環境的意義是非常大的，生物發展更趨向多樣性、生態系統趨向穩定性、動物群落趨向多樣性，不斷吸引動物群落的回遷，使動物和植物群落趨向平衡，凈化空氣質量，而生態環境的整體提升，對于周邊居民生活質量的提升作用明顯。

2 礦山地質生態環境的修復現狀與治理

在近些年的發展中，我國在礦山開發中所取得的效果顯著，在開采的過程中，其對地表的景觀以及地質內部構造等產生一定的破壞，因此對人類賴以生存的環境造成了影響。而我國礦山一般分布在經濟欠發達的地區，在實際開采的過程中，開采設備、開采工藝、開采技術等不夠先進，加之沒有制定完善的礦山開采管理制度，所以采礦中的資源浪費情況屢屢發生。與此同時，由于沒有完善的開采管理制度，一味的追求經濟效益，忽視了對地質環境以及內部結構的保護，而如果不加以重視，對生態環境進行治理修復，則會大大影響生態系統的平衡。

因此，在對礦山進行開采的過程中，同樣要重視對生態環境的保護，盡量降低和減少對生態環境的破壞，要以當地生態環境以及地質構造特點來制定與之相符的環境治理方案，以確保礦山開采與環境保護同步進行。目前對于礦山生態環境的治理技術已經相對成熟，具體有煤矸石，矸石山的治理，對采空區和尾礦庫的治理等等，這些技術都已取得了良好效果。而對于現存體系上也在不斷完善和優化，如尾礦庫安全防護等，成熟的生態環境治理技術加上健全的生態修復體系，能夠確保礦山生態環境修復治理工作的有序和高效開展，實現生態環境與社會的和諧發展，為可持續發展奠定堅實基礎。

3 工程案例

安陽市龍安區馬家鄉山水林田湖草生態保護修復項目，其中包含Ⅰ號工程修復區，Ⅱ號工程修復區交口和Ⅲ號工程修復區，以下分別對三個工程修復區作簡要介紹：首先是Ⅰ號工程修復區（交口宋乙丙），采坑所采用的工程為：危巖清理工程+廢渣清運工程+場地平整工程+擋土保水岸墻工程+排水渠工程+覆土工程+生物工程+防護工程+標志碑工程，Ⅰ號工程修復區需要治理修復的面積為：0.61hm2；其次是Ⅱ號工程修復區交口（盛祥建材），采坑所采用的工程為：危巖清理工程+廢渣清運工程+窯洞封填工程+場地平整工程+擋土保水岸墻工程+排水渠工程+覆土工程+生物工程+養護工程+防護工程+標志碑工程，Ⅱ號工程修復區需要治理修復的面積為：2.73hm2；最后是Ⅲ號工程修復區（龍尾崗），采坑所采用的工程為：廢渣清運工程+場地平整工程+擋土保水岸墻工程+覆土工程+生物工程+養護工程+防護工程+標志碑工程，Ⅲ號工程修復區需要治理修復的面積為：0.14hm2。

本篇文章針對于上述Ⅰ號工程修復區進行分析研究，該修復區的采礦工作已停止，而在實際開采工作中遺留的生態環境問題，是開采中形成的表土剝離問題和廢渣石堆問題，土壤功能喪失，土地、植被、水資源等都受到不同程度的破壞，而開展工程修復勢在必行，在采坑中所采用的工程在上文中有所提及，具體為：清除高陡邊坡危巖體，最大程度的降低崩塌引起的災害；清理開采的廢渣石堆并對采坑、窯洞等進行回填；平整清理后的場地，并進行覆土處理，之后在進行綠化，進行植被覆蓋，并進行后續的養護，與此同時要修筑擋土保水岸，以有效的防止水土流失；在項目區設置提示標牌，以及排水渠，以確保有效的工程修復工作。

在開采工作中，對于區域生態環境影響較小的，且具有自然恢復能力的區域，可以使其自然恢復，即將土壤貧瘠去進行覆土處理，從而達到生態環境的自然修復，必要時可采取點播野山桃、撒播草籽等方法。

3.1 Ⅰ號自然恢復區

在Ⅰ號自然恢復區中，對植被覆蓋較少的區域要采取一定措施，并在平坦區域進行覆土處理，其覆蓋植被的相應方法為：栽植側柏、撒播野山桃種子、撒播結縷草草籽，同時在進行覆土處理后要采取用石塊圈置的方法，避免水土流失問題的發生，具體恢復區的工作量可見表1所示。

表1 Ⅰ號自然恢復區工作量

3.2 Ⅰ號工程修復區

3.2.1 危巖體清理工程

在危巖體清理工程中，嚴禁使用炸藥，人機結合的方式最為穩妥，在具體實施工作中，要清除編號WY1-1和WY1-2兩處危巖體，編號WY1-1清除方量為120.00m3，編號WY1-2清除方量為104.00m3，總計224.00m3，具體危巖體清理工程量可見表2所示。

表2 危巖體清理工程量一覽表

3.2.2 廢渣清運工程

工程修復區內分布廢渣石堆4處，需清運廢渣量2459.00m3，運距0-0.5k。

3.2.3 場地平整工程

在場地憑證平整工程中，將項目區域中的廢渣平鋪于采坑內。廢渣平鋪厚度0.3～1m，總平整方量2543.00m3，當廢渣進行平鋪后，再覆土，場地平整工程量見表3。

表3 場地平整工程表

3.2.4 擋土保水岸墻工程

擋土保水岸墻工程設置在入口處，即A1，其中高度為1.5m，底寬和頂寬都為0.5m，長度為30m。在擋土保水岸墻的內部要進行覆渣和覆土處理。鑒于場地基巖裸露，而將A1岸墻直接落在基巖上。

對于岸墻A1的排水孔設置，即在將排水孔設置在據地面50cm位置處，采用Φ75PVC管材料，排水孔眼水平間距為3m，而傾角要在大于或等于5%，出口要高于地面約50cm。沿墻走向每隔20m或地基性狀突變時設置一道伸縮縫，縫寬20mm，材料的選用上，使用閉孔低發泡沫塑料板。擋土保水岸墻墻項用水泥砂漿壓頂，厚度2cm。

3.2.5 覆土工程

在進行覆土工程中，對采坑平臺進行覆土處理，其厚度為1m，并實施分層覆土處理。

3.2.6 排水渠工程

①排水渠設計。

排水渠設計，即為將山坡上的雨水進行旁引，具體為，將截水溝修建在采場溝谷的位置，將山坡上匯流的雨水進行攔截，并將其排引到采場以外的位置，以避免對坡面和治理臺階的沖刷。其中設計P1排水渠，排水渠總長187m，排水渠用M10砂漿砌筑，排水渠過水斷面面積0.5×0.5，渠壁厚0.30m，底厚0.30m，渠坡度不小于0.5%，每隔15m設置一道伸縮縫，縫寬20mm，采用閉孔低發泡沫塑料板。排水渠斷面形式圖見圖1。

圖1 排水渠斷面形式圖

②水文設計參數。

Ⅰ號工程修復區匯水面積：0.1km2；Ⅱ號工程修復區匯水面積：0.08km2；取匯水面積較大者進行計算。

降雨強度：根據《中國暴雨統計參數圖集（2006版）》中的中國年最大60min點雨量均值等值線圖，安陽地區60min降雨強度取71.7mm/h。

地表徑流系數：根據當地資料取值0.68。

③地表匯水流量計算：

根據《滑坡防治工程設計與施工技術規范》中公式計算，Qp=0.278ΦSpF

式中：Qp—設計頻率地表水匯流量（m3/s）；Sp—設計降雨強度（mm/h），按71.7mm/h取值；Φ—徑流系數，根據當地資料取值0.68；F—匯水面積（km2）。分水嶺以下匯水面積為0.1km2。

計算結果：設計降雨強度為71.7mm/h時地表水匯流量Qp為1.355m3/s。

④計漿砌石排水渠內側斷面尺寸為0.5m高，0.5m寬時過流量計算公式為

式中：Q—排水渠過流量（m3/s）；R—水力半徑（m），A/x計算得0.167；i—水力坡降，取0.12；W—過流斷面面積（m2），計算得0.25；C—謝才系數（m/s），宜采用下式計算：C=R1/6/n

n—糙率，取值0.017

從計算中可以得知，漿砌石排水溝過流量為1.543m3/s，大于設計頻率地表水匯流量1.355m3/s，與治理區地表水排泄流量相符。計算結果見表4。

表4 設計頻率地表水匯流量及排水渠過流量計算結果

施工方法：①在截排水溝的施工過程中，要按照以下的步驟來開展，即定位放線、土方開挖、整理基槽、鋪設碎石墊層、砌筑截排水溝、水泥砂漿抹面、回填。②在截排水溝基槽時，要采取人機結合的方式，運土、開挖、連接平從面形態、平整溝底等。

3.2.7 生物工程

生物工程的作用主要體現在，對地表進行覆蓋，防止水土流失，優化生態環境等。在生物工程開展中，所采用的方法為：草相結合、灌木、喬木等，由此來進行生態環境的完善，使其盡快回復。對于樹種的選擇上，符合地區氣候、具有良好景觀視覺的要進行優先考慮。

Ⅰ號工程修復區，設計擋土保水岸墻后3m內栽植2排連翹，之后栽植五角楓，樹間撒播結縷草草籽，在距采掘面底部0.5m栽植常春藤，間距1m。生物工程中植被綠化工程量可見表5所示。

表5 植物綠化工程量表

3.2.8 防護工程

要在修復區域實施防護工程，選取合適的位置設置防護牌，這樣不僅能避免破壞生態環境的行為，同時也提升居民保護環境的意識。具體防護牌的規格為：材質：不銹鋼，高度：2.2m，尺寸1.2×2.4m。

3.3 效益分析

3.3.1 社會效益

在安陽市龍安區馬家鄉山水林田湖草生態保護修復項目開展后，由于危巖體崩塌所導致的隱患得以消除，勘查區以及周邊地區的居民的安全得到了最大化的保障，因此該項目通過綠化植被，對地貌景觀等進行修復，優化了當地的環境質量，當地居民的居住環境得到了改善，生態環境、當地企業、當地居民和諧共生，共建生態文明，而這對于社會經濟的持續和良性發展起著積極的促進作用，同樣對和諧社會的構建意義重大。

3.3.2 環境效益

在安陽市龍安區馬家鄉山水林田湖草生態保護修復項目實施中，勘查區以及周邊地區的地質災害發生的概率得到了明顯降低，居民的生命財產安全得到了最大的保障，植被的覆蓋率有所提升，水土流失問題得到了環節，水源涵養能力得到了提升，優化了生態環境。

通過該項目的實施，預計新增林地面積約3.48hm2（約52.2畝），根據《森林河南生態建設規劃（2018-2027年）》數據統計分析，新增林地將涵養水源7454.16噸，固土146.68噸，減少土壤肥力損失6211.63kg，固定二氧化碳14667.80kg，釋放氧氣71259427.12kg增加土壤氮磷鉀營養物質251.55kg吸收二氧化硫、氟化物、氮氧化物及滯塵4765.1kg。總而言之，在生態修復項目開展的過程中，有效的保護了生態環境，生態系統能力有了明顯提升，推動了自然環境的和諧、良性和持續發展。

3.3.3 經濟效益

通過生態修復項目的實施，可以看出，安陽市龍安區馬家鄉的生態環境得到了顯著提高，而這有利于馬家鄉旅游業的發展，提高旅游收入，在優化生態環境的的過程中，采取增加植被、增加草地、提高土地資源利用率等。根據《森林河南生態建設規劃（2018-2027年）》數據統計分析，按每畝森林生態服務價值2750元計算，新增林地（約52.2畝）森林生態服務價值約14.36萬元。

4 結束語

綜上所述，礦產資源作為人類賴以生存的重要資源，對生產制造以及人們的生活意義重大。在對礦山資源開采時，要依照實際的地質情況進行科學的開采，嚴禁盲目開采和過渡開采，要加強對生態環境的保護，不能一味的追求經濟效益，而忽視對生態系統的保護。另外，在礦山地質環境治理及生態修復工作中，要加強對生態體系的建設，實現人與自然的和諧共生，和平共處，由此不斷推動可持續發展戰略的實施。