煙臺市牟平區廢棄礦山地質環境問題及生態修復治理措施

孫建強，何勝強，張曉亮，黃文淵，哈浩

(山東省核工業二七三地質大隊，山東 煙臺 264006)

0 引言

礦山開采活動帶來了巨大的經濟效益，但也產生了一系列地質環境問題，形成了眾多露天采坑和破損山體，造成地面和采空區塌陷，廢棄的工業廣場、固體廢棄物、尾礦庫堆放占壓了大量的土地資源[1-2]。礦山活動也成為迄今為止最大規模的改變地表景觀和破壞地表生態系統的人類活動[3-4]。礦山環境修復的主要目的是消除崩塌、滑坡、地裂縫等地質環境隱患，防治水土流失，恢復植被[5]，在保證地質環境穩定的基礎上，修復和提升土地資源利用價值，結合植被恢復和山體修復，最大限度減少裸露地面，增加綠化面積[6]。

本文以煙臺市牟平區某廢棄礦山為研究對象，介紹了研究區礦山生態環境的影響因素，提出生態恢復治理方案，為礦山地質環境保護與生態恢復治理提供科學依據，同時為其他同類礦山地質環境生態修復提供參考方案。

1 研究區概況

20世紀80年代起，煙臺市大規模開采各類礦產資源，礦山數量呈直線增長，礦產資源開發在給地方經濟社會發展提供重要物質保障的同時，也給煙臺市生態地質環境帶來較大影響。后期受環境保護意識增強、礦業開發管理規范等因素影響，特別是國家大力推進生態文明建設后，眾多礦山被陸續關停，但是礦山開發期間產生的各類地質環境問題卻一直未能得到完全治理，制約了當地經濟社會的發展[7]。

研究區位于煙臺市牟平區水道鎮，屬于丘陵區，區內主要出露中生代侏羅紀玲瓏序列九曲單元二長花崗巖，中粗粒結構，塊狀構造，其新鮮巖石裂隙不發育，完整性較好。地勢南高北低，地形較為簡單。由于資源的過度挖掘及肆意堆放，多數山體不全，形成露天采坑、殘丘、料場等，部分陡崖高達40m，角度接近80°。土壤主要是棕色砂壤土，土體厚度約10～40cm，質地較好，土壤呈酸性至微酸性，pH一般為5.5～6.3，土壤有機質含量比較豐富，為1%～2%。治理區植被多見于坡地、田地間隙等處，人工植被為農田栽培植被。

2 研究區地質環境問題

2.1 地質環境現狀

本區破壞單元主要為2處采坑(以下稱為CK1、CK2)、2處殘丘(以下稱為CQ1、CQ2)、3處料場(以下稱為LC1、LC2、LC3)，已破壞土地類型為旱地、其他林地和裸巖石礫地，破壞面積80611.66m2。其中破壞旱地面積1329.62m2，其他林地面積25986.75m2，裸巖石礫地面積53295.29m2(圖1)。

1—其他林地；2—裸巖石礫地；3—旱地圖1 治理區土地類型情況

(1)采坑現狀

治理區內以往的開采活動形成了2個規模大小不一的采坑(CK1、CK2)，CK1和CK2相互貫通。露天采坑破壞了土地植被資源及當地的地形地貌景觀，CK2南部部分邊坡位于“三區兩線”可視范圍內，造成了嚴重的視覺污染。CK1位于治理區中部，采坑近似呈橢圓形，東西長約210～400m，南北寬約73～98m，占地面積約26961m2，采坑東部邊坡較陡，坡高22～34m，邊坡坡度約65°～80°。CK1底部有積水，積水較深，水深約12～16m。積水來源為大氣降水。CK2位于治理區北部，占地面積約10308m2，采坑西部邊坡較陡，局部邊坡近乎直立，坡高8～31m，坡度約65°～85°。CK2底部存有積水，積水水面面積1545m2，水深約1m，積水來源為大氣降水(圖2)。

圖2 治理區采坑(CK1、CK2)現狀

(2)殘丘現狀

根據現場調查，CK1西側有2處殘丘，編號CQ1、CQ2。CQ1位于CK1西南部，上部基巖裸露，風化層厚度約2m左右，無表土覆蓋，CQ1南北長約85～228m，東西寬約45～100m，高約24m，面積14178m2。CQ2位于CK1西北部，上部基巖裸露，風化層厚度約2m左右，無表土覆蓋，CQ2南北長約25～48m，東西寬約23～33m，高約17m，面積2156m2。

(3)料場現狀

根據現場調查，治理區內有3處料場，編號分別為LC1、LC2、LC3。LC1位于治理區北部，長185～210m，寬58～96m，占地面積為11631.82m2。LC1西部堆放有料石，形狀不規則，高度1～5m不等，體積約為20530m3。LC2位于治理區東北部，場內有料石，呈階梯狀堆放于整個料場，料場長118～123m，寬56～88m，占地面積為8113.21m2，料石堆高度為8～10m，體積約199040m3。LC3位于治理區北部，場內料石主要堆放于料場東西兩側及南部區域，料場長120～125m，寬57～65m，占地面積為5660.06m2，料石堆高度為8～13m，體積約為53941m3(圖3)。

圖3 治理區料場(LC)現狀

在充分分析治理區內已有礦山地質環境資料的基礎上，在區內開展了礦山地質環境調查工作，主要工作手段包括地面調查、地形測繪、地質環境調查等[8-9]。通過調查基本查明了治理區礦山地質環境背景，地質環境問題分布、規模、危害對象、危害程度，并進一步分析研究預測了礦山地質環境問題發展趨勢，為確定后續施工工程手段、工程布置、工程量提供了基礎依據[10]。野外實地調查結果表明，治理區主要的地質環境問題為地形地貌景觀破壞，土地資源及植被破壞等[11]。

2.2 地質環境問題

(1) 地形地貌景觀破壞

由于歷史礦山開采活動形成的采坑，改變了治理區原始地形和地貌特征，造成山體破損、裸露，與周邊生態環境極不協調，造成較嚴重的視覺污染。

(2) 破壞土地資源

治理區內的采坑、雜亂邊坡的直接挖損，破壞了地表土層和植被，破壞土地類型為旱地、其他林地和裸巖石礫地，破壞土地面積80611m2。嚴重影響了該區土地資源原有的功能。

(3)植被破壞、水土流失

治理區內大部分區域地表殘積土覆蓋層已被剝離，原有的林木、草類等具有水土保持功能的植被遭到了破壞，再生植被發育差，采坑和邊坡多處于直接裸露狀態，抗侵蝕能力下降，水土流失嚴重，并帶走了肥力強、顆粒細的表土，使得土壤肥力缺失，土層變薄，基巖裸露，土地功能退化[12]。

(4)形成地質災害隱患的治理區采坑邊坡較陡，局部巖體較破碎，局部呈直立狀態，有發生崩塌的隱患。

3 礦山生態修復方案

研究區采取的修復方案主要有殘丘爆破整平、采坑回填、續坡回填和場地平整，以優先恢復耕地、草地和林地為目標(圖4)[13-19]。

1—采坑位置及編號；2—料場位置及編號；3—殘丘位置及編號；4—坑塘水面 圖4 治理區破環單元分布情況

殘丘爆破整平是為了保持治理后的地質情況與周邊環境的相適應性，將CQ1的216m以上殘留部分、CQ2的203m以上殘留部分全部剝離，采用以爆破為主、機械剝離為輔的方式開展施工。爆破施工采用淺孔爆破、深孔梯段爆破、孔間微差控制爆破相結合的施工方法。爆破后及時對邊坡巖體進行檢查、整修和處理，保證邊坡必須平整堅實，并種植黑松和爬山虎以保證美觀(圖5)。

1—二長花崗巖；2—種植黑松；3—栽植爬山虎；4—殘丘爆破整平部分圖5 殘丘爆破整平示意圖

對CK2進行回填，將CK2回填至與北部道路標高持平。回填所用物料來自CQ1、CQ2爆破整平時產生的風化石渣及石料，選用回填物料優先使用爆破剝離的風化石渣，尚缺部分使用爆破后的石料，因地制宜，就地取材，控制成本，提高了修復效率。

因CK2南部位于“三區兩線”可視范圍內，造成了嚴重的視覺污染。在CK2回填至+190m標高時，設計利用CQ1、CQ2爆破整平時產生的石料對CK2南部邊坡進行續坡回填。待料場料石清運完畢后，需要對場地進行平整工作。治理區內平整的區域為：LC1、LC2、LC3、CQ1、CQ2、CK2及CK1南部破損平臺。待料石清運完畢后，采用機械與人工相結合的方式，對場地進行土地平整及壓實工作。

4 結論

礦山地質環境生態修復是一個復雜的系統工程，與生態、環境保護、地質、土壤、地理、水文、農田水利、林業、農藝等許多學科有關，是涉及多領域專業技術的客觀需要。礦山生態修復應加強技術合作，多學科聯合攻關，選擇適宜的復墾區進行總體設計。需要從科學修復的角度樹立正確的生態修復理念，圍繞土壤重構、地貌重塑和植被恢復三大核心技術進行科學施工，確定“生態紅線”、確定破壞山體與“三區兩線”可視范圍位置關系。

(1)已經關閉的露天礦山地質環境問題主要是地形地貌景觀破壞及高陡邊坡形成的安全隱患。礦山地質環境治理工程應著重恢復地形地貌景觀，減少髙陡邊坡對過往行人、牲畜的危害。

(2)充分利用區內廢石料，力爭綠色修復。本項目因地制宜，就地取材，殘丘爆破整平時所產生的風化石渣及石料用于續坡回填和采坑回填，部分余料作為人工合成大理石的原材料，做到了控制成本，提高修復效率。

(3)已關閉的露天礦山地質環境治理工程要保障實施后的生態效益，復綠措施應首先考慮本地樹種及草種。采用地貌重塑、土壤重構和植被恢復三大核心技術。在美觀、經濟的原則下，維護生物多樣性，選擇符合當地氣候條件的植物來種植。