基于综合环境效益的矿山复垦规划研究

刘宝臣，张炳晖，赵艳林，黄英娣，向志坤，曾 容

(桂林理工大学土木与建筑工程学院，广西 桂林 541004)

矿业开发中的土地复垦问题与国民经济的可持续发展关系密切，近年来越来越受到国家的重视。矿山土地复垦就是恢复因采矿等破坏或影响的土地的生产力和经济利用价值，将其改造成为符合经济、社会、生态效益要求的，并与周围环境保持协调发展的活动[1]。矿山特别是露天开采的在开发过程中和开发后都会对当地环境产生永久性的破坏或改变，为了维护当地的生态环境和生态可持续发展，在矿山土地复垦中应当尽量恢复原来的生态和生物结构，改良生态坏境中不合理和不利的因素，使复垦后的环境恢复到原来的水平甚至更好。目前，我国实际进行土地复垦的面积不足废弃地总量的10%，土地复垦的潜力很大[2]。相关从业者应努力从我国的实际情况出发，找到一条适合发展中国家矿业废弃地的复垦之路[3]。我国的土地整体目标目前过分强调增加土地数量，缺乏改善农地耕作条件和提高土地质量这方面的硬指标[4]，在实际工作中，我们进行矿山土地复垦规划不应只针对土地、环境、生态问题，而应综合考虑这些问题并与当地社会环境及经济文化发展总体目标协调进行，只有这样才更有利于矿山的合理开发和利用。

1 复垦规划原则和依据

1.1 复垦规划的原则

根据矿山开采对环境影响的具体特点，坚持源头控制、预防与复垦相结合，统一规划、统筹安排、因地制宜、优先用于农业的治理原则。具体原则如下:①符合各级土地利用规划和国家土地政策、法律;②坚持“边生产、边复垦”，以恢复生态环境为主，尽量恢复原来的土地结构和土壤质量;③复垦方法要正确合理，因地制宜，以复土归原为主、复土他用为辅，具有明确的针对性和可操作性，应尽量避免对环境造成二次破坏;④统筹兼顾生态效益、经济效益和社会效益，追求综合效益最大化。

1.2 复垦规划的依据

为合理、有效地进行土地复垦，我国进行了多年的探索和实践，制定了一系列符合国情的有关土地复垦的法律法规、技术标准，如土地管理法、土地复垦规定、土地复垦技术标准、水土保持法等，制定土地复垦规划应遵循和依据这些法律法规。

2 充分考虑综合效益的复垦规划实例分析

2.1 矿区地理及地质概况

矿区位于北部湾凹陷合浦盆地东南边缘，地势低缓，属山前盆地残丘—准平原区，地貌景观为剥蚀残丘、剥蚀残积丘及冲积洼地。地貌类型简单，无大的地表水系，地表水总体由南东流向北西。矿区内溪流短小且大部分为季节性的，冬季一般无水。矿区绝大部分被第四系冲积层覆盖，土层疏松深厚，有机磷、速效磷、速效钾含量较高，适宜林果种植。土壤类型主要有砂质黏土、含砂黏土等。开采区占用的土地类型有耕地、林地、园地等。矿区内植被繁茂，以人工植被为主，物种多样性差，质量不高。

矿区内上覆岩层主要为第四系全新统冲积层、花岗岩风化残坡积层、花岗岩全风化土构成，局部有半风化花岗岩和高铁高岭土盖层，下伏基岩为下志留统连滩组泥质粉砂岩、粉砂岩、泥岩夹细砂岩及加里东晚期侵入的花岗岩。矿体为砂质高岭土矿，赋存于加里东晚期钾长花岗岩风化壳内。

2.2 土地利用现状

拟申请采矿权矿区面积为7.499km2，矿区内的土地类型主要有耕地、林地、荒坡草地、园地、居民地(点)等。采矿区土地利用状况见表1。

2.3 土地破坏预测分析

设计开采的矿体属缓倾斜厚大矿体，所处位置地势平缓，矿床工程地质条件、水文地质条件比较简单。矿区南北两部分为剥蚀丘陵地貌，其间所夹为剥蚀残丘、残坡及稻田分布区，地形起伏不大，风化残积型高岭土矿体埋藏较浅，最低估算标高为2m。本矿山为露天凹陷式开采、公路运输，对土地的主要破坏形式是挖损和压占，挖损主要是矿体开挖时对土地的破坏，压占主要包括矿区建设、道路建设和尾矿库建设占用的土地。

表1 采矿区土地利用状况

2.4 复垦规划

土地复垦和生态修复是矿山环境保护和综合治理的最有效途径，通过工程、生物及其他措施来恢复和提高生态系统的功能，逐步实现矿区的可持续发展。依据该矿区自然环境条件及当地社会经济发展情况，结合该项目特征和矿山实际，按照经济可行、技术科学合理、综合效益最佳和便于操作的要求，采取措施使受破坏的土地得到迅速恢复，实现采矿与土地复垦、生态重建的一体化。

2.4.1 对挖损破坏土地的复垦

采用分期开采逐期回填方式以减少对耕地的破坏，并采用内排土开采方式，即将采矿区表层的剥离物回填到采空区，边剥边填。根据当地的土地利用状况，通过回填、平整形成的土地适宜恢复为水田、旱地。复垦后地面高程与原始地貌基本相同，排灌系统配套后可优先恢复为水田。为了预防土层失稳等灾害发生，应对回填土逐层压实。回填过程中，要求将腐殖土回填在上部，用推土机推平，并对表层耕作土采取生物等措施进行改良，使回填土的物理结构和化学指标与原土壤接近，并在短期内达到高产土地的肥力。复垦时的工序:①先将矿坑用矿场的剥离土或尾矿库土分层回填并压实，回填松散系数1.2;②把表面推平;③把原表层耕作土运回铺在表面，恢复耕作，种植农作物。对坡度大于 24°的永久性边坡种植草皮进行防护，15°～24°坡地可以恢复为林地，种植桉树、甘蔗，有利于保水保土、减少水土流失。

2.4.2 对尾矿库压占土地的复垦及矿坑改造

选矿厂西侧建有一座尾矿库，用于存放采矿头两年产生的尾矿。从第三年开始将尾矿直接运到采空区回填，既填平了矿坑、处理了尾矿，又减轻了尾矿对环境的污染及其对土地的占用。尾矿以石英砂为主，透水性较好，可回填于露天采坑底部，待回填高度达到设定高程后再覆耕植土，耕植土层厚度不宜少于30cm。在采空部位，因回填土较厚，为防止发生不均匀沉降、漏水等，一定要逐层(一般层厚以不超过1m为宜)碾平、压实。回填时应重视并有意识地形成新的土壤剖面，一般情况下，把对植物生长不利的粗粒废石置于下部，细粒表土放在上部，最后覆盖耕植土。开采后期尾矿库的治理主要是平整和覆盖、种植，对于主要是石英砂的尾矿，将尾矿推平压实后再用耕植土覆盖，即可形成稳固的植物生长层。对于高程较高的尾矿库平整后可恢复为旱地，种植甘蔗、桉树、木薯等旱地作物。开采后期形成的矿坑因缺乏填土可以修建为水塘，用作整个复垦区水田、旱地、林地的灌溉水源，也可起到防洪排涝作用。水塘设计水深为3 m，适合开展网箱养鱼、养虾等，以形成多层次和多空间的生态经济园区。矿区水源以大气降水和地下水为直接充水，水库水为间接充水(旺盛江水库位于矿区东南边)，其中以大气降水为主，适宜进行水产养殖。

2.4.3 环境治理

设计采取了分区、分段开采，可将剥离的覆盖层和不可利用的尾矿回填采空区，尾矿的主要成分为石英砂，没有重金属等有害物质，可直接用于采空区回填。采空区回填、平整后，对于不同用途的土地，采取不同的有针对性的措施进行土壤改良，采取适宜的生物技术措施使其恢复种植能力，从而可达到一定的生态和经济效益。对矿坑生产排水引起的周围地下水位下降、水源枯竭等问题，可通过引用旺盛江水库水解决。旺盛江水库位于矿区东南角，水质清澈，供水距离只有3000m，供水费用低，水量大。采矿设计容许边坡角为28°，经分条法演算得出安全系数为1.43，满足工程边坡安全需要，为防止水土污染和崩塌、泥石流等灾害的发生，设置环形排水沟，植草种树护坡。植被恢复应在调研的基础上，对土壤的物化、生化性质进行分析，查明土壤的 p H值、含水量、通气性、氮素及温度等，进而选择树种。树种的选择是植被恢复中最为关键的一环，应该遵循下列原则:①生长快、适应性强、抗逆性好;②优先选择固氮树种;③尽量选择当地优良的乡土树种和先锋树种，也可以引进外来速生树种;④选择树种时要考虑其经济价值，更要考虑其生态功能。

3 规划方案实施后的效益

3.1 生态效益

全矿区(包括采空区、临时排土场、尾矿库)土地复垦后，土地类别主要为水田，其次为旱地及水塘，旱地以植树、种草为主。形成了包括水田、水塘、缓坡树林的环境，有利于空气、土地质量及水质的提高，这样的环境可基本维持原来的生态平衡，适宜人、动物的活动及植物的生长。

3.2 经济效益

本矿区土地全部复垦后，可获得水田 6.777hm2、林地61.466hm2、旱地 7.951hm2、果园 28.036hm2、养殖水面3.350hm2;水田年均可获益14.638万元、旱地15.504万元、林地92.199万元、果园 42.054万元、养殖 5.930万元，复垦区总的年效益将达到170.325万元，经济效益十分显著。

3.3 社会效益

矿山的土地复垦营造了大片农业用地，实现了农业生产可持续发展，缓解了矿山用地和农业用地的紧张状况，密切了用地群众、当地政府和矿山开采单位三者的关系;基本消除了由于矿山开采带来的环境、地质方面的影响，使周围的群众能够正常的生产、生活;为地质环境相似的矿山开展复垦工作提供理论指导和示范模式，宣传了生态环境保护。

4 结论及建议

通过复垦规划可以看出，复垦规划文件统筹安排了矿区各个部分土地的功能和与开采相结合的复垦计划。复垦时从采矿的第三年开始采用内排土方式，既减少了尾矿压占的土地，又为复垦提供了土源，可以大量减少复垦费用。复垦规划既可以恢复当地的生态环境，又可以在矿山开采完毕后实现农业经济的可持续发展，可为当地的生态环境恢复和经济可持续发展作出一定的贡献。但在实际操作中也发现一些难点，为此提出如下几点意见供参考:

(1)建议国土部门把复垦规划文件作为矿权申请和矿山建设的必要文件，作为矿山复垦的纲领性文件，其作用和城市规划类似。

(2)从复垦规划设计可以看出，复垦规划可以统筹安排各项复垦工作，能够产生较大的经济效益和环境效益。但是其中不足的是，单个矿区的面积往往较小，不利于统筹安排，建议把区域土地整理和矿山复垦规划以及农业经济结构设计相结合，统筹安排形成复合型工农业经济园区。

(3)复垦规划既要考虑到当地的地理地质环境，也要考虑经济状况，最好是既能充分恢复自然生态结构和生态环境，又能给当地经济作出贡献，从而减轻厂矿企业的复垦经济负担，恢复或营造更好的生态环境，造福当地居民。

[1]唐春，李波.矿山地质灾害防治与土地复垦[J].中国水土保持，2007(2):25-27.

[2]顾宁博.中国矿区土地复垦的立法研究[D].北京:中国地质大学，2007.

[3]束文圣，张志权，蓝崇钰.中国矿业废弃地的复垦对策研究(Ⅰ )[J].生态科学，2000，19(2):24-29.

[4]陈建设，韩武波.中国土地开发整理战略重点的新定位[J].中国土地科学，2005，19(1):30-33.