中国矿业废弃地景观重建模式研究

常江 刘同臣 冯姗姗

中国矿业废弃地景观重建模式研究

常江 刘同臣 冯姗姗

作为重要的棕地类型，矿业废弃地对生态环境和社会环境造成重大危害，对其进行修复、治理已成为社会及学界关注的重点。本研究以矿产资源开采导致地表形态产生的变化及其带来的生态损害为依据，对矿业废弃地进行了系统的分类与比较，并分别对不同类型矿业废弃地的产生机理、特征及国内治理现状进行了论述；分别列举了不同类型矿业废弃地景观重建的案例并对其进行剖析，为各类矿业废弃地景观重建提供模式参考，从而打造和谐、优美的矿—城新环境。

风景园林；矿业废弃地；景观重建

改革开放以来，中国矿业的发展取得了举世瞩目的辉煌成就。作为世界第三大矿业国，固体矿产资源采掘总量超过62亿t[1]，矿业占地达40 000km2之多，大量的矿业废弃地亟需治理[2]。从1989年《土地复垦规定》颁布之后我国开始对矿业废弃地有了正式的研究，到2004年国土资源部发出《关于申报国家矿山公园的通知》，对矿业废弃地的治理才开始倾向于人文景观保护和自然景观修复并重的国家矿山公园（China National Mine Park）建设，强调矿业废弃地景观重建的重要性和必要性。在系统梳理各类矿业废弃地的形成机理、危害、治理现状的基础上，分别列举了各类矿业废弃地景观重建的相关案例作为模式参考，旨在打造和谐、优美的矿区环境，促进矿区人居环境的提升以及区域生态、经济环境的可持续发展。

1 概述

1.1 矿业废弃地概念

1980年，美国国家环保局（USEPA）在《超级基金法》（Superfund Act）中将“棕地”（Brown fi elds）定义为废弃的、闲置的或没有得到充分利用的工业或商业用地，因存在污染使得其再开发变得更加复杂。而矿业废弃地（Mining Wastelands）作为“矿业”领域内的一种棕地类型，强调因矿产资源开发等采矿活动（Mining Activity）占用、破坏后弃置不用的，未经处理而无法使用的，与矿业生产相关的生产用地、交通、运输、仓储用地等。它包括矿区工业用地内采矿作业面，与生产相关的建筑物、构筑物、机械设施及相关的道路交通等占用后废弃的土地，废石堆积地，采矿废弃地，尾矿废弃地。

1.2 矿业废弃地分类

以矿产资源的开采导致地表形态的变化及所带来的生态损害作为依据，将矿业废弃地分为3大类：挖损型（Excavation）、塌陷型（Subsidence）和压占型（Occupation）。对于不同类型的矿业废弃地，其构成要素、分布特征、主要危害及景观重建的难点各异（表1），景观特征不同（图1），地理空间分布也有较大差异。

1 不同类型矿业废弃地景观特征The landscape characteristics of different mining wastelands

2 矿业废弃地的形成机理、特征及治理现状

2.1 挖损型矿业废弃地

露天开采（Open-pit Mining）将矿产资源上覆围岩剥离开，使用运输工具将其运送到排土场进行排弃。对裸露出来的矿产进行采掘，经过开采不断推进，形成大而深的采矿坑（图2）。

我国煤矿中适合露天开采的有641亿t[2]，每万吨煤会破坏土地0.22hm2，造成采场挖损破坏面积0.12hm2[3]，且多数露天开采煤矿处在生态环境敏感性高、承受能力和抗干扰能力差的干旱半干旱生态脆弱区[4]。随着露天矿开采规模的扩大，国内多数大中型露天矿山相继转为深凹露天开采[5]，大而深的采矿坑存在边坡不稳定因素，易发生垮塌、滑坡等危害，不仅给周边埋下了安全隐患，亦严重破坏了矿区及周边的植被和生态景观。

由于我国1979年才建立环境影响评价制度（Environmental Impact Assessment System），20世纪80年代以后相关土地复垦法规才逐步完善，所以在20世纪60年代之前建设的露天矿在土地复垦、环境污染治理及生态恢复方面没有开展工作[6]。目前我国对挖损型矿业废弃地景观重建的案例也较少（表2），主要还是以靠近城市的小、中型采石场为主，对远离城市的煤炭露天采矿坑的治理相对薄弱。

表1 矿业废弃地分类与特征Tab. 1 The classification and characteristics of mining wastelands

2 挖损型矿业废弃地形成机理The formative mechanism of excavated mining wastelands

3 塌陷型矿业废弃地形成机理The formative mechanism of subsided mining wastelands

2.2 塌陷型矿业废弃地

井工开采（Underground Mining）将地下矿产资源采至地面，使采空区的顶板岩层在自身重力和其上覆岩层的压力作用下产生向下的弯曲和移动，随着采掘工作而向前推进，在地表就会形成不同大小、深浅的近似椭圆形的塌陷盆地（图3）。

井工开采导致大面积地表塌陷，每万吨煤会造成地表塌陷约0.20hm2[7]，塌陷不仅破坏地表形态，还造成土壤结构的损害和肥力的流失[8]，污染地下水，丧失生物多样性。分布在我国黄淮海平原中东部的中、高潜水位矿区因采煤导致大量优质耕地塌陷积水，造成耕地大幅度减产甚至绝产，加剧煤粮矛盾[9]。从1979年我国原煤炭工业部组织实施“煤矿塌陷地造地复田综合治理研究”到2004年国土资源部发出《关于申报国家矿山公园的通知》，我国塌陷型矿业废弃地的景观重建从以恢复农业生产为目的的土地复垦走向人文景观保护和自然景观修复的矿山公园建设。但目前我国以湿地公园为主的塌陷型废弃地景观重建大都集中在城市地区（表3）[10]，远离城市的乡村地区大都以耕地、林地或养殖为主的生产性景观重建为主。

2.3 压占型矿业废弃地

露天开采剥离表土使土方堆积形成排土场（Dump），矿产资源开采或选矿过程中产生大量不可利用的废弃物堆积，形成矸石山（Coal Gangue Hill）或尾矿库（Tailings Reservoir）。其中，煤矸石作为我国最大的工业固体废弃物约占工业固体废弃物总量的25%，目前已堆放形成的矸石山占地约1.2万hm2[11]。春秋时节，荒漠化的排土场产生的扬尘会给周围大气造成严重的总悬浮颗粒物（TSP）污染；堆积成山的煤矸石易坍塌形成重力灾害，其淋滤液携带有害可溶物，污染水和土壤，扬尘或自燃污染大气[12]；闭库尾矿库不仅污染环境，还易发生溃坝等严重灾难。

在可持续发展新常态下，目前我国大多数的煤矸石都用作发电燃烧物、矿坑填充物或建筑材料[13]，国内虽有个别矸石山治理取得了初步的实践经验，但总体治理率不足总量的10%[14]；露天矿排土场因体积大一般进行就地治理。因此类废弃地对环境产生的污染较为严重，所以目前对此类废弃地治理还是以生态恢复为主（表4）。2005年国家环境保护局（National Environmental Protection Agency）发布《矿山生态环境保护与污染防治技术政策》，强调对矿业废弃地的环境治理，避免和减少矿区生态环境的破坏和污染，使得具有较强污染性的压占型矿业废弃地的治理在体制、法制及资金筹措等方面得到强有力的保障。

表2 中国部分挖损型矿业废弃地景观重建案例列表Tab. 2 The list of landscape reconstructive cases of sectional excavated mining wastelands in China

表3 中国主要塌陷型湿地公园列表Tab. 3 The list of major coal-mining subsided wetland parks in China

3 矿业废弃地景观重建案例分析

3.1 挖损型——鄂尔多斯东胜区露天矿环境整治

鄂尔多斯作为我国最大的煤炭城市之一，因煤炭资源的大量开采而担负着巨大的生态环境保护和污染治理的压力。东胜区位于鄂尔多斯市中部偏东，境内分布有17座露天煤矿，是鄂尔多斯高原典型草原沙漠化控制生态功能区。为促进煤炭资源开发与环境保护协调发展，最大限度地减少煤炭资源开发利用过程中造成的环境污染和生态破坏，鄂尔多斯对东胜区连片露天矿进行集中环境治理。

东胜区露天矿位于东胜市区东北方向，分布范围广、面积大且相对较为集中。为了防止矿企间各自为政和便于工程的顺利实施，东胜区露天矿凭借紧邻市区的优势区位因素，在治理过程中彻底打破独立的矿权界限，将17座露天矿整合为3个治理单元（表5），由政府统一组织，矿企联合出资或行动，对露天矿实行整体规划、提出标准与要求、改造地上设施和复垦绿化以及统一验收，旨在建设和谐、生态、有序的矿—城环境。

东胜区在露天矿具体治理过程中，充分考虑了矿区整体环境。目前以及未来废弃露天矿坑的改造与治理应结合城市发展，充分协调城市整体景观格局，根据需求对采矿坑进行有计划、分类型的景观改造。靠近哈什拉川河道且相对远离城市的采矿坑可改造成鱼塘或水库，此模式涉及的土方量相对较少，仅需加固边坡和进行防渗处理，且人工景观要素植入较少；靠近城市且集中度高的采矿坑可改造成滨水公园，形成连续水系，在为市民提供良好休闲去处的同时改良区域整体气候环境；对有着良好自然环境条件的采矿坑可植入自然景观与人文景观要素，结合矿坑地势建设度假酒店等服务性建筑，加强区域综合服务产业发展；口径相对较小的矿坑在其上加盖穹顶形成“人与植物共生”的温室大棚，用以种植蔬菜或异地植物；深度较浅的矿坑对其进行半填埋，结合海绵城市相关建设理论，形成多层次、立体的低洼花园（图4）。

表4 我国部分压占型矿业废弃地景观重建案例列表Tab. 4 The list of landscape reconstructive cases of sectional occupied mining wastelands in China

表5 东胜区露天煤矿集中连片治理单元及相关数据统计Tab. 5 The intensive governance units and relevant data statistics of open-pit mine in Dongsheng District

东胜区露天矿环境治理不仅对采矿坑进行修复与改造，矿区内非矿坑地也在环境整治范围之内（图5）。整理露天矿区域内沿哈什拉川原有的河道和河床，建设生态谷，以东胜区排放的污水为水源，沿该河川从西至东建立活水公园，通过一系列生物净化措施，使城市污水变成中水，服务于矿区环境治理和生态谷微循环体系的构造和建立。利用建材工业园，在矿区中部规划建设小型工业园区，改变区域内砖厂、各种小型工厂散布在道路两侧“小、散、乱、差”的局面，实现规模经营。对矿区内道路两侧排土场进行复垦，经过表土采集堆存、废石排弃压实、表土覆盖、土地整形的工程复垦之后，再根据需求采取不同改造模式：靠近城市的排土场复垦为生态防护林，加强鄂尔多斯高原典型草原沙漠化控制生态功能区地位，相对远离城市的排土场根据产业需求复垦为农耕用地，或在排土场上实行廉价用地高效发电（图6），使得到治理后的排土场融入矿区整体环境，形成带状绿色长廊。

东胜区露天矿的环境综合治理不仅对采矿废弃地进行了生态修复与景观重建，还协调了矿—城关系，对区域整体产业布局进行了优化与调整，是站在宏观的视角对矿业废弃地进行的综合治理。由于集中连片的东胜区露天矿面积大，涉及矿企多，很难在短时间内完成治理目标，建议对矿区进行分时段治理，逐步建立完善连通的生态环境系统，优化切合实际的产业布局，提升矿区土地综合利用价值（图7）。

3.2 塌陷型——徐州矿区九里湖塌陷地生态修复

九里湖塌陷地位于江苏省徐州市区西北方向九里区行政管辖范围内，总面积31.07km2。2009年，徐州市政府提出通过生态修复和产业结构转型来实现徐州老工业区复兴和城市南北均衡发展的目标。在此背景下，对九里湖塌陷地通过复垦、生态修复、综合整治等方式整理出建设用地，改善矿区生态环境（图8），以此来提高城市土地利用集约度，为资源型城市转型和发展提供有利保障。

所治理的九里湖塌陷地受庞庄矿、夹河矿、宝应矿、王庄矿、柳新矿的采煤塌陷影响，总塌陷面积为2 215hm2。其中塌陷积水区712hm2，占总塌陷面积的32.14%；非积水区1 503hm2, 占总塌陷面积的67.86%。已经沉稳的有1 499hm2，未沉稳的有716hm2（表6）。

经调研发现，塌陷区内土地利用现状较为混乱（图9）且效率较低。同时存在以下问题：1）采煤塌陷造成大面积农田减少，基础设施遭到破坏，压煤村庄被迫搬迁，引发一系列生态及社会问题；2）夹河、庞庄张小楼井等煤矿的持续开采导致塌陷范围持续扩大，有大约60%的土地处在动态沉陷中；3）塌陷地土地再利用方式主要为复垦农田、渔业养殖，大都为村民自行承包，缺乏技术与资金投入，且不成体系。

在分析了塌陷地实际存在的问题之后，从生态环境、产业布局和空间形态3个方面对塌陷地区域进行综合治理，并有针对性地制订新的土地利用规划（图10），以此作为塌陷地治理导向，从而形成不同的景观重建模式（图11）：

4 采矿坑景观重建模式意向及对应区位The intention model about landscape construction and corresponding location of mining pits

5 东胜区露天矿环境治理规划总平面图The planning layout about environmental governance of open-pit mine in Dongsheng District

6 排土场景观重建模式意向The intention model about landscape construction of the dump

7 东胜区露天矿分期治理规划图The planning map about staged governance of open-pit mine in Dongsheng District

第一，塌陷地治理以生态恢复为先，将可持续发展作为重要的发展原则，场地设计过程中尽可能保留塌陷常年积水区（塌陷深度＞5m），部分季节性积水区域（塌陷深度介于1～5m）采取“挖深垫浅（deep-digging and shallow- fi lling）”（图12）的方式使其达到稳定状态，挖深形成水域，结合常年积水区建设生态湿地公园，用以净化污水、废水，改良区域整体气候环境，丰富区域物种多样性。

第二，生态恢复改善了塌陷地整体环境，在此基础上，优化、调整塌陷地区域产业布局。对塌陷非积水区（塌陷深度＜1m）的区域进行土地治理工程（图13），形成相对沉稳的土地，在其上新增工业园区，取缔零散、低效率的传统农业、养殖业等，使塌陷区内其他产业入园，新增劳动力，改良整体社会环境。

实现区域整体的生态恢复和产业结构的优化与调整是塌陷地综合治理的基本原则，在此基础上结合徐州城市总体规划，科学合理地利用治理后腾出的土地，在其上新建的建筑、公园、开敞空间等景观要素贴合徐州城市总体风貌，使得塌陷地区域与徐州城北形成有机整体。

表6 九里湖塌陷地塌陷基本情况统计Tab. 6 The basic information statistics of subsided districts in Jiuli Lake

8 九里湖塌陷地生态修复规划图The planning map about ecological restoration of subsided districts in Jiuli Lake

9 九里湖塌陷地治理前土地利用图The land-use map before the mangement of subsided districts in Jiuli Lake

10 九里湖塌陷地土地利用规划图The land-use planning map of subsided districts in Jiuli Lake

11 九里湖塌陷区景观重建模式构建The structure model about landscape construction of subsided districts in Jiuli Lake

12 “挖深垫浅”工程方式示意图The schematic diagram about engineering mode of “deep-digging and shallow-filling”

13 塌陷非积水区土地治理工程示意图The engineering schematic diagram about land mangement of non-water logged area

14 九里湖塌陷核心区治理变化情况卫星图The satellite map about changes of core subsided districts in Jiuli Lake

15 矸石山治理工程与措施示意图The schematic diagram about the treatment projects and measures of coal gangue hill

九里湖塌陷地的综合治理不仅在一定程度上恢复了矿区生态格局和优化了产业结构，又有效实现了矿区新旧功能的整合、矿—城内外空间的融合、各种用地间的平衡、场所特征的创造、城市文脉的传承和城市特色的塑造（图14）。

3.3 压占型——阜新高德矿区矸石山治理

高德煤矿区位于阜新市，是原阜新矿务局八大煤矿之一。2001年12月14日，阜新市被国务院确定为全国第一座资源枯竭型城市，为此阜新市开始实施“辽宁省阜新市中西部煤矿区矿山地质环境治理工程”，高德东山矿区正位于此区域。在此背景下，阜新市对高德矿区内79.9hm2[15]的矸石山进行生态治理，以改善矿区乃至整个区域的生态以及社会环境。

多数矸石山呈锥形堆积，其结构不稳定且不利于植被复垦工程的直接实施，必须要通过一定的工程措施才能实现矸石山的景观重建（图15）。高德东山矸石山在治理过程中因地制宜，充分考虑阜新市干旱少雨的气候条件和废弃矸石山特殊的立地条件，在植物总体配置上考虑耐干旱、耐瘠薄的树种。对矸石山边坡进行绿化，起到水土保持的作用，在矸石山平台上根据景观需要选择相应的乔木和灌木进行合理搭配，形成变化丰富的景观效果，在顶端平台植物选择上利用常绿乔木和阔叶乔灌木搭配、常绿植物与开花植物搭配以及自然种植与规则种植搭配，形成丰富的人工景观。

对矸石山治理的视角不仅局限于矸石山本身，而是充分考虑到矸石山整体环境。首先，矿区内的道路规划本着实用性和畅通性原则，使其更加“人性化”，例如根据人的需求设置多种交通方式，在矸石山与行车道之间设置人行台阶，在最顶层平台上规划设计曲折的人行步道连接广场和绿地。其次，在景观布置上利用一条运煤铁路将3个象征着阜新及高德煤矿“过去”“现在”与“未来”的圆形铺装绿地连接起来，3个广场大小、材质、颜色依次变化，并且每个广场分别根据时间节点配置不同时期阜新以及高德煤矿的照片和介绍，再加上不同主题的雕塑，体现时代变迁之感[16]。

高德东山矿业废弃地的治理不仅使永久矸石山的生态得到恢复，更使得矸石山所在矿区甚至区域的整体生态环境及社会环境得以改善，同时亦能使高德煤矿及阜新市矿业文化得以传承（图16）。

16 高德矿区矸石山治理变化情况卫星图The satellite map about governance changes of coal gangue hill in Gaode mining area

4 总结与展望

矿业废弃地的形成机理与特征为后期景观重建模式的构建提供科学依据与灵感，治理现状的分析为后期景观重建模式的构建指明方向。景观重建模式的构建不仅涉及空间形态及生态功能层面，还要将其所在区域内的经济发展、产业结构、资源禀赋、自然地理等情况囊括其中。矿业废弃地所造成的生态及社会损害不仅危及矿区本身，还可能辐射到矿区及所在城市，所以对矿业废弃地的治理应突破狭隘的矿区空间界限，站在矿、城、乡宏观发展的角度，以矿业废弃地景观重建作为一种途径，从而实现区域生态环境和社会经济环境得以健康、永续发展。

注释：

①图1由作者拍摄；图2～13、15由作者自绘；图14、图16来自Google Earth。

②表1、2、4、5、6为作者自绘；表3为作者根据参考文献[10]绘制。

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Research on Landscape Reconstruction Model of Mining Wastelands in China

CHANG Jiang, LIU Tong-chen, FENG Shan-shan

As one of the important types of brownfields, the mining wastelands result in serious ecological and social environment, the ways to restore and manage mining wastelands have been the key point for society and educational circles. The paper classifies and compares mining wastelands systematically, according to the changes of surface configuration and the ecological damage caused by mining mineral resources; discusses the mechanism of production, characteristics and treatment situations of different mining wastelands; illustrates and analyzes different examples about landscape reconstruction of mining wastelands, which provide reference for various mining wastelands’ landscape reconstruction and build harmonious and beautiful environment.

landscape architecture; mining wastelands; landscape reconstruction

TU 986

A

1673-1530(2017)08-0041-09

10.14085/j.fjyl.2017.08.0041.09

2017-06-04

修回日期：2017-07-13

常江/1968年生/男/山西太原人/博士/中国矿业大学建筑与设计学院教授/研究方向为矿区生态重建、矿业城市可持续发展、历史村落保护及规划（徐州 221116）

CHANG Jiang, who was born in 1968 in Taiyuan, Shanxi province, is a professor in School of Architecture&Design,China University of Mining and Technology. His research focuses on ecological reconstruction of mining area,sustainable development of mining cities and historical village protection and planning (Xuzhou 221116).

刘同臣/1993年生/男/山东枣庄人/中国矿业大学建筑与设计学院在读硕士研究生/研究方向为矿区生态重建（徐州 221116）

LIU Tong-chen, who was born in 1993 in Zaozhuang,Shandong province, is a master student in School of Architecture&Design, China University of Mining and Technology. His research focuses on ecological reconstruction of mining area (Xuzhou 221116).

冯姗姗/1981年生/女/山西武宁人/博士/中国矿业大学建筑与设计学院讲师/研究方向为矿区生态重建、绿色基础设施构建及规划（徐州 221116）

FENG Shan-shan, who was born in 1981 in Wuning, Shanxi province, is a lecturer in School of Architecture&Design,China University of Mining and Technology. Her research focuses on ecological reconstruction of mining area and the construction and planning of GI (Xuzhou 221116).

(编辑/ 任京燕)