露天采石场生态环境恢复治理土地复垦探讨

方南平

(福建省地质测绘院，福州，350002)

近些年来，随着国家基本建设和房地产业的蓬勃发展，砂石料需求迅猛增长，采石场数量也呈激增之势，露天采石场的特点是规模小、数量多、距城市近、破坏环境影响的范围大。众多采石场正面临着十分严重的生态环境退化问题，如环境恶化、水土流失、生物多样性锐减等亟待解决。笔者以福建古田大垅际矿区建筑用凝灰岩矿为例，探讨露天采石场台阶式开采矿山生态环境恢复治理土地复垦措施。

1 矿区概况

1.1 地理位置

福建古田大垅际矿区建筑用凝灰岩矿为露天采石场采矿权灭失后，在原有矿区范围按空白区重新设置矿山，矿山位于古田县27°方向，直距约5.5 km处，行政区划隶属古田城东街道廷元里村管辖，地理坐标：东经118°46′22″～118°46′28″，北纬26°37′18″～26°37′26″。

拟建矿区地处古田西北部，为低山丘陵地貌类型[1]。矿区周围山体海拔330～652 m，山体与河流走向呈北西向为主，地形切割程度一般，地势总体上呈东南高西北低。

1.2 工程地质条件

矿区内岩土体较简单，主要有晚侏罗世南园群赤水组下段碎斑熔岩和第四系主要为残坡积层。碎斑熔岩岩石为致密块状，完整、质地坚硬，岩石力学强度高，其工程地质性能好，在赤水组下段碎斑熔岩中未见有明显的断裂构造，仅见有小的裂隙；第四系残坡积层主要由粘性土、亚粘土组成，呈风化-半风化状，力学强度低，稳定性差。浮土由岩石风化、剥蚀就地残留或坡面流水携带运移在斜坡上沉积而成。矿区工程地质条件属简单类型。

1.3 水文地质条件

矿区上方汇水面积小，自然排水条件好，上游汇水主要在东南侧，汇水面积约0.04 km2。区内有一条东西向小溪流，流量2～3 m3/h，在矿区外围东南侧高地设截排水沟，将溪流引向矿区外围。采场补水主要为大气降水，大气降水多形成坡面漫流动，排泄畅通。

第四系孔隙含水层受季节影响较大，春、夏季节雨水较多，而秋、冬季节雨水较少。矿区内大面积分布碎斑熔岩，既是矿体，也是围岩。虽然节理裂隙较发育，但其储水性差，主要由大气降水补给，水量受季节影响，对矿体无影响。矿区水文地质条件属简单类型。

1.4 环境地质条件

矿区位于Ⅵ度地震烈度分区，区域稳定性较好。开采产生的矿石及废石土，属无毒、无味、无放射性物质，对周围环境不具影响。周边主要为果园、林地、灌木林地等，西南下游分布有少量水田。矿区距南侧的廷元里村距离1.7 km， 距东南侧的极乐村距离2.0 km，距西侧乡道约260 m，距西北侧乡道约150 m，距东南侧的古田水库距离1.9～2.3 km，矿区周围未发现其它重要基础设施、旅游景点等敏感目标。矿区环境地质条件良好。

1.5 开发利用方案

矿山为露天采石场采矿权灭失后，在原有矿区范围按空白区重新设置矿山继续开采(图1)，拟建设规模为年产建筑用凝灰岩矿10万m3。采用公路开拓汽车运输方案，自上而下分台阶开采[2]，开采终了分别设置+540 m、+525 m、+510 m、+495 m、+480 m、+470 m等台阶。台阶高度10～15 m，台阶浮土和风化层坡面角为45°，新鲜岩石坡面角为75°。安全平台宽度为4 m；清扫平台宽度为7 m，最终境界边坡角为 51°～59°。设计在矿区东侧和南侧外围高地设截排水沟；总平面布置有采矿场、临时堆场、工业场地和生活办公区。

图1 矿区平面布置示意图Fig.1 Layout diagram of the deposit

2 矿山地质环境影响评估

2.1 评估范围和级别

矿山地质环境保护与治理恢复的地域范围，包括原矿山开采区及其矿业活动影响的地区(表1)，依据已经存在和潜在的矿山地质环境问题的区域，适度扩大评价范围[3]，将原矿山损毁占用地和拟建损毁占用地等采矿活动直接相关的用地以及可能危害的区域，划入评价区范围。矿区总面积0.015 km2，来确定评估范围为矿区范围及其影响区域范围,评估区面积约0.023 8 km2(表2)。

表1 矿山损毁土地现状

表2 矿山预测损毁土地情况

根据矿山地质环境保护与恢复治理方案编制规范，评估区重要程度属一般区、矿山地质环境条件复杂程度为简单、矿山生产建设规模属大型，该矿山生态环境恢复治理方案评估级别确定为二级，地质灾害危险性评估等级为三级[4]。

2.2 现状评估

原矿山采用露天开采，矿区现状存在的地质环境问题有地质灾害、地貌影观的破坏、土地资源的占用及含水层的破坏。参照类似矿山的情况，其地质灾害可能出现的区域为原露采区、原排土场、原工棚、原道路、原破碎站及原堆料场等。

(1)原矿区采用露天开采，原地形坡度25°～35°，目前已形成一个南北向长约150 m、东西向宽约85 m的似扇形采场，但未分台阶开采，台阶高度15～70 m，坡面角70°～85°。采场上方植被较发育，为灌木及杂草为主。依据现场调查，矿区边坡上部的浮土层、风化-半风化层厚度为0.5～1.5 m，平均为1 m，呈泥土、碎屑状，力学强度低，稳定性差。在强降雨作用下易产生土层及强风化岩层崩塌，产生地质灾害危险性较小、危害性也较小、影响程度较轻。

(2)矿山原破碎站及原堆料场设在矿区西侧约30 m处的道路两侧，原地形坡度25°～30°，现为人工整平台地，建筑依地势而建，上部汇水面积较小，据现场观察，未见滑坡、崩塌灾害，该处场地拆除后改建为临时堆场。矿山原排土场原地形坡度20°～25°，上部汇水面积约5 884 m2，目前该排土场已停止使用，原堆面上已自然复绿，原排土场下方已设置干砌石挡墙。原工棚(办公室)地形坡度25°～30°，建筑依地势而建，场地改造量小，现场观察未见滑坡、崩塌灾害，原工棚在基建初期拆除。矿山道路旁边坡的岩土体主要为半软弱松散岩组，工程地质性能较差，据现场观察，已有矿山道路边坡基本稳定，现状未见滑坡、崩塌灾害。

据矿山地质环境影响程度分级判定，该矿山开发利用现状对矿山地质环境影响较轻。

2.3 预测评估

按照开发利用方案进行开采，对露采区、拟建工业场地、表土临时堆场、拟新设生活办公区进行地质灾害危险及危害性评估。露采区主要为潜在崩塌，规模小，影响程度轻，拟建的工业场地等附属设施平整场地以挖方为主，开挖边坡高度1～5 m，易引发上部土质滑塌。表土临时堆场设在矿区原破碎工业场地及临时堆场内，预测其引发的地质灾害危险性较小，拟新设生活办公区预测其引发的地质灾害危险性较小。大气降水、基岩裂隙水沿终了台阶内侧排水沟排至矿区外围排水沟。矿区周围无其他地表水体，矿山开采后水文地质条件不会发生明显变化。

根据预测评估分析，矿山开采中地质灾害影响属较轻，矿山开发利用对土地资源破坏程度属较轻，地形地貌景观破坏程度属较严重，含水层破坏影响属较轻。该矿山开发利用对矿山地质环境影响属较严重。

2.4 土地复垦适宜性评价

根据区内已破坏的土地现状，矿山原排土场已自然复绿，不再复垦；矿山公路留作林业公路使用，不复垦，因此适宜性评价不涉及矿山原排土场和矿山公路内容。复垦适宜性评价分为以下三个单元：①露采场；②临时堆场；③工业场地、生活办公区及原工棚。根据区内实际情况和复垦后的土地用途，确定选择土地质地、地形坡度、土壤有机质含量、土地利用现状、地质灾害、灌溉条件、排水条件、岩土污染、有效土层厚度等作为适宜性评价的因子[5]，评价该项目待复垦土地的宜垦情况。90分以上为宜水田类，60～90分为宜旱地类，40～60分为宜草宜林类。

根据上述确定的指标分析，经过现场调查综合考虑复垦区土地破坏程度、地表、地下水环境等确定土地利用方向，复垦区土地主要适宜林地和果园。因此复垦区适宜作为果园和林业用地使用。根据类似矿山经验，地面坡度超过15°时不宜复垦为果园，不利于水土保持，因此临时堆场、工业场地、生活办公区和原工棚复垦为果园，拟建采场和扩建矿界外原采场复垦为林地。除了矿区道路在闭坑后转为林业用路外，其它拟损毁的土地复垦为果园和有林地，复垦率为92.6%。复垦前后各地类情况对比(表3)。

表3 复垦前后土地利用情况对比

3 恢复治理和复垦措施

为了改善自然景观，恢复治理和保护矿山地质环境，矿山终了台阶形成后和闭坑后，根据矿区地形地貌、岩土体特征、水文地质特征、工程地质特征、环境地质特征及土地复垦适宜性评价结果，分年度进行矿山生态环境恢复治理土地复垦，恢复地下水的径流、排泄功能，对可能存在的地质灾害隐患进行治理。由于采挖、排弃等活动而形成的废弃土地和临时堆场等，根据不同情况，分别采取土地整治工程，对矿山基建临时性占地及时采取恢复原貌措施。对破坏土地进行顺序回填、平整、覆土及综合整治。根据矿山生态环境现状评估和影响预测评估结论，将生态环境恢复治理和土地复垦区域划分为次重点防治区和一般防治区，次重点防治区包括设计露采场区域、矿界外原采场、临时堆场及拟设工业场地，一般防治区包括生活办公区、矿山公路及原排土场。各个防治区按照土地复垦要求和标准进行相应土地整治工程[6]。

3.1 工程技术措施

(1)设计露天采场区沿拟设采场东侧、南侧上部设置一截水沟，截水范围包括拟设采场、拟设矿区外原采场、临时堆场及拟设工业场地。在截水沟两端各设置一座沉淀池。沿拟设采场西侧上部设置一截水沟，以接纳采场各终了台阶的排水。在采场各终了各台阶内侧各设置一道排水沟，用于采场边坡和台阶的排水需要。台阶内侧排水沟接入采场西侧设置的截水沟。在采场内的终了开采台阶外侧设置一道挡土墙，以阻挡平台覆土流失。在露采场周边设置永久性铁丝网防护栅栏，以防人畜误入造成伤害。

(2)临时堆场区在临时堆场外围设置一道土袋挡墙，以防止山坡水流对场内堆土边坡的冲刷影响，同时防止堆土受外界因素影响而产生崩塌、滑坡等地质灾害；在临时堆场上面覆盖蓬布，以减少堆场淋溶水对水资源的污染影响。在临时弃渣场服务期结束后，场内堆放的弃渣在用于其他区域的覆土后，仅需进行简单修整后即可。

(3)工业场地区和生活办公区在矿山闭矿后，拆除工业场地内的全部建(构)筑物，修整后即可进行覆土。

(4)矿山公路在内侧设置一道排水沟，以减少雨水水流对路面的冲刷影响。

(5)拟设矿界外原采场对以前开采留下的边坡进行削坡治理，设置两个4 m宽平台并在平台上栽种恢复植被。在台阶的内侧设置一道排水沟，以满足采场边坡和台阶的排水需要。台阶内侧排水沟接入南侧采场设置的截水沟。

(6)原工棚在矿山开采前，拆除场内的全部建(构)筑物，拆除后的建筑垃圾就地进行堆放，修整后即可进行覆土复垦。

(7)原排土场下部有修建拦截坝，上部目前已自然复绿，植被主要为灌木和果树，无需进行恢复治理和复垦工程。

重要的工程治理措施主要有矿区外部截排水沟、终了台阶排水沟、道路截排水沟、沉淀池及拟建矿区外原采场的削坡治理工程等。

3.2 生物措施

矿区土地复垦项目施工建设、施工工艺及土地复垦各个环节要联系成一个完整的系统，从而达到土地复垦前、复垦中、复垦后的土地开发利用、生产等环节的一体化经营，形成土地复垦的规模效益和良性循环机制。复垦后的土地，主要防治措施包括水土保持、恢复植被和生态维护等工程。

(1)做好项目区内水土保持的工作重点在于矿山临时堆场的堆放过程，应实施拦挡工程和截排水工程，在表土的堆场内可种植草类植被防止水土流失。

(2)植被恢复选择当地宜栽植物作为主要的种植树种，果园种植适合当地栽种的桃树，林地采取乔灌木结合方式，如马尾松与胡枝子套种。

(3)在复垦区植树措施结束后，采取必要的生物维护措施来保持土壤原有的肥力，同时也可以起到防治水土流失的作用，主要的生物措施为撒播草籽。为增加边坡的稳定性，可在边坡坡脚种上藤本植物爬山虎，在终了台阶前沿种植向下攀爬植物常青藤，让该植被快速爬满边坡。

3.3 工程量及实施年度

根据工程技术措施、生物措施，计算各功能区域的防治工程量(表4)。矿山的开发利用服务年限为3年，生态环境恢复治理土地复垦方案的适用年限为4年，为正式开采后4个年度。

表4 矿山生态环境恢复治理土地复垦工程量估算汇总及实施年度

4 结语

福建地区露天台阶开采矿山，可根据矿山地质环境现状评估和影响预测评估结果，针对矿山地质环境问题，将生态环境恢复治理区域划分为相应级别的防治区，按照土地复垦要求和标准进行相应土地整治工程，分年度适时采取工程技术、生物等治理措施，同时进行地表变形监测、矿区地下水水位、水质监测等措施进行防治，土地复垦所需的投资远远小于矿山地质环境问题可能造成的经济损失，因此社会、环境、经济效益显著。

1 福建省地质矿产局.福建省区域地质志，北京：地质出版社，1985.

2 国家质量监督检验检疫总局，国家标准化管理委员会.GB 16423-2006 金属非金属矿山安全规程.北京：中国标准出版社，2006.

3 国土资源部.DZ/T 0223-2011 矿山地质环境保护与恢复治理方案编制规范.2011.

4 国土资源部.DZ/T 0286-2015 地质灾害危险性评估规范.2015.

5 联合国FAO.土地评价纲要.1997.

6 国土资源部.TD/T 1036-2013 土地复垦质量控制标准.2013.