矿山地质环境治理与土地复垦可行性分析

田安家，杜琴瑶，刘格升，李 婷

(山西省地勘局二一四地质队，山西 运城 044000)

矿山地质环境保护与土地复垦工作是一项关系到当地群众切身利益的复杂工程，治理和复垦过程中，引导群众参与环境保护治理与土地复垦方案的制定、治理与复垦工程的开展、治理与复垦成果的验收，符合我国社会主义科学发展观的要求，符合建设和谐社会的精神，能有效地将治理与复垦工作落到实处，不流于形式[1-5]。本文分析了矿山地质环境治理与土地复垦可行性，研究为后期矿山地质环境治理与土地复垦工作部署提供了技术支持。

1 矿山土地利用及矿山工程布局概况

1.1 矿山土地利用

矿区总面积476.52 hm2。现状调查矿区范围内土地类型为耕地、林地、草地、交通运输用地、水域及水利设施用地、其他土地、城镇村及工矿用地。矿区范围内基本农田面积147.62 hm2，约占耕地总面积的74.61%。某煤矿土地利用现状分布如图1所示，土地利用现状见表1。

图1 煤矿土地利用现状Fig.1 Status quo of land utilization

表1 矿区土地利用现状Tab.1 Status of land use in mining area

1.2 矿山工程布局

根据工业场地附近地形地貌及公路运输、供电等条件，结合井下开拓开采、地面生产系统布置，某煤矿工业场地分为主工业场地、南风井场地和东风井场地。矿区总平面布置如图2所示。项目用地构成见表2。

图2 矿区总平面布置Fig.2 General layout of the mining area

表2 项目用地构成Tab.2 Project land composition

2 矿山地质环境治理可行性分析

2.1 技术可行性分析

技术可行性分析主要包括预防为主、防治结合的可行性；在保护中开发、在开发中保护的可行性；因地制宜、边开采边治理的可行性；依靠科技进步、发展循环经济、建设绿色矿业的可行性以及统筹规划、突出重点、分阶段实施的可行性[6-15]。

(1)预防为主、防治结合的可行性。矿山地质环境破坏或将其消除于矿山建设、生产过程当中，可以做到防患于未然。

(2)在保护中开发、在开发中保护的可行性。针对存在的地质环境问题及地质灾害，制定预防措施，因地制宜地和周边生态环境保持一致，可以达到保护地质环境和防灾、减灾的目的。

(3)因地制宜，讲求实效，遵循区域性、差异性和地带性特征，依据能量流动与物质循环原理，可以有效恢复、重建矿区土壤和本土化植被资源。

(4)依靠科技进步、发展循环经济、建设绿色矿业的可行性。结合矿区经济技术和实际条件，可以设计可操作性强的治理方案，生态系统恢复重建后即可发挥资源自身价值。针对矿山建设和生产过程中产生的地质环境问题及地质灾害，及时治理，有多少治理多少。

(5)统筹规划、突出重点、分阶段实施的可行性。可以依据开发利用方案及采矿工程布局，紧紧围绕井工开采的矿区地质环境问题的发育特征及其发展趋势，统筹规划矿山地质环境防治工程。根据矿山地质环境影响和破坏程度、地质灾害类型及其危险性稳定状况，本着轻重缓急的原则，全面规划、合理布局，能做到技术可行、经济合理、因地制宜、科学有效地改善矿区地质环境。

2.2 经济可行性分析

(1)矿山企业治理的可行性。按照“谁开发、谁保护，谁破坏、谁治理”的原则，矿山地质环境保护与恢复治理工程和矿山地质环境监测工程费用由某煤矿全部承担。

(2)矿山企业治理产生经济效益的可行性。通过及时保护与治理，避免耗费大量的人力、财力、物力来解决历史遗留问题。

2.3 生态环境协调分析

(1)生态环境健康发展是人类赖以生存、维系健康发展的重要源泉。矿山地质环境治理工作是在考虑生态环境安全的前提下开展的利国利民的一项国家大计，有助于保护和恢复生态环境的健康发展。

(2)与地方经济相结合，矿山地质环境治理工作的开展解决了发展地方经济和保护生态环境之间的矛盾，使更多的工矿企业可以在履行自身义务的前提下，更好地发展自身潜力，为地方经济贡献力量。

3 矿区土地复垦可行性分析

3.1 复垦区土地利用现状

3.1.1 土地利用类型

复垦责任范围为139.28 hm2，根据2018年度土地利用现状，损毁土地利用类型由耕地、林地、村庄及工矿用地等(表3)。

表3 复垦责任范围土地利用结构现状Tab.3 Current status of land use structure within the scope of reclamation responsibility

3.1.2 复垦区内基本农田和水利交通设施情况

(1)基本农田情况。根据《登封市土地利用总体规划调整完善》(2010—2020年)、《新密市土地利用总体规划调整完善》(2010—2020年)，由图上测量，基本农田面积31.94 hm2，基本农田占复垦区耕地总面积的63.82%。将塌陷区内耕地按照基本农田的标准复垦，复垦为原地类土地复垦标准不能降低。①复垦区基本农田。复垦区基本农田损毁面积31.94 hm2(表4)。复垦区内的基本农田以旱地为主，项目区东南部为山区，大多为坡耕地，坡度为6°～12°，向北、西地势逐渐平缓，旱地坡度<6°。②已损毁基本农田。已损毁基本农田主要分布在登封市大冶镇，具体见表5。调查时，地表农作物为玉米。复垦责任区内基本农田分布如图3所示。

表4 复垦区基本农田数量及分布情况统计Tab.4 Statistics on the quantity and distribution of basic farmland in reclamation area

表5 已损毁基本农田数量及分布情况统计Tab.5 Statistics on the number and distribution of damaged basic farmland

(2)基础设施情况。矿区内有简易沥青公路与县城相通，煤场与简易沥青公路相连，满足运输要求。各自然村之间有生产路相通，田间道较多，交通较方便。矿区现有农田水利设施较简陋，无法保证日常的农田灌溉，农民普遍靠天收，区内无成行的排水沟，排水多为田间自流排水。

图3 复垦责任区内基本农田分布Fig.3 Distribution of basic farmland in the area of reclamation responsibility

3.2 土地复垦适宜性评价

3.2.1 适宜性评价范围和初步复垦方向

3.2.1.1 评价范围

本次评价范围主要为采空塌陷拟损毁和现状损毁区域，并减去已复垦及重复损毁区域，省道公路用地及铁路用地作为永久性占地保持原地类，不参与本次适宜性评价。因此，本次适宜性评价面积为139.28 hm2。

3.2.1.2 初步复垦方向的确定

(1)自然因素分析。①气候条件：矿区属典型的大陆性半干燥季风气候，夏季炎热多雨，冬季寒冷干燥。年平均气温9.1～14.6 ℃，1月气温最低为-3.3～-18.2 ℃，7月气温最高为42.0～44.6 ℃。年平均无霜期为238 d。年平均降水量614.60～765.73 mm，最多1 102.9 mm，最少419.5 mm，时空分布不均，多集中在7月—9月。②地形条件：该区位于嵩箕山区中段东南部，属构造剥蚀丘陵区。矿区东南部为山区，地势较高，基岩大面积出露，V形沟谷发育，地表坡度较陡，为40°～60°，地形复杂；向北、向西地势相对较平，基本上被第四系黄土覆盖，厚30～50 m，地面多为梯田，沟坎较多。双洎河从矿区北部蜿蜒流过，贯穿全区。整个矿区地面标高+220～+380 m，相对高差约160 m。③土壤条件：褐土土层厚度在1～3 m，土壤质地适中，有机质和全氮含量比较低，土壤肥力一般。④盐碱度：项目区无土壤盐碱化，不需要改良。⑤土源保证率：项目区土源主要来自地表剥离的土层，土源充足，具体土量供需情况见水土资源平衡分析。依据上述自然条件的分析，项目区复垦利用应综合考虑：因地制宜，合理利用，农用地优先。考虑到项目区的气候条件和原土地利用状况，尽量将条件相对好的区域复垦为耕地。

(2)政策因素分析。结合登封市土地利用总体规划，按照规划要求，在矿山生态脆弱区切实做好土壤改良与培肥措施，因地制宜地恢复与重塑植被。尽量保持复垦后土地与当地土地利用规划保持一致。

(3)公众意见分析。为使评价工作更具民主化、公众化，向项目区村民征求意见和建议。积极听取了土地权属人的想法意见，得到了他们的大力支持，建议以农业用地为主，并且要做好土地复垦后的后续管护工作。

综上所述，复垦责任范围土地的初步复垦方向为旱地、有林地、其他草地。

来到创业人，我几乎找不到印象里的工厂的痕迹。厂区内外种植了大量的绿植，在蓝天的映衬下，如同一幅油画。“环保是创业人始终关注并恪守的”，董事长桂银太介绍道，一方面因为这是企业必须担当的社会责任，另一方面也因为创业人的主要客户群是奢侈品等领域的大咖，为此，无论是在原材料采购、生产过程、加工环境，还是能源资源使用等方面，创业人都力求绿色、零污染。“代价虽然有些高，但我们的客户非常满意。”

3.2.2 复垦适宜性等级评定

(1)评价因子的农林牧等级标准。通过将评价因子状态值对农、林、牧的影响以及改良的难易与《中国1∶100万土地资源图》等级划分标准作参照，并参考NY/T 1634—2008《耕地地力调查与质量评价技术规程》和TD/T 1007—2003《耕地后备资源调查与评价技术规程》，进一步对某煤矿土地适宜性影响明显的因子进行等级划分，得出土地适宜性评价各评价因子的分级指标和对农林牧适宜性的等级标准，详见表6。

表6 土地复垦适宜性评价主要限制因子等级标准Tab.6 Grade standard of main restrictive factors in land reclamation suitability evaluation

(2)等级评价结果及分析。将评价单元土地质量状况与评价因子的农、林、牧业评价等级标准进行逐项比配，得出某煤矿土地适宜性评价结果(表7)。

表7 评价单元适宜性评价结果Tab.7 Evaluation result of suitability of evaluation unit

3.2.3 划分复垦单元

根据评价单元的最终复垦方向以及破坏情况，综合土地复垦适宜性评价与社会、经济、安全、民意等因素，从各评价单元用地限制性因素分析，并从工程施工角度将采取的复垦标准和措施一致的评价单元合并作为一类复垦单元。

3.2.4 复垦结构调整情况

项目复垦责任范围为139.28 hm2，其中登封市内包括：旱地49.95 hm2、有林地0.86 hm2、灌木林地0.14hm2、其他草地3.88hm2、村庄55.81hm2、采矿用地27.16 hm2；新密市内包括：旱地0.07 hm2、有林地0.66 hm2、采矿用地0.75 hm2。在服务年限内，通过方案的实施，复垦面积为139.28 hm2，复垦率为100%。

3.3 水土资源平衡分析

(1)需水量计算。本方案复垦责任范围内以耕地、林地及草地为主，耕地为旱地，复垦方向以原地类为主。项目区无灌溉机井和沟渠，未见水利设施；随着近年来项目区及周边强烈的开采活动，加剧地下水位下降，村民饮用水主要为自来水；采访当地村民，旱地均为“望天田”，不进行灌溉。故本方案中主要需水单元是复垦为有林地及其他草地的地类。根据当地调查，复垦后林地按照种树株数，每年每株需浇水7次，每次60 L，则每株需浇水0.42 m3/a；草地每年需要浇水4次，每次浇水60 m3/hm2。

复垦责任区塌陷有林地面积0.85 hm2(轻度0.81 hm2、中度0.04 hm2)，灌木林地面积0.14 hm2(轻度)，轻度按40%补栽，中度按50%补栽，重度按60%补栽，林地共植树1 120株。工业场地恢复成林地共植树25422株。复垦责任区共植树26 542株，其中，登封市内需植树25 269株，新密市内需植树1273株。复垦责任区塌陷草地面积3.54hm2，都在登封市境内。故塌陷区林地：3年管护期总需水为3.34万m3，登封市3.18万m3，新密市0.16万m3；平均每年1.11万m3。塌陷区草地：3年管护期总需水量为0.25万m3，都在登封市境内；平均每年0.08万m3。综上，复垦区每年需水：W需= 1.19万m3。

(2)供水量分析。本区位于淮河流域颍河水系双洎河南支源头，双洎河由于临岸工矿企业的排水补给作用，已成为常年性地表水流。经前些年的河道综合治理，目前河水漏失下渗状况也已得到了有效扼制。此外根据矿方提供资料，矿井正常涌水量326 m3/h，年排水量285.58万m3，该部分外排水已经过污水处理，能够满足GB 8978—2015《污水综合排放标准》中二级标准的要求，满足农业灌溉用水标准，可直接用于林地及草地灌溉。

(3)供需平衡分析。项目区内现阶段的农作物主要是旱作，靠降雨维持收成。根据上述分析，在矿井生产期，采用矿井排水进行灌溉，矿井排水日可供灌溉水量为7 824 m3，项目区日最大需灌溉水量为3 399 m3，则在生产期采用矿井排水即可满足需水要求。矿山闭坑后，项目区供水主要是双洎河供水，双洎河临岸工矿企业的排水补给作用，已成为常年性地表水流。经前些年的河道综合治理，目前河水漏失下渗状况也已得到了有效扼制，经走访调查，双洎河临岸工矿企业的年排水量远大于2万m3，能满足项目区管护用水需求。

3.3.2 土源供需平衡分析

(1)需土量计算。耕地、林地等的表土均是进行就地剥离堆存，采取相应工程措施后再回覆，土方剥离与需求量基本平衡。在复垦过程中，需要覆土的复垦单元主要是登封市内矸石场南侧斜坡、拆除后的工业场地，根据适宜性评价，分别复垦为其他草地、有林地，覆土厚度为30 cm。各需土单元需土量见表8。

表8 需土量统计Tab.8 Statistics of soil demand

(2)取土量分析。本矿山为开采矿山，经现场调查，工业场地建设时未对表土进行单独剥离存放，项目复垦时需找土源。按照“尽量少损毁土地”原则，根据土壤概况分析及采集的剖面，选择采空塌陷区内土地作为土源地。项目区内大面积被第四系黄土覆盖，厚度0～45.26 m，平均厚18.37 m。根据现场踏勘，塔湾村村委南面存在一处较大土坡，拟将该处作为取土场(图4)。该场地位于21采区塌陷区内，形状近似椭圆形，场地面积2.0 hm2，最大高差为7.8 m，边坡近直立，土厚度按平均5 m计，可取土方100 000 m3。

(3)表土供需平衡分析。通过对复垦区内的供土量和需土量进行计算，拟损毁场地在建设前，可剥离表土方量为100000m3，而项目复垦需土量为72 516 m3；故该项目复垦土源在数量上可以达到平衡，满足复垦要求。

图4 取土场概貌Fig.4 Overview of borrow yard

3.4 土地复垦质量要求

3.4.1 总则

(1)制定依据。根据中华人民共和国行业标准TD/T 1036—2013《土地复垦质量控制标准》，结合某煤矿自身特点，针对该项目工程土地损毁情况，制定本方案土地复垦标准。本项目土地复垦方向为旱地、有林地、其他草地，并将公路、铁路修复为原状。

(2)适用范围。本标准适用于某煤矿开采所造成的损毁的土地。包括塌陷区塌陷损毁土地，主要是塌陷耕地、林地、草地、废弃村庄、工业场地和矸石场等。

(3)土地复垦技术质量控制基本原则。某煤矿土地复垦区属黄淮海平原区塌陷地复垦类型，复垦中要根据各参评单元适宜性评价结果，开展相应的工程。本次复垦利用的方向有旱地、有林地、其他草地等。

3.4.2 土地复垦质量控制标准

(1)旱地复垦质量要求。①地面坡度小于等于15°；②有效土层厚度大于等于60 cm；③土壤密度小于等于1.40 g/cm3，④土壤质地为壤土至壤质黏土；⑤砾石含量小于等于5%；⑥pH值为6.0～8.5；⑦有机质含量大于等于1%；⑧电导率小于等于0.2 S/m；⑨排水、道路、林网达到当地同行业工程建设标准要求；⑩3年后，土地生产力水平达到周边地区同等土地利用类型水平。

(2)林地复垦质量要求。①有效土层厚度大于等于30 cm；②土壤密度小于等于1.50 g/cm3，③土壤质地为砂土至壤质黏土；④砾石含量小于等于20%；⑤pH值为6.0～8.5；⑥有机质含量大于等于1%；⑦道路达到当地同行业工程建设标准要求；⑧定植密度应满足LY/T 1607—2003《造林作业设计规程》的要求。⑨3～5年后，有林地郁闭度应高于0.35。

(3)其他草地复垦质量要求。①有效土层厚度大于等于40 cm；②土壤密度小于等于1.45 g/cm3，③土壤质地为砂土至壤质黏土；④砾石含量小于等于10%；⑤pH值为6.0～8.5；⑥有机质含量大于等于1%；⑦道路达到当地同行业工程建设标准要求；⑧覆盖度大于等于40%；⑨3年后达到周边其他草地产量。

(4)道路要求。项目区应有合理的道路布设，按照《河南省土地开发整理工程建设标准》，田间道路按功能与类型划分为田间路和生产路两级。①田间路。田间路是田间农业生产及农民生活、出行的主干道路，主要联系居民点与田间耕作区。田间路宽度4 m，采用水泥混凝土路面，限制纵坡度15%(8°)，层厚度按10 cm，基层材料采用水泥稳定碎石，厚度15 cm，路基采用煤矸石压实，厚度按15 cm计。②生产路。生产路宽度设计为2.0 m，采用天然路基，素土压实，路面应高出田面0.2 m，其纵坡与农田纵坡基本一致。

(5)农田水利设计要求。为避免积水对路面、路基、耕地产生不良影响，防止水土流失，在田间道路一侧修筑排水沟。

(6)表土堆放场复垦质量要求。项目区进行耕地平整期间，就近临时堆放表土。堆放期间，在表面铺设防扬尘网；结束后，按照耕地标准进行复垦。

4 结语

通过对矿山地质环境治理与土地复垦可行性进行分析，为后期复垦方案的实施提供了技术支持，保护矿区环境资源，对于维护和改善矿区环境质量可起到良好作用。该治理项目实施后，将增加复垦区植被覆盖面积，产生明显的保水保土效益，有效控制水土流失，并在一定程度上改善矿区原有的水土流失及生态环境状况，对于维护和改善矿区环境质量具有重要意义。