湖北省四方山—团山沟锰矿区绿色勘查实践及成效

朱建东， 尤静静， 刘兴平， 陈 松， 刘锦明

(1.资源与生态环境地质湖北省重点实验室(孝感)，湖北 孝感 432000； 2.湖北省地质局 第六地质大队，湖北 孝感 432000)

党的十八大提出“大力推进生态文明建设，努力建设美丽中国”的战略决策，十八届五中全会提出“创新、协调、绿色、开放、共享”五大发展理念，党的十九大提出将中国建设成为“富强、民主、文明、和谐、美丽”的现代化强国，那么如何围绕生态文明建设总体要求，将绿色发展理念贯穿于地质勘查开发利用与保护全过程，成为找矿勘查工作中面临的首要挑战[1-3]。

近年来，紧扣国家生态文明建设战略决策部署及长江经济带绿色发展需求，湖北省自然资源厅先后开展了《湖北省矿产资源绿色勘查研究》、《湖北省固体矿产绿色勘查技术预可研》和《湖北省固体矿产绿色勘查项目管理体系》等课题研究与制度探索[4]。湖北省地质局坚持长江经济带“共抓大保护，不搞大开发”的战略定位，坚持“保护优先、绿色勘查、依法治理、和谐勘查”的绿色勘查工作方针[5]，并在找矿勘查工作实践中发现，既要找到金山银山又要留住绿水青山，既要实现生态文明建设又要寻求找矿突破，绿色勘查则是必胜法宝之一[6-9]。

基于此，2018年5月，湖北省地质局第六地质大队秉承健康、安全、绿色勘查理念，坚持因地制宜、科技引领绿色勘查的原则，提出实施绿色勘查示范项目“湖北省四方山—团山沟矿区锰矿预查绿色勘查项目”。该绿色勘查示范区位于湖北省东北部(图1-a)，呈北西向展布，行政区划属湖北省孝昌县小悟乡和武汉市黄陂区蔡店街道管辖(图1-b)。从立项、实施到验收，湖北省地质局第六地质大队将绿色勘查的理念、技术以及生态保护措施贯穿到项目全过程，同时在实践中，借鉴青海、贵州等地区绿色地质勘查工作实例[10-16]，合理选择有利于生态环境保护的勘查技术方法、工艺和设备等，在驻地建设、场地平整、勘查施工、环境修复等方面实施严格管控。在满足地质勘查目的的前提下，达到对生态环境扰动最小化，最终实现地质勘查与生态环境保护的协调发展。本文通过分析四方山—团山沟锰矿绿色勘查开展情况及其成效，总结绿色勘查经验，对进一步推动鄂东北地区乃至湖北省绿色勘查提供借鉴参考。

图1 湖北省四方山—团山沟绿色勘查示范区地理位置图Fig.1 The geographic location map of Sifangshan-Tuanshangou greenexploration demonstration area in Hubei province1.县市;2.乡镇;3.省界;4.县界;5.乡镇界线;6.铁路;7.高速公路;8.国道或省道;9.水域或河流;10.示范区地理位置或范围。

1 勘查区概况

四方山—团山沟矿区地处桐柏山与大别山接壤段南坡地带，属低山、丘陵区。该区地形北西高、南东低，多形成“V”字形山谷地貌。区内属亚热带大陆性季风气候，气候温和湿润。区内自然生态环境微景观类别属于植被茂密区，植被自愈能力相对较强，植被主要为落叶阔叶林、常绿阔叶林、针叶林混杂林。据矿区自然资源(地类)不完全统计，区内林地面积占比约73.44%，耕地面积占比约16.24%，二者之和占比近90%，其余少量为园地、裸露地、公共设施用地等(1)湖北省地质局第六地质大队，湖北省孝昌县四方山—黄陂区团山沟矿区锰矿预查绿色勘查项目报告，2020。。

矿区位置交通较为便利，公路、铁路纵横交错，京广铁路、107国道及京珠高速公路均从工作区西侧南北向穿过，省道、县市、乡镇公路及村村通公路与国道相连交织成网。2018—2019年湖北省地质局第六地质大队对四方山—团山沟矿区开展了绿色勘查工作，查明该锰矿具有较大找矿潜力和绿色开发利用前景，这必将为当地矿业开发带来新的机遇，促进和带动当地相关行业的发展，改善当地人民的生活水平，同时对当地山林水土保持、水源涵养等生态保护意义重大。

2 绿色勘查开展情况

根据四方山—团山沟锰矿找矿需求，结合区内生态环境综合分析，本次勘查工作对区内生态环境影响较大的因素是槽探工程和钻探工程，其次是勘查过程中产生的污染物、噪声和工作人员的不当行为。矿区内各类设计、施工部署均以保护生态环境为前提，进而达到地质找矿的目的。实现矿区绿色勘查的目的是避免破坏地表植被与土壤，防止有害物排放污染生态环境。

2.1 立项论证及设计阶段

在项目立项论证阶段，通过前期野外踏勘工作，摸清绿色勘查专题区内的自然资源概况、当地民风民俗、道路条件等情况，并从道路建设、平台搭建、工程施工以及后期恢复治理等方面进行全方位的考查和可行性研究。在理念上时刻注重绿色勘查、生态保护[17]，将项目驻地的选择与建设、勘查施工手段的布置、岩芯运输方式以及岩芯库的选址等都提前考虑[18]；进行探槽、钻孔施工设计时，优先考虑当地的地形地貌，在符合地质规范的基础上对工程布置进行优化，尽可能减少对场地的占用，尽最大可能地减少对植被的破坏，实现资源勘查与环境保护相协调。

2.2 野外施工阶段

2.2.1项目驻地的选择与建设

(1) 项目组临时办公场所及生活驻地位置均选择就近租用当地居民房屋(即孝昌县小悟乡青石街)，避免另外占用土地，以此减少对生态环境的破坏。

(2) 项目驻地内部进行合理的规划和布局，分生活区、办公区和物资储备区等，并结合当地群众宗教信仰和风俗习惯，规范设置关于项目科学规范管理、绿色和谐勘查、安全文明生产等内容的标语、宣传牌、指示牌，实现项目组与当地居民的和谐相处。

2.2.2地质填图

(1) 尽量减轻对填图路线及周边植被的踩踏扰动，严禁砍伐灌(树)木，不得乱挖植被覆盖层，禁止捕猎鱼类及野生动物。

(2) 地质填图工作过程中，注重对生态环境的保护，对产生的固体废弃物，如废电池、塑料包装袋、易拉罐、塑料瓶等进行分类收集，带回项目驻地集中处理。

(3) 工作区植被茂盛，在填图过程中严禁使用明火，加强火源管理，不乱丢火种，预防发生森林火灾事故。

2.2.3槽探工程

(1) 在满足预查设计规范要求的前提下，槽探工程施工位置优先布设在植被稀疏、露头较好的地带，或是利用工作区已有的废置采坑，以此大大减少挖掘面积及对地表植被的破坏。

(2) 对植被覆盖较好、生态恢复较慢的地区，采用“浅钻代槽”新方法，尽量减少探槽数量。首先在开展探槽施工时，采用人工开挖方式，严格控制探槽施工规格，合理控制探槽施工场地平场面积，一般平场范围为探槽开挖边界周围2 m，以减少地表开挖范围及破坏、压占土地。其次，根据地形坡度，在缓坡地段探槽两侧铺设环保土工布隔离层(图2-a)，将剥离的表层腐殖土和开挖的底土、基岩碎石分别摆放于环保土工布隔离层上或装袋处理，堆存高度约0.8 m，探槽两端不堆放土石，减少对植被的占压。

(3) 探槽施工中将土工布或编织袋翻折(图2-b)，遮挡开挖的土石方，预防水土流失，同时预防滑塌或坡面泥石流。施工完成后及时开展场地清理、场地回填平整(图2-c)及对破坏的植被地段进行补种等(图2-d)，尽可能恢复植被原貌。

图2 槽探工作绿色勘查开展情况Fig.2 The situation of trenching of green prospectinga.槽探工程施工前铺设土工布隔离层;b.槽探工程施工中；c.槽探工程施工后回填；d.槽探工程施工后撒种复绿。

2.2.4钻探工程

(1) 钻机设备及道路规划：本次绿色勘查钻探施工设备选择便携式GJ-240-2A，具有占地少、节能减排等特点。根据设计钻孔位置提前进行线路规划，优先选用已有的道路，尽量不修或少修临时道路，最大限度地减少道路修筑对地表生态环境的扰动。

(2) 钻孔位置选取：在钻孔设计上尽量采用“一基多孔”，优先考虑植被少、坡度小、通行便利的地段。本次工作钻探工程绝大多数布置在公路边、地形平缓地段，在保证控制斜深偏离不大的情况下，可沿勘探线方向前后移动，择优选择植被发育较少地段，从而从源头上减少对生态环境的扰动。

(3) 规范化机台建设：一是在机场作业区和钻机设备底部铺设架空隔板垫层和油污防渗隔离层(图3-a)，有效保护土壤不受污染；二是在运输通道、操作场地和油料存放库等架设木板或铁丝网等防滑、防压设施，防止土壤板结而无法恢复；三是充分发挥施工场地功能区建设作用，按照钻探施工设备、附属设施安装、施工操作、钻进液循环系统、材料物资存放、临建房屋等的需要，依据现场地形条件进行分区布置，并配备相应指示牌，规范施工现场，做到安全文明施工。

(4) 钻井液及防渗处理：泥浆池、沉淀池、废浆池、循环槽用防水材料作防渗漏处理，施工时采用无毒无害、可自然降解、优质环保冲洗液。在钻探施工过程中，不断加强钻井液循环系统的改造升级，钻孔采用内循环钻进，使用移动式泥浆箱存储钻井液(图3-b)，及时对钻井液二次循环利用，减少钻进液的外溢，满足施工质量和环境保护的双重要求。

(5) 规范管理及验收：秉承节能、环保绿色勘查要求，示范区对钻机机台场地中的清水池、泥浆池、钻井液、岩芯存放地、相关绿色制度标牌、周边水和野生动植物保护以及产生噪声粉尘与废弃物管理等都作出相应绿色管理要求。在钻孔施工完成验收后，及时对施工区以及道路进行恢复治理工作(图3-c、-d)。

图3 钻探工作绿色勘查开展情况Fig.3 The situation of drilling of green prospectinga.钻探施工前对钻机相关设备和排污通道采取防渗处理;b.移动式泥浆箱存储钻井液；c.钻探工程施工；d.钻探工程施工后复垦复绿。

2.3 施工完成后的恢复治理措施

(1) 勘查区污染物处理：填图过程中使用的GPS废旧电池一律带回驻地，集中存放，统一处理；槽探工程验收结束后，对使用过的隔离层和可降解的编织袋回收再利用；钻孔封孔后，所有现场施工设备、物资和临建设施等及时搬离施工现场，对泥浆池进行回填，并立即对勘查区内所有施工场地的生活垃圾、工业废弃物、油污、废液、沉渣及其它固体废物垃圾等进行分类清理，带回项目驻地或当地环保部门指定地点集中处理。

(2) 场地复垦复绿：对开挖的沟槽进行回填平整，对仅压占未挖损的场地，采取深翻松土、培土等方式进行恢复，促进覆土厚度、土质与周边土壤自然状态相协调；当槽探、钻探场地涉及林地复绿时，根据当地居民及社会经济发展和环境协调的要求，复绿林木品种选择适合当地生长的马尾松、香樟和油茶树等，合理科学种植施工，同时采用在树间播撒适宜当地生长的原生草种的方式进行种草复绿。此次恢复治理工作基本达到了现场无污染破坏痕迹，生态恢复良好，与周边生态环境协调的目的(图4)。

图4 湖北四方山—团山沟示范区复垦复绿效果对比图Fig.4 The contrast chart of reclamation and greening effect of Sifangshan-Tuanshangou green exploration demonstration area in Hubei provincea、b.探槽施工与复垦、复绿效果对比图;c、d.钻孔施工与复垦、复绿效果对比图。

3 绿色勘查成效分析

四方山—团山沟锰矿区绿色勘查工作取得了较好的成效，比如形成了较完善的绿色勘查制度，完成了研究区内山、水、林、田、湖等自然资源概况及采坑调查，因地制宜总结出工程施工中一些切实可行的绿色勘查新方法、新工艺等，这在鄂东北地区乃至湖北省起到一定绿色勘查示范和引领的作用。

3.1 因地制宜开展探矿工程施工

地质勘查施工应该坚持“预防为主，防治结合”的工作思维，同时要因地制宜，探索自身发展模式[19]。本次四方山—团山沟锰矿绿色勘查项目从设计、踏勘到施工，再到验收全过程中严格生态环境保护准入门槛：一是根据区内植被发育特征，从项目探矿工程设计布置初始就将生态环境指标考虑在内；二是在开展槽探工作时，与传统勘查方式相比，绿色勘查采用了“以钻代槽”的方法，尽量降低对生态植被的影响；三是在工程施工中通过试点施工，总结出对槽探工程中挖出土石的两种处理方法，即对施工位置较陡的槽探工程，选择编织袋装袋处理防治水土流失，而对于施工位置相对较平缓的槽探工程，由于发生水土流失的可能性不大，可降低成本，采用彩条布铺设方法处理。

3.2 新技术新工艺的应用

(1) 钻机型号优选。在施工中坚持科技引领、绿色勘查的原则，本次绿色勘查钻探施工设备型号选择GJ-240-2A。该设备体量小，集成度高，便于拆解、组装，适宜人工搬运，施工操作安全简便，劳动强度低，生产效率高，工程质量好，具有占地面积少、易于运输、节能减排、安全环保等优点。另外，依据地质勘查目的和施工要求，选择绳索取芯金刚石钻进施工，该钻探技术较为先进，不需要传统式地将钻杆全部提出钻孔，岩芯采取率高。

(2) 环保型钻井液的应用。传统钻探施工采用添加剂以铬质泥浆等为主的“聚合物”型水基钻井液[17]，对植物影响较大。本次绿色勘查钻探施工改用以“无毒、无害”为主的添加剂，使用环保型钻井液，配方主要由防塌剂、堵漏剂组成，使用材料易于降解，与地下水不发生反应，不会造成地下水及地表水污染。同时在施工过程中严格管理钻井液的使用，做好防渗、护壁及净化处理，采用环保堵漏材料或下入套管等方法进行封堵，严禁将废浆、废液随意外排。

3.3 生态环境恢复治理效果

总体上，示范区通过对探槽、钻孔等探矿工程的工程布置、工程施工和恢复治理三个方面采取一系列预防和治理措施，较大程度地减少了地表扰动面积。其中对扰动土地、植被的面积槽探工程减少了2 500 m2，钻探工程减少了690 m2，其减少的面积分别达到设计面积的34.72%和78.41%，很大程度地降低了复垦复绿范围，有效降低了施工过程中各类浆液遗漏造成地表及地下污染，减少了对区内生态环境的扰动；同时通过后期的复垦复绿措施，所有探矿工程施工扰动面积均完成了恢复治理，达到了对生态环境的几乎零破坏。

4 结论与建议

湖北省孝昌县四方山—黄陂区团山沟锰矿绿色勘查项目从社会关系协调、项目设计到施工现场生态环境保护及施工完成后的环境恢复治理等各个环节，均将绿色勘查的理念贯彻始终。通过因地制宜运用适宜该区的绿色勘查新技术新工艺新设备等，最大限度地减少地质找矿活动对环境的影响破坏，对生态环境恢复治理效果显著，极大地推动了该区地质勘查高质量发展，实现了该区地质找矿和环境保护双赢的绿色勘查模式，为鄂东北地区绿色勘查项目的展开积累了宝贵的经验，树立了典型的示范作用。然而，在这两年的绿色勘查工作中也发现存在施工人员绿色勘查观念与意识不强、“以钻代槽”与项目经费预算的矛盾、缺乏相关的配套资金等问题，综合分析后提出如下建议：

(1) 加大绿色勘查理念宣传力度，加强绿色勘查方面的立法、行业标准规范、主题教育及相关培训、实践。

(2) 加大绿色勘查新技术研发，如运用无人机地质勘探、高精度遥感解译等提高劳动生产效率，节能环保。

(3) 完善浅钻技术的绿色勘查技术要求及预算标准，加大绿色勘查资金与政策的支持力度。