矿山地质环境治理及生态修复实践研究

张凤予 ZHANG Feng-yu；张东兴 ZHANG Dong-xing

（河南省有色金属地质矿产局第一地质大队，郑州 450000）

0 引言

在我国国民经济迅猛发展的过程中，对于各项资源的需求也在不断增加，而加大矿产资源的开发和供给的力度，以不断推动经济的可持续发展。在对矿产资源进行开采的过程中，存在着诸多问题，如落后的开采技术、陈旧开采设备、环保意识淡薄、相关制度不完善等，而这些问题都会给矿区的地质环境、生态植被环境带来影响，生态环境遭到破坏，会出现一系列的问题，如：地质灾害、水资源流失、土地资源破坏、地形破坏等，其中泥石流、地面裂缝和塌陷等地质灾害的发生，所带来的损失是巨大的。根据相关研究数据得出，每年因为地质灾害造成的经济损失将近300亿，而这对于矿山企业的发展而言，所产生的影响是致命的。所以，针对于矿山地质环境治理及生态修复实践的研究，提出行之有效的治理修复对策，对矿产资源开采所造成的矿山生态问题、地质问题等进行优化处理，以不断完善矿区周边生态环境，以实现可持续发展。

1 矿山地质生态环境修复的意义

矿山地质生态环境修复是一项系统、复杂的工程。对矿山地质环境进行生态修复，矿山开采后所造成的地质损害，要通过相应的修复措施对其进行修复，而这对于生态植被环境的建设和可持续发展起着积极的作用。对地质生态环境进行修复的过程，不仅仅是对开采后的环境进行修复，同时也是提升未开采前生态系统的能力。对植被进行恢复和增加，不仅仅是构建绿色保护屏障，同时也防止生态系统退化，提升生态系统能力，其对生态环境的意义是非常大的，生物发展更趋向多样性、生态系统趋向稳定性、动物群落趋向多样性，不断吸引动物群落的回迁，使动物和植物群落趋向平衡，净化空气质量，而生态环境的整体提升，对于周边居民生活质量的提升作用明显。

2 矿山地质生态环境的修复现状与治理

在近些年的发展中，我国在矿山开发中所取得的效果显著，在开采的过程中，其对地表的景观以及地质内部构造等产生一定的破坏，因此对人类赖以生存的环境造成了影响。而我国矿山一般分布在经济欠发达的地区，在实际开采的过程中，开采设备、开采工艺、开采技术等不够先进，加之没有制定完善的矿山开采管理制度，所以采矿中的资源浪费情况屡屡发生。与此同时，由于没有完善的开采管理制度，一味的追求经济效益，忽视了对地质环境以及内部结构的保护，而如果不加以重视，对生态环境进行治理修复，则会大大影响生态系统的平衡。

因此，在对矿山进行开采的过程中，同样要重视对生态环境的保护，尽量降低和减少对生态环境的破坏，要以当地生态环境以及地质构造特点来制定与之相符的环境治理方案，以确保矿山开采与环境保护同步进行。目前对于矿山生态环境的治理技术已经相对成熟，具体有煤矸石，矸石山的治理，对采空区和尾矿库的治理等等，这些技术都已取得了良好效果。而对于现存体系上也在不断完善和优化，如尾矿库安全防护等，成熟的生态环境治理技术加上健全的生态修复体系，能够确保矿山生态环境修复治理工作的有序和高效开展，实现生态环境与社会的和谐发展，为可持续发展奠定坚实基础。

3 工程案例

安阳市龙安区马家乡山水林田湖草生态保护修复项目，其中包含Ⅰ号工程修复区，Ⅱ号工程修复区交口和Ⅲ号工程修复区，以下分别对三个工程修复区作简要介绍：首先是Ⅰ号工程修复区（交口宋乙丙），采坑所采用的工程为：危岩清理工程+废渣清运工程+场地平整工程+挡土保水岸墙工程+排水渠工程+覆土工程+生物工程+防护工程+标志碑工程，Ⅰ号工程修复区需要治理修复的面积为：0.61hm2；其次是Ⅱ号工程修复区交口（盛祥建材），采坑所采用的工程为：危岩清理工程+废渣清运工程+窑洞封填工程+场地平整工程+挡土保水岸墙工程+排水渠工程+覆土工程+生物工程+养护工程+防护工程+标志碑工程，Ⅱ号工程修复区需要治理修复的面积为：2.73hm2；最后是Ⅲ号工程修复区（龙尾岗），采坑所采用的工程为：废渣清运工程+场地平整工程+挡土保水岸墙工程+覆土工程+生物工程+养护工程+防护工程+标志碑工程，Ⅲ号工程修复区需要治理修复的面积为：0.14hm2。

本篇文章针对于上述Ⅰ号工程修复区进行分析研究，该修复区的采矿工作已停止，而在实际开采工作中遗留的生态环境问题，是开采中形成的表土剥离问题和废渣石堆问题，土壤功能丧失，土地、植被、水资源等都受到不同程度的破坏，而开展工程修复势在必行，在采坑中所采用的工程在上文中有所提及，具体为：清除高陡边坡危岩体，最大程度的降低崩塌引起的灾害；清理开采的废渣石堆并对采坑、窑洞等进行回填；平整清理后的场地，并进行覆土处理，之后在进行绿化，进行植被覆盖，并进行后续的养护，与此同时要修筑挡土保水岸，以有效的防止水土流失；在项目区设置提示标牌，以及排水渠，以确保有效的工程修复工作。

在开采工作中，对于区域生态环境影响较小的，且具有自然恢复能力的区域，可以使其自然恢复，即将土壤贫瘠去进行覆土处理，从而达到生态环境的自然修复，必要时可采取点播野山桃、撒播草籽等方法。

3.1 Ⅰ号自然恢复区

在Ⅰ号自然恢复区中，对植被覆盖较少的区域要采取一定措施，并在平坦区域进行覆土处理，其覆盖植被的相应方法为：栽植侧柏、撒播野山桃种子、撒播结缕草草籽，同时在进行覆土处理后要采取用石块圈置的方法，避免水土流失问题的发生，具体恢复区的工作量可见表1所示。

表1 Ⅰ号自然恢复区工作量

3.2 Ⅰ号工程修复区

3.2.1 危岩体清理工程

在危岩体清理工程中，严禁使用炸药，人机结合的方式最为稳妥，在具体实施工作中，要清除编号WY1-1和WY1-2两处危岩体，编号WY1-1清除方量为120.00m3，编号WY1-2清除方量为104.00m3，总计224.00m3，具体危岩体清理工程量可见表2所示。

表2 危岩体清理工程量一览表

3.2.2 废渣清运工程

工程修复区内分布废渣石堆4处，需清运废渣量2459.00m3，运距0-0.5k。

3.2.3 场地平整工程

在场地凭证平整工程中，将项目区域中的废渣平铺于采坑内。废渣平铺厚度0.3～1m，总平整方量2543.00m3，当废渣进行平铺后，再覆土，场地平整工程量见表3。

表3 场地平整工程表

3.2.4 挡土保水岸墙工程

挡土保水岸墙工程设置在入口处，即A1，其中高度为1.5m，底宽和顶宽都为0.5m，长度为30m。在挡土保水岸墙的内部要进行覆渣和覆土处理。鉴于场地基岩裸露，而将A1岸墙直接落在基岩上。

对于岸墙A1的排水孔设置，即在将排水孔设置在据地面50cm位置处，采用Φ75PVC管材料，排水孔眼水平间距为3m，而倾角要在大于或等于5%，出口要高于地面约50cm。沿墙走向每隔20m或地基性状突变时设置一道伸缩缝，缝宽20mm，材料的选用上，使用闭孔低发泡沫塑料板。挡土保水岸墙墙项用水泥砂浆压顶，厚度2cm。

3.2.5 覆土工程

在进行覆土工程中，对采坑平台进行覆土处理，其厚度为1m，并实施分层覆土处理。

3.2.6 排水渠工程

①排水渠设计。

排水渠设计，即为将山坡上的雨水进行旁引，具体为，将截水沟修建在采场沟谷的位置，将山坡上汇流的雨水进行拦截，并将其排引到采场以外的位置，以避免对坡面和治理台阶的冲刷。其中设计P1排水渠，排水渠总长187m，排水渠用M10砂浆砌筑，排水渠过水断面面积0.5×0.5，渠壁厚0.30m，底厚0.30m，渠坡度不小于0.5%，每隔15m设置一道伸缩缝，缝宽20mm，采用闭孔低发泡沫塑料板。排水渠断面形式图见图1。

图1 排水渠断面形式图

②水文设计参数。

Ⅰ号工程修复区汇水面积：0.1km2；Ⅱ号工程修复区汇水面积：0.08km2；取汇水面积较大者进行计算。

降雨强度：根据《中国暴雨统计参数图集（2006版）》中的中国年最大60min点雨量均值等值线图，安阳地区60min降雨强度取71.7mm/h。

地表径流系数：根据当地资料取值0.68。

③地表汇水流量计算：

根据《滑坡防治工程设计与施工技术规范》中公式计算，Qp=0.278ΦSpF

式中：Qp—设计频率地表水汇流量（m3/s）；Sp—设计降雨强度（mm/h），按71.7mm/h取值；Φ—径流系数，根据当地资料取值0.68；F—汇水面积（km2）。分水岭以下汇水面积为0.1km2。

计算结果：设计降雨强度为71.7mm/h时地表水汇流量Qp为1.355m3/s。

④计浆砌石排水渠内侧断面尺寸为0.5m高，0.5m宽时过流量计算公式为

式中：Q—排水渠过流量（m3/s）；R—水力半径（m），A/x计算得0.167；i—水力坡降，取0.12；W—过流断面面积（m2），计算得0.25；C—谢才系数（m/s），宜采用下式计算：C=R1/6/n

n—糙率，取值0.017

从计算中可以得知，浆砌石排水沟过流量为1.543m3/s，大于设计频率地表水汇流量1.355m3/s，与治理区地表水排泄流量相符。计算结果见表4。

表4 设计频率地表水汇流量及排水渠过流量计算结果

施工方法：①在截排水沟的施工过程中，要按照以下的步骤来开展，即定位放线、土方开挖、整理基槽、铺设碎石垫层、砌筑截排水沟、水泥砂浆抹面、回填。②在截排水沟基槽时，要采取人机结合的方式，运土、开挖、连接平从面形态、平整沟底等。

3.2.7 生物工程

生物工程的作用主要体现在，对地表进行覆盖，防止水土流失，优化生态环境等。在生物工程开展中，所采用的方法为：草相结合、灌木、乔木等，由此来进行生态环境的完善，使其尽快回复。对于树种的选择上，符合地区气候、具有良好景观视觉的要进行优先考虑。

Ⅰ号工程修复区，设计挡土保水岸墙后3m内栽植2排连翘，之后栽植五角枫，树间撒播结缕草草籽，在距采掘面底部0.5m栽植常春藤，间距1m。生物工程中植被绿化工程量可见表5所示。

表5 植物绿化工程量表

3.2.8 防护工程

要在修复区域实施防护工程，选取合适的位置设置防护牌，这样不仅能避免破坏生态环境的行为，同时也提升居民保护环境的意识。具体防护牌的规格为：材质：不锈钢，高度：2.2m，尺寸1.2×2.4m。

3.3 效益分析

3.3.1 社会效益

在安阳市龙安区马家乡山水林田湖草生态保护修复项目开展后，由于危岩体崩塌所导致的隐患得以消除，勘查区以及周边地区的居民的安全得到了最大化的保障，因此该项目通过绿化植被，对地貌景观等进行修复，优化了当地的环境质量，当地居民的居住环境得到了改善，生态环境、当地企业、当地居民和谐共生，共建生态文明，而这对于社会经济的持续和良性发展起着积极的促进作用，同样对和谐社会的构建意义重大。

3.3.2 环境效益

在安阳市龙安区马家乡山水林田湖草生态保护修复项目实施中，勘查区以及周边地区的地质灾害发生的概率得到了明显降低，居民的生命财产安全得到了最大的保障，植被的覆盖率有所提升，水土流失问题得到了环节，水源涵养能力得到了提升，优化了生态环境。

通过该项目的实施，预计新增林地面积约3.48hm2（约52.2亩），根据《森林河南生态建设规划（2018-2027年）》数据统计分析，新增林地将涵养水源7454.16吨，固土146.68吨，减少土壤肥力损失6211.63kg，固定二氧化碳14667.80kg，释放氧气71259427.12kg增加土壤氮磷钾营养物质251.55kg吸收二氧化硫、氟化物、氮氧化物及滯尘4765.1kg。总而言之，在生态修复项目开展的过程中，有效的保护了生态环境，生态系统能力有了明显提升，推动了自然环境的和谐、良性和持续发展。

3.3.3 经济效益

通过生态修复项目的实施，可以看出，安阳市龙安区马家乡的生态环境得到了显著提高，而这有利于马家乡旅游业的发展，提高旅游收入，在优化生态环境的的过程中，采取增加植被、增加草地、提高土地资源利用率等。根据《森林河南生态建设规划（2018-2027年）》数据统计分析，按每亩森林生态服务价值2750元计算，新增林地（约52.2亩）森林生态服务价值约14.36万元。

4 结束语

综上所述，矿产资源作为人类赖以生存的重要资源，对生产制造以及人们的生活意义重大。在对矿山资源开采时，要依照实际的地质情况进行科学的开采，严禁盲目开采和过渡开采，要加强对生态环境的保护，不能一味的追求经济效益，而忽视对生态系统的保护。另外，在矿山地质环境治理及生态修复工作中，要加强对生态体系的建设，实现人与自然的和谐共生，和平共处，由此不断推动可持续发展战略的实施。