典型露天矿山生态修复模式探讨

王志亮　李军　尚振　王少杰　刘康　韩宗瑞　李文斌　马标

摘要：归来庄金矿为鲁西地区大型金矿床，其矿山地质环境问题复杂、生态环境问题严重。本文通过对矿山地质环境治理情况进行分析，并结合治理方向进行了系统的研究，探索了一套“双碳”目标下生态复绿、科普教育基地、旅游业再造及注浆止水4种露天矿山生态修复模式。该模式不仅解决该矿山生态环境问题、节约了治理成本，而满足了保护归来庄金矿独特珍稀的矿业遗迹的需要，为科学研究和科学知识的普及提供了重要场所，带来了持久性的效益，值得在同类型矿山中广泛推广。

关键词：矿山生态修复；科普教育基地；矿山公园；归来庄金矿；山东省

中图分类号：P641.8文献标识码：Adoi：10.12128/j.issn.16726979.2023.06.004

0引言

矿产资源的开发与利用为我国经济发展的重要支柱，但随着采矿业的发展，引发的矿山地质环境问题日益加剧，严重威胁周边的生态、环境与社会问题［16］。如何系统科学地治理矿山地质环境问题、修复生态环境，实现资源开发与社会经济、生态环境的和谐发展是全社会亟待解决的问题。

归来庄金矿为鲁西地区大型金矿床，其矿山地质环境问题复杂、治理修复难度大，尤其是露天采场、废石堆、尾矿库、办公场区、工业广场等严重影响了土地资源和地形地貌景观，以及矿山排水带来的含水层破坏严重影响了周边的居民用水［89］。因此，本文针对该矿山的地质环境问题，结合矿山的治理现状及下一步治理修复计划，总结了一套“双碳”目标下针对露天矿山的生态修复模式。

1矿山概况

归来庄金矿为山东省重要的隐爆角砾岩型特大型金矿床［1011］。矿山开采标高为+130m～300m，该矿山于1992—2011年上半年对+130m～40m标高采用露天开采方式进行开采，至此后对40m～300m标高进行地下开采，现正处于地下开采阶段，主采①号矿体。该矿山生产规模21.0万t/a，矿山开采给当地带来了良好经济效益的同时也带来了土地资源破坏、地形地貌景观破坏和含水层破坏等矿山地质环境问题。

2主要矿山地质环境问题

通过对矿山进行现场调查和以往资料分析研究，认为存在的主要矿山地质环境问题为地形地貌景观破坏、土地资源破坏和含水层破坏。

2.1地形地貌景观破坏

露天采场、废石堆、尾矿库、办公场区、选冶工业广场、开拓系统工业广场、矿石堆放场以及低品位矿石堆放场改变或覆盖了原地形地貌。破坏总面积1.1352km²（图1），地形地貌景观破坏的影响严重。其中对地形地貌景观破坏最为严重的2个单元为露天采场、废石堆（包括尾矿库）。

露天采坑上口东西长550m、南北最宽350m、深达160m、面积0.2094km²，采坑规模、深度深［8］，严重影响了地形地貌景观，恢复原地貌难度大。废石堆（包括尾矿库）为采坑开挖采坑产生的废石堆放而形成，堆积高度一般为60～70m，面积0.6142km²；由于废石堆（包括尾矿库）高度高、面积广、规模大，不宜恢复原地貌景观（照片1）。

2.2土地资源破坏

露天采场、废石堆、尾矿库等以上损坏单元不仅破坏了原有的地形地貌景观，也严重破坏了土地资源，并带来了严重的生态环境问题。

2.3含水层破坏

（1）矿山排水对含水层水量的影响。自矿山开采以来，矿山突水事故频繁，其中最大突水点突水量高达到2000m³/h。矿山涌水量大，突水频繁，突水水源为奥陶系碳酸盐岩裂隙岩溶水（奥灰水）。根据历年矿山排水量资料，矿山正常涌水量为80000～100000m³/d，均大于10000m³/d，矿山排水对含水层的结构及水量影响严重。大量的地下水外排，不仅排水成本高，而且浪费了大量的地下水资源，尤其且对矿山安全生产构成了严重的威胁。

（2）矿山排水对地下水位及地表植被的影响。根据现场调查，矿山疏干排水导致周围地下水位大幅度下降，降落漏斗面积约6.5km2（图2）。其中归来庄新村、小平安庄、后西崮等村地下水位严重，严重影响了当地居民的生活用水［1213］。根据李晓军、徐丹丹等人的研究成果，地下水位的长期下降会导致地表植被因缺水而逐渐凋萎［1415］，对地表生态系统会造成负面影响。

3矿山生态修复模式

3.1生态修复原则与目标

通过对该矿山的地质环境问题现状，结合矿山的治理现状及下一步治理修复计划，探索了一套“双碳”及经济可持续发展目标下的生态复绿、科普教育基地、旅游业再造及注浆止水4種露天矿山生态修复模式。具体修复原则如下：

（1）自然协调原则。修复区由于开采形成的露天采场、废石堆等其形态、颜色与自然环境形成了强烈的反差，植物的选择和搭配要与治理区内周围自然环境相协调，形成自然的过渡，使治理后的地貌和自然环境和谐统一。

（2）经济合理原则。目前，生态修复技术日趋完善，经济上的合理性是本矿山生态修复的基本原则，包括投资水平的承受能力和经济效益2个方面，本矿山力争以最小的投资获得最大的经济效益。

（3）综合效益最佳原则。在充分考虑矿山承受能力的基础上，结合当地的政府政策、群众意见，着眼地区社会经济状况，以最小的投入获取最佳的经济效益、生态效益和社会效益。

（4）因地制宜、可持续利用原则。本矿山地处沂蒙山区西南腹地，矿山周边有沂蒙山国家地质公园［1619］、曾子山风景名胜区［20］、天宝山景区等旅游景区，旅游资源多彩丰富，旅游市场具有广阔的前景。本矿山成矿类型独特、指示矿物丰富、采场、选矿厂等遗迹保存完好［21］，均为珍稀的矿业遗迹，是发展旅游业的宝贵资源。将本矿山修复成旅游景点既能实现因地制宜，又可促进经济的可持续发展。

3.2生态修复模式及技术

3.2.1科普教育基地模式——矿山公园建设

归来庄金矿充分利用发展旅游业的先决条件，对矿山进行了矿山公园规划和建设，为矿山的可持续发展开拓了新方向。其生态修复见表1。

（1）露天采坑的规划。露天采坑规划为露天矿业遗迹保护区，为景区的核心景区。该采坑为目前国内唯一保存完好、规模较大的隐爆角砾岩型露天采坑，实现利税数十亿元，被誉为沂蒙人的聚宝盆［21］。若采取传统治理方式对采坑进行回填恢复为原地貌，其治理成本极高，还使“聚宝盆”不复存在，为此，露天采坑规划为露天矿业遗迹保护区，在这里观赏到露天采坑的全貌、地下采矿巷道、隐爆角砾岩矿脉、找矿标志（控矿断裂露头标志、地貌标志、岩浆岩标志）等矿业遗迹，该景点是矿山公园最核心的景区。

（2）选冶工业广场、开拓系统工业广场的规划。闭坑后规划为黄金博物馆。游客可以游览到对矿工进行安全教育的安全教育长廊，详细介绍归来庄金矿床形成演化史、找矿过程、采矿过程、选矿及冶矿过程，珍贵的矿物、矿石工艺品，此区是矿山公园的核心景区之一。

（3）办公场区的规划。闭坑后办公场区留作矿山公园景区办公、管理用，合理地利用了现有资源。

3.2.2旅游景观再造模式：产业转型

废石堆及尾矿库规划为矿山公园的生态修复区，建成以“泰山石长廊→石魂阁→泰山石亭榭→九龙柱广场→天鹅湖等”为旅游路线的“新景山”。矿山采取“环保优先，防治结合的理念”，边开采边进行生态修复治理，目前已在废石堆顶部建成泰山石长廊、黄金广场、九龙柱广场（照片2）、奇石街、石魂阁等风景优美的景点，将变成了一座名副其实的“新景山”；尾矿库在闭坑后将建成天鹅湖景点，提供游客钓鱼、休闲，为生态修复区的核心景点。将该矿山建设为旅游业用地是将自然资源与现代旅游相结合，通过科学低碳化生态修复方式使该矿山产业升级实现对“双碳”目标的贡献。

3.2.3生态复绿模式：“藤、草、灌、乔”相结合的立体绿化

目前矿山已对废石场的边坡采取“藤、草、灌、乔”相结合的立体绿化方式，不仅实现了固坡、防止边坡水土流失和扬尘，也使对废石堆的绿化呈现立体效果。

3.2.4注浆止水

归来庄金矿已于2018年委托华北有色工程勘察院有限公司进行矿山注浆治水工作。

（1）对浚河河床漏水点进行注浆封堵。目前奥灰水对矿床直接充水，浚河水通过奥灰水的径流通道间接补给矿坑［22］。在治水初期，先对浚河河床漏水点进行注漿封堵，一方面堵住了浚河水对矿床的充水危害，另一方面减小了地下水的流速，也为帷幕注浆截流提供了可行性条件。通过注浆封堵浚河河床漏水点，已使矿山正常涌水量减少了约20000m³/d。

（2）对奥灰水进行帷幕注浆截流。帷幕截流治水技术是目前防止矿床奥灰水突水的最有效方法之一［23］。目前矿山已委托华北有色工程勘察院有限公司等单位进行帷幕注浆工程。对矿山水害的治理，一方面能减少矿山突水事故、减少矿山因排水量大带来的矿山排水成本，另一方面减少矿山开采对地下水含水系统的影响范围及程度，同时也减少了周边村民因地下水位下降带来的缺水问题及地表植被枯萎问题。

3.3实施步骤及预期效果

3.3.1实施步骤

矿山采取“边开采边进行治理”的实施步骤进行生态修复。目前“新景山”已基本形成、止水效果已初见成效；待矿山闭坑后进一步将露天采坑、尾矿库等修复单元修复成矿山公园的重要景点。

3.3.2预期效果

预期建设成以矿业遗迹保护区（露天采坑及井下开采系统）为景区的核心景区，以“泰山石长廊→石魂阁→泰山石亭榭→九龙柱广场→天鹅湖等”为辅助景区的矿山公园。以实现“双碳”目标下的矿山生态修复，促进经济的可持续发展，为当地经济带来持久性的效益。

4结论

（1）根据归来庄金矿地形地貌景观破坏、土地资源破坏、含水层破坏等矿山地质环境问题治理现状及下一步治理修复计划，探索了一套“双碳”目标下生态复绿、科普教育基地、旅游业再造及注浆止水4种露天矿山生态修复模式。该模式不仅解决矿山生态环境问题、节约了治理成本，并且满足保护归来庄金矿独特、珍稀的矿业遗迹的需要，也为科学研究和科学知识的普及提供了重要场所，带来了持久性的效益，实现了经济的可持续发展。

（2）本文依托矿区资源，创新性地提出了“矿山+生态园区”“矿山+科普+旅游”等生态修复理念，探索了一套全新的生态修复模式，通过科学低碳化生态修复方式，使矿山实现低碳源高碳汇的同时，注重了对矿区地质遗迹的科学合理利用，很好地将矿区遗迹转变为经济优势，实现对“双碳”目标的贡献，值得在同类型矿山中广泛推广。

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Study on Ecological Restoration Model of Typical Open Pit Mines

——Taking Guilaizhuang Gold Deposit in Shandong Province as an Example

WANG Zhiliang，LI Jun，SHANG Zhen，WANG Shaojie， LIU Kang， HAN Zongrui， LI Wenbin，MA Biao

（Lu'nan Geo-engineering Exloration Institute（No.2 Geological Brigade of Shandong Provincial Bureau of Geology and Mineral Resources），Shandong Yanzhou 272100，China）

Abstract：Guilaizhuang gold deposit is a large scale gold deposit with complex geological and ecological environment problems. Based on the analysis of actual geological environment treatment situation in mines and a systematic study of future treatment directions， four ecological restoration models for open pit mines under the "dual carbon" goal of ecological restoration have been explored， they are popular science education base， tourism reconstruction， and grouting water stop. This model not only solves the ecological and environmental problems of the mine， saves governance costs， but also meets the need to protect the unique and rare mining relics of the Guilaizhuang gold deposit. It will provide an important place for scientific research and popularization of scientific knowledge and bring lasting benefits. It is worthy of widespread promotion in similar types of deposits.

Key words：Ecological restoration of mines; popular science education base; tourism landscape reconstruction; mine park; Guilaizhuang gold deposit