廢棄礦山生態環境修復技術研究——以唐山市玉田縣為例

劉德成，李玉倩，劉學賢，張永雷，李慧，高雪媛

廢棄礦山生態環境修復技術研究——以唐山市玉田縣為例

劉德成1,2，李玉倩1，劉學賢1，張永雷1,2，李慧1，高雪媛1

（1.北京市地質礦產勘查開發總公司，北京，100050；2.中國地質大學（北京）工程技術學院，北京，100083）

以玉田縣26個廢棄礦山為例，通過調查和測繪手段，對廢棄礦山生態環境問題進行了綜合研究，提出了廢棄礦山生態系統功能修復的工程技術措施，進行了修復效益預期分析。研究表明：玉田縣地處京津冀協同發展腹地，由于歷史上礦產開采、選礦等活動集中，導致地形地貌景觀（含植被）改變、壓占與損毀土地資源、大氣及水土污染、等礦山生態環境問題突出。采用依山勢重塑地形、導疏導水流、柔性防護穩定邊坡、噴播掛網坡面綠化等礦山生態修復工程技術措施，達到廢棄礦山生態景觀恢復目的。以期與開展類似廢棄礦山生態環境系統修復的同志分享與參考。

礦山生態修復；景觀破壞；土地資源壓占；水土污染；植被破壞

黨的十九大報告明確將“美麗”作為社會主義現代化強國的基本特征，把“堅持人與自然和諧共生”納入新時代堅持和發展中國特色社會主義基本方略，指出“建設生態文明是中華民族永續發展的千年大計”（馬濤，2018）。

礦山地質環境作為重要組成部分，生態修復治理是踐行“綠水青山就是金山銀山”的體現。目前通過人工措施開展礦山生態修復技術不很成熟。修復治理技術主要有以下方面：回填整平技術（趙愛軍等，2009；周惠榮，2012；唐偉和韓菲，2013），如削坡、護坡、場地整治等；加固工程技術（李建，2009），如，漿砌片石骨架、土工網、土工格室等手段；生物加固工程技術（李欣，2006；朱紅霞等，2012；陳芳孝，2007），如，植生卷鋪蓋法、噴混植生、掛網客土噴播技術等。植物配置養護技術（倪應才，2012），如，從生態性、經濟性和美觀性等方面進行物種選擇與種群配置。

1-行政界線；2-修復治理區及編號；3-鐵路；4-高速公路；5-普通道路

本文以唐山市玉田縣北部山區26個廢棄礦山為研究對象，對廢棄露天采坑、破損山體、土地占損等地質環境問題，提出礦山態景觀恢復對策。

1 研究區概況

研究區為唐山市玉田縣北部山區。南臨玉田縣城，北臨遵化市，東臨豐潤區，西臨天津市。區內有大秦鐵路、京秦鐵路、G102國道、S203和S264省道，在建京秦高速由東向西橫貫整個北部山區，鄉鎮間公路交錯分布，交通便利（如圖）。屬溫帶大陸性氣候，冬季寒冷干燥，夏季炎熱且雨量集中。冬季盛行西到西北風，夏季盛行東到東南風。年平均氣溫11.2 ℃；歷年極端最高氣溫40.4 ℃，最低氣溫-22.9 ℃。多年平均降水量682.3 mm。出露中上元古界薊縣系霧迷山組及新生界第四系上更新統和全新統。地震烈度為Ⅻ度。地下水主要為巖溶裂隙水和孔隙水，礦化度低，為重碳酸鈣鎂型水質。海拔在100 m以上，為褐土，巖石裸露。

礦山屬露天開采，形成了大片采區，按照集中連片、便于修復原則，將相連采區統一規劃，將礦山修復劃分為23處修復治理區。修復治理區5319畝（表1）。

2 礦山生態環境問題

表1 修復治理區破壞面積統計表

2.1 礦山環境現狀

26個廢棄礦山基巖裸露，毀損面積大，多年開采使地形地貌發生巨大改變。形成大量廢棄邊坡、渣堆、遺留采面、平臺、大量采坑及建（構）筑物，分布與多個礦山生產布局相關。

2.1.1 廢渣邊坡

廢渣邊坡為采礦廢石廢渣堆積而成。一是礦渣沿山體順坡傾倒形成廢渣邊坡，二是運輸到坡腳下壓占土地形成廢渣邊坡。廢渣以破碎白云質灰巖以及灰巖為主，含少量泥巖。粒徑在2～35cm，偶見粒徑50～150 cm大塊石；邊坡坡度25°～50°，坡高5～50m，厚1～5m。渣坡面基本無植被，偶見坡度較小土質邊坡處少量植被生長，以荊條和雜草為主。

2.1.2 渣堆

大量渣堆位于山體坡腳及采礦平臺，部分位于礦山周邊空曠地，成分以灰巖及渣土為主，偶見白云質灰巖，粒徑3～25 cm為主，有遺留成品石料，粒徑35cm，偶見60～100cm大塊石。渣堆無植被發育或少量植被發育，以荊條、榆樹及雜草為主。

2.1.3 采面

大量高陡裸露開采面由灰巖及少量白云質灰巖組成。呈長條狀或不規則狀，以微風化-中風化為主，少量采面頂部達強風化。少量開采成臺階狀，局部節理裂隙發育，穩定性較差，整體穩定。采面坡度70°～90°，采面5～120m，風化裂隙發育采面局部可見零星榆樹、臭椿等喬木及少量灌木。

2.1.4 平臺

廢棄平臺分為開采裸露巖石平臺、礦渣堆積平臺兩種。裸露巖石平臺較平整，堆積平臺凹凸不平。由中風化灰巖及白云質灰巖組成，平臺高程有較大變化。礦區施工已全部停止，大部分礦山大型開采設備已拆除，遺留少量廢棄建筑，平臺堆積有廢棄碎石塊及礦渣，平臺植物覆蓋較少，偶見零星荊條、榆樹、臭椿、杠柳以及酸棗樹等。

2.1.5 采坑

多處露天采坑均無積水，大多以裸露基巖或者碾壓碎石而成，個別采坑內碎石土成分較多，植被發育較好，以荊條、榆樹、槐樹、臭椿等為主；偶見零散分布廢棄碎石，汛期易形成積水，對周邊邊坡造成不利影響。

2.1.6 建（構）筑物

礦區及周邊有大量建（構）筑物，為施工臨時居住板房、灰窯、遺留水電設施以及豬、羊養殖場等。

2.2 礦山環境問題

研究區礦山環境問題突出，主要為：地形地貌景觀嚴重改變、壓占及損毀土地資源、大氣及水土環境污染、植被覆蓋率下降及生態景觀改變等四大方面。

2.2.1 地形地貌景觀改變

裸露采面邊坡大多高30～70 m，最高120 m，坡度70°～90°。多礦山建設開采邊界十分復雜，對原有地形地貌景觀改變很大。統計形成高陡邊坡坡面面積396700 m2?！鞍撞缟健迸c周邊環境極不協調，尤其對城市風貌產生了負面影響。

2.2.2 土地資源壓占與損毀

研究區嚴重損毀土地投影面積4081畝，其中損毀林地200畝，損毀耕地103畝，壓占損毀草地和工礦用3778畝。輻射影響范圍226畝。

2.2.3 大氣及水土污染

堆積大量廢棄渣堆、渣坡固體廢棄物遇微風沙塵飛揚，成為粉塵源頭，造成大氣污染。

2.2.4 植被破壞

露天采礦剝離表層土壤，造成地表巖石裸露，植被覆蓋率下降及生態景觀改變，導致功能及穩定性降低，加劇水土流失。山體水源涵養能力減退，生態涵養功能受損。

3 修復治理

3.1 指導思想

以習總書記“兩山”理念為指導，貫徹“山水林田湖是一個生命共同體”以及“綠水青山就是金山銀山”的理念。結合《關于推進山水林田湖生態保護修復工作的通知》（財建[2016]725號）“整體保護、系統修復、綜合治理，真正改變治山、治水、護田各自為戰的工作格局”的治理理念（龔西征，2019），對研究區內的礦山環境及輻射影響區進行山上山下統一規劃，采取綜合修復治理方式，統一組織實施。

1）以研究區露天廢棄礦山生態修復治理，編制設計方案。從指導思想、礦山生態環境狀況、治理目標、規劃分區、實施保障措施等方面系統地明確生態修復目標任務和要求。

2）嚴格落實強化機制：一是強化嚴格按修復治理設計方案開展工作；二是強化資金保障。把殘次資源再利用收益作為修復治理工程專項資金。三是強化工程質量。健全完善工程施工養護管理制度，把好監管和驗收關口。

3）形成“玉田縣政府主導、部門配合、社會聯動、層層落實”的礦山生態修復治理工作新局面。采取EPC模式，縣政府負總責，總承包方負責礦山生態修復治理勘查、設計、施工及采購，各相關職能部門按各自職責，加強監督指導。

4）修復治理工作以礦山環境治理、生態修復為平臺，集聚環境治理、空間拓展、景觀再造、生態修復于一體；促進產業結構調整、振興鄉村戰略實施等；實現礦山生態環境治理“1+N”效應；對接縣域發展規劃、最大優化國土空間。

3.2 修復治理原則

3.2.1 一礦一策、因礦施策、分類治理

按照“宜耕則耕、宜建則建、宜景則景、宜林則林”原則，實現治理效益最大化。一是將廢棄礦地直接復墾成建設用地。二是保留和利用部分特殊地形地貌進行人工景觀再造，形成新的生態環境景觀。三是進行植被重建和生態修復。四是對廢棄礦山整平，復墾耕地，助力現代農業發展。

3.2.2 礦山修復、土地整治、有機結合

對研究區礦山進行山上山下、地上地下統一規劃，統一組織實施，采取綜合治理的方式，修復裸露邊坡及被損毀、壓占土地資源。

3.2.3 統籌規劃、突出重點、分步實施

率先治理高速鐵路、高速公路等交通干線可視范圍，城區及周邊、對人民群眾生命和財產安全造成嚴重安全隱患。

3.2.4 集中連片、景觀再造、突出效果

結合玉田縣經濟發展規劃、京津冀協同發展理念，通過集中連片，實現礦山治理與周邊土地利用統籌協調，實現生態景觀修復再造與土地開發利用融合，提升治理效果。

3.3 修復治理總體思路

把研究區26個礦山劃分為23個修復治理單元，因地制宜，實現礦山生態環境修復目的。

對23個治理單元進行修坡整形、地質災害隱患消除，為后續治理打下基礎。對高陡巖質邊坡采取臺階法、掛網噴播或立體綠化；對采坑、坡腳平臺、殘山及周邊未利用地進行地形整治；土地整治平臺，進行簡單覆土植草綠化，留給當地政府調規導入產業。

4 修復治理工程總體設計

確定采用土石方工程+擋墻工程+分級放坡+掛網噴播+綠化工程等措施進行修復治理。

4.1 土石方工程

包含坡面浮石清理、邊坡整治、平臺整治及緩坡回填等。測算清理方量56.6萬m3。巖質邊坡采取分級削坡。每級邊坡坡高4～120m，臺階寬5～40m，坡度控制在40°～60°。對礦區內采礦平臺進行最大程度整合。對采礦平臺及殘山進行削高填低，修坡削方量45.5萬m3，整形削方量363.8萬m3，場地平整方量470.74 m3，回填量4.1萬m3。

4.2 擋墻工程

在采面坡腳布置漿砌石擋土墻：矩形斷面，墻高0.5 m，寬0.5 m，砌筑于臺階基巖上；采用M10漿砌塊石結構。布設漿砌石擋墻13000m。干砌石擋墻高0.8 m，頂寬0.4m，底寬0.6m，背坡度1∶0.25。布設干砌石擋墻10000m。

4.3 排水工程

布置在邊坡坡頂、坡面兩側、分級臺階、平臺銜接邊坡坡腳以及道路內側。I類排水溝斷面為矩形，溝底厚0.3m，溝壁厚0.4m，溝寬0.5m，深0.5m。采用M10水泥砂漿、MU30毛石砌筑，排水溝裸露面采用1∶3水泥砂漿抹面，抹面厚度20 mm。排水溝基底設0.1 m厚C15混凝土墊層，墊層超出排水溝兩側各0.1 m。排水溝應保證最小0.01的坡降比。每隔15m設置變形縫，縫寬20mm。布置I類排水溝17000m。II類排水溝為U型槽結構，采用預制C20混凝土結構，長0.8 m，上口寬0.5m，深0.45m，壁厚0.04m。布置II類排水溝19000m。

4.4 耕作層地力保持工程

對喬木種植區覆土0.6 m，對灌木、攀援植被區域覆土0.3 m，播草籽區域覆土0.1 m?？屯粮餐亮?5.4萬m3。施肥標準1t/畝，采用人工均勻撒鋪于格田，需有機肥1584.03t。

4.5 聯絡線工程

盡量利用原有道路基礎。聯絡線路面寬3.5 m，路面為素土夯實，縱坡基本與自然山坡坡度保持一致。新建聯絡線長9873.66 m。

4.6 邊坡噴播工程

邊坡坡面采取掛網噴播恢復坡面植被。噴播種子包含高羊茅、早熟禾、紫花苜蓿、狗尾草、荊條、胡枝子等。布置掛網噴播面積24.1萬m2，噴播厚度8～10 mm。

4.7 綠化工程

對裸露巖面、設計平臺、邊坡及緩坡布置綠化工程，恢復生態。選取側柏、金葉榆及毛白楊，灌木類選取荊條，坡腳攀緣類植物選用五葉地錦，草籽選用波斯菊、紫花苜蓿、高羊茅、荊條、紫穗槐等混合草籽播種。種植喬木8.5萬株，播撒草籽面積59.9×104m2，草籽1.1×104kg，五葉地錦種植8.9萬株。

4.8 拆除工程

對原選礦廢舊設備及房屋遺留等進行拆除，破碎就地掩埋，拆除工程量1.4萬m3。

4.9 標志牌工程

在各治理單元入口處新建標志牌1座，共28座。標志牌尺寸：寬2 m，高3 m，厚0.26 m；底座長2.3 m，高0.25 m，寬0.56 m?；A長2.6 m，寬0.86 m，高0.75 m，埋深0.5 m。

采用漿砌石主體，墻體用M10砂漿抹面，厚20 m，標志牌正面標注項目簡介。

5 預期效益分析

5.1 社會效益

玉田縣北部山區廢棄礦山地形地貌景觀得到恢復，裸露邊坡披上綠裝，改善“三區兩線”視覺范圍內景觀。提高了玉田縣生態環境價值總量；消除了地質災害隱患和污染源，改善了人居環境。

5.2 經濟效益

凈產生浮石廢料800余萬m3，按2.5t/m3計算，產生石料2000余萬t，根據玉田縣周邊地區原石價格為17.5元/t，浮石廢料可回收資金3.5億元。

5.3 環境效益

種植8萬余株喬木，近900畝采礦破壞區復墾林地；栽植灌木5萬余株，近400畝采礦破壞區復墾為灌木林地；覆土播撒草籽可以恢復或者改善被破壞的草地900畝；掛網噴播等可復綠高陡采面24.1×104m2，給“白茬山”換上綠裝，改善了“三區兩線”周圍的生態環境及視覺效果。為當地居民創造一個安居樂業的生態環境。

6 結論

以玉田縣北部山區26個廢棄礦山為研究對象，針對其礦山生態環境問題，對地形地貌景觀破壞、土地資源壓占與損毀、大氣及水土污染、植被毀損等；以恢復生態景觀為主，采用有針對性的工程技術措施達到生態系統功能重構的目的。采用土石方工程+擋墻工程+分級放坡+掛網噴播+綠化工程等措施進行修復治理。生態修復治理可提高玉田縣生態環境價值總量，浮石廢料可回收資金3.5億元，采礦區復墾為林地和灌木林地，恢復或改善被破壞草地，復綠高陡采面。社會效益、經濟效益和環境效益顯著。

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A Study on Ecological Environment Restoration Technology of Abandoned Mine——By the Example of Yutian County, Tangshan

LIU De-cheng1,2LI Yu-qian1LIU Xue-xian1ZHANG Yong-lei1,2LI Hui1GAO Xue-yuan1

(1-Beijing Geology & Mineral Exploration & Development Corp. , Beijing 100050; 2-School of Engineering and Technology, China University of Geosciences (Beijing), Beijing 100083)

This papermakes a comprehensive study of the ecological environment problem of 26 abandoned mines in Yutian County, Tangshan and puts forward some engineering and technical measures of ecosystem function restoration and analyzes the expected restoration benefits. The study indicates that the problem of mine ecological environment such as changes in landscape (including vegetation), squashing and damaging land resources, air, water and soil pollution is prominent in Yutian County. Technical measures of mine ecological restoration engineering such as reshaping the landscape and channel the water, stable slope with flexible protection, slope greening with spray seeding and hanging mesh are put forward.

mine ecological restoration; landscape destroy; squashing land resources; water and soil pollution; vegetation destruction

2020-03-20

劉德成（1978 - ），男，北京人，博士研究生，研究方向：礦山生態環境修復、土地利用與規劃、水土環境污染控制與治理、地質災害評價與防治

P66；X5

A

1006-0995（2021）01-0098-05

10.3969/j.issn.1006-0995.2021.01.020