李小雙 李耀基 宗世榮 王孟來

(1.國家磷資源開發(fā)利用工程技術研究中心，云南 晉寧 650600；2.云南磷化集團有限公司，云南 晉寧 650600)

露天磷礦山采空區(qū)綠色復墾技術研究

李小雙1,2李耀基1,2宗世榮1,2王孟來1,2

(1.國家磷資源開發(fā)利用工程技術研究中心，云南 晉寧 650600；2.云南磷化集團有限公司，云南 晉寧 650600)

以我國最大的露天磷礦開采企業(yè)——云南磷化集團有限公司為工程背景，云南磷化集團的磷礦山都分布在高原湖泊滇池的周邊，具有較大的生態(tài)環(huán)境壓力。針對在礦區(qū)開展生態(tài)脆弱區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)功能的恢復重建是企業(yè)發(fā)展的當務之急這一要求，以該企業(yè)所下屬的昆陽、晉寧、尖山、?？诘?大磷礦山的礦山開采采空區(qū)為實際研究對象，圍繞綠色礦山建設中環(huán)境保護這個基本點，針對露天磷礦山(以云南磷化集團為例)開采與土地復墾等磷資源開發(fā)利用的2個環(huán)節(jié)，重點研究磷礦山土地復墾和生態(tài)恢復等關鍵技術，并將礦山生態(tài)恢復的關鍵技術在云南磷化綠色磷礦山建設過程中進行集成和綜合示范。相關的研究成果可為我國磷礦行業(yè)的綠色礦山建設提供技術、理論指導和工程示范，對于推動綠色磷礦山建設具有重要的實踐和指導意義。

露天磷礦山 環(huán)境保護 土地復墾 生態(tài)恢復

礦產資源作為人類固體自然資源的重要部分，一方面，其為國家的經濟社會的發(fā)展做出了巨大的原料供給貢獻；但另一方面，由于固有落后的價值觀念、落后的粗放管理模式以及落后的機械設備與工藝技術的限制，眾多的中小型礦山資源的開發(fā)依然存在高能耗、高污染以及“粗、雜、亂”等問題，已經不能適應現代四型礦山即“資源節(jié)約、安全環(huán)保、企地和諧、高效創(chuàng)新”的發(fā)展要求。轉變傳統(tǒng)礦山以大量浪費礦產資源、污染生態(tài)環(huán)境為特征的開發(fā)模式，從本質上轉變經濟社會發(fā)展方式，真正實現礦產開發(fā)利用與環(huán)境保護和諧發(fā)展，已成為礦山企業(yè)發(fā)展的唯一途徑。而發(fā)展綠色開采技術、建設綠色礦山正是實現這一轉變的必然選擇和根本手段[1-6]。

磷資源是重要的礦產資源之一，磷資源的開發(fā)利用對我國糧食生產安全和社會經濟發(fā)展建設起到了重要的支撐作用。但在磷礦資源開發(fā)利用中仍然面臨著礦體綠色開采技術和采空區(qū)生態(tài)環(huán)境治理等方面的技術瓶頸。綠色磷礦山建設就是要解決磷礦體綠色安全開采、磷尾礦資源環(huán)保高效利用、露天磷礦山生態(tài)修復和廢棄地利用等關鍵共性技術，形成綠色磷礦山建設關鍵技術集成與綜合應用[7-10]。

云南磷化集團有限公司下屬的昆陽磷礦、晉寧磷礦、尖山磷礦和?？诹椎V4座大型露天礦山，是目前中國最大的國有大型露天磷礦采選企業(yè)，原礦開采1 300萬t/a，采剝總量5 000萬m3/a，開采規(guī)模占全國的15%，中低品位膠磷礦浮選規(guī)模占全國的40%，磷礦石生產量占全國的18%，磷礦石銷售量占全國的12%和云南省的55%以上。云南磷化集團在露天磷礦山的開采、中低品位膠磷礦的浮選和土地復墾等方面具有較大優(yōu)勢。然而，云南磷化集團的磷礦山都分布在高原湖泊滇池的周邊，具有較大的生態(tài)環(huán)境壓力。在礦區(qū)開展生態(tài)脆弱區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)功能的恢復重建也是企業(yè)發(fā)展的當務之急。因此，在云南磷化集團開展綠色磷礦山建設關鍵技術集成與示范項目，不僅是實施“西部大開發(fā)”戰(zhàn)略中增強欠發(fā)達地區(qū)科技創(chuàng)新實力的需要，也符合云南省把磷資源大省轉化為磷產業(yè)強省的戰(zhàn)略思想。

基于這一思路，本研究以云南磷化集團下屬的昆陽、晉寧、尖山、?？?大磷礦山的礦山開采采空區(qū)為實際研究對象，針對露天磷礦山(以云南磷化集團為例)開采與土地復墾等磷資源開發(fā)利用的2個環(huán)節(jié)，重點研究磷礦山土地復墾和生態(tài)恢復等關鍵技術，相關研究結果對于推動綠色磷礦山建設具有重要的實踐和指導意義。

1 礦區(qū)環(huán)境概況

1.1 昆陽磷礦

礦區(qū)所在區(qū)域環(huán)境條件十分敏感與脆弱，4個礦區(qū)均毗鄰滇池。著名的梅樹村震旦系——寒武系界線層型剖面也位于礦區(qū)范圍內。昆陽磷礦經過40多年的開采，雖然已經在礦山植被恢復中做了大量的工作，取得了明顯的成績，但礦區(qū)的地質生態(tài)環(huán)境仍舊遭受較大破壞。

1.2 晉寧磷礦

礦區(qū)采空區(qū)在20 a前就注重了恢復，取得了明顯的成績，新采礦區(qū)的植被恢復還處于起步階段。

1.3 尖山磷礦

經過多年的露天采礦作業(yè)，礦區(qū)采取了一定的植被恢復措施，但整條礦帶上受到歷史上小礦主采礦活動的破壞極度嚴重。

1.4 ?？诹椎V

?？诹椎V屬于典型的山坡露天礦，區(qū)域內可實現雨水自排。礦區(qū)地勢平緩，傾角4°～17°，頂板為中等堅固的粉砂巖，底板為透水性強的白云巖。礦區(qū)周邊環(huán)境受民采活動的破壞很大。

2 礦區(qū)采空區(qū)綠色復墾分析

土地復墾和生態(tài)恢復是綠色礦山建設的重要組成部分，即實現礦山開采與生態(tài)環(huán)境協(xié)調發(fā)展，促進礦區(qū)經濟、社會和環(huán)境結構改善，優(yōu)化礦區(qū)產業(yè)布局的主要形式和有效途徑。礦山土地復墾和生態(tài)恢復是考慮礦山開采前的原生態(tài)條件和采礦對生態(tài)環(huán)境影響的特征，應用生態(tài)學原理，在采前、采中和采后采取相應的措施，進而服務于礦山廢棄地生態(tài)恢復、土地資源利用和生物多樣性保育的技術手段，其核心是生態(tài)系統(tǒng)的恢復，即使受損生態(tài)系統(tǒng)恢復到破壞前的理想狀態(tài)或是與之前相近的狀態(tài)，其內涵是通過科學與系統(tǒng)的生態(tài)修復工程和長期的環(huán)境再造措施，使遭受破壞的礦山區(qū)域的生態(tài)功能逐步恢復，并逐步形成自我維持的繁衍生態(tài)平衡體系。生態(tài)系統(tǒng)恢復至少應包括以下3個方面：①土壤養(yǎng)分積累與生物地球化學循環(huán)恢復；②生物多樣性的恢復；③植被演替方向與生態(tài)系統(tǒng)的自我維持能力恢復[11-13]。

除進行采礦廢棄地生態(tài)系統(tǒng)修復外，針對礦區(qū)廢棄地(采空區(qū))景觀破碎化程度高問題，進行景觀修復研究十分必要。隨著人們價值觀的變化，人們對礦業(yè)遺產的價值已經達成共識。一方面，采礦活動遺跡見證并包含了礦業(yè)發(fā)展進程及人類活動的歷史，具有重要的社會價值和歷史意義；另一方面，礦業(yè)遺跡往往具有較大的土地面積，是礦業(yè)開發(fā)完畢后最重要的物質基礎，具有較大的經濟價值[14-15]。

目前，有關土地復墾和生態(tài)恢復方面的工作已有較多研究，但是結合到實際操作層面，具體的任務需求主要體現在以下方面：①礦區(qū)植被恢復后生態(tài)系統(tǒng)不穩(wěn)定、生物多樣性偏低等現象仍然突出，且恢復景觀和周圍環(huán)境的協(xié)調性較差，上規(guī)模有特點的代表性景觀還相對缺乏。②礦山廢棄地的開發(fā)利用，主要停留在生態(tài)恢復上，對廢棄地的進一步開發(fā)利用尚處在人工景觀建筑等淺層開發(fā)階段。對礦山生態(tài)恢復和廢棄地利用的規(guī)劃設計技術尚不成熟，信息化、智能化程度較低，多目標多階段多層次的土地復墾和生態(tài)恢復規(guī)劃設計技術尚不具備。③礦山廢棄地復墾和開發(fā)利用是專業(yè)性很強的工作，目前有關礦山土地復墾和生態(tài)恢復綜合整治和管理的技術對策集成還不夠全面，礦山土地復墾綜合化、規(guī)范化、集成化的技術體系也不夠完善，缺乏相關的技術標準規(guī)范，技術體系不健全、不配套。④礦區(qū)生態(tài)恢復的模式較為單一，土地結構優(yōu)化配置不合理。在以往的研究中，樹種的選擇往往偏重于適應性和生態(tài)效益，而對經濟效益和景觀價值的關注相對較少[16-17]。

針對云南磷化集團礦山植被恢復的實際情況，從現有的環(huán)境狀況可分析得知：

(1) 生態(tài)環(huán)境修復與土壤重構任務艱巨。云南磷化集團所屬礦區(qū)磷礦資源豐富，大規(guī)模的采礦活動對周邊生態(tài)環(huán)境造成了一定的損害，且由于原有的地質與土壤條件發(fā)生了劣變與惡化，植被自然恢復能力變差，自然生態(tài)環(huán)境自我調節(jié)與應變能力薄弱。云南磷化集團有限公司在礦山開采過程中注意到了植被與生態(tài)環(huán)境恢復的重要性，并給予了足夠的重視，通過近25 a來對生態(tài)環(huán)境進行大規(guī)模投入的治理，礦山采空區(qū)覆土植被修復與土壤重構工作取得了顯著效果。特別是近年來更加重視生態(tài)環(huán)境的建設，礦山周邊生態(tài)條件得到較大改善。但要從根本上有效解決水土流失，消除地質災害發(fā)生的隱患，提高礦山用地的生態(tài)功能、恢復森林植被、進行周圍生態(tài)環(huán)境與土壤重建之路依舊漫長。

(2)周圍生態(tài)環(huán)境敏感脆弱，景觀環(huán)境改變難。由于歷史人為原因，礦山所在地區(qū)原有綠色植被資源被破壞與采伐，原生植被殘留較少，且以采礦和排土場作業(yè)區(qū)域居多。周邊自然植被主要以次生林與幼林為主，僅少量原生林，生態(tài)環(huán)境敏感脆弱，景觀環(huán)境改變難。

(3)景觀破壞度大，生物多樣性保護任務艱巨。礦區(qū)內原生大量的天然林已被破壞，原有地形地貌已被完全改變，形成極破碎的景觀環(huán)境，礦區(qū)周圍以次生林為主，樹種較為單一，且長勢很差，景觀破壞程度較大，生物多樣性的保護難度大。

(4)礦山采空區(qū)土壤與水分基礎差，巖漠化嚴重，景觀恢復極端困難。由于礦區(qū)大規(guī)模的采礦活動破壞了大量原有植被與土壤結構，采礦活動結束后的采礦區(qū)成為光禿禿的巖漠化嚴重的廢石堆排區(qū)，植被恢復過程中土壤和水分基礎條件太差。

(5)地質災害隱患較大。由于采礦活動均在山坡環(huán)境下進行的，加之局部地形受采動影響后變形范圍很大，采場與廢石場松散，易誘發(fā)滑坡、泥石流等地質災害。給礦山的安全生產及周邊的房屋、村莊構成較大威脅。

(6)生態(tài)重建與土壤重構十分迫切。云南磷化集團所屬的?？凇⒓馍?、昆陽3大礦山均地處滇池流域這一重要生態(tài)功能區(qū)。大規(guī)模的采礦活動造成了滇池乃至周邊生態(tài)環(huán)境與土壤基礎的破壞程度很大，加之云南近4 a的自然干旱，加劇了該區(qū)域的生態(tài)環(huán)境惡化，生態(tài)重建與土壤重構亟待實施。

3 礦山采礦區(qū)綠色恢復工作

(1)進行了森林分類經營區(qū)劃，科學編制礦山植被恢復實施方案，為礦山用地實施保護、管理提供可靠的科學依據，保證礦山植被恢復有計劃、有目的地順利實施。近5 a期間，制訂實施《礦山植被恢復建設項目總體規(guī)劃(2007—2016年)》，完成了國家和云南省《云南昆陽磷礦地質環(huán)境恢復與治理》、《礦區(qū)廢棄地生態(tài)修復綜合控制技術研究與示范》、《控制磷礦區(qū)面積源磷礦污染工程技術》等重點試驗研究和工程項目；改進采剝生產工藝，采礦剝離物集中向采空區(qū)排放，實施土地復墾工程；累計投入復墾植被資金1.1億元，植樹造林面積1 000 hm2，植草近800 hm2，土地復墾植被率達到95%。復墾植被區(qū)形成生態(tài)林、經濟林、景觀林，建設有“震旦地質生態(tài)園”、“森林湖生態(tài)園”。

(2)加大了礦山生態(tài)恢復與覆土植被工作的宣傳力度，讓人們認識到環(huán)境的重要性，取得社會各種力量支持，同時對已恢復采空區(qū)進行專項管理，打擊亂砍濫伐、毀林開荒等各種違法行為，保護森林及林地資源。通過履行社會責任感和回報社會，較好地處理了企業(yè)與地方關系，企業(yè)與周邊居民關系，逐步建立了穩(wěn)定和諧的礦山發(fā)展新環(huán)境。

(3)加強礦山植被恢復后的補植和管護力度。實施完成工業(yè)區(qū)、生活區(qū)和辦公區(qū)的環(huán)境綠化改造。通過統(tǒng)一規(guī)劃、集中投入、規(guī)范治理，工業(yè)區(qū)、生活區(qū)和辦公區(qū)的植樹綠化率、喬木種植率、常綠樹木率基本達到80%的標準要求。

(4)遵循土地集約利用原則，對復墾植被區(qū)資源進行二次開發(fā)利用研究。晉寧磷礦結合企地和諧共建，實施“萬畝基本農田改造工程”的第一、二期133.3 hm2工程。國土資源部將公司?？凇⒗リ?、晉寧、尖山4大礦山列為“磷礦露天采礦用地方式改革試點單位”(國家第二批)。

(5)遵循土地集約利用原則，對復墾植被區(qū)資源進行二次開發(fā)利用研究。晉寧磷礦結合企地和諧共建，實施“萬畝基本農田改造工程”的第一、二期133.3 hm2工程。國土資源部將公司?？凇⒗リ?、晉寧、尖山4大礦山列為“磷礦露天采礦用地方式改革試點單位”(國家第二批)。

4 存在的主要問題

(1)恢復工程實施難度大。礦山采空區(qū)所處地段具有坡度陡、侵蝕溝密度大、土壤貧瘠、土層薄、保水性差、土壤含石礫率高、地質疏松等諸多特征，造成采礦區(qū)復墾制備與土壤修復施工困難，人造生態(tài)林木成活率低。

(2)由于礦山采礦區(qū)植被恢復與認為采礦活動同時進行，在礦石資源開采過程中會對已恢復采空區(qū)造成二次破壞影響，恢復的采空區(qū)管護難度大。

(3)礦山采空區(qū)植被恢復域土壤重構技術目前還處于初步階段，沒有現有的成熟技術可以借鑒，在開展此項工作中，不免存在走彎路與錯路的情況。

(4)露天磷礦山人工植被優(yōu)化技術與生態(tài)恢復模式尚處于探索階段。采空區(qū)生態(tài)恢復質量主要由土壤質量和氣候特征決定。而礦山復墾土壤具有較大的空間差異性，現有研究僅限于單一的小尺度范圍，在大范圍內實現礦區(qū)生態(tài)恢復具有較大的局限性。

(5)礦區(qū)植被恢復后生態(tài)系統(tǒng)不穩(wěn)定等現象仍然突出，加之土地復墾的覆土厚度較薄和土壤較為貧瘠，使得恢復植被的維持和管理成本較高。礦區(qū)采空區(qū)域的生態(tài)恢復的模式較為單一，土地結構優(yōu)化配置不合理，人工植被優(yōu)化與生態(tài)恢復的技術體系和集成尚不完善。

5 結 論

礦山廢棄地不僅導致礦區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化，也造成了寶貴土地資源的巨大浪費，是各國礦山開采中面臨的共同難題。植被恢復是改善礦山環(huán)境條件最常用也是最有效的方法之一，通過植被恢復，建立穩(wěn)定、高效的礦山廢棄地人工植被生態(tài)系統(tǒng)，是礦山廢棄地開發(fā)利用的重要基礎。本研究以云南磷化集團下屬的昆陽、晉寧、尖山、?？诘?大磷礦山的礦山開采采空區(qū)為實際研究對象，對其磷礦山土地復墾和生態(tài)恢復等關鍵技術進行了研究，相關研究結果對于推動綠色磷礦山建設具有重要的實踐和指導意義。

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(責任編輯 石海林)

Research on Green Reclamation Technology of the Mined-out Area in Open-air Phosphate Mine

Li Xiaoshuang1,2Li Yaoji1,2Zong Shirong1,2Wang Menglai1,2

(1.NationalEngineeringResearchCenterofPhosphateResourcesDevelopmentandUtilization，Jinning650600，China；2.YunnanPhosphateChemicalGroupCo.，Ltd.，Jinning650600，China)

With the largest open-air phosphate mining enterprise-Yunnan Phosphate Chemical Group Co.，LTD(YPCG) as engineering background，all phosphate mines under YPCG are located in the surrounding area of plateau lake Dianchi with great ecological pressure on the environment.It is essential for enterprises to restore and rehabilitate the ecological system functions of the ecological fragile zone in the mining area.With four phosphate mines of Kunyang，Jinning，Jianshan and Haikou under YPCG as research target，environmental protection as the basic point in the green mine construction，key technologies of land reclamation and ecological restoration for phosphate mines are investigated，based on two links of development and utilization of phosphate resources including the mining and land reclamation of open-air phosphate mines(taking YPCG for instance).Besides，these key ecological restoration technologies are integrated and demonstrated in YPCG green mine construction process.Related research achievements could provide technical or theoretical guidance and demonstration projects for the green mine construction of phosphate industry in China，which contributes important practical and instructive significance to promoting green mine construction.

Open-pit phosphate mine，Environmental protection，Land reclamation，Ecological restoration

2014-05-13

“十二五”國家科技支撐計劃項目(編號：2011BAB08B06)。

李小雙(1983—)，男，高級工程師，博士。

TU 88

A

1001-1250(2014)-08-153-04