何玉蝶，殷 維，胡程亮

（湖南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局四〇二隊，湖南 長沙 410004）

礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用為社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展提供了大量的燃料以及原材料，推動了經(jīng)濟的巨大提升，是人類社會可持續(xù)發(fā)展的重要保障［1］。然而在礦區(qū)開發(fā)過程中，容易產(chǎn)生對礦區(qū)地表景觀、土地資源、水資源及生物多樣性的破壞，且可能誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害［2］，導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境問題日漸增多，直接影響人體健康和礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展［3］。

生態(tài)修復(fù)治理既可以減少自然災(zāi)害和土壤流失，也可以增加植被的覆蓋率，還可以改善礦區(qū)周邊的生產(chǎn)、生活環(huán)境。因此，礦區(qū)生態(tài)修復(fù)治理是社會、經(jīng)濟和生態(tài)共同可持續(xù)發(fā)展的客觀需要，其不僅可恢復(fù)生態(tài)環(huán)境、促進生態(tài)良性循環(huán)，而且可以緩解人地矛盾、促進社會的安定團結(jié)［4］。

針對湖南某銻煤礦區(qū)存在的生態(tài)環(huán)境問題，以生態(tài)修復(fù)和自然恢復(fù)為主，恢復(fù)當(dāng)?shù)貏?、植物多樣性，恢?fù)植被和土壤，消除松散廢渣堆積體所導(dǎo)致的滑塌等地質(zhì)災(zāi)害隱患，改善礦區(qū)周邊人居環(huán)境的最終目的，并在有區(qū)位優(yōu)勢、礦山生態(tài)環(huán)境問題突出的區(qū)域打造礦區(qū)生態(tài)修復(fù)亮點。

1 生態(tài)環(huán)境問題

1.1 生態(tài)破壞問題類型

由于該銻煤礦區(qū)開采主要為煤礦，少許為其它礦種，其生態(tài)環(huán)境問題主要為對土地資源的破壞，以開挖與壓占兩種形式為主。占用及破壞土地資源統(tǒng)計見表1，由表1調(diào)查統(tǒng)計數(shù)據(jù)可知，礦山開發(fā)占用及破壞土地資源總計達478 690.6 m2，具體表現(xiàn)為礦山開采范圍內(nèi)的煤矸石廢石堆、工業(yè)廣場、露天采場及其他占用土地資源行為。

表1 占用及破壞土地資源統(tǒng)計

由于前期缺乏監(jiān)管及有效的管理，采礦后所產(chǎn)生的廢棄矸石被隨意堆棄，占用了大量的坡地及洼地，經(jīng)調(diào)查，由于堆積廢棄矸石堆而破壞的面積達到78 424 m2，使得礦區(qū)周邊生態(tài)植被等遭受了毀滅性地破壞，原有耕地?zé)o法正常耕種，農(nóng)業(yè)糧食減產(chǎn)，并且廢棄礦石的淋濾水還污染周邊土地與水源。礦山采取地下開采的方式，采礦產(chǎn)生的煤矸石堆有17處，形成的面積達230 132 m2，各煤矸石堆在生態(tài)修復(fù)區(qū)內(nèi)無規(guī)則分布，不僅損毀了當(dāng)?shù)氐耐恋刭Y源，還破壞了區(qū)內(nèi)的自然景觀。裸露的煤矸石堆在自然狀態(tài)下仍在緩慢散熱，對當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境破壞較大。

1.2 高陡邊坡致險

松散煤矸石堆積體形成的高陡邊坡也對當(dāng)?shù)鼐用竦纳a(chǎn)生活和畜牧造成了一定的安全風(fēng)險。采礦活動所產(chǎn)生的廢石堆堆積體存放于采場附近的林地與耕地內(nèi)，形成了高陡邊坡，如圖1所示，共33處，堆積厚度最高可達25 m，堆積坡度最高可達65°。對于高陡邊坡，首先由于其匯水面積大、水流速度快、沖刷能力強，同時缺少植物生長所必需的水分、養(yǎng)分條件，植物難以生長，如不采取人為恢復(fù)措施，自然恢復(fù)植被過程非常緩慢；同時，堆積體厚度過大邊坡表面呈現(xiàn)不穩(wěn)定狀態(tài)，坡體易滑塌，對湘黔鐵路、公路及附近居民的生命財產(chǎn)安全形成威脅。

圖1 廢石堆形成的高陡邊坡

1.3 景觀資源損毀

景觀資源的損毀主要產(chǎn)生于廢石堆堆棄及開挖邊坡過程。采區(qū)原始地貌植被較發(fā)育，森林覆蓋率高，植被以灌木林為主。受礦山開采活動影響，在私采場盜采、大量無序堆放的矸石堆、工業(yè)廣場損毀占用和破壞土地的影響下，地表植被破壞嚴(yán)重，植被覆蓋率較低。由于表層土壤被破壞，采區(qū)基本無植被生長，整體水土流失情況嚴(yán)重，剝采面在長期雨水沖刷侵蝕的作用下變得荒蕪凌亂，凹凸不平，如圖2所示。

圖2 礦山開采后地貌植被變化

1.4 水資源污染

區(qū)內(nèi)水資源主要分為地表水、地下水兩種類型，其中地表水體污染主要表現(xiàn)為：采坑及廢石堆棄引起的水資源污染問題，廢渣淋濾水主要含有鐵、錳、硫等有害元素；受大氣降水及周邊地表水體的匯集，在區(qū)內(nèi)采坑及廢石堆等地勢低洼處已形成面積較大的地表水體，坑內(nèi)有大量積水，其含有大量重金屬的淋濾水隨著巖土體孔隙緩慢下滲，下滲以后，沿碳酸鹽巖的溶蝕裂隙發(fā)生運移，因碳酸鹽巖的巖石溶蝕孔洞較多、其裂隙較發(fā)育，具有良好的導(dǎo)水性，所以富含重金屬的淋濾水將隨著溶蝕孔洞裂隙往地勢低洼的下游運移，逐步污染了礦區(qū)周邊地下水體；而在強降雨或雨量較大時，因其周邊無有效的排水設(shè)施或污水處理設(shè)施，其淋濾水只能順山谷、溪溝流入?yún)^(qū)內(nèi)地表水體，如水庫、河流、山塘等，從而導(dǎo)致區(qū)內(nèi)居民生活水源嚴(yán)重污染。區(qū)內(nèi)污染面見表2。

表2 區(qū)內(nèi)污染面一覽表

本次選取了十個礦區(qū)周邊溪溝、排水口、水塘、副井口的水、土試樣品進行了重金屬元素分析，結(jié)果表明，其區(qū)內(nèi)水、土的pH值呈酸性，錳、鐵、氟、鋅等重金屬元素均已超過了國家相關(guān)環(huán)境質(zhì)量規(guī)范要求，污染十分嚴(yán)重，急需采取有效的治理手段。

2 研究內(nèi)容與方法

1.研究內(nèi)容主要包括：（1）地質(zhì)環(huán)境調(diào)查。調(diào)查片區(qū)氣象水文、地形地貌、地層巖性、區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造和礦山不良地質(zhì)環(huán)境問題；（2）生態(tài)環(huán)境調(diào)查。調(diào)查生態(tài)環(huán)境問題的分布、規(guī)模以及危害等基本特征；（3）礦山生態(tài)修復(fù)。通過前期對廢棄礦山的綜合調(diào)查情況，研究設(shè)計礦區(qū)生態(tài)保護修復(fù)治理方案。

2.研究方法主要包括：（1）遙感影像解譯與分析；（2）地形測繪、工程勘察、巖土樣采集分析；（3）無人機低空攝影測量；（4）水工環(huán)聯(lián)測與工程地質(zhì)測繪；（5）生態(tài)環(huán)境調(diào)查；（6）綜合研究、分析。

3 修復(fù)治理措施

3.1 地質(zhì)災(zāi)害治理

對于高陡邊坡的治理，應(yīng)遵循排水減重原則。首先，進行削放坡處理，對土石流物源進行清理，減少邊坡滑坡體上的載荷，提升邊坡的穩(wěn)定性；其次，沿不穩(wěn)定堆積體四周設(shè)置截排水溝，防止地表水沿松散堆積體下滲，增加其重度、降低其滑面摩擦力；再次，沿道路修一側(cè)設(shè)置抗滑擋墻以支擋滑體或把滑體錨固在穩(wěn)定地層之上，并進行疏水排導(dǎo)，消除道路、人居安全隱患，對邊坡進行多級整形，并將此處恢復(fù)成梯田式耕地。

3.2 水源污染治理

導(dǎo)致水資源污染的關(guān)鍵在于礦山開采活動中形成的無規(guī)則分布的采坑以及隨意堆棄的廢石堆，大氣降水匯集于采坑及廢石堆周邊低洼處形成水池?；谏鲜鼍売?，該項治理的首要任務(wù)是對采坑及廢石堆形成的積水池進行平整回填，并沿著廢石堆邊界位置修建排水溝將水從水庫旁邊導(dǎo)出，斷絕污染途徑，阻止其污染水源。

3.3 土地復(fù)墾工程

耕地由于廢石堆堆棄致使無法耕種，復(fù)墾的首要條件應(yīng)為清除上方堆積體，以就近回填采坑為主。對于堆積體中粒徑較大的塊石，可采用推土機將其推放到地勢低洼處或山坡坡腳處；對于粒徑較小的碎石可采用推土機進行整平。土地復(fù)墾區(qū)域平整后，基底主要為回填礦渣，需結(jié)合土壤來源和質(zhì)地等實際情況，外運土壤作為種植土壤［5］。由于外運土壤肥力差，需要對其進行培肥改良，增加其土壤肥力?？梢酝ㄟ^施撒有機肥，有效地改善土壤理化性狀和生物特性。治理實施后，土壤有機質(zhì)含量需達到適合植被生長的水平。為增加土壤透氣性，促進土壤中微生物的繁殖，使土、肥相融，提高地力，覆土后應(yīng)對土地進行翻耕、松土及人工精細平整。通過礦區(qū)土地復(fù)墾工程，對開裂、沉陷及漏水的受損農(nóng)田區(qū)進行修復(fù)整治、客土培肥，使其基本恢復(fù)原有農(nóng)田可耕種功能。

3.4 生態(tài)植被修復(fù)

生態(tài)植被修復(fù)應(yīng)依據(jù)礦區(qū)自然地理條件及當(dāng)?shù)刂脖晃锓N，結(jié)合當(dāng)?shù)刈匀毁Y源、林業(yè)、農(nóng)業(yè)等部門多年經(jīng)驗，著重參照礦區(qū)所處地區(qū)的物種分布情況進行綜合考慮，植被恢復(fù)應(yīng)選擇生物生態(tài)特性與小流域自然條件相適應(yīng)，且根系發(fā)達、速生、鄉(xiāng)土植物或礦區(qū)范圍內(nèi)已種植成功的優(yōu)良植物。在原有露天煤矸石堆積區(qū)按照“宜林則林，宜草則草，喬灌結(jié)合，藤草互補”的原則，采取“喬、灌、草”相結(jié)合的治理方案，以恢復(fù)自然恢復(fù)生態(tài)。

4 預(yù)期效益分析

4.1 社會效益

通過本次山水林田湖生態(tài)保護修復(fù)試點工程，將生態(tài)修復(fù)、景觀再造與土地開發(fā)利用的有效融合，不但能夠解決示范區(qū)域現(xiàn)有生態(tài)環(huán)境問題，可使礦區(qū)周邊受影響的群眾安居樂業(yè)，促進區(qū)內(nèi)的居民正常生活生產(chǎn)，促進農(nóng)戶增收，取得良好的社會效益、生態(tài)效益及經(jīng)濟效益，對構(gòu)筑長江中游生態(tài)屏障起到支撐作用。

4.2 環(huán)境效益

通過對廢石堆、矸石堆、露天采場、工業(yè)廣場和露天采場等生態(tài)修復(fù)治理，將消除礦山地質(zhì)災(zāi)害隱患、恢復(fù)山體原貌、提高水資源保障能力和植被覆蓋水平、修復(fù)損毀土地、恢復(fù)地下水環(huán)境平衡等方面取得比較顯著的生態(tài)效益，有效改善地處湘江流域和洞庭湖生態(tài)保護區(qū)內(nèi)的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量和境內(nèi)干流支流及礦區(qū)地帶的生態(tài)環(huán)境，豐富區(qū)域森林生態(tài)系統(tǒng)的多樣性，維護生態(tài)屏障功能，保障國家生態(tài)安全。

4.3 示范效益

通過選擇典型區(qū)域開展湘江流域和洞庭湖生態(tài)保護修復(fù)工程試點，形成的管理辦法、管理模式、修復(fù)治理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、治理驗收規(guī)范等8項制度成果，能夠為湖南省其他地區(qū)，在治理技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、管理辦法、綜合開發(fā)利用模式、驗收規(guī)范方面形成可復(fù)制、可推廣、可借鑒的經(jīng)驗。

5 結(jié) 論

礦山無序開采造成的生態(tài)環(huán)境問題十分突出，選礦形成了大量的礦渣堆積體在區(qū)內(nèi)隨意堆棄，導(dǎo)致周邊大量的植被、土地被損毀，礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)環(huán)境問題的持續(xù)惡化，給區(qū)內(nèi)居民的生命財產(chǎn)安全及交通出行安全帶造成了嚴(yán)重的威脅。針對該礦區(qū)煤矸石堆所導(dǎo)致的地質(zhì)災(zāi)害隱患、水源污染、土地破壞和長期荒廢的現(xiàn)狀，生態(tài)修復(fù)方法的具體方案應(yīng)遵循因地制宜的原則。本次生態(tài)修復(fù)治理以生態(tài)修復(fù)和自然恢復(fù)為主，進行了廢棄礦山綜合治理，針對該銻煤礦區(qū)現(xiàn)存的生態(tài)環(huán)境及地質(zhì)環(huán)境等問題，提出了有針對性的修復(fù)治理方案，詳細闡述了地質(zhì)災(zāi)害治理、水源污染治理、土地復(fù)墾、生態(tài)環(huán)境修復(fù)等技術(shù)路線，對我省類似的銻煤礦礦區(qū)生態(tài)修復(fù)治理具有重要參考意義。