霍改蘭　 喬文光　 劉占敏

摘要 內(nèi)蒙古大雁礦區(qū)由于采礦活動(dòng)，形成了采空區(qū)，采空區(qū)上方產(chǎn)生了地裂縫、地面塌陷等地質(zhì)災(zāi)害，造成土地?fù)p毀。該研究針對(duì)大雁礦區(qū)開(kāi)采特點(diǎn)及礦山地質(zhì)環(huán)境條件，提出了采礦工程造成的土地資源破壞整治措施。通過(guò)這些措施的有效實(shí)施，損毀的土地功能得到了恢復(fù)。

關(guān)鍵詞 采礦；損毀土地；整治； 大雁礦區(qū)

中圖分類(lèi)號(hào) S28 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)推動(dòng)了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，但在其開(kāi)發(fā)過(guò)程中，嚴(yán)重破壞了礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境。資源開(kāi)發(fā)引發(fā)環(huán)境破壞問(wèn)題已成為制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要因素。資料表明，我國(guó)礦山開(kāi)采后破壞土地復(fù)墾率僅12%左右。由于缺乏必要復(fù)墾措施，礦山開(kāi)采造成水土流失[1]，生態(tài)環(huán)境惡化現(xiàn)象嚴(yán)重，且有逐年增加的趨勢(shì)。加強(qiáng)礦區(qū)土地資源的復(fù)墾、進(jìn)行礦山地質(zhì)環(huán)境治理恢復(fù)，已成為礦業(yè)可持續(xù)發(fā)展迫切需要解決的問(wèn)題。

礦山開(kāi)采與生產(chǎn)過(guò)程造成的生態(tài)破壞和環(huán)境污染點(diǎn)多、量大、面廣，給礦區(qū)及周邊生態(tài)系統(tǒng)、土壤環(huán)境、水環(huán)境等造成嚴(yán)重威脅，而礦山開(kāi)采引發(fā)的地面塌陷對(duì)土地資源破壞較為嚴(yán)重，主要表現(xiàn)為2種破壞方式：其一，因塌陷使土地喪失使用價(jià)值；其二，塌陷區(qū)地表水漏失，蓄水性變差、水田變旱地，導(dǎo)致土地不能耕作、田地荒蕪。內(nèi)蒙古大雁礦區(qū)由于采礦活動(dòng)，產(chǎn)生了地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害，造成土地?fù)p毀，筆者針對(duì)大雁礦區(qū)開(kāi)采特點(diǎn)及礦山地質(zhì)環(huán)境條件，提出了土地資源整治措施，為類(lèi)似地區(qū)進(jìn)行土地復(fù)墾提供參考。

1 研究區(qū)概況

1.1 自然概況

研究區(qū)屬北寒帶大陸性氣候，冬季嚴(yán)寒、夏季炎熱，歷年最低氣溫-46.7 ℃ ，年平均氣溫-3.1 ℃。霜凍期長(zhǎng)達(dá)8個(gè)月，年平均降水量400 mm，蒸發(fā)量1 267.10 mm，降雨期多集中在7、8月份。冬季積雪最大厚度31 cm，季節(jié)凍結(jié)深度3 m，西北風(fēng)出現(xiàn)的頻率最多，最大風(fēng)速29 m/s。礦區(qū)所在區(qū)域土壤類(lèi)型主要為黑鈣土，其主要特征是土壤中有機(jī)質(zhì)的積累量大于分解量，土層上部有一黑色或灰黑色肥沃的腐殖質(zhì)層。黑鈣土土體呈黑色、暗黑色或淡黑色；腐殖質(zhì)層的厚度通常為30～45 cm；具有良好的粒狀、團(tuán)粒狀結(jié)構(gòu)；土壤有機(jī)質(zhì)含量較高，一般為5%～8%，土壤反應(yīng)為中性至微堿性，pH 6.5～8.5，從上到下增強(qiáng)。礦區(qū)位于呼倫貝爾草原東端、大興安嶺西麓，屬典型的林草過(guò)渡地帶，區(qū)域內(nèi)林地以針闊混交林為典型代表，草地主要植被類(lèi)型群落建群種為禾草、苔草，優(yōu)勢(shì)種有冰草、蘆葦、堿草等。群落高約20～30 cm，蓋度60%～80%。

1.2 礦區(qū)概況

研究區(qū)位于大雁一礦采空區(qū)內(nèi)，大雁一礦礦區(qū)面積9.899 8 km2，一礦始建于1974年11月， 2006年改擴(kuò)建后生產(chǎn)能力提升為180萬(wàn)t/年，一礦井田內(nèi)及外圍共有小井49個(gè)（井田內(nèi)44個(gè)），除部分小井報(bào)廢外，其余小井均根據(jù)國(guó)家有關(guān)文件精神于2000年均已關(guān)閉。自2004年，國(guó)家、自治區(qū)先后對(duì)大雁一礦地面塌陷、固體廢棄物等歷史遺留的礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行了3期治理，治理面積6.065 3 km2。大雁一礦歷史遺留礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題僅為0.9 km2，該區(qū)位于大雁一礦礦區(qū)東南，南側(cè)距牙克石市東山煤礦約1.2 km，地面沉陷形成于2008年，主要礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題為地裂縫，破壞土地類(lèi)型主要為草地，范圍0.21 km2。地面塌陷形成于20世紀(jì)90年代，是原地方小煤礦亂采亂挖形成的，主要礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題為塌陷坑、煤矸石占用破壞土地，占用破壞土地類(lèi)型主要為草地、農(nóng)田，范圍0.103 km2。

1.3 礦區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀

礦產(chǎn)資源開(kāi)發(fā)活動(dòng)既產(chǎn)生大量的物質(zhì)財(cái)富，促進(jìn)社會(huì)進(jìn)步和人類(lèi)文明，也廣泛、直接地影響生態(tài)系統(tǒng)平衡，影響和制約礦業(yè)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展[2]，大雁礦區(qū)采礦主要引發(fā)的礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題為地裂縫、地面塌陷、固體廢棄物占用破壞土地資源，而地面塌陷是井工采煤的主要地質(zhì)災(zāi)害之一，其危害性嚴(yán)重[3-4]，

1.3.1 地裂縫。

區(qū)內(nèi)地裂縫50條，地裂縫縫寬0.1～0.3 m，縫長(zhǎng)最長(zhǎng)可達(dá)109 m，最短4 m，可視深度約1.5 m，累計(jì)長(zhǎng)度1 563 m，破壞土地類(lèi)型草地、礦區(qū)道路。

1.3.2 地面塌陷。

區(qū)內(nèi)塌陷坑共有30個(gè)，最大單坑破壞土地面積270 m2，最小單坑破壞土地面積17 m2，坑深2～4 m。塌陷坑容積7 824 m3，損毀土地2 932 m2。損毀土地類(lèi)型為草地、農(nóng)田。

1.3.3 固體廢棄物。固體廢棄物共有3處，堆高2～3 m，占地面積1 996 m2，總堆積量4 256 m3，占用土地類(lèi)型草地、農(nóng)田。

2 礦山地質(zhì)環(huán)境治理整治

2.1 損毀土地的地形整治

2.1.1 工程量的計(jì)算方法。

此次礦山地質(zhì)環(huán)境治理工程實(shí)物工程量計(jì)算方法為：根據(jù)實(shí)測(cè)1∶2 000地形圖，將測(cè)量出的每一處塌陷坑、固廢堆的面積及平均深度（高度）進(jìn)行塌陷坑、固廢堆體積計(jì)算；結(jié)合實(shí)地調(diào)查GPS定位圈定塌陷坑、固廢堆的分布范圍確定平整、清運(yùn)和種草區(qū)面積。塌陷坑、固廢堆的平均深度（高度）確定方法：對(duì)每個(gè)塌陷坑、固廢堆布設(shè)至少3處深度測(cè)量點(diǎn)，根據(jù)塌陷坑、固廢堆的復(fù)雜程度對(duì)測(cè)量點(diǎn)的布設(shè)數(shù)量做相應(yīng)調(diào)整。每處深度測(cè)量點(diǎn)是以坑（堆）頂至坑（堆）底邊坡垂直高度的1/3～2/3進(jìn)行深度確定，經(jīng)每處測(cè)量點(diǎn)確定深（高）度后，取一平均值作為該塌陷坑、固廢堆的平均深（高）度（圖1）。地裂縫計(jì)算方法為地裂縫長(zhǎng)度、寬度及可視深度進(jìn)行估算。

圖1 塌陷坑平均深度取值示意

2.1.2 地形整治方案。

2.1.2.1 地裂縫整治工程。

地裂縫治理方法采用較為普遍使用的夯填法，首先利用1.5 m3裝載機(jī)、5 t自卸車(chē)等大型機(jī)械設(shè)備將填充土方輸運(yùn)至治理現(xiàn)場(chǎng)，治理區(qū)內(nèi)地裂縫寬度0.1～0.3 m，大型機(jī)械直接施工將對(duì)周邊草場(chǎng)植被產(chǎn)生較大破壞，施工中可采用膠輪推車(chē)等工具進(jìn)行人工填充，治理過(guò)程中需盡量縮短運(yùn)距。治理區(qū)地裂縫總長(zhǎng)度1 563 m，平均深度1.5 m，經(jīng)估算地裂縫治理需土方484 m3

2.1.2.2 塌陷坑、廢棄井整治工程。

治理區(qū)內(nèi)塌陷坑規(guī)模不等、形狀各異，由于固體廢棄物回填后地表植被恢復(fù)需大量耕植土，為了不造成周邊取土二次破壞生態(tài)環(huán)境，首先利用挖掘機(jī)、59 kW推土機(jī)等大型設(shè)備對(duì)塌陷坑內(nèi)進(jìn)行表土剝離。剝離厚度0.3 cm，治理區(qū)表土剝離面積2 929 m2，剝離量879 m3，各塌陷坑剝離土方就近存放，待塌陷坑回填固廢后進(jìn)行表層覆土工程。表土剝離示意見(jiàn)圖2。

圖2 表土剝離示意

區(qū)內(nèi)塌陷坑共有30個(gè)，廢棄豎井1個(gè)，治理區(qū)塌陷坑及廢棄豎井固廢（矸石）回填量7 820 m3，覆土總量880 m3，其中剝離表土量879 m3，廢棄豎井就近取土1 m3。

治理區(qū)內(nèi)固體廢棄物（煤矸石）堆積量4 256 m3。不能滿(mǎn)足塌陷坑及廢棄豎井固廢回填需求量，剩余3 564 m3固廢量全部利用其他礦山產(chǎn)生的煤矸石進(jìn)行回填。治理時(shí)首先利用1.5 m3裝載機(jī)、59 kW推土機(jī)、5 t自卸車(chē)等機(jī)械設(shè)備將

治理區(qū)內(nèi)3處固體廢棄物回填進(jìn)其周邊塌陷坑內(nèi)，塌陷坑回填時(shí)距地表30 cm時(shí)停止回填固廢，改用剝離表土進(jìn)行表層覆土?；靥顣r(shí)將粒徑較大的土方回填至坑底，粒徑較小的土方盡量回填至上部。

由于廢棄豎井無(wú)法進(jìn)行表土剝離，但其需土量不大，可就近取其周邊土壤進(jìn)行表層覆土，廢棄豎井固廢回填量93 m3，表層覆土量1 m3。

2.2 治理區(qū)松平及綠化工程

治理區(qū)分為A、B區(qū)，A區(qū)為地裂縫治理區(qū)域，采用治理方式為人工填夯，治理過(guò)程中區(qū)內(nèi)植被破壞程度較小，植被可自然恢復(fù)，且地裂縫對(duì)區(qū)域地形破壞較小，平整及綠化工程可不予考慮。

B區(qū)為塌陷坑集中區(qū)，為達(dá)到回填后與周邊地貌相協(xié)調(diào)的景觀效果，在回填塌陷坑表面進(jìn)行松平，機(jī)械可選用拖拉機(jī)牽引鏵式犁、平地器等設(shè)備[5]，松平深度20 cm，B區(qū)塌陷坑表面松平區(qū)總面積（包括固體廢棄物占地面積）4 928 m2，松平土方量986 m3。

松平過(guò)程中同時(shí)播撒適宜當(dāng)?shù)厣L(zhǎng)的羊草、冰草、冷蒿、苜蓿、甘草、黃花等草籽，散播面積4 928 m2，草籽撒播量按80 kg/hm2計(jì)算，需撒播草籽39.5 kg。

3 結(jié)語(yǔ)

大雁一礦礦區(qū)地面塌陷地質(zhì)災(zāi)害嚴(yán)重，對(duì)礦區(qū)土地資源造成了嚴(yán)重破壞。通過(guò)該項(xiàng)目的實(shí)施，使大雁礦區(qū)土地資源得到保護(hù)，消除了治理區(qū)內(nèi)危害人民生命財(cái)產(chǎn)安全的地質(zhì)災(zāi)害隱患，使當(dāng)?shù)鼐用袢诵姆€(wěn)定，社會(huì)安定，積極促進(jìn)當(dāng)?shù)氐纳鐣?huì)穩(wěn)定和地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，為區(qū)域可持續(xù)發(fā)展提供良好的生態(tài)環(huán)境條件，對(duì)和諧社會(huì)的構(gòu)建具有積極意義。

采礦損毀土地整治的實(shí)施可使整治區(qū)生態(tài)環(huán)境明顯好轉(zhuǎn)，具體體現(xiàn)在以下4個(gè)方面：

（1）整治區(qū)景觀的變化?？梢愿淖冎卫砘謴?fù)區(qū)較差的生產(chǎn)與生活環(huán)境，使廢棄土地恢復(fù)成草地，從而提高了治理恢復(fù)區(qū)的植被覆蓋率，有利于生態(tài)良性循環(huán)，從而創(chuàng)造一個(gè)較好的人類(lèi)生活環(huán)境。

（2）防風(fēng)固沙，減少了水土流失。經(jīng)過(guò)治理與草地恢復(fù)，地表風(fēng)蝕沙化得到根本控制。

（3）涵養(yǎng)水源，改良土壤。經(jīng)過(guò)治理后，地面土壤結(jié)構(gòu)得到改善，提高了土地抗沖、抗蝕能力。

（4）可有效保護(hù)水源地和生態(tài)環(huán)境，使土地資源的利用價(jià)值得到提升，間接地創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)效益。

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