張 根，閆 杰

（1.中煤平朔集團有限公司 安家?guī)X露天礦，山西 朔州 036000；2.煤科集團沈陽研究院有限公司 露天分院，遼寧 撫順 113122）

安全與環(huán)保

露天礦建設對生態(tài)環(huán)境影響評價及生態(tài)恢復研究

張 根1，閆 杰2

（1.中煤平朔集團有限公司 安家?guī)X露天礦，山西 朔州 036000；2.煤科集團沈陽研究院有限公司 露天分院，遼寧 撫順 113122）

選取安家?guī)X露天礦環(huán)境影響評價范圍、環(huán)境污染源、生態(tài)環(huán)境影響及水土流失防治措施等多方面研究，探討了新型露天礦綠色評價體系關注4個方面及9項污染源識別。平朔礦區(qū)生態(tài)經(jīng)過20多年生態(tài)環(huán)境恢復治理，實現(xiàn)了邊開采邊治理，同步生態(tài)修復模式。

露天礦；生態(tài)環(huán)境；綠色評價；水土流失

0 引 言

平朔礦區(qū)地貌屬于黃土低山丘陵區(qū)，區(qū)內地勢北高南低，中部高東西兩側低，區(qū)內溝谷大致呈南北向樹枝狀分布。大面積為黃土覆蓋，礦區(qū)地形破碎復雜，沖溝發(fā)育，地面切割現(xiàn)象嚴重，切割深度一般為30～50 m，地面平均坡度10°左右，溝壑密度約5.2 km/km2。平朔礦區(qū)有安太堡露天礦、安家?guī)X露天礦、東露天礦3個露天礦。

平朔礦區(qū)分布面積最廣的是黃綿土，結構差，抗侵蝕能力差。礦區(qū)植被稀疏，植被覆蓋在10%左右，土壤抗侵蝕能力差、降雨時空分布不均、降雨集中及暴雨破壞性強等原因，使水力侵蝕成為該區(qū)內水土流失的主要類型，其次是風力侵蝕。根據(jù)《山西省雁北地區(qū)平魯縣水土保持專項規(guī)劃報告（1986—2000）》該區(qū)土壤侵蝕模數(shù)最小為6 000 t（/km2·a），最大高達15 000 t（/km2·a）。因此，在平朔礦區(qū)綠色開采評價中，需要重點考慮對環(huán)境的評價及水土流失預測防治。

1 露天礦項目建設生產(chǎn)中環(huán)境評價原則

露天煤礦在建設過程中，對環(huán)境影響可分為3個時期，即建設期、達產(chǎn)期、主要輔助福利設施。主要影響要素涉及領域：物理-化學、生態(tài)、美學及社會-經(jīng)濟等。

建設期主要生產(chǎn)活動為建筑搬遷、穿孔爆破、采掘土巖、卡車運輸、排土場、平整場地及修筑道路鐵路等，對生成環(huán)境破壞主要有大氣質量、噪聲質量、林草植被、土地利用，涉及地面水水文、地下水質量、震動。

達產(chǎn)期主要生產(chǎn)活動建筑搬遷、穿孔爆破、采掘土巖與毛煤、卡車運輸、排土場、破碎站、皮帶運輸、選煤廠、原煤儲煤場等。對生成環(huán)境破壞主要有大氣質量、噪聲質量、土地利用，涉及地面水水文、地面水質量、地下水質量、震動、林草植被等。

主要輔助福利設施，對生成環(huán)境破壞主要有地面水水文、地面水質量、土地利用，及大氣質量、地下水水文、噪聲質量等。

生態(tài)環(huán)境影響要素是以長期甚至是不可逆轉的影響為主要形式，物理-化學影響要素，即地面水、地下水、大氣、噪聲、震動等，影響范圍較廣主要以短期的可逆的影響為主要形式。對區(qū)域環(huán)境的主要制約為生態(tài)環(huán)境的影響，即表現(xiàn)為對土地資源的占用和改變所引起的生態(tài)影響，其次是大氣環(huán)境質量和水環(huán)境質量對建設項目的制約因素。項目開發(fā)過程中排出大量剝離土巖、煤矸石、運輸起塵等對大氣環(huán)境的影響和生產(chǎn)生活污水、礦坑廢水與選煤廢水排放對水環(huán)境的影響。對固體廢物、噪聲和震動也應給予重視。

選取安家?guī)X露天礦對區(qū)域環(huán)境的影響進行評價。安家?guī)X礦區(qū)地面水系屬海河流域、永定河水系。區(qū)內溝谷均為馬關河、七里河的支流。該礦區(qū)土壤侵蝕模數(shù)按10 120 t/（km2·a）選取。

1.1 露天礦山建設期間評價內容及環(huán)境影響范圍

1）大氣評價。露天礦生活區(qū)和生產(chǎn)區(qū)之間相距一定的距離，地形又比較復雜。故大氣評價既要從整體考慮，還要考慮其相對獨立性。評價范圍北起白家辛窯，南至朔州城，西起七里河，東至馬關河，評價范圍約150 km2。預測評價的關心點主要為生產(chǎn)區(qū)附近的村莊和生活區(qū)影響的城區(qū)朔州城。

2）地面水評價。工業(yè)場地污、廢水（含選煤廠）、坑內排水和居住區(qū)污水均排入七里河。七里河到太平窯水庫（含水庫）約28 km的河段。預測評價的關心點為太平窯水庫。

3）地下水評價。調查范圍：西為七里河流域，東以馬關河，北起井坪，南至耿莊斷層至神頭泉，面積約200 km2。預測評價范圍為安家?guī)X露天礦勘探區(qū)及七里河地面水評價河段沿岸。預測評價的主要關心點為生產(chǎn)區(qū)附近村莊淺層水井及劉家口水源。

4）固體廢物堆置評價。剝離物、洗煤矸石等排放的區(qū)域，即外排土場占地面積約6 km2的范圍。評價的關心點為排土場附近村莊。

5）生態(tài)評價。調查范圍為井田勘探境界適當外延總計約80 km2。預測評價范圍重點為露天礦首采區(qū)約我20 km2；安家?guī)X和露天礦工業(yè)場地約1.0 km2；生活區(qū)即居住區(qū)評價范圍為1 km；鐵路專用線8.5 km長兩側各100 m。預測評價的關心點主要為首采區(qū)村莊、土地和植被。

6）環(huán)境噪聲評價。預測評價范圍生產(chǎn)區(qū)為首采區(qū)約20 km2，工業(yè)場地范圍為0.5 km2，選煤廠廠界外延300 m；居住區(qū)范圍為0.5 km2；鐵路專用線8.5 km長兩側各200 m范圍。預測評價的關心點為評價范圍內村莊。

7）震動評價。調查范圍為露天礦首采區(qū)邊界向外3.0 km，預測評價范圍為首采區(qū)邊界向外1.5 km。預測評價的關心點為評價范圍內地面建筑設施及地方煤礦。

1.2 綠色評價體系對環(huán)境染源的識別

露天煤礦項目開采中凸顯出的生態(tài)環(huán)境問題，包括露天礦對土地的開挖和壓占，對水資源的污染和破壞，對大氣環(huán)境的污染和噪音污染，對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的污染，從而形成對固體、水體、大氣及生態(tài)環(huán)境的污染。拓展延伸至露天煤礦生產(chǎn)中需要考慮到露天開采中生產(chǎn)準備、采裝、運輸、排卸等環(huán)節(jié)對生態(tài)環(huán)境治理的影響。

因此，構建的露天礦綠色評價體系中，環(huán)境污染源從大氣環(huán)境污染問題、生態(tài)破壞問題、地質環(huán)境自我修復能力及生產(chǎn)環(huán)節(jié)高效綠色開采等4個方面，考慮噪音、粉塵、氣體環(huán)境污染、水體破壞、固體污染、地質災害、水土流失、綠化復墾、生態(tài)修復、高效開采等9個內容進行研究。

1）大氣環(huán)境污染問題：開采環(huán)節(jié)中主要形成的噪音、粉塵及大氣等污染源，其中噪音、粉塵主要來源生產(chǎn)中穿孔，爆破，裝卸，運輸，排卸，煤礦破碎等產(chǎn)生環(huán)節(jié)；大氣污染主要為使用化石能源（煤炭、天然氣、石油等）進行生產(chǎn)、運輸所產(chǎn)生的廢氣，礦區(qū)煤層或排棄矸石自燃形成的大氣污染源。

2）生態(tài)破壞問題：主要包括對水體破壞、固體環(huán)境污染和地質災害。露天采礦過程中，煤巖層剝離過程破壞了原始地表環(huán)境，地下水系及地表水系環(huán)境，造成對水體環(huán)境的破壞。露天礦排卸物料對固體環(huán)境污染、水環(huán)境污染；并且采礦活動中形成的大量礦石和固體排棄物也易誘發(fā)泥石流、滑坡等地質災害。

3）生態(tài)環(huán)境修復：主要為排土場區(qū)域的水土流失、人工綠化或生態(tài)修復，其主要涉及到排土場生態(tài)環(huán)境恢復。

4）生產(chǎn)環(huán)節(jié)高效綠色開采：主要研究生產(chǎn)時，高效開采、引入環(huán)保控制（環(huán)保新方法）、安全開采，其主要涉及到露天礦高效綠色生產(chǎn)環(huán)節(jié)。

通過對礦山建設活動污染源的辨識，確定了礦區(qū)對環(huán)境的因素，在此基礎上提出礦區(qū)卡雙色開采評價指標，這些指標中有些可以定量表達，有些只能定性說明，綠色礦山評價涉及到眾多指標，因此需要建立綠色礦山開采評價體系，確定礦區(qū)生產(chǎn)中對環(huán)境影響的重要因素，并可以評價露天礦山的綠色開采程度。

2 生產(chǎn)建設過程中水土流失預測

露天礦總體布局可分為以采掘場、排土場、選煤廠、生產(chǎn)系統(tǒng)為主體的生產(chǎn)區(qū)，以礦本部、材料設備庫、機修車間、污水處理廠等設施組成的工業(yè)場地生產(chǎn)服務區(qū)，占地面積統(tǒng)計見表1所示。

表1 露天礦建設占地面積統(tǒng)計

露天礦達產(chǎn)時，采掘場已形成年產(chǎn)原煤1 500萬t的生產(chǎn)能力，外排土場東西兩區(qū)都已啟用，地面毛煤破碎站及生產(chǎn)系統(tǒng)、選煤廠均已建成。

工業(yè)場地在露天礦達產(chǎn)時，已建成下列各項設施：礦本部、組裝場、機修車間、材料設備庫、35 kV配電所、配水廠、污水處理廠、污水庫、七里河改道工程、大西溝改道等。

2.1 工程建設對水土流失的影響

露天礦采掘場、排土場范圍內，橫跨東酸茨、狼塔、王槐洼、南窯、西干溝等溝道。礦區(qū)范圍內原始地表形態(tài)受到大面積的工程破壞，將大量的松散黃土和巖石碎塊發(fā)生移動和重新堆積，將嚴重破壞自然狀態(tài)下的生態(tài)平衡，加劇水土流失。其中水土流失預防的重點是采掘場和排土場。

采掘場的開挖，原始地表深淺植被被全部破壞、地面土壤巖石裸露面積很大，形成深達約200m的露天礦坑，四壁光禿，巖石反照強烈，易形成多風少雨的獨特小氣候。暴雨沖淋使巖石風化，雨滴直接作用土體使濺蝕加劇，大風作用使風力侵蝕增強，形成強侵蝕區(qū)。露天坑四周高中間低，發(fā)生的水土流失均流向坑底，不易向下游流失。所以采掘場發(fā)生的是風蝕。

排土場的建設，原始地表逐漸形成松散的土石堆體，形成的混雜的排棄土體結構，表層抗蝕能力較差，經(jīng)暴雨沖刷，極易使排土場的松散顆粒被帶走，發(fā)生新的水土流失。同時，降雨下滲也會使松散土體的物理力學性質改變，造成堆體的穩(wěn)定性降低，導致滑坡，崩塌以及周圍沖溝發(fā)育等水土流失現(xiàn)象。排土場的水土流失將加大七里河及下流河道的含沙量。

露天礦礦田位于馬關河與七里河之間，區(qū)內絕大部分是馬關河與七里河的支流。如果按照流域確定水土流失治理范圍，處于安家?guī)X露天礦天附近，馬關河流域面積約100 km2，七里河由于安太堡露天礦的建設已改道，流域面積約為30 km2，水土流失治理范圍應為130 km2。

如果按照小流域確定水土流失治理范圍，區(qū)內有大長洼溝、大六嘴溝、西干溝等數(shù)條沖溝，其水土流失治理范圍應為75 km2。

若按照達產(chǎn)年末工程直接影響范圍確定水土流失治理范圍和水土保持措施，達產(chǎn)年后，視工程進展情況具體分析確定水土保持措施，達產(chǎn)年以后，視工程進展情況具體分析確定水土保持措施。達產(chǎn)年末工程直接影響范圍為28 km2。至達產(chǎn)年末采掘場露天礦坑3.8 km2的范圍和外排土場上游約13 km2的范圍不會造成直接的水土流失，因此，最終確定水土流失治理范圍為11.2 km2。

2.2 水土流失防治措施

水土流失防治方案制定的原則是以小流域治理為單元，水土流失防治方案的目標是防止該礦的開發(fā)引起新的水土流失，同時對區(qū)內原有的強烈的水土流失實行控制治理，改善生態(tài)環(huán)境。

水土流失防治方案制定以工程措施與林草措施合理配置、水保持措施與地面防排水措施相結合的綜合治理方案。水土保持生物措施主要是植樹種草。

采掘場及內排土場，不會引起直接的水土流失。地面防排水工程已經(jīng)考慮設置了7座擋水壩，在地面排水溝和復墾措施，在采掘場周界設置地面防護林帶。

外排土場最終平盤形成以后，首先對外排土場的最終平盤臺階和邊坡進行復土整地，土壤改良，在各平盤布置為反坡，反坡坡度為3‰。在排土場最終臺階與邊坡上均種植速生耐旱、耐貧瘠的植物，如紫花苜蓿、沙打旺、羊柴等。在草皮生長3～5 a后，種植灌木、喬木等。至達產(chǎn)年末，排土場綠化面積為3.0 km2。

工業(yè)場地：水土保持措施主要是設置地面排水溝，有規(guī)則地疏導地面降水，同時植樹種草設置防護帶。

道路及其他工程：地面運輸?shù)缆吩谛拗r需要大量的填挖方，取土、棄土等將不可避免地破壞原生地表的植被和已經(jīng)相對穩(wěn)定的土體，從而引起新的水土流失。水土保持措施主要為植樹種草，同時對道路取土場地和棄土場地要進行削坡整平處理，并考慮植草綠化。

其他工程：主要有帶式輸送機道、七里河改道、污水庫等，這些工程的建設破壞了原生地表的地形地貌，對水土流失的直接影響作用較強。七里河改道設計中已采取的漿砌塊石護砌防止河床沖刷的措施外，還需要沿河兩側布設防護林帶和種草。帶式輸送機道兩側除已采取的排水措施，還需要考慮種草琥珀以防止沖刷。污水庫則需要考慮圍堤的穩(wěn)定性和防沖刷措施。

3 平朔礦區(qū)生態(tài)環(huán)境修復

平朔礦區(qū)處于生態(tài)脆弱區(qū)，然而如何實現(xiàn)生態(tài)脆弱礦區(qū)生態(tài)修復，保證生態(tài)修復良性且可持續(xù)的發(fā)展，是當前必須面對的難點。平朔礦區(qū)經(jīng)過20余年的生態(tài)修復治理，已完成2 500 km2生態(tài)重建。從平朔礦區(qū)現(xiàn)有生態(tài)系統(tǒng)運行情況、土地資源利用狀況和未來生態(tài)產(chǎn)業(yè)的設計需求分析，將礦區(qū)人工生態(tài)系統(tǒng)分為3個功能區(qū)，即生態(tài)保護功能區(qū)，農田功能區(qū)和設施農業(yè)功能區(qū)。實現(xiàn)了邊開采邊治理同步生態(tài)修復模式。

3.1 生態(tài)保護功能區(qū)

1）生態(tài)防護林。以安太堡南排土場、西排土場、內排南部、安家?guī)X東排土場和東露天的外排土場為主，構成礦區(qū)生態(tài)防護林帶和林區(qū)，生態(tài)防護林的面積不低于礦區(qū)復墾區(qū)面積的40%，保證礦區(qū)的生態(tài)安全。

2）農田防護林網(wǎng)。主要以3個大型露天礦的內排土場為主，目的是要保護農田的安全，防止風蝕，創(chuàng)造有利于作物生長的環(huán)境。

3）道路林網(wǎng)與礦區(qū)園林建設。包括公路、鐵路、田間道路兩旁和工業(yè)廣場區(qū)的綠化，既有防風固沙防止污染的作用也有園林美化景觀的效果。

3.2 農田功能區(qū)

農田功能區(qū)屬于動態(tài)變化頻繁的區(qū)域，并且屬于占比最大的區(qū)域。農田功能區(qū)隨著內排土場復墾面積增大將逐漸增多。農田含設施農業(yè)功能區(qū)面積規(guī)劃中占總復墾面積的40%。從整地工藝上可分為自沉穩(wěn)定區(qū)，農田整理區(qū)，土壤熟化區(qū)，生產(chǎn)種植區(qū)。

3.3 設施農業(yè)功能區(qū)

包括大棚菜地、果園、食用菌基地，現(xiàn)代養(yǎng)殖及加工區(qū)。該區(qū)是現(xiàn)代生態(tài)農業(yè)集中展示區(qū)，主要包括農業(yè)和現(xiàn)代養(yǎng)殖功能區(qū)。規(guī)劃建設智能溫室16 000 m2、節(jié)能溫室800間，現(xiàn)代化羊舍30間，現(xiàn)代化肉雞場，配套飼料加工廠，屠宰加工廠，散養(yǎng)雞養(yǎng)殖區(qū)，蛋雞養(yǎng)殖場，沼氣利用設施，有機肥料加工廠等。

4 結 論

1）露天礦山建設期間評價方法主要關注影響區(qū)域內的大氣、地面水、地下水、固體廢物堆置區(qū)域、生態(tài)環(huán)境、噪聲、震動等7項環(huán)境區(qū)域及預測重點關注區(qū)域。新型露天礦綠色評價評價體系從大氣環(huán)境污染問題、生態(tài)破壞問題、地質環(huán)境自我修復能力及生產(chǎn)環(huán)節(jié)高效綠色開采等4個方面，需要考慮噪音、粉塵、氣體環(huán)境污染、水體破壞、固體污染、地質災害、水土流失、綠化復墾、生態(tài)修復、高效開采等9個內容，確定環(huán)境污染源識別。

2）分析了安家?guī)X露天礦達產(chǎn)年末工程直接影響范圍為28 km2，露天礦坑3.8 km2的范圍和外排土場上游約13 km2的范圍不會造成直接的水土流失，因此，最終確定水土流失治理范圍為11.2 km2。水土流失防治以工程措施與林草措施合理配置、水保持措施與地面防排水措施相結合的綜合治理方案。

3）介紹了平朔礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)工程恢復建設情況，將礦區(qū)生態(tài)恢復區(qū)域系統(tǒng)分為3個功能區(qū)，即生態(tài)保護功能區(qū)，農田功能區(qū)和設施農業(yè)功能區(qū)。各個功能區(qū)域已經(jīng)取得的成果及未來規(guī)劃建設成果。

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【責任編輯：張 夙】

Study on the im pact evaluation of open-pitm ine construction on ecological environment and ecological restoration

ZHANG Gen1,YAN Jie2
(1.Anjialing Open-pit Mine,China Coal Pingshuo Group Co.,Ltd.,Shuozhou 036000,China; 2.China Coal Technology and Engineering Group Shenyang Research Institute,Fushun 113122,China)

Through researching the evaluation scope of environmental effect,environmental pollution source,ecological environmental impact and soil erosion prevention measures,the article explores the green evaluation system focusing on 4 aspects and 9 pollution sources identification.By 20 years of ecological environment restoration in Pingshuomining area,themine achieves mining while treatment and synchronous ecological restoration mode.

open-pitmine;ecological environment;green evaluation;soil erosion

X22

B

1671－9816（2017）09－0080－05

2017-05-24

國家自然科學基金聯(lián)合基金資助項目（U1361211）

張 根（1987—），男，朔州平魯人，畢業(yè)于山西大學行政管理專業(yè)，現(xiàn)為平朔集團安家?guī)X礦調度室生產(chǎn)調度員。

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.09.021

張根，閆杰.露天礦建設對生態(tài)環(huán)境影響評價及生態(tài)恢復研究［J］.露天采礦技術，2017，32（9）：80-83.