方南平

(福建省地質(zhì)測繪院，福州，350002)

近些年來，隨著國家基本建設(shè)和房地產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，砂石料需求迅猛增長，采石場數(shù)量也呈激增之勢，露天采石場的特點是規(guī)模小、數(shù)量多、距城市近、破壞環(huán)境影響的范圍大。眾多采石場正面臨著十分嚴重的生態(tài)環(huán)境退化問題，如環(huán)境惡化、水土流失、生物多樣性銳減等亟待解決。筆者以福建古田大垅際礦區(qū)建筑用凝灰?guī)r礦為例，探討露天采石場臺階式開采礦山生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理土地復(fù)墾措施。

1 礦區(qū)概況

1.1 地理位置

福建古田大垅際礦區(qū)建筑用凝灰?guī)r礦為露天采石場采礦權(quán)滅失后，在原有礦區(qū)范圍按空白區(qū)重新設(shè)置礦山，礦山位于古田縣27°方向，直距約5.5 km處，行政區(qū)劃隸屬古田城東街道廷元里村管轄，地理坐標：東經(jīng)118°46′22″～118°46′28″，北緯26°37′18″～26°37′26″。

擬建礦區(qū)地處古田西北部，為低山丘陵地貌類型[1]。礦區(qū)周圍山體海拔330～652 m，山體與河流走向呈北西向為主，地形切割程度一般，地勢總體上呈東南高西北低。

1.2 工程地質(zhì)條件

礦區(qū)內(nèi)巖土體較簡單，主要有晚侏羅世南園群赤水組下段碎斑熔巖和第四系主要為殘坡積層。碎斑熔巖巖石為致密塊狀，完整、質(zhì)地堅硬，巖石力學(xué)強度高，其工程地質(zhì)性能好，在赤水組下段碎斑熔巖中未見有明顯的斷裂構(gòu)造，僅見有小的裂隙；第四系殘坡積層主要由粘性土、亞粘土組成，呈風化-半風化狀，力學(xué)強度低，穩(wěn)定性差。浮土由巖石風化、剝蝕就地殘留或坡面流水攜帶運移在斜坡上沉積而成。礦區(qū)工程地質(zhì)條件屬簡單類型。

1.3 水文地質(zhì)條件

礦區(qū)上方匯水面積小，自然排水條件好，上游匯水主要在東南側(cè)，匯水面積約0.04 km2。區(qū)內(nèi)有一條東西向小溪流，流量2～3 m3/h，在礦區(qū)外圍東南側(cè)高地設(shè)截排水溝，將溪流引向礦區(qū)外圍。采場補水主要為大氣降水，大氣降水多形成坡面漫流動，排泄暢通。

第四系孔隙含水層受季節(jié)影響較大，春、夏季節(jié)雨水較多，而秋、冬季節(jié)雨水較少。礦區(qū)內(nèi)大面積分布碎斑熔巖，既是礦體，也是圍巖。雖然節(jié)理裂隙較發(fā)育，但其儲水性差，主要由大氣降水補給，水量受季節(jié)影響，對礦體無影響。礦區(qū)水文地質(zhì)條件屬簡單類型。

1.4 環(huán)境地質(zhì)條件

礦區(qū)位于Ⅵ度地震烈度分區(qū)，區(qū)域穩(wěn)定性較好。開采產(chǎn)生的礦石及廢石土，屬無毒、無味、無放射性物質(zhì)，對周圍環(huán)境不具影響。周邊主要為果園、林地、灌木林地等，西南下游分布有少量水田。礦區(qū)距南側(cè)的廷元里村距離1.7 km， 距東南側(cè)的極樂村距離2.0 km，距西側(cè)鄉(xiāng)道約260 m，距西北側(cè)鄉(xiāng)道約150 m，距東南側(cè)的古田水庫距離1.9～2.3 km，礦區(qū)周圍未發(fā)現(xiàn)其它重要基礎(chǔ)設(shè)施、旅游景點等敏感目標。礦區(qū)環(huán)境地質(zhì)條件良好。

1.5 開發(fā)利用方案

礦山為露天采石場采礦權(quán)滅失后，在原有礦區(qū)范圍按空白區(qū)重新設(shè)置礦山繼續(xù)開采(圖1)，擬建設(shè)規(guī)模為年產(chǎn)建筑用凝灰?guī)r礦10萬m3。采用公路開拓汽車運輸方案，自上而下分臺階開采[2]，開采終了分別設(shè)置+540 m、+525 m、+510 m、+495 m、+480 m、+470 m等臺階。臺階高度10～15 m，臺階浮土和風化層坡面角為45°，新鮮巖石坡面角為75°。安全平臺寬度為4 m；清掃平臺寬度為7 m，最終境界邊坡角為 51°～59°。設(shè)計在礦區(qū)東側(cè)和南側(cè)外圍高地設(shè)截排水溝；總平面布置有采礦場、臨時堆場、工業(yè)場地和生活辦公區(qū)。

圖1 礦區(qū)平面布置示意圖Fig.1 Layout diagram of the deposit

2 礦山地質(zhì)環(huán)境影響評估

2.1 評估范圍和級別

礦山地質(zhì)環(huán)境保護與治理恢復(fù)的地域范圍，包括原礦山開采區(qū)及其礦業(yè)活動影響的地區(qū)(表1)，依據(jù)已經(jīng)存在和潛在的礦山地質(zhì)環(huán)境問題的區(qū)域，適度擴大評價范圍[3]，將原礦山損毀占用地和擬建損毀占用地等采礦活動直接相關(guān)的用地以及可能危害的區(qū)域，劃入評價區(qū)范圍。礦區(qū)總面積0.015 km2，來確定評估范圍為礦區(qū)范圍及其影響區(qū)域范圍,評估區(qū)面積約0.023 8 km2(表2)。

表1 礦山損毀土地現(xiàn)狀

表2 礦山預(yù)測損毀土地情況

根據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復(fù)治理方案編制規(guī)范，評估區(qū)重要程度屬一般區(qū)、礦山地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜程度為簡單、礦山生產(chǎn)建設(shè)規(guī)模屬大型，該礦山生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理方案評估級別確定為二級，地質(zhì)災(zāi)害危險性評估等級為三級[4]。

2.2 現(xiàn)狀評估

原礦山采用露天開采，礦區(qū)現(xiàn)狀存在的地質(zhì)環(huán)境問題有地質(zhì)災(zāi)害、地貌影觀的破壞、土地資源的占用及含水層的破壞。參照類似礦山的情況，其地質(zhì)災(zāi)害可能出現(xiàn)的區(qū)域為原露采區(qū)、原排土場、原工棚、原道路、原破碎站及原堆料場等。

(1)原礦區(qū)采用露天開采，原地形坡度25°～35°，目前已形成一個南北向長約150 m、東西向?qū)捈s85 m的似扇形采場，但未分臺階開采，臺階高度15～70 m，坡面角70°～85°。采場上方植被較發(fā)育，為灌木及雜草為主。依據(jù)現(xiàn)場調(diào)查，礦區(qū)邊坡上部的浮土層、風化-半風化層厚度為0.5～1.5 m，平均為1 m，呈泥土、碎屑狀，力學(xué)強度低，穩(wěn)定性差。在強降雨作用下易產(chǎn)生土層及強風化巖層崩塌，產(chǎn)生地質(zhì)災(zāi)害危險性較小、危害性也較小、影響程度較輕。

(2)礦山原破碎站及原堆料場設(shè)在礦區(qū)西側(cè)約30 m處的道路兩側(cè)，原地形坡度25°～30°，現(xiàn)為人工整平臺地，建筑依地勢而建，上部匯水面積較小，據(jù)現(xiàn)場觀察，未見滑坡、崩塌災(zāi)害，該處場地拆除后改建為臨時堆場。礦山原排土場原地形坡度20°～25°，上部匯水面積約5 884 m2，目前該排土場已停止使用，原堆面上已自然復(fù)綠，原排土場下方已設(shè)置干砌石擋墻。原工棚(辦公室)地形坡度25°～30°，建筑依地勢而建，場地改造量小，現(xiàn)場觀察未見滑坡、崩塌災(zāi)害，原工棚在基建初期拆除。礦山道路旁邊坡的巖土體主要為半軟弱松散巖組，工程地質(zhì)性能較差，據(jù)現(xiàn)場觀察，已有礦山道路邊坡基本穩(wěn)定，現(xiàn)狀未見滑坡、崩塌災(zāi)害。

據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境影響程度分級判定，該礦山開發(fā)利用現(xiàn)狀對礦山地質(zhì)環(huán)境影響較輕。

2.3 預(yù)測評估

按照開發(fā)利用方案進行開采，對露采區(qū)、擬建工業(yè)場地、表土臨時堆場、擬新設(shè)生活辦公區(qū)進行地質(zhì)災(zāi)害危險及危害性評估。露采區(qū)主要為潛在崩塌，規(guī)模小，影響程度輕，擬建的工業(yè)場地等附屬設(shè)施平整場地以挖方為主，開挖邊坡高度1～5 m，易引發(fā)上部土質(zhì)滑塌。表土臨時堆場設(shè)在礦區(qū)原破碎工業(yè)場地及臨時堆場內(nèi)，預(yù)測其引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害危險性較小，擬新設(shè)生活辦公區(qū)預(yù)測其引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害危險性較小。大氣降水、基巖裂隙水沿終了臺階內(nèi)側(cè)排水溝排至礦區(qū)外圍排水溝。礦區(qū)周圍無其他地表水體，礦山開采后水文地質(zhì)條件不會發(fā)生明顯變化。

根據(jù)預(yù)測評估分析，礦山開采中地質(zhì)災(zāi)害影響屬較輕，礦山開發(fā)利用對土地資源破壞程度屬較輕，地形地貌景觀破壞程度屬較嚴重，含水層破壞影響屬較輕。該礦山開發(fā)利用對礦山地質(zhì)環(huán)境影響屬較嚴重。

2.4 土地復(fù)墾適宜性評價

根據(jù)區(qū)內(nèi)已破壞的土地現(xiàn)狀，礦山原排土場已自然復(fù)綠，不再復(fù)墾；礦山公路留作林業(yè)公路使用，不復(fù)墾，因此適宜性評價不涉及礦山原排土場和礦山公路內(nèi)容。復(fù)墾適宜性評價分為以下三個單元：①露采場；②臨時堆場；③工業(yè)場地、生活辦公區(qū)及原工棚。根據(jù)區(qū)內(nèi)實際情況和復(fù)墾后的土地用途，確定選擇土地質(zhì)地、地形坡度、土壤有機質(zhì)含量、土地利用現(xiàn)狀、地質(zhì)災(zāi)害、灌溉條件、排水條件、巖土污染、有效土層厚度等作為適宜性評價的因子[5]，評價該項目待復(fù)墾土地的宜墾情況。90分以上為宜水田類，60～90分為宜旱地類，40～60分為宜草宜林類。

根據(jù)上述確定的指標分析，經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)查綜合考慮復(fù)墾區(qū)土地破壞程度、地表、地下水環(huán)境等確定土地利用方向，復(fù)墾區(qū)土地主要適宜林地和果園。因此復(fù)墾區(qū)適宜作為果園和林業(yè)用地使用。根據(jù)類似礦山經(jīng)驗，地面坡度超過15°時不宜復(fù)墾為果園，不利于水土保持，因此臨時堆場、工業(yè)場地、生活辦公區(qū)和原工棚復(fù)墾為果園，擬建采場和擴建礦界外原采場復(fù)墾為林地。除了礦區(qū)道路在閉坑后轉(zhuǎn)為林業(yè)用路外，其它擬損毀的土地復(fù)墾為果園和有林地，復(fù)墾率為92.6%。復(fù)墾前后各地類情況對比(表3)。

表3 復(fù)墾前后土地利用情況對比

3 恢復(fù)治理和復(fù)墾措施

為了改善自然景觀，恢復(fù)治理和保護礦山地質(zhì)環(huán)境，礦山終了臺階形成后和閉坑后，根據(jù)礦區(qū)地形地貌、巖土體特征、水文地質(zhì)特征、工程地質(zhì)特征、環(huán)境地質(zhì)特征及土地復(fù)墾適宜性評價結(jié)果，分年度進行礦山生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理土地復(fù)墾，恢復(fù)地下水的徑流、排泄功能，對可能存在的地質(zhì)災(zāi)害隱患進行治理。由于采挖、排棄等活動而形成的廢棄土地和臨時堆場等，根據(jù)不同情況，分別采取土地整治工程，對礦山基建臨時性占地及時采取恢復(fù)原貌措施。對破壞土地進行順序回填、平整、覆土及綜合整治。根據(jù)礦山生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀評估和影響預(yù)測評估結(jié)論，將生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理和土地復(fù)墾區(qū)域劃分為次重點防治區(qū)和一般防治區(qū)，次重點防治區(qū)包括設(shè)計露采場區(qū)域、礦界外原采場、臨時堆場及擬設(shè)工業(yè)場地，一般防治區(qū)包括生活辦公區(qū)、礦山公路及原排土場。各個防治區(qū)按照土地復(fù)墾要求和標準進行相應(yīng)土地整治工程[6]。

3.1 工程技術(shù)措施

(1)設(shè)計露天采場區(qū)沿擬設(shè)采場東側(cè)、南側(cè)上部設(shè)置一截水溝，截水范圍包括擬設(shè)采場、擬設(shè)礦區(qū)外原采場、臨時堆場及擬設(shè)工業(yè)場地。在截水溝兩端各設(shè)置一座沉淀池。沿擬設(shè)采場西側(cè)上部設(shè)置一截水溝，以接納采場各終了臺階的排水。在采場各終了各臺階內(nèi)側(cè)各設(shè)置一道排水溝，用于采場邊坡和臺階的排水需要。臺階內(nèi)側(cè)排水溝接入采場西側(cè)設(shè)置的截水溝。在采場內(nèi)的終了開采臺階外側(cè)設(shè)置一道擋土墻，以阻擋平臺覆土流失。在露采場周邊設(shè)置永久性鐵絲網(wǎng)防護柵欄，以防人畜誤入造成傷害。

(2)臨時堆場區(qū)在臨時堆場外圍設(shè)置一道土袋擋墻，以防止山坡水流對場內(nèi)堆土邊坡的沖刷影響，同時防止堆土受外界因素影響而產(chǎn)生崩塌、滑坡等地質(zhì)災(zāi)害；在臨時堆場上面覆蓋蓬布，以減少堆場淋溶水對水資源的污染影響。在臨時棄渣場服務(wù)期結(jié)束后，場內(nèi)堆放的棄渣在用于其他區(qū)域的覆土后，僅需進行簡單修整后即可。

(3)工業(yè)場地區(qū)和生活辦公區(qū)在礦山閉礦后，拆除工業(yè)場地內(nèi)的全部建(構(gòu))筑物，修整后即可進行覆土。

(4)礦山公路在內(nèi)側(cè)設(shè)置一道排水溝，以減少雨水水流對路面的沖刷影響。

(5)擬設(shè)礦界外原采場對以前開采留下的邊坡進行削坡治理，設(shè)置兩個4 m寬平臺并在平臺上栽種恢復(fù)植被。在臺階的內(nèi)側(cè)設(shè)置一道排水溝，以滿足采場邊坡和臺階的排水需要。臺階內(nèi)側(cè)排水溝接入南側(cè)采場設(shè)置的截水溝。

(6)原工棚在礦山開采前，拆除場內(nèi)的全部建(構(gòu))筑物，拆除后的建筑垃圾就地進行堆放，修整后即可進行覆土復(fù)墾。

(7)原排土場下部有修建攔截壩，上部目前已自然復(fù)綠，植被主要為灌木和果樹，無需進行恢復(fù)治理和復(fù)墾工程。

重要的工程治理措施主要有礦區(qū)外部截排水溝、終了臺階排水溝、道路截排水溝、沉淀池及擬建礦區(qū)外原采場的削坡治理工程等。

3.2 生物措施

礦區(qū)土地復(fù)墾項目施工建設(shè)、施工工藝及土地復(fù)墾各個環(huán)節(jié)要聯(lián)系成一個完整的系統(tǒng)，從而達到土地復(fù)墾前、復(fù)墾中、復(fù)墾后的土地開發(fā)利用、生產(chǎn)等環(huán)節(jié)的一體化經(jīng)營，形成土地復(fù)墾的規(guī)模效益和良性循環(huán)機制。復(fù)墾后的土地，主要防治措施包括水土保持、恢復(fù)植被和生態(tài)維護等工程。

(1)做好項目區(qū)內(nèi)水土保持的工作重點在于礦山臨時堆場的堆放過程，應(yīng)實施攔擋工程和截排水工程，在表土的堆場內(nèi)可種植草類植被防止水土流失。

(2)植被恢復(fù)選擇當?shù)匾嗽灾参镒鳛橹饕姆N植樹種，果園種植適合當?shù)卦苑N的桃樹，林地采取喬灌木結(jié)合方式，如馬尾松與胡枝子套種。

(3)在復(fù)墾區(qū)植樹措施結(jié)束后，采取必要的生物維護措施來保持土壤原有的肥力，同時也可以起到防治水土流失的作用，主要的生物措施為撒播草籽。為增加邊坡的穩(wěn)定性，可在邊坡坡腳種上藤本植物爬山虎，在終了臺階前沿種植向下攀爬植物常青藤，讓該植被快速爬滿邊坡。

3.3 工程量及實施年度

根據(jù)工程技術(shù)措施、生物措施，計算各功能區(qū)域的防治工程量(表4)。礦山的開發(fā)利用服務(wù)年限為3年，生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理土地復(fù)墾方案的適用年限為4年，為正式開采后4個年度。

表4 礦山生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理土地復(fù)墾工程量估算匯總及實施年度

4 結(jié)語

福建地區(qū)露天臺階開采礦山，可根據(jù)礦山地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀評估和影響預(yù)測評估結(jié)果，針對礦山地質(zhì)環(huán)境問題，將生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理區(qū)域劃分為相應(yīng)級別的防治區(qū)，按照土地復(fù)墾要求和標準進行相應(yīng)土地整治工程，分年度適時采取工程技術(shù)、生物等治理措施，同時進行地表變形監(jiān)測、礦區(qū)地下水水位、水質(zhì)監(jiān)測等措施進行防治，土地復(fù)墾所需的投資遠遠小于礦山地質(zhì)環(huán)境問題可能造成的經(jīng)濟損失，因此社會、環(huán)境、經(jīng)濟效益顯著。

1 福建省地質(zhì)礦產(chǎn)局.福建省區(qū)域地質(zhì)志，北京：地質(zhì)出版社，1985.

2 國家質(zhì)量監(jiān)督檢驗檢疫總局，國家標準化管理委員會.GB 16423-2006 金屬非金屬礦山安全規(guī)程.北京：中國標準出版社，2006.

3 國土資源部.DZ/T 0223-2011 礦山地質(zhì)環(huán)境保護與恢復(fù)治理方案編制規(guī)范.2011.

4 國土資源部.DZ/T 0286-2015 地質(zhì)災(zāi)害危險性評估規(guī)范.2015.

5 聯(lián)合國FAO.土地評價綱要.1997.

6 國土資源部.TD/T 1036-2013 土地復(fù)墾質(zhì)量控制標準.2013.