礦山生態(tài)環(huán)境恢復(fù)規(guī)劃——以山西運(yùn)城市煤研開采企業(yè)為例

康新立

（山西省運(yùn)城市環(huán)境保護(hù)研究所，山西運(yùn)城044000）

礦山的生態(tài)問題，既是工業(yè)問題，又是農(nóng)業(yè)問題，也是社會經(jīng)濟(jì)問題。礦山生態(tài)環(huán)境恢復(fù)規(guī)劃就是為貫徹可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，切實(shí)加強(qiáng)礦山資源合理開發(fā)、利用和保護(hù)，正確處理好當(dāng)前利益與長遠(yuǎn)利益，整體利益與局部利益的關(guān)系。促使今后礦山資源開發(fā)過程不產(chǎn)生新的生態(tài)環(huán)境問題，并有計(jì)劃地解決歷史遺留的生態(tài)環(huán)境惡化問題，使礦區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量有明顯的改善。本文以運(yùn)城市煤礦開采企業(yè)為例探討如何做好礦山開采生態(tài)恢復(fù)規(guī)劃工作，以防治礦山地質(zhì)災(zāi)害，最大限度地減少采礦對生態(tài)環(huán)境的污染和破壞，走上礦山開發(fā)和環(huán)境保護(hù)雙贏的可持續(xù)發(fā)展道路。

1 礦山資源開發(fā)產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境問題

礦山開采產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境問題包括非污染生態(tài)影響與污染影響，以非污染生態(tài)影響為主。非污染生態(tài)環(huán)境問題主要有采礦產(chǎn)生的“三帶”造成的地表塌陷及上覆含水層破壞、地表水下滲問題，從而引發(fā)地下水疏干、地下水污染及地裂縫、水土流失、植被破壞、建筑物受損，以至于影響生物的多樣性，破壞生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使生態(tài)系統(tǒng)失去平衡；存在帶壓開采的礦層會產(chǎn)生突水問題，從而對下伏含水層奧灰水產(chǎn)生影響，甚至影響到泉域，造成泉域斷流及污染［1］。污染問題主要有煙氣，煤粉塵，礦井水、職工生活污水，爐渣及生活垃圾等造成的一系列環(huán)境問題。

1.1 采礦引發(fā)的非污染生態(tài)破壞

1.1.1 引發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害

隨著采礦規(guī)模的擴(kuò)大及時(shí)間的延續(xù)，引發(fā)諸多地質(zhì)災(zāi)害，威脅對象主要是房屋、耕地、林地以及公路、橋梁。地質(zhì)災(zāi)害類型主要有地面塌陷，地裂縫，滑坡，斜坡，崩塌，泥石流等［2］。見圖1～2。

圖1 某礦區(qū)出現(xiàn)的塌陷坑

圖2 某礦區(qū)出現(xiàn)的地裂縫

1.1.2 占壓破壞土地資源

破壞土地物理形態(tài)的形式可分為地表沉陷、壓占和挖損。礦石采出后會造成地表塌陷、廢棄物壓占破壞及對地面建筑物、水利設(shè)施、公路、地表水系等造成影響。經(jīng)調(diào)研，某地級市煤礦區(qū)直接占用、破壞土地總面積100.943 5km2，其中煤矸石占用1.378 3km2，采空區(qū)占用60.68km2，廢棄工業(yè)場地占用3.555 2km2，地表沉陷占用、破壞35.33km2。

1.1.3 對水土流失的影響

煤礦的建設(shè)和生產(chǎn)過程中的挖掘，造成地表徑流和地表糙度改變，使土壤抗蝕指數(shù)降低，加劇了水土流失，不僅損害礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，而且為周圍地區(qū)帶來了嚴(yán)重的環(huán)境污染和安全威脅。某地級市因采煤引起的水土流失面積為107.5km2，采煤漏水涉及138個(gè)自然村，水質(zhì)污染涉及141個(gè)自然村，影響周圍水源水涉及132個(gè)自然村。

1.1.4 對生物多樣性的影響

礦區(qū)植被及生物多樣性破壞主要由采礦企業(yè)的建設(shè)、廢礦石堆放、開山修路、地表塌陷等造成。按生物多樣性的計(jì)算方法評價(jià)指標(biāo)的歸一化處理。

垣曲縣的生物多樣性指數(shù)（BI）＝40。該縣的生物多樣性物種較豐富，特有屬、種較多，生態(tài)系統(tǒng)類型較多，局部地區(qū)生物多樣性高度豐富。

河津市的生物多樣性指數(shù)（BI）＝32。該市的生物多樣性總體水平一般，物種較少，特有屬、種不多，局部地區(qū)生物多樣性較豐富。

平陸縣的生物多樣性指數(shù)（BI）＝36。該縣的生物多樣性物種豐富，特有屬、種不多，局部地區(qū)生物多樣性較豐富，但生物多樣性總體水平一般。

1.2 采礦引發(fā)的環(huán)境污染

1.2.1 水環(huán)境污染狀況

煤礦區(qū)的污染水源主要有礦井水、洗煤廢水、煤矸石淋溶水、礦區(qū)生活污水等。排放量大，成分復(fù)雜。污染了礦區(qū)周邊的地表水體，損害水生生物，而且隨著采煤的進(jìn)行和廢水的滲入，部分地區(qū)地下水體已經(jīng)受到污染，地下水自然流場及補(bǔ)、逕、排條件，使地下水位下降，地下水漏失疏干。

1.2.2 大氣環(huán)境和土壤污染狀況

礦區(qū)大氣污染主要是粉塵和煙塵，CO2、SO2CH4、CO、NOx、H2S等。土壤污染主要是由于煤矸石占用大量土地，而且在日曬、風(fēng)吹、降水等自然力的作用下，通過直接滲透、飄塵沉降、雨水沖刷將大量有害有毒物質(zhì)帶入土壤，導(dǎo)致土壤受到污染；運(yùn)輸過程中粉塵沉降、礦區(qū)的生活垃圾等也是礦區(qū)土壤污染的重要原因。某地級市由于煤炭開采對大氣環(huán)境和土壤造成了不同程度的污染。見圖3。煙塵每年447t，SO2每年860t，起塵量每年2 758t，土壤污染8.88km2。

圖3 某礦區(qū)運(yùn)煤道路污染現(xiàn)狀

2 煤炭開采生態(tài)環(huán)境防治區(qū)劃

2.1 煤炭資源整合和礦區(qū)生態(tài)環(huán)境變化趨勢分析

積極開展煤炭資源整合工作，對煤礦企業(yè)進(jìn)行兼并、重組、整合。兼并重組后，運(yùn)城市的煤礦企業(yè)由50家減為18家［3］。全市煤炭年生產(chǎn)能力由934萬噸增加到1 095萬噸。

隨著部分煤礦的關(guān)閉，新產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境破壞程度將逐漸得到控制，市域生態(tài)環(huán)境的總發(fā)展趨勢逐步好轉(zhuǎn)。運(yùn)城市的煤炭開采方式均為井工開采，根據(jù)原煤產(chǎn)量、萬噸塌陷率，預(yù)測結(jié)果采用統(tǒng)計(jì)學(xué)原理預(yù)測礦區(qū)塌陷面積。運(yùn)城市2011～2016年煤炭開采產(chǎn)生煤矸石1 073.1萬噸，占地115畝，塌陷地30 841畝［4］。

2.2 規(guī)劃原則、目標(biāo)和方法

對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的綜合整治、占用破壞土地的恢復(fù)治理、“三廢”綜合治理和利用、生物多樣性的保護(hù)等，使歷史遺留的突出的煤礦生態(tài)環(huán)境問題基本得到整治，破除“先破壞、后恢復(fù)，先污染、后治理”的舊觀念，實(shí)施 “誰開發(fā)、誰保護(hù)，誰破壞、誰恢復(fù)，誰收益、誰補(bǔ)償，誰排污、誰付費(fèi)”和“生態(tài)環(huán)境為優(yōu)、不欠新帳，漸還舊賬”的指導(dǎo)原則。

搞清礦區(qū)基本情況和主要生態(tài)環(huán)境問題并預(yù)測，做好礦山生態(tài)環(huán)境恢復(fù)規(guī)劃。使礦區(qū)生態(tài)環(huán)境問題得到預(yù)防和及時(shí)治理，使生態(tài)環(huán)境得到明顯改善，實(shí)現(xiàn)煤炭資源開發(fā)、利用與生態(tài)環(huán)境整治的協(xié)調(diào)發(fā)展。

煤炭開采生態(tài)環(huán)境問題規(guī)劃主要考慮地表塌陷、植被破壞、壓占及土地退化、地下水水位下降、粉塵污染、水土流失等方面的影響范圍及嚴(yán)重程度。人居環(huán)境方面重點(diǎn)考慮人口稠密度。

2.3 生態(tài)環(huán)境防治區(qū)劃結(jié)果

運(yùn)城市煤炭開采生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理區(qū)劃共劃分為3個(gè)分區(qū)。

2.3.1 煤炭開采生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理Ⅰ區(qū)

該區(qū)域某縣煤礦企業(yè)有9家，年生產(chǎn)能力為705萬噸。主要生態(tài)環(huán)境問題是植被覆蓋率低，土壤強(qiáng)度侵蝕，水土流失嚴(yán)重，土地生產(chǎn)力低，土壤侵蝕高度敏感，生態(tài)環(huán)境影響最嚴(yán)重，范圍廣，由于煤炭采空區(qū)造成地面塌陷、裂縫等土地破壞情況在該區(qū)域均有出現(xiàn)。主要生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能為水土保持與農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)。該區(qū)的生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理的主要任務(wù)為地表塌陷治理、廢棄礦井治理、污染土壤的生態(tài)修復(fù)、大氣污染治理、水資源治理、植被恢復(fù)及多樣性保護(hù)和水、大氣、固廢治理。

2.3.2 煤炭開采生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理Ⅱ區(qū)

該區(qū)域某縣煤礦企業(yè)有5家，核定年生產(chǎn)能力為360萬噸。該地區(qū)的主要生態(tài)環(huán)境問題是土壤中度侵蝕，水土流失較嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境的敏感性主要是土壤侵蝕中度敏感，生物多樣性中度敏感，主要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能為水土保持和農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)。由于煤炭開采造成的生態(tài)環(huán)境問題主要表現(xiàn)在水環(huán)境的污染，采空塌陷，地裂縫發(fā)育，滑坡較普遍，居民點(diǎn)房屋裂縫，這給地方民眾的生活帶來了極大的安全隱患。因此，該區(qū)的生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理的主要任務(wù)為廢棄礦井治理、水、大氣、固廢治理、植被恢復(fù)及生物多樣性的保護(hù)，其次是地表裂縫治理等。

2.3.3 煤炭開采生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理Ⅲ區(qū)

該區(qū)域某縣煤礦有1座，占用面積1.1km2，核定年生產(chǎn)能力為30萬噸。該地區(qū)的主要生態(tài)環(huán)境問題是土壤中度侵蝕，水土流失較嚴(yán)重，生態(tài)環(huán)境的敏感性主要是土壤侵蝕中度敏感，生物多樣性中度敏感，主要的生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能為水土保持和農(nóng)產(chǎn)品生產(chǎn)。由于煤炭開采造成的生態(tài)環(huán)境問題主要表現(xiàn)在地裂縫發(fā)育，地表塌陷，水環(huán)境的污染。因此，該區(qū)的生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理的主要任務(wù)是地表塌陷治理、水環(huán)境恢復(fù)治理，其次是植被恢復(fù)及多樣性保護(hù)。

3 主要任務(wù)和修復(fù)工程

3.1 生態(tài)恢復(fù)

3.1.1 塌陷生態(tài)恢復(fù)治理

運(yùn)城市采煤引發(fā)的采空塌陷主要威脅對象為耕地，應(yīng)因地制宜，需要填充的塌陷地，就近取材，利用煤矸石、粉煤灰充填塌陷區(qū)。塌陷區(qū)充填復(fù)墾后，根據(jù)原來的區(qū)域地貌特征，結(jié)合區(qū)域景觀特點(diǎn)，恢復(fù)原有地貌，恢復(fù)植被，逐步恢復(fù)、提高區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)功能，保持水土，維持區(qū)域生態(tài)平衡。

3.1.2 裂縫生態(tài)恢復(fù)治理

充填裂縫可采用人工治理方式，就近挖取土石進(jìn)行直接充填裂縫，充填后，對取土和裂縫周邊土地適當(dāng)平整后即可恢復(fù)植被，重塑生態(tài)環(huán)境。對采空引起的裂縫造成建筑設(shè)施輕度破壞的，采取維修加固措施；對于危害嚴(yán)重、防治困難的建筑設(shè)施，應(yīng)選址搬遷。

3.1.3 不穩(wěn)定邊坡生態(tài)恢復(fù)治理

采用植物護(hù)坡為主，工程護(hù)坡為輔的方式進(jìn)行治理。

3.1.4 植被恢復(fù)及生物多樣性保護(hù)

通過礦區(qū)森林撫育及保護(hù)、礦區(qū)造林綠化等工程，保護(hù)礦區(qū)生物多樣性。通過人為改善立地條件，選擇較強(qiáng)適應(yīng)能力的物種；選擇有耐力、能固土、固氮、根系發(fā)達(dá)、生長快，根蘗性強(qiáng)，枝葉繁茂，長時(shí)間覆蓋地面，阻止風(fēng)蝕和水蝕，保水保肥能力強(qiáng)的先鋒植物；選擇播種栽植較容易，種子發(fā)芽力強(qiáng)，苗期抗逆性強(qiáng)，易成活的植物。有計(jì)劃地進(jìn)行植樹種草，提高植被覆蓋率，綠化面積應(yīng)達(dá)到工業(yè)廣場的30%，建設(shè)成完整、和諧、多樣、美觀的礦區(qū)。

3.2 土壤污染恢復(fù)

主要進(jìn)行廢棄地生態(tài)恢復(fù)治理任務(wù)。廢棄地進(jìn)行恢復(fù)時(shí)，首先要使土地表面穩(wěn)固，控制污染。在地形整治完工以后，就應(yīng)快速恢復(fù)植被，從而有效地控制水土流失，改善礦山生態(tài)環(huán)境，同時(shí)恢復(fù)土地的生產(chǎn)力。主要內(nèi)容包括棄渣坡面治理工程，開采創(chuàng)面治理工程，作業(yè)平臺治理工程，綠化措施，水利配套工程。

3.3 地下水保護(hù)

通過“限制采高”、“棄煤保水”和留設(shè)“保水煤柱”等措施來達(dá)到開發(fā)煤炭資源、保護(hù)地下水資源“雙贏”的目的。

3.4 環(huán)境治理和生態(tài)環(huán)境監(jiān)測、監(jiān)控

加大礦井污水、生活廢水的治理和礦井水資源化及生活污水回用力度，污水達(dá)標(biāo)排放。鍋爐脫硫除塵工程，儲煤場防塵工程，篩分除塵以及運(yùn)煤專用道路硬化、固體廢棄物綜合治理。建立以遙感、地理信息和全球定位的3S技術(shù)為支撐的全縣煤炭生態(tài)環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)。

4 效益分析

4.1 生態(tài)環(huán)境效益

規(guī)劃的實(shí)施不僅改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境，同時(shí)減少礦區(qū)環(huán)境污染。對礦區(qū)內(nèi)耕地的地面沉陷和裂縫實(shí)施平整土地復(fù)墾后，可恢復(fù)耕地生產(chǎn)力，提高農(nóng)作物的產(chǎn)值。宜林地植樹造林，建設(shè)綠色屏障，可以凈化空氣、提高空氣濕度、減少污染、隔離噪聲、保墑固土、降低水土流失，彌補(bǔ)無樹林覆蓋的荒坡的生態(tài)功能不足的問題，改善生態(tài)環(huán)境。

4.2 經(jīng)濟(jì)效益

礦井水、生活污水處理后回用或達(dá)標(biāo)排放除了可以帶來良好的生態(tài)環(huán)境效益外，還可免交排污費(fèi)、水資源損失費(fèi)等費(fèi)用，節(jié)省大量的資金。綠化效益帶來的一系列效益如滯塵效益、吸收SO2效益、碳氧平衡效益、儲水效益，均可帶來很好的經(jīng)濟(jì)效益。

4.3 社會效益

通過生態(tài)恢復(fù)方案、措施，對受到破壞的農(nóng)田進(jìn)行土地復(fù)墾，使其恢復(fù)耕種，明顯改善礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境和調(diào)節(jié)小氣候，且明顯減輕對周邊村莊的污染，減少土壤侵蝕和大氣飄塵，減輕礦區(qū)風(fēng)蝕與風(fēng)沙危害，促進(jìn)礦區(qū)人民的身心健康。

總體而言，規(guī)劃實(shí)施后，礦區(qū)生態(tài)環(huán)境得到明顯改善，經(jīng)濟(jì)效益顯著，并且可以使縣域環(huán)境吸收能力、資源承載能力、經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力等得到改善，使人口、經(jīng)濟(jì)、社會、資源與環(huán)境得到相互協(xié)調(diào)，促進(jìn)可持續(xù)戰(zhàn)略的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)了生態(tài)、經(jīng)濟(jì)與社會效益共贏的目的。

［1］ 白中科.工礦區(qū)土地復(fù)墾與生態(tài)重建［M］.中國農(nóng)業(yè)科技出版社，2000：1－14.

［2］ 王 鑌.白中科.康新立，等.露天礦排土場生態(tài)分類研究［J］.煤礦環(huán)境保護(hù)，1997，5：7－9.

［3］ 運(yùn)城市人民政府煤炭資源整合工作報(bào)告［Z］.2009.

［4］ 運(yùn)城市環(huán)境統(tǒng)計(jì)年報(bào)［Z］.2010.