論固體礦產(chǎn)綠色勘查的重要意義
——以新民綠色勘查示范為例

杜藺, 曾道國*, 李陽, 蘇永虎, 鞏鑫, 文愿運(yùn)

(1. 貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院, 貴州 貴陽 550005；2. 中國科學(xué)院地球化學(xué)研究所, 貴州 貴陽 550081)

2016年，中國地質(zhì)礦產(chǎn)經(jīng)濟(jì)學(xué)會向全國地勘行業(yè)發(fā)出了“綠色勘查行動宣言”，提出要堅(jiān)持生態(tài)保護(hù)優(yōu)先，大力推進(jìn)綠色勘查，既要探尋金山銀山，更要留住綠水青山(吳舜澤等, 2018; 姜煥琴, 2019; 雷曉力等, 2019)。地勘行業(yè)為適應(yīng)綠色發(fā)展的要求，開始探索綠色勘查之路(賈占宏等, 2017; 張新虎等, 2017; 馬騁等, 2019a, 2019b; 孫之夫等, 2019)。

西南能礦集團(tuán)股份有限公司(以下簡稱“西南能礦”)作為貴州省能源礦產(chǎn)領(lǐng)域的龍頭企業(yè)，提出了建設(shè)“生態(tài)環(huán)保型的綠色能礦、科技創(chuàng)新型的智慧能礦、資本運(yùn)營型的金融能礦”三型能礦建設(shè)的目標(biāo)任務(wù)，將綠色勘查作為綠色能礦建設(shè)的前端和基礎(chǔ)(杜藺等, 2019)。2016年3月，西南能礦率先啟動綠色勘查，選擇“貴州省道真縣新民鋁土礦勘探項(xiàng)目”作為首批實(shí)施的7個(gè)綠色勘查示范項(xiàng)目之一，并委托貴州省有色金屬和核工業(yè)地質(zhì)勘查局地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院(以下簡稱“貴州有色地勘院”)進(jìn)行綠色勘查探索與示范。本項(xiàng)目于2019年12月被評選為自然資源部第一批綠色勘查示范項(xiàng)目。筆者以貴州道真新民鋁土礦綠色勘查示范區(qū)為例，將傳統(tǒng)固體礦產(chǎn)勘查與綠色勘查對生態(tài)環(huán)境的影響程度進(jìn)行分析對比，討論固體礦產(chǎn)綠色勘查的重要意義。

1 示范區(qū)概況

示范區(qū)位于貴州省北部(圖1a)，道真縣北東方向，涉及忠信鎮(zhèn)和洛龍鎮(zhèn)(圖1c)。區(qū)內(nèi)屬亞熱帶濕潤季風(fēng)氣候，氣候溫和，雨量充沛。區(qū)內(nèi)土壤主要為黃壤，多呈酸性-中性，pH值為6.0～7.0，有利于植被的發(fā)育和生長(謝靜等, 2016; 陳默涵等, 2017)。區(qū)內(nèi)植被較發(fā)育，大約60%的面積被天然林或灌木叢所覆蓋(圖1c)。示范區(qū)保護(hù)性動植物較多，其中保護(hù)植物有銀杉、珙桐、紅豆杉、黃杉、水青樹等，保護(hù)動物有黑葉猴、豹、獼猴、穿山甲、紅腹錦雞、果子貍等(杜藺等, 2019)。因此，積極開展綠色勘查工作，最大限度地減少對生態(tài)環(huán)境的擾動和破壞，保護(hù)好動植物的棲息地具有十分重要的意義。

1.縣級行政中心; 2.鄉(xiāng)鎮(zhèn)辦事處; 3.村寨; 4.省界; 5.市縣界; 6.高速公路; 7.省道; 8.縣道; 9.通村公路; 10.小路; 11. 地表水系; 12.伏流入口; 13.林地分布范圍; 14.示范區(qū)位置及范圍

示范區(qū)地理位置偏僻，交通不便，經(jīng)濟(jì)落后，是貴州省貧困地區(qū)(肖秋芳等, 2019)，但區(qū)內(nèi)蘊(yùn)藏著豐富的鋁土礦資源。通過對示范區(qū)進(jìn)行歷時(shí)3年的綠色勘查工作，截至2018年，探獲資源儲量規(guī)模為現(xiàn)今道真地區(qū)第一的大型鋁土礦床，礦石質(zhì)量好，具有較大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和開發(fā)前景(杜藺等, 2018)。礦床未來的綠色開發(fā)利用必將促進(jìn)和帶動當(dāng)?shù)叵嚓P(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，改善當(dāng)?shù)鼐用竦纳钏?，對?dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)的發(fā)展將產(chǎn)生積極且重大的影響。

2 傳統(tǒng)固體礦產(chǎn)勘查對環(huán)境的影響程度

固體礦產(chǎn)勘查是以地質(zhì)找礦為目的，通過測繪、地質(zhì)、地球物理勘查、地球化學(xué)勘查、遙感地質(zhì)調(diào)查、槽探、坑探、鉆探等勘查手段或方法對礦(化)體進(jìn)行揭露控制的調(diào)查研究工作(李勇等, 2019)。傳統(tǒng)固體礦產(chǎn)勘查經(jīng)常采用的槽探、坑探、鉆探等工作手段，工程竣工后未對破壞地段進(jìn)行恢復(fù)治理，對生態(tài)環(huán)境造成較大的破壞，有些工程對生態(tài)環(huán)境的破壞幾乎是毀滅性的，至今幾十年，生態(tài)環(huán)境仍未完全恢復(fù)(何芳等, 2013; 吳金生等, 2016; 成歡等, 2017; 馬進(jìn)海等, 2017; 徐友寧等, 2018; 羅長海等, 2019; 王堯等, 2019; David Pooe R I et al., 2014; SHEN LEI et al., 2016)。

2.1 鉆探工程對環(huán)境的影響程度

鉆探工程是野外開展地質(zhì)工作的重要手段，是用機(jī)械巖心鉆探設(shè)備向深部鉆進(jìn)而獲取巖(礦)心的工程(李守義等, 2006)。鉆孔位置按照固定的工程間距布置，很少考慮避讓飲用水源、保護(hù)性植被等，造成水體污染、植被損毀。鉆探施工采用傳統(tǒng)的立軸式鉆機(jī)，該鉆機(jī)具有施工操作繁瑣、勞動強(qiáng)度大、鉆探周期長、生產(chǎn)效率低、能耗高、污染物排放多等缺點(diǎn)。鉆探設(shè)備體積龐大、不易拆卸，采用車輛搬運(yùn)為主、人工搬運(yùn)為輔，進(jìn)場前需要挖機(jī)新修運(yùn)輸?shù)缆?，路面寬度一般?m左右；鉆探附屬設(shè)備多，占地面積大，以最大鉆進(jìn)深度為千米的XY-44型鉆機(jī)為例，泥漿池和廢漿池的大小規(guī)格相同，一般為3m×4m，沉淀池大小規(guī)格一般為1m×1m，機(jī)臺及附屬設(shè)備占地面積一般在110m2左右，單個(gè)鉆孔占地面積達(dá)135m2。修筑道路、平整機(jī)場未進(jìn)行分層挖掘，不僅破壞地貌、損毀植被(圖2a)，而且開挖出的土(石)方對周圍的植被有壓覆破壞的現(xiàn)象，同時(shí)開挖地段不易恢復(fù)治理，后期可能引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害，對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生極大的影響。鉆孔采用一基一孔鉆進(jìn)技術(shù)，占用土地、破壞環(huán)境。鉆機(jī)場地未進(jìn)行合理的功能分區(qū)，材料、工具隨意堆放(圖2b)，設(shè)備老化漏油，“三廢”隨意排放(圖2c)等，造成土地浪費(fèi)，土壤、水體污染，施工操作不便，安全隱患多，工作環(huán)境差。鉆進(jìn)循環(huán)液采用不環(huán)保的沖洗液，污染土壤和水體(Wilson S T K,et al., 2017)。施工過程中未及時(shí)進(jìn)行簡易水文地質(zhì)觀測，鉆孔漏失未進(jìn)行處理，破壞地下水環(huán)境。鉆孔封閉僅考慮礦層深度和鉆孔孔徑，已破壞的地下水環(huán)境未恢復(fù)。鉆孔竣工后，僅對坑池進(jìn)行回填，未進(jìn)行恢復(fù)治理，導(dǎo)致破壞的生態(tài)環(huán)境很難恢復(fù)(表1)。

2.2 槽探工程對環(huán)境的影響程度

槽探工程是為了揭露基巖而在地表施工的一種槽狀工程(李守義等, 2006)。探槽位置按照固定的工程線距進(jìn)行布置，很少考慮避讓植被，造成植被損毀。探槽施工時(shí)不僅開挖土地、破壞地貌、損毀植被，而且如果沒有對開挖出的土(石)方進(jìn)行合理堆放(圖2d)，還會對附近的植被造成壓覆、破壞，對生態(tài)環(huán)境造成較大的破壞，特別是采用機(jī)械挖掘時(shí)，難以把握探槽施工規(guī)格，造成大面積的地貌破壞和植被損毀，導(dǎo)致生態(tài)難以修復(fù)。同時(shí)開挖地段沒有回填、恢復(fù)治理，后期容易引發(fā)滑塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害，對生態(tài)環(huán)境造成連續(xù)性的破壞。若處于斜坡匯水面大或易受洪水沖刷的槽探工程，不僅會造成水土流失，而且易形成流石土及滾石對下游的植被及野生動物造成傷害，與地方產(chǎn)生糾紛，影響施工進(jìn)度，甚至項(xiàng)目停工(Duncan m R et al., 2016; Garcia l C et al., 2017)(表1)。

a.修筑進(jìn)場道路破壞生態(tài)環(huán)境; b.機(jī)臺布置不合理、工器具隨意堆放等破壞生態(tài)環(huán)境; c.機(jī)器老化漏油污染土壤; d. 開挖探槽破壞環(huán)境

2.3 其他地質(zhì)工作對環(huán)境的影響程度

其他面積性地質(zhì)工作在野外進(jìn)行時(shí)對環(huán)境的影響主要為儀器設(shè)備對土地的壓占和植被的破壞等，這些活動對環(huán)境的影響均較小，基本現(xiàn)場可恢復(fù)治理(表1)。

2.4 勘查主體對環(huán)境的影響程度

人類作為勘查主體對周圍生態(tài)環(huán)境有著較大的影響(張永雙等, 2017)，主要表現(xiàn)為搭建項(xiàng)目臨時(shí)營地占用土地、損毀植被，隨意丟棄垃圾、隨意排放廢水污染土壤和水體，盜獵野生動物打破生態(tài)平衡等(表1)。

表1 新民鋁土礦綠色勘查示范區(qū)傳統(tǒng)固體礦產(chǎn)勘查與綠色勘查對環(huán)境影響程度對比表Tab.1 Comparison of impact degree of traditional geological exploration and green exploration on environment

續(xù)表1

3 綠色勘查對環(huán)境的影響程度

綠色勘查是以綠色發(fā)展理念為引領(lǐng)，以科學(xué)管理和先進(jìn)技術(shù)為手段，通過運(yùn)用先進(jìn)的勘查手段、方法、設(shè)備和工藝，實(shí)施勘查全過程環(huán)境影響最小化控制，最大限度地減少對生態(tài)環(huán)境的擾動，并對受擾動生態(tài)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)的勘查方式(干飛等, 2018; 王赤兵等, 2019)。

3.1 鉆探工程綠色勘查對環(huán)境的影響程度

3.1.1 鉆孔布置

鉆孔位置要避開生態(tài)紅線保護(hù)區(qū)、水庫淹沒區(qū)及其他禁采禁建區(qū)范圍，在滿足地質(zhì)要求的前提下，避讓飲用水源、電纜線、高壓線、墳?zāi)埂⒏叽髽淠?、保護(hù)性植物等，以減少對環(huán)境的破壞(表1)。

3.1.2 鉆機(jī)設(shè)備的選擇

本次綠色勘查鉆探施工采用便攜式全液壓鉆機(jī)設(shè)備，與傳統(tǒng)的立軸式鉆機(jī)相比，具有施工操作安全簡便、勞動強(qiáng)度低、鉆探周期短、生產(chǎn)效率高、能耗低、污染物排放少等優(yōu)點(diǎn)。鉆機(jī)具有模塊化設(shè)計(jì)，易拆分組裝，且拆分后單件重量輕便，一般采用人工或馱馬通過小道即可搬運(yùn)，進(jìn)場不需要新修運(yùn)輸?shù)缆?。鉆機(jī)設(shè)備具小型化、集成化特點(diǎn)，占地面積小。以最大鉆進(jìn)深度為千米的YDXD-1000型鉆機(jī)為例，單個(gè)鉆孔占地面積一般在85m2左右，較傳統(tǒng)立軸式鉆機(jī)減少50m2。不需要修建臨時(shí)運(yùn)輸?shù)缆?，并且鉆機(jī)占地面積減小，很大程度上減小開挖地面的面積，減少對地貌的破壞和植被的損毀。

3.1.3 鉆進(jìn)技術(shù)

本次綠色勘查鉆孔盡量采用一基兩孔的定向鉆進(jìn)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了利用一個(gè)機(jī)場完成兩向鉆孔的施工任務(wù)，減少了二次拆卸、搬運(yùn)、組裝的時(shí)間，縮短了鉆探工期，加快了施工進(jìn)度。同時(shí)，避免了因施工第二個(gè)鉆孔而再次占用土地，減少了對地表自然環(huán)境的破壞(表1)。

3.1.4 機(jī)臺綠色勘查建設(shè)

對機(jī)場占地進(jìn)行嚴(yán)格的控制，按照現(xiàn)場施工設(shè)備安裝、施工操作、循環(huán)液系統(tǒng)、物資存放、臨建房屋等需要，依據(jù)現(xiàn)場地形條件進(jìn)行合理的分區(qū)布置(圖3)，以滿足安全文明施工、減小環(huán)境影響為原則。鉆機(jī)場地平整，采用人工分層開挖，耕作層、表層腐殖土及適合復(fù)墾的黏土裝袋集中存放管理(圖4a)，作為恢復(fù)覆土。人員通道、施工操作區(qū)、休息區(qū)等全部鋪設(shè)防滑鋼網(wǎng)(圖4b)，工具和鉆具全部架空擺放(圖4c、圖4d)。泥漿池、沉淀池、廢漿池、循環(huán)槽用防水材料作防滲漏處理，在泥漿池、沉淀池、廢漿池鋪疊彩條布作加固防滲漏處理(圖3f)。施工區(qū)內(nèi)可能會產(chǎn)生油污的地方全部鋪墊土工布(圖4b、圖4c、圖4d)，在柴油機(jī)和鉆機(jī)動力設(shè)備下面進(jìn)行加厚處理。施工現(xiàn)場設(shè)置垃圾池(圖3h)，垃圾及廢物廢料集中存放和處理。通過機(jī)臺綠色勘查建設(shè)，減少了對土地的占用，防止了土壤和水體污染，減少了環(huán)境破壞，同時(shí)，使施工操作容易方便，安全系數(shù)顯著提高，工作環(huán)境整潔規(guī)范(表1)。

圖3 新民鋁土礦綠色勘查示范區(qū)機(jī)臺分區(qū)布置圖Fig.3 Machine zoning layout of Xinmin bauxite green exploration demonstration area

a.機(jī)臺開挖覆土裝袋存放管理；b.施工區(qū)鋪設(shè)防滑鋼網(wǎng)和鋪墊土工布;c.工具架空擺放和鋪墊土工布;d.鉆具架空堆放和鋪墊土工布;e.防滲漏處理的泥漿池;f.機(jī)臺設(shè)置垃圾池

3.1.5 鉆孔施工

鉆探施工優(yōu)先采用清水鉆進(jìn)，遇垮塌、破碎的黏土巖地層，采用環(huán)保、自然降解的沖洗液，防止污染土壤和水體。

施工過程中及時(shí)觀測鉆孔水位和沖洗液的消耗量，發(fā)現(xiàn)鉆孔漏失時(shí)，及時(shí)采用環(huán)保堵漏材料處理，保護(hù)地下水環(huán)境(表1)。

3.1.6 鉆孔封閉

鉆孔終孔后，根據(jù)礦層、含(隔)水層的厚度和深度及鉆孔孔徑編制封孔設(shè)計(jì)書，并嚴(yán)格按照封孔設(shè)計(jì)書的要求進(jìn)行鉆孔封閉，確保封孔科學(xué)規(guī)范，以恢復(fù)地下水環(huán)境(表1)。

3.1.7 恢復(fù)治理

鉆孔竣工后，鉆機(jī)設(shè)備有序搬離，清理現(xiàn)場垃圾，處理油污泄露區(qū)，回填坑池，先回填大的石塊，再回填小的碎石，最后再回填無污染的土壤。根據(jù)當(dāng)?shù)匦枨?、占地類型以及已被破壞的植被等情況編制切合實(shí)際、因地制宜、科學(xué)可行的環(huán)境恢復(fù)治理方案，嚴(yán)格按照方案進(jìn)行恢復(fù)治理?；謴?fù)時(shí)先對壓實(shí)的土地采用深翻的方式進(jìn)行松土，然后將平場時(shí)集中收集的耕作層、覆土或適合復(fù)墾的黏土覆蓋在表層，覆土厚度不得小于40cm，保證土壤具有較好的肥力，恢復(fù)后保證地面坡度小于25°，防止水土流失。土地復(fù)墾必須滿足當(dāng)?shù)剞r(nóng)作物耕種條件，復(fù)墾后交由土地所有者進(jìn)行種植，并支付相應(yīng)的勞動報(bào)酬，復(fù)墾后能趕上種植季節(jié)的，當(dāng)季即可種植農(nóng)作物，如果不能趕上的則在下一季種植農(nóng)作物(圖5a、圖5b)。植樹和植草復(fù)綠需到苗圃購買適應(yīng)當(dāng)?shù)厣L且與原環(huán)境相協(xié)調(diào)的樹苗和草籽，植樹和植草后，聘請當(dāng)?shù)鼐用襁M(jìn)行看管養(yǎng)護(hù)。植樹的林地樹苗種植存活率達(dá)到100%(圖5c、圖5d)，植草的場地在很短時(shí)間變成綠油油的草地(圖5e、圖5f)，未出現(xiàn)區(qū)域缺少或與周邊環(huán)境不協(xié)調(diào)的現(xiàn)象。生態(tài)環(huán)境在短期內(nèi)得到恢復(fù)，獲得當(dāng)?shù)卣敛块T及居民的支持和擁護(hù)，建立了和諧的地勘環(huán)境(表1)。

3.2 槽探工程綠色勘查對環(huán)境影響程度

3.2.1 探槽布置

在滿足地質(zhì)目的的前提下，探槽位置選擇在植被稀少、無地質(zhì)災(zāi)害、無安全隱患的地段，布置位置做到“精”和“準(zhǔn)”，以減少探槽的長度、深度，最大限度的減小對地面的開挖及對植被的破壞(表1)。

3.2.2 探槽施工

探槽的斷面呈梯形，槽壁傾角不得大于80°，槽底寬度不得小于0.6 m，探槽深度以槽底揭露基巖約0.3 m，能較清晰觀察地質(zhì)現(xiàn)象為原則，槽口寬度根據(jù)槽底寬度、槽深和槽壁傾角確定，探槽長度以控制礦體為原則。探槽施工采用人工分層挖掘，表層土、腐殖土裝袋集中存放管理，施工順序自上而下的進(jìn)行，挖出的基巖和泥土分別堆碼于探槽兩側(cè)相對穩(wěn)定的地段，做好探槽邊坡安全防護(hù)，防止次生地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

3.2.3 恢復(fù)治理

探槽竣工、編錄后，立即對探槽進(jìn)行分層回填，先填大的石塊，再回填小的碎石，最后再回填表層土壤。根據(jù)占地類型以及已被破壞的植被制定方案進(jìn)行恢復(fù)治理，同時(shí)聘請當(dāng)?shù)卮迕襁M(jìn)行看管養(yǎng)護(hù)，短期內(nèi)恢復(fù)破壞的生態(tài)環(huán)境(圖5g、圖5h)，建立了和諧的地勘環(huán)境(表1)。

a、b.鉆探施工與復(fù)墾效果對比;c、d.鉆探施工與植樹效果對比;e、f.鉆探施工、便道修建與植草效果對比;g、h.探槽施工與植樹效果對比

3.3 其他地質(zhì)工作綠色勘查對環(huán)境影響程度

本次綠色勘查其他地質(zhì)工作包括測繪工作和地質(zhì)填圖。測繪工作作業(yè)內(nèi)容包括架設(shè)基準(zhǔn)站和移動采集數(shù)據(jù)。架設(shè)基準(zhǔn)站時(shí)，在滿足測量精度的條件下，盡可能選擇在已有道路、居民房頂?shù)燃茉O(shè)，減少對土地的占用；數(shù)據(jù)采集時(shí)，對測量路線充分利用已有道路，在開闊地帶使用GPS-RTK移動采集數(shù)據(jù)，在植被覆蓋區(qū)使用無人機(jī)測制正射高清影像圖輔助測量，避免砍伐樹木，減少對土地、農(nóng)作物、植被的破壞(表1)。

地質(zhì)填圖作業(yè)時(shí)，在滿足填圖要求的前提下，要求填圖人員盡量沿已有道路進(jìn)行作業(yè)，避免砍伐植被、破壞環(huán)境(表1)。

3.4 勘查主體綠色勘查對環(huán)境影響程度

項(xiàng)目所有人員的臨時(shí)營地均選擇租賃當(dāng)?shù)鼐用穹课?，不僅避免重新搭建項(xiàng)目部臨時(shí)用房占用土地，減少對生態(tài)環(huán)境的破壞，而且能給當(dāng)?shù)鼐用駧硎杖?，?gòu)建和諧的地勘環(huán)境。垃圾按指定位置存放和處理，廢水排入糞池，減少環(huán)境污染。嚴(yán)禁盜獵野生動植物，保護(hù)生態(tài)環(huán)境(表1)。

4 結(jié)論

(1)本次綠色勘查通過科學(xué)合理的工程布置，調(diào)整對生態(tài)環(huán)境影響較大的勘查設(shè)備，運(yùn)用先進(jìn)的勘查技術(shù)手段，采用便攜式液壓鉆機(jī)代替?zhèn)鹘y(tǒng)立軸式鉆機(jī)、無人機(jī)測繪、“一基兩孔”的定向鉆進(jìn)技術(shù)、土工布吸油污技術(shù)等，降低了能源消耗、減少了污染物排放，達(dá)到節(jié)能減排的良好效果，同時(shí)在很大程度上減少了地質(zhì)勘查活動對生態(tài)環(huán)境的破壞。

(2)通過鉆機(jī)場地的合理分區(qū)和綠色勘查建設(shè)，環(huán)保型沖洗液的應(yīng)用，科學(xué)規(guī)范的鉆孔封閉，創(chuàng)造整潔規(guī)范的工作環(huán)境，提高了施工操作的安全系數(shù)。同時(shí)，減少了對環(huán)境的擾動，防止了水體污染，保護(hù)了地下水環(huán)境。

(3)通過對施工場地進(jìn)行現(xiàn)場清理、回填覆土、復(fù)墾復(fù)綠，使破壞的地形地貌得以復(fù)原，使破壞的生態(tài)植被在短期內(nèi)得到恢復(fù)，達(dá)到了地質(zhì)勘查與生態(tài)環(huán)境保護(hù)相協(xié)調(diào)發(fā)展的目的，實(shí)現(xiàn)了地質(zhì)找礦和環(huán)境保護(hù)的雙贏。

(4)綠色勘查實(shí)施以來，通過科學(xué)的管理和宣傳，項(xiàng)目人員摒棄了不當(dāng)?shù)淖鳂I(yè)行為，減少了機(jī)械施工，很多工作都聘用當(dāng)?shù)鼐用裢瓿?，增加了?dāng)?shù)鼐用竦氖杖?，在一定程度上助推了貴州省脫貧攻堅(jiān)戰(zhàn)略，這不僅取得了當(dāng)?shù)卣?、國土部門的支持和幫助，而且獲得當(dāng)?shù)鼐用竦膿碜o(hù)，構(gòu)建和諧的地勘環(huán)境。

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