對某關閉礦井矸石山土地復墾的綜合研究

郭小方　蔡太義　黃子琪

摘要：某關閉礦井存在大量煤矸石堆積的矸石山，儲存煤矸石量400萬噸，占地面積209畝，裸露高度45米。這一遺留矸石山占用并損毀土地資源、破壞植被、污染環(huán)境。有關部門通過削減矸石山主峰坡度、覆土、植草、綠化、在頂部建立用以灌溉的儲水池等方法，逐步進行土地復墾工作。文章通過分析該礦井矸石山治理項目，進一步探索礦區(qū)矸石山污染土地綜合治理方案。矸石山土地復墾工作宜從土壤培育、資金投入、后期管理等重點方面展開相關探索，以鞏固復墾成果。這一研究成果將為關閉礦井矸石山安全治理及土地修復提供參考價值。

關鍵詞：礦井；矸石山；土地復墾；研究

《國務院關于煤炭行業(yè)化解過剩產能實現脫困發(fā)展的意見》（國發(fā)[2016]7號）發(fā)布以后，一些礦山被列入關停名單，退出歷史舞臺。這些礦山在長期開采過程中，堆積大量煤矸石，帶來塵土飛揚、水土流失、土壤污染等一系列環(huán)境問題，已成為制約社會發(fā)展的一大因素。近年來，當地政府開展了一系列煤矸石堆放場所環(huán)保治理專項整治行動，規(guī)定“煤矸石堆放場地要達到《中華人民共和國土壤污染防治法》和《煤矸石綜合利用管理辦法》的相關要求”。因此該地區(qū)大量關閉礦井的矸石山都面臨著關停后開展矸石山土地復墾綜合治理的問題。本文以某關閉礦井矸石山土地復墾為例，在充分調查了解該矸石山土地復墾現狀的基礎上，分析了此治理項目面臨的主要難點，并從土壤培育、資金投入、后期管理等方面對矸石山土地復墾進行對策研究，提出矸石山土地復墾有關建議，希望能為類似治理項目提供參考。

一、礦區(qū)矸石山土地復墾的概念

土地復墾的概念在1988年《土地復墾規(guī)定》中明確為“土地復墾，是指對在生產建設過程中，因挖損、塌陷、壓占等造成破壞的土地，采取整治措施，使其恢復到可供利用狀態(tài)的活動?！睅资觊g，科技創(chuàng)新、經濟發(fā)展、社會進步，新的更適合當前生產生活的土地復墾概念被提出。在現行有效的2011年《土地復墾條例》中規(guī)定：土地復墾是指對生產建設活動和自然災害損毀的土地，采取整治措施，使其達到可供利用狀態(tài)的活動。

矸石山一般是依靠溝谷堆放或直接堆在地面形成的錐形山。煤礦矸石山是在煤礦生產過程中，從采出的煤中分揀的巖石（廢石）堆積形成的山。煤礦矸石山及其周邊土地在土地復墾中是不可回避的。矸石山應該屬于因占壓而導致損毀的一種土地損毀類型，該類型是復墾時應該重點考慮的。在煤矸石山的復墾中，土壤重構是其核心，植被選擇是其關鍵，資金投入是其保障，后期管理是其重點。

二、煤矸石山復墾現狀分析

（一）研究方法

本研究主要采用實地觀察、資料分析、訪問調查等方法，分析了解某關閉礦井矸石山土地復墾現狀及存在的問題。通過實地觀察測算矸石山治理前后的占地面積、堆料體積、坡度、高度以及治理后植被生長、水土保持、生態(tài)恢復狀況。在資料分析階段，查看礦區(qū)及矸石山建設、生產、關閉的基本概況。并且訪問調查相關職能部門、采礦權人、周邊居民等，收集意見、聽取民情、尊重意愿。經過以上具體工作的實施，對該矸石山土地復墾項目進行分析和研究。

（二）礦區(qū)基本情況

關閉礦井1973年10月投產，設計生產能力90萬噸/年，服務年限為94.6年。2016年，礦井列為河南省化解過剩產能關閉退出礦井，于2016年10月底閉坑。開拓方式為三立井（主井、副井、風井各1個）兩水平下山盤區(qū)式雙翼開采，通風方式為壓入式，采煤方式為走向長壁法，采煤工藝以炮采為主，兼有高檔普采，頂板管理采用全巖垮落法。

1. 礦區(qū)地形地貌

本區(qū)屬緩坡狀起伏低山丘陵地貌，山脊寬緩圓滑，坡度較緩，溝谷開闊。地勢總體呈西部與東部高中間低、北高南低。海拔標高一般為200m左右，井田西部青草嶺地勢最高，山體大體北東至南西走向，海拔最高標高為+445.90m，為地表分水嶺，中東部石龍河河床最低，海拔標高+161.0m，相對高差284.90m。大氣降水與夏季洪水匯聚石龍河，向東南排泄出井田，由于地形高差大，大氣降水排泄條件良好。

2. 礦區(qū)地層巖性

依據鉆探及地表出露情況，井田發(fā)育的地層由老到新主要有：寒武系中統張夏組和上統崮山組，石炭系本溪組、太原組，二疊系山西組、下石盒子組，新近系和第四系，其中，含煤地層為石炭系太原組與二疊系山西組和下石盒子組。

3. 礦區(qū)氣象

本區(qū)屬暖溫帶大陸性季風氣候，夏季炎熱，冬季寒冷，四季分明。

4. 礦區(qū)水文

區(qū)內為低山丘陵地貌，受地形的影響，沖溝較發(fā)育，流經井田東部的石龍河，流向由北向南，經大莊、竹茂村流出井田注入沙河。該河20世紀90年代前為常年性河流，最大流量為33.13m3/s，最小流量為0.1676m3/s，由于受氣候、煤炭開采抽放大量地下水及工農業(yè)生產、生活用水的大幅度增加，90年代之后變?yōu)榧竟?jié)性河流，洪水期有水，井田內最高洪水位標高+188.17m，枯水期主要排泄礦井與工業(yè)廢水。

（三）矸石山概況

1. 矸石山形成模式

礦井從建礦、投產至閉坑40多年生產期間產生的廢渣采用礦車運輸、順坡堆放方法集中堆放于礦區(qū)工業(yè)廣場南側山溝處，成為矸石山。其成分以砂質泥巖和泥質頁巖為主，含有中粒砂巖、細砂巖、石灰?guī)r等巖塊。期間矸石山南部經人為篩選，篩選渣又堆放于矸石山周圍空閑地帶，形成了目前矸石山堆放場所。矸石山局部地形如圖1所示。

2. 矸石山規(guī)模

該矸石山總占地面積209畝，其中確權面積（工業(yè)劃撥面積）122畝，占用農村總面積87畝，基底填充煤矸石厚度平均約17m。主矸石山及周邊篩選渣堆中部亦為大大小小的篩選渣堆，南部有一復墾地帶，面積約10畝。

主要矸石堆積規(guī)模如下：

（1）主矸石山裸露高度約45m，長×寬≈163m×70m。

（2）周邊經人為篩選堆放的篩選渣主要有：

北方篩選渣堆高度約40m，長×寬≈46m×65m；

西北方篩選渣堆高度約10m，長×寬≈45m×30m；

西方篩選渣堆高度約16m，長×寬≈150m×40m；

西南方篩選渣堆高度40m，長×寬≈115m×70m；

南方篩選渣堆高度約10m，長×寬≈30m×20m；

東南方篩選渣堆高約12m，長×寬≈45m×30m。

矸石堆積規(guī)模如表1所示。

（四）治理方案

該項目采取客土與植草相結合的技術方案，配以灌溉水池?？紤]到矸石山土壤的熟化程度、土質結構、土壤肥力等因素，客土方式可以高效促進植物生長，為復墾效果提供保障。相對木本植物，草本植物適應能力更強，當年種植，形成草地，效果明顯。灌溉水池保障了水資源的供應，對少雨干旱季節(jié)水土保持起到調節(jié)作用。復墾方案流程為：設計，整地，覆土，植草，管理。

具體方案如下：

1. 消減矸石山主峰坡度，覆土、植草綠化。消減主峰上部15m，植草綠化。用機械設備將主峰上部15m消減，朝矸石山南側自然堆積，直至南部堆積坡度不大于30°為止，頂部推成一個平臺，建15m×10m×1.5m蓄水池一個，作為今后澆灌儲水用，其余空地及南側覆黃土300mm，灑水、灑草籽、綠化。

2. 矸石山主峰北方篩選渣（高度約40m，長×寬≈46m×65m）及西北方篩選渣（高度約10m，長×寬≈45m×30m）向南及東南方主矸石山方向推平，與主矸石山裸露高度約20m處相連起來，頂部平整后將頂部及其側面覆黃土300mm，灑水、灑草籽、綠化。

3. 西方篩選渣堆（高度約16m，長×寬≈150m×40m）向矸石堆放場所中部方向推平，消減高度10m，上部平整后覆黃土300mm，灑水、灑草籽、綠化。

4. 西南方篩選渣堆（高度約40m，長×寬≈115m×70m）向東北方推平，消減高度20m，上部平整后覆黃土300mm，灑水植草、綠化。

5. 東南方篩選渣堆（高約12m，長×寬≈45m×30m）向西北方推平，消減高度8m。

上部平整后將上部及四側覆黃土300mm，灑水、灑草籽、綠化。

6. 堆積場所中部大小渣堆，填充溝壑，就近推平，上覆黃土300mm，灑水植草、綠化。

7. 堆積場所中部裸露地帶進行平整，覆黃土300mm，灑水植草、綠化。

（五）工程效果分析

2019 年10月份，該關閉礦井矸石山土地復墾工程完工后，開始對其治理效果進行監(jiān)測。到2021年5月為止，監(jiān)測結果顯示矸石山水土保持良好，草類植被覆蓋充分、生長茂盛。

礦區(qū)矸石山土地復墾是一項時空跨度較大的系統工程，對其治理要從長遠考慮，不能只顧眼前，不管將來。對于問題的分析、方向的把控、技術的選擇要綜合生態(tài)學、經濟學、土壤學、植物學、景觀生態(tài)學等各個學科的知識。經過綜合考量，對該矸石山土地復墾方案提出以下問題。

1. 尚未達到生態(tài)效益、經濟效益與社會效益的高度統一。重建植被，防止進一步的水土流失及地質災害，是生態(tài)效益的要求；在土壤、植被、地貌等達到生產性功能基本條件的前提下，應開始考慮由草地到林地再到耕地的經濟效益階段；隨著土地生產率的提高，動植物生物鏈的完善，空氣質量的改善，宜居環(huán)境的創(chuàng)造，此地區(qū)最終要達到生態(tài)效益、經濟效益與社會效益的互利共生。然而，該矸石山治理工程目前僅達到生態(tài)效益階段，尚需進一步完善治理方案。

2. 覆土厚度未達到耕地所需，較難實現將來培育農作物所需肥力的長遠目標。此項目覆土厚度300mm，雖然目前滿足了草本植物的生長所需，但從長遠來看對將來恢復成耕地種植糧食作物大為不利。在煤矸石山土地復墾中，土壤重構是成功的核心要素。根據相關研究，廣大學者普遍形成的共識為：在考慮經濟投入的前提下，矸石山土地復墾覆土厚度在500～700mm時，土壤容重、水分、氮磷、養(yǎng)分、結構等最有利于農作物的生長。在《土地復墾條例實施辦法》中明確規(guī)定：生產建設活動造成耕地損毀的，能夠復墾為耕地的，應當優(yōu)先復墾為耕地。因此，以耕地為復墾目標更有利于千秋萬代。

3. 該項目資金投入難度較大。此礦井屬于關閉退出礦井，并不在生產盈利階段，僅依靠自身籌款進行土地復墾難度很大。所需資金基本依靠上級撥款，資金來源單一，且不穩(wěn)定。這對前期覆土量、植被選育、灌溉設施等投入帶來諸多限制。在有限的資金前提下，考慮經濟成本，勢必給后期管理帶來較大難度。擴大資金來源，保證必要投入是治理項目得以進行的必要條件。

三、建議

（一）擴大資金來源

該關閉礦井屬于一集團公司下屬礦井，在資金籌備上，可考慮向集團公司申請，待復墾由生態(tài)效益階段過渡到經濟效益階段，從牧草、林木、作物出售收入中償還向集團公司所借款項。另外可考慮從土地復墾保證金中支取，預存的土地復墾費用遵循“土地復墾義務人所有，國土資源主管部門監(jiān)管，專戶儲存?？钍褂谩钡脑瓌t。該煤矸石山土地復墾項目屬于可以支取的范疇。

（二）增加覆土厚度

18億畝耕地紅線是國家劃定的不可逾越的紅線，為此應重點研發(fā)補充耕地的復墾技術。增加覆土，可以為將來復墾為耕地做硬件準備。土壤是植物生長的關鍵基礎，相較于煤矸石，黃土在土壤酸堿度、物理化學特性、微生物特性方面具有突出優(yōu)勢。覆土厚度不足，很容易造成后期植被生長不良，生態(tài)退化等問題。為了避免這一潛在危害，建議增加覆土厚度至500～700mm。這一舉措也符合在“十四五規(guī)劃”中強調的修復用地政策。

（三）加強后期管理

目前，該煤矸石山土地復墾工程已初見成效，為將來實現生態(tài)效益、經濟效益、社會效益的同步發(fā)展打下了良好基礎。但是關閉退出礦井面臨著資金短缺、人員流失、管理缺位的現實情況。土地復墾是一項長期工程，不可能一蹴而就。十年樹木百年樹人，對復墾工程要做好長期堅持的準備。企業(yè)應增強環(huán)保意識，明確治理責任。政府部門應突出監(jiān)管地位，落實管理職責。通過政企聯動，共同促進矸石山治理效果的長久有效。

四、結語

在小于自然安息角的矸石山上覆黃土以改善土壤質量，種草本植物以改善地貌生態(tài)，建造儲水池以改善灌溉模式。這一治理矸石山的土地復墾方式用時短、投資小、見效快。經過綜合治理，短期內已經達到了水土保持、土壤改良、植被綠化、環(huán)境優(yōu)美的良好效果。為長遠計，煤矸石山治理還應以恢復為耕地為目標，并逐步達到生態(tài)效益、經濟效益、社會效益的高度統一。為此，政府和企業(yè)要從資金投入、土壤培育、后期管控出發(fā)，全方位加強復墾效果，保證土地復墾向更好方向發(fā)展。

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＊基金項目：國家大學生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓練計劃項目，砂姜黑土孔隙快速-無損-環(huán)保識別系統（編號：202210460007）。

（作者單位：郭小方、蔡太義，河南理工大學測繪與國土信息工程學院；黃子琪，哈爾濱師范大學地理科學學院。蔡太義為通信作者）