典型露天礦山生態(tài)修復(fù)模式探討

王志亮　李軍　尚振　王少杰　劉康　韓宗瑞　李文斌　馬標(biāo)

摘要：歸來(lái)莊金礦為魯西地區(qū)大型金礦床，其礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題復(fù)雜、生態(tài)環(huán)境問(wèn)題嚴(yán)重。本文通過(guò)對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境治理情況進(jìn)行分析，并結(jié)合治理方向進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，探索了一套“雙碳”目標(biāo)下生態(tài)復(fù)綠、科普教育基地、旅游業(yè)再造及注漿止水4種露天礦山生態(tài)修復(fù)模式。該模式不僅解決該礦山生態(tài)環(huán)境問(wèn)題、節(jié)約了治理成本，而滿足了保護(hù)歸來(lái)莊金礦獨(dú)特珍稀的礦業(yè)遺跡的需要，為科學(xué)研究和科學(xué)知識(shí)的普及提供了重要場(chǎng)所，帶來(lái)了持久性的效益，值得在同類型礦山中廣泛推廣。

關(guān)鍵詞：礦山生態(tài)修復(fù)；科普教育基地；礦山公園；歸來(lái)莊金礦；山東省

中圖分類號(hào)：P641.8文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.12128/j.issn.16726979.2023.06.004

0引言

礦產(chǎn)資源的開發(fā)與利用為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，但隨著采礦業(yè)的發(fā)展，引發(fā)的礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題日益加劇，嚴(yán)重威脅周邊的生態(tài)、環(huán)境與社會(huì)問(wèn)題［16］。如何系統(tǒng)科學(xué)地治理礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題、修復(fù)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)資源開發(fā)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展是全社會(huì)亟待解決的問(wèn)題。

歸來(lái)莊金礦為魯西地區(qū)大型金礦床，其礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題復(fù)雜、治理修復(fù)難度大，尤其是露天采場(chǎng)、廢石堆、尾礦庫(kù)、辦公場(chǎng)區(qū)、工業(yè)廣場(chǎng)等嚴(yán)重影響了土地資源和地形地貌景觀，以及礦山排水帶來(lái)的含水層破壞嚴(yán)重影響了周邊的居民用水［89］。因此，本文針對(duì)該礦山的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題，結(jié)合礦山的治理現(xiàn)狀及下一步治理修復(fù)計(jì)劃，總結(jié)了一套“雙碳”目標(biāo)下針對(duì)露天礦山的生態(tài)修復(fù)模式。

1礦山概況

歸來(lái)莊金礦為山東省重要的隱爆角礫巖型特大型金礦床［1011］。礦山開采標(biāo)高為+130m～300m，該礦山于1992—2011年上半年對(duì)+130m～40m標(biāo)高采用露天開采方式進(jìn)行開采，至此后對(duì)40m～300m標(biāo)高進(jìn)行地下開采，現(xiàn)正處于地下開采階段，主采①號(hào)礦體。該礦山生產(chǎn)規(guī)模21.0萬(wàn)t/a，礦山開采給當(dāng)?shù)貛?lái)了良好經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)也帶來(lái)了土地資源破壞、地形地貌景觀破壞和含水層破壞等礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題。

2主要礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題

通過(guò)對(duì)礦山進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和以往資料分析研究，認(rèn)為存在的主要礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題為地形地貌景觀破壞、土地資源破壞和含水層破壞。

2.1地形地貌景觀破壞

露天采場(chǎng)、廢石堆、尾礦庫(kù)、辦公場(chǎng)區(qū)、選冶工業(yè)廣場(chǎng)、開拓系統(tǒng)工業(yè)廣場(chǎng)、礦石堆放場(chǎng)以及低品位礦石堆放場(chǎng)改變或覆蓋了原地形地貌。破壞總面積1.1352km²（圖1），地形地貌景觀破壞的影響嚴(yán)重。其中對(duì)地形地貌景觀破壞最為嚴(yán)重的2個(gè)單元為露天采場(chǎng)、廢石堆（包括尾礦庫(kù)）。

露天采坑上口東西長(zhǎng)550m、南北最寬350m、深達(dá)160m、面積0.2094km²，采坑規(guī)模、深度深［8］，嚴(yán)重影響了地形地貌景觀，恢復(fù)原地貌難度大。廢石堆（包括尾礦庫(kù)）為采坑開挖采坑產(chǎn)生的廢石堆放而形成，堆積高度一般為60～70m，面積0.6142km²；由于廢石堆（包括尾礦庫(kù)）高度高、面積廣、規(guī)模大，不宜恢復(fù)原地貌景觀（照片1）。

2.2土地資源破壞

露天采場(chǎng)、廢石堆、尾礦庫(kù)等以上損壞單元不僅破壞了原有的地形地貌景觀，也嚴(yán)重破壞了土地資源，并帶來(lái)了嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題。

2.3含水層破壞

（1）礦山排水對(duì)含水層水量的影響。自礦山開采以來(lái)，礦山突水事故頻繁，其中最大突水點(diǎn)突水量高達(dá)到2000m³/h。礦山涌水量大，突水頻繁，突水水源為奧陶系碳酸鹽巖裂隙巖溶水（奧灰水）。根據(jù)歷年礦山排水量資料，礦山正常涌水量為80000～100000m³/d，均大于10000m³/d，礦山排水對(duì)含水層的結(jié)構(gòu)及水量影響嚴(yán)重。大量的地下水外排，不僅排水成本高，而且浪費(fèi)了大量的地下水資源，尤其且對(duì)礦山安全生產(chǎn)構(gòu)成了嚴(yán)重的威脅。

（2）礦山排水對(duì)地下水位及地表植被的影響。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，礦山疏干排水導(dǎo)致周圍地下水位大幅度下降，降落漏斗面積約6.5km2（圖2）。其中歸來(lái)莊新村、小平安莊、后西崮等村地下水位嚴(yán)重，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)鼐用竦纳钣盟?213］。根據(jù)李曉軍、徐丹丹等人的研究成果，地下水位的長(zhǎng)期下降會(huì)導(dǎo)致地表植被因缺水而逐漸凋萎［1415］，對(duì)地表生態(tài)系統(tǒng)會(huì)造成負(fù)面影響。

3礦山生態(tài)修復(fù)模式

3.1生態(tài)修復(fù)原則與目標(biāo)

通過(guò)對(duì)該礦山的地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題現(xiàn)狀，結(jié)合礦山的治理現(xiàn)狀及下一步治理修復(fù)計(jì)劃，探索了一套“雙碳”及經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)下的生態(tài)復(fù)綠、科普教育基地、旅游業(yè)再造及注漿止水4種露天礦山生態(tài)修復(fù)模式。具體修復(fù)原則如下：

（1）自然協(xié)調(diào)原則。修復(fù)區(qū)由于開采形成的露天采場(chǎng)、廢石堆等其形態(tài)、顏色與自然環(huán)境形成了強(qiáng)烈的反差，植物的選擇和搭配要與治理區(qū)內(nèi)周圍自然環(huán)境相協(xié)調(diào)，形成自然的過(guò)渡，使治理后的地貌和自然環(huán)境和諧統(tǒng)一。

（2）經(jīng)濟(jì)合理原則。目前，生態(tài)修復(fù)技術(shù)日趨完善，經(jīng)濟(jì)上的合理性是本礦山生態(tài)修復(fù)的基本原則，包括投資水平的承受能力和經(jīng)濟(jì)效益2個(gè)方面，本礦山力爭(zhēng)以最小的投資獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益。

（3）綜合效益最佳原則。在充分考慮礦山承受能力的基礎(chǔ)上，結(jié)合當(dāng)?shù)氐恼?、群眾意見，著眼地區(qū)社會(huì)經(jīng)濟(jì)狀況，以最小的投入獲取最佳的經(jīng)濟(jì)效益、生態(tài)效益和社會(huì)效益。

（4）因地制宜、可持續(xù)利用原則。本礦山地處沂蒙山區(qū)西南腹地，礦山周邊有沂蒙山國(guó)家地質(zhì)公園［1619］、曾子山風(fēng)景名勝區(qū)［20］、天寶山景區(qū)等旅游景區(qū)，旅游資源多彩豐富，旅游市場(chǎng)具有廣闊的前景。本礦山成礦類型獨(dú)特、指示礦物豐富、采場(chǎng)、選礦廠等遺跡保存完好［21］，均為珍稀的礦業(yè)遺跡，是發(fā)展旅游業(yè)的寶貴資源。將本礦山修復(fù)成旅游景點(diǎn)既能實(shí)現(xiàn)因地制宜，又可促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

3.2生態(tài)修復(fù)模式及技術(shù)

3.2.1科普教育基地模式——礦山公園建設(shè)

歸來(lái)莊金礦充分利用發(fā)展旅游業(yè)的先決條件，對(duì)礦山進(jìn)行了礦山公園規(guī)劃和建設(shè)，為礦山的可持續(xù)發(fā)展開拓了新方向。其生態(tài)修復(fù)見表1。

（1）露天采坑的規(guī)劃。露天采坑規(guī)劃為露天礦業(yè)遺跡保護(hù)區(qū)，為景區(qū)的核心景區(qū)。該采坑為目前國(guó)內(nèi)唯一保存完好、規(guī)模較大的隱爆角礫巖型露天采坑，實(shí)現(xiàn)利稅數(shù)十億元，被譽(yù)為沂蒙人的聚寶盆［21］。若采取傳統(tǒng)治理方式對(duì)采坑進(jìn)行回填恢復(fù)為原地貌，其治理成本極高，還使“聚寶盆”不復(fù)存在，為此，露天采坑規(guī)劃為露天礦業(yè)遺跡保護(hù)區(qū)，在這里觀賞到露天采坑的全貌、地下采礦巷道、隱爆角礫巖礦脈、找礦標(biāo)志（控礦斷裂露頭標(biāo)志、地貌標(biāo)志、巖漿巖標(biāo)志）等礦業(yè)遺跡，該景點(diǎn)是礦山公園最核心的景區(qū)。

（2）選冶工業(yè)廣場(chǎng)、開拓系統(tǒng)工業(yè)廣場(chǎng)的規(guī)劃。閉坑后規(guī)劃為黃金博物館。游客可以游覽到對(duì)礦工進(jìn)行安全教育的安全教育長(zhǎng)廊，詳細(xì)介紹歸來(lái)莊金礦床形成演化史、找礦過(guò)程、采礦過(guò)程、選礦及冶礦過(guò)程，珍貴的礦物、礦石工藝品，此區(qū)是礦山公園的核心景區(qū)之一。

（3）辦公場(chǎng)區(qū)的規(guī)劃。閉坑后辦公場(chǎng)區(qū)留作礦山公園景區(qū)辦公、管理用，合理地利用了現(xiàn)有資源。

3.2.2旅游景觀再造模式：產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型

廢石堆及尾礦庫(kù)規(guī)劃為礦山公園的生態(tài)修復(fù)區(qū)，建成以“泰山石長(zhǎng)廊→石魂閣→泰山石亭榭→九龍柱廣場(chǎng)→天鵝湖等”為旅游路線的“新景山”。礦山采取“環(huán)保優(yōu)先，防治結(jié)合的理念”，邊開采邊進(jìn)行生態(tài)修復(fù)治理，目前已在廢石堆頂部建成泰山石長(zhǎng)廊、黃金廣場(chǎng)、九龍柱廣場(chǎng)（照片2）、奇石街、石魂閣等風(fēng)景優(yōu)美的景點(diǎn)，將變成了一座名副其實(shí)的“新景山”；尾礦庫(kù)在閉坑后將建成天鵝湖景點(diǎn)，提供游客釣魚、休閑，為生態(tài)修復(fù)區(qū)的核心景點(diǎn)。將該礦山建設(shè)為旅游業(yè)用地是將自然資源與現(xiàn)代旅游相結(jié)合，通過(guò)科學(xué)低碳化生態(tài)修復(fù)方式使該礦山產(chǎn)業(yè)升級(jí)實(shí)現(xiàn)對(duì)“雙碳”目標(biāo)的貢獻(xiàn)。

3.2.3生態(tài)復(fù)綠模式：“藤、草、灌、喬”相結(jié)合的立體綠化

目前礦山已對(duì)廢石場(chǎng)的邊坡采取“藤、草、灌、喬”相結(jié)合的立體綠化方式，不僅實(shí)現(xiàn)了固坡、防止邊坡水土流失和揚(yáng)塵，也使對(duì)廢石堆的綠化呈現(xiàn)立體效果。

3.2.4注漿止水

歸來(lái)莊金礦已于2018年委托華北有色工程勘察院有限公司進(jìn)行礦山注漿治水工作。

（1）對(duì)浚河河床漏水點(diǎn)進(jìn)行注漿封堵。目前奧灰水對(duì)礦床直接充水，浚河水通過(guò)奧灰水的徑流通道間接補(bǔ)給礦坑［22］。在治水初期，先對(duì)浚河河床漏水點(diǎn)進(jìn)行注漿封堵，一方面堵住了浚河水對(duì)礦床的充水危害，另一方面減小了地下水的流速，也為帷幕注漿截流提供了可行性條件。通過(guò)注漿封堵浚河河床漏水點(diǎn)，已使礦山正常涌水量減少了約20000m³/d。

（2）對(duì)奧灰水進(jìn)行帷幕注漿截流。帷幕截流治水技術(shù)是目前防止礦床奧灰水突水的最有效方法之一［23］。目前礦山已委托華北有色工程勘察院有限公司等單位進(jìn)行帷幕注漿工程。對(duì)礦山水害的治理，一方面能減少礦山突水事故、減少礦山因排水量大帶來(lái)的礦山排水成本，另一方面減少礦山開采對(duì)地下水含水系統(tǒng)的影響范圍及程度，同時(shí)也減少了周邊村民因地下水位下降帶來(lái)的缺水問(wèn)題及地表植被枯萎問(wèn)題。

3.3實(shí)施步驟及預(yù)期效果

3.3.1實(shí)施步驟

礦山采取“邊開采邊進(jìn)行治理”的實(shí)施步驟進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。目前“新景山”已基本形成、止水效果已初見成效；待礦山閉坑后進(jìn)一步將露天采坑、尾礦庫(kù)等修復(fù)單元修復(fù)成礦山公園的重要景點(diǎn)。

3.3.2預(yù)期效果

預(yù)期建設(shè)成以礦業(yè)遺跡保護(hù)區(qū)（露天采坑及井下開采系統(tǒng)）為景區(qū)的核心景區(qū)，以“泰山石長(zhǎng)廊→石魂閣→泰山石亭榭→九龍柱廣場(chǎng)→天鵝湖等”為輔助景區(qū)的礦山公園。以實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)下的礦山生態(tài)修復(fù)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，為當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)帶來(lái)持久性的效益。

4結(jié)論

（1）根據(jù)歸來(lái)莊金礦地形地貌景觀破壞、土地資源破壞、含水層破壞等礦山地質(zhì)環(huán)境問(wèn)題治理現(xiàn)狀及下一步治理修復(fù)計(jì)劃，探索了一套“雙碳”目標(biāo)下生態(tài)復(fù)綠、科普教育基地、旅游業(yè)再造及注漿止水4種露天礦山生態(tài)修復(fù)模式。該模式不僅解決礦山生態(tài)環(huán)境問(wèn)題、節(jié)約了治理成本，并且滿足保護(hù)歸來(lái)莊金礦獨(dú)特、珍稀的礦業(yè)遺跡的需要，也為科學(xué)研究和科學(xué)知識(shí)的普及提供了重要場(chǎng)所，帶來(lái)了持久性的效益，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

（2）本文依托礦區(qū)資源，創(chuàng)新性地提出了“礦山+生態(tài)園區(qū)”“礦山+科普+旅游”等生態(tài)修復(fù)理念，探索了一套全新的生態(tài)修復(fù)模式，通過(guò)科學(xué)低碳化生態(tài)修復(fù)方式，使礦山實(shí)現(xiàn)低碳源高碳匯的同時(shí)，注重了對(duì)礦區(qū)地質(zhì)遺跡的科學(xué)合理利用，很好地將礦區(qū)遺跡轉(zhuǎn)變?yōu)榻?jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)“雙碳”目標(biāo)的貢獻(xiàn)，值得在同類型礦山中廣泛推廣。

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Study on Ecological Restoration Model of Typical Open Pit Mines

——Taking Guilaizhuang Gold Deposit in Shandong Province as an Example

WANG Zhiliang，LI Jun，SHANG Zhen，WANG Shaojie， LIU Kang， HAN Zongrui， LI Wenbin，MA Biao

（Lu'nan Geo-engineering Exloration Institute（No.2 Geological Brigade of Shandong Provincial Bureau of Geology and Mineral Resources），Shandong Yanzhou 272100，China）

Abstract：Guilaizhuang gold deposit is a large scale gold deposit with complex geological and ecological environment problems. Based on the analysis of actual geological environment treatment situation in mines and a systematic study of future treatment directions， four ecological restoration models for open pit mines under the "dual carbon" goal of ecological restoration have been explored， they are popular science education base， tourism reconstruction， and grouting water stop. This model not only solves the ecological and environmental problems of the mine， saves governance costs， but also meets the need to protect the unique and rare mining relics of the Guilaizhuang gold deposit. It will provide an important place for scientific research and popularization of scientific knowledge and bring lasting benefits. It is worthy of widespread promotion in similar types of deposits.

Key words：Ecological restoration of mines; popular science education base; tourism landscape reconstruction; mine park; Guilaizhuang gold deposit