廢棄礦山地質(zhì)環(huán)境恢復治理實踐研究
——以同心縣某煤礦恢復治理工程為例

楊川楓，李鳳洋，程國強，馬 晶，王 楠

（寧夏回族自治區(qū)水文環(huán)境地質(zhì)調(diào)查院，銀川 750021）

同心縣是寧夏回族自治區(qū)礦業(yè)大縣，礦產(chǎn)資源及地理區(qū)位優(yōu)勢明顯，加強礦產(chǎn)資源保護與勘查、開發(fā)利用對同心縣高質(zhì)量發(fā)展至關重要，是助推黃河流域生態(tài)保護和高質(zhì)量發(fā)展先行區(qū)建設的重要基礎保障。2023年2月，同心縣政府依據(jù)寧夏回族自治區(qū)自然資源廳的相關要求，編制《同心縣礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃（2021—2025年）》。該規(guī)劃指出，規(guī)劃期內(nèi)部署實施重點治理項目5 個，采取回填礦坑、平整土地、混播草籽等措施，修復地形地貌、恢復地表植被、防止水土流失，不斷提高礦山生態(tài)修復的綜合效益，逐步構建廢地變綠地，廢礦變綠源，自然景觀與周邊生態(tài)環(huán)境相互交融、和諧共生的生態(tài)系統(tǒng)。本文以同心縣某煤礦恢復治理工程為例，研究廢棄礦山地質(zhì)環(huán)境恢復治理，為區(qū)域廢棄礦山地質(zhì)環(huán)境恢復治理提供參考。

1 礦區(qū)概況

本煤礦位于同心縣，占地面積為0.823 2 km2，為井工開采礦山。礦區(qū)內(nèi)賦存多種類型的地下水，礦體位于地下水位以下，充水含水層富水性弱，補給條件差，大部分井田屬水文地質(zhì)條件簡單的礦床，單位涌水量小于0.1 L/（s·m）。礦床條件簡單，煤層頂?shù)装鍘r層組合以粉砂巖、砂質(zhì)泥巖為主，巖石易軟化、泥化，均屬中等難冒落頂板。井田范圍內(nèi)斷層比較發(fā)育，以北西走向的一組斷層為主，其次為南北走向，后者被前者切割，北西向斷層水平斷距一般都在20 m 以上，落差最大超過100 m。本煤礦采用井工開采，礦山地質(zhì)環(huán)境復雜程度屬中等。開采過程中未出現(xiàn)采空區(qū)地面塌陷等現(xiàn)象，但是工業(yè)場地的建立破壞原有的地形地貌景觀，可能引發(fā)采空區(qū)地面塌陷、壓占破壞土地資源、改變局部地形地貌景觀等[1-3]，其環(huán)境影響主要表現(xiàn)為3 點。礦山地質(zhì)環(huán)境問題預測如圖1所示。

圖1 礦山地質(zhì)環(huán)境問題預測

1.1 地質(zhì)災害風險

礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)災害主要考慮泥石流與地面塌陷[4-5]。礦區(qū)地表發(fā)育多條小型沖溝，主要成因為降雨。溝谷切割較淺，兩岸無崩塌、滑坡等地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育，沖溝水量小，溝底縱坡降小，基本未發(fā)生水土流失、坡面侵蝕現(xiàn)象。溝底松散堆積物較少，松散堆積物厚度小于0.5 m。小型沖溝均未形成泥石流溝谷。經(jīng)現(xiàn)狀評估，泥石流災害危險性小。結合煤礦目前的開采條件，本次地面塌陷預測評價采用概率積分法。預測評價結果如表1所示。經(jīng)預測評估，采空區(qū)地面塌陷發(fā)生的可能性大，規(guī)模為中等，地面塌陷對礦山地質(zhì)環(huán)境的影響程度為較嚴重。

表1 預測評價結果

1.2 地形地貌景觀破壞

礦區(qū)工業(yè)場地包括生活區(qū)、辦公室、矸石場和選煤廠等，占地面積為12.26 hm2。工業(yè)場地的建設使原生的地形地貌景觀發(fā)生改變，也改變工業(yè)場地一帶原生植被的生存條件。因此，已建工業(yè)場地對地形地貌景觀的破壞較嚴重。

1.3 含水層破壞

開采區(qū)礦井充水主要來自太原組砂巖及灰?guī)r含水層組，在主井開采時，井正常涌水量為20 m3/h，最大涌水量為25 m3/h。經(jīng)野外調(diào)查，采空區(qū)地下含水層水位下降幅度較小，對礦區(qū)周邊村民生產(chǎn)生活用水的影響小?，F(xiàn)狀評估表明，礦區(qū)開采對含水層的破壞程度較輕。

2 生態(tài)修復措施

本煤礦因地制宜，綜合施策，以期實現(xiàn)生態(tài)修復。一是工程治理措施，二是監(jiān)測管理措施，三是生物治理措施。

2.1 工程治理措施

2.1.1 地面塌陷治理

礦區(qū)屬于黃土低緩丘陵區(qū)，塌陷區(qū)治理只需要將下沉變形較大地段、塌陷坑、伴隨地裂縫進行填埋夯實并修整地表?？刹捎脵C械施工，用細粒土削高填低修整塌陷區(qū)，有針對性地進行地質(zhì)地貌景觀恢復治理。

2.1.2 工業(yè)場地治理

礦山閉坑后，礦區(qū)工業(yè)場地的建筑物將廢棄，為此首先應將工業(yè)場地內(nèi)廢棄的建筑物拆除、平整。根據(jù)開發(fā)利用方案及現(xiàn)狀調(diào)查，工業(yè)場地占地面積為12.26 hm2，建筑占地面積為13 800 m2，拆除后的堆積高度為0.4 m，因此需要拆除的廢棄物約為5 520 m3，拆除后的廢棄物清運至排矸場進行堆放，平整場地面積為12.26 hm2。

2.1.3 廢棄井筒回填封堵

礦區(qū)內(nèi)共有廢棄并筒7 個，均未進行治理。廢棄井筒需要進行回填封堵。井筒充填工程在距井口20 m 處砌墻，然后進行分段壓實回填，距離井口5 m處再砌墻，填筑砂土、碎石土等并壓實。

2.2 監(jiān)測管理措施

2.2.1 地面塌陷監(jiān)測

本煤礦存在的主要地質(zhì)災害為地面塌陷，目前煤礦處于停止開采的狀態(tài)，但已經(jīng)形成的地面塌陷仍有進一步發(fā)展的趨勢。為隨時掌握塌陷發(fā)展情況，明確塌陷對地面現(xiàn)有建筑物的影響，在已確定的地面塌陷影響范圍周邊布置一定數(shù)量的地表變形監(jiān)測點進行監(jiān)測。

2.2.2 地裂縫監(jiān)測

目前，地裂縫錯位監(jiān)測主要采用裂縫計測量法與簡易測縫法。綜合考慮經(jīng)濟成本，礦區(qū)地裂縫監(jiān)測采用簡易測縫法，即在地裂縫處垂直布設監(jiān)測點，埋設騎縫式簡易觀測樁，定期使用鋼卷尺、游標卡尺測量裂縫的長度、寬度、形態(tài)和延伸方向等。監(jiān)測頻率暫定為一月一次，在豐水期和降雨量較大的時間段，增加監(jiān)測頻率。

2.2.3 地形地貌景觀監(jiān)測

本煤礦主要采用井下作業(yè)方式，地面建設有采煤輔助建筑。煤炭轉(zhuǎn)運時，有煤渣散落在生產(chǎn)區(qū)道路上，對地形地貌景觀與土地資源造成影響。要對采煤輔助建筑與生產(chǎn)區(qū)道路進行監(jiān)測，確保對地形地貌景觀影響較大的行為得到管理控制。

2.3 生物治理措施

該礦山對土地的損毀主要為挖損和壓損，對土地及植被造成嚴重的損毀。因此，土地復墾措施主要為塌陷區(qū)與壓占區(qū)復墾工程、植被重建工程。塌陷區(qū)損毀形式主要為塌陷過程中形成的裂隙破壞及地表不均勻沉降，復墾主要采取土地平整、播撒草籽、林地補植補造等措施。廢舊建筑物拆除后，原壓占區(qū)使用黃土進行覆土，覆土厚度為0.3 m，覆土后的工業(yè)場地采用播撒草籽的方式復綠。

3 治理成效分析

塌陷區(qū)對塌陷與地裂縫進行填埋夯實，消除地質(zhì)災害隱患。地面塌陷及地裂縫會引起裸土地、林地、草地等土地的損毀，在土方工程和地裂縫填充工程結束后，進行土地復墾和生態(tài)重建，改善地形地貌景觀的視覺效果。同時，因礦區(qū)已封閉，無人員、車輛、房屋、機械設備等固定承災體，礦區(qū)內(nèi)地質(zhì)災害發(fā)生率降低，安全隱患減小。工業(yè)場地恢復治理后，礦區(qū)與周圍環(huán)境的不協(xié)調(diào)問題得到緩解，壓占破壞的土地資源得到初步修復，局部可見新生植被，生態(tài)資源在多個植被生長周期內(nèi)有望恢復。

4 結語

截至2020年底，同心縣14 個閉坑礦山累計完成地質(zhì)環(huán)境恢復治理面積76 hm2。經(jīng)核查，全縣歷史遺留礦山共計52處，累計面積為351 hm2。截至2020年底，同心縣已投入648 萬元資金對小洪溝水源地周邊歷史遺留露天礦山開展生態(tài)環(huán)境恢復治理，治理面積為32 hm2。礦山地質(zhì)環(huán)境恢復治理取得良好的生態(tài)效益和社會效益，但歷史遺留礦山地形地貌破壞、水土流失、植被破壞等生態(tài)環(huán)境問題仍然較為突出，歷史遺留礦山生態(tài)修復工作任重道遠。本煤礦恢復治理工程的實施可以有效防止煤礦開采誘發(fā)地質(zhì)災害，減輕現(xiàn)有地質(zhì)災害的影響，促進社會經(jīng)濟與生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，為同心縣生態(tài)文明建設提供示范引領。