廢棄礦山地質環(huán)境治理與生態(tài)修復效果評價

摘要：針對廢棄礦山存在的實際問題，重點研究地質環(huán)境治理與生態(tài)修復效果評價方法。以實際的礦山治理工程為例，從治理目標、治理方案比選、治理措施、工程量計算4個方面進行技術分析，合理選取評價指標并確定權值權重，對礦山的治理和修復進行綜合評價。通過對比治理前后的礦山環(huán)境，發(fā)現(xiàn)該治理方案具有較好的應用效果。

關鍵詞：廢棄礦山；環(huán)境治理；修復評價

中圖分類號：X171.4 文獻標識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）09-0-04

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Evaluation of the Effectiveness of Geological Environment Governance and Ecological Restoration in Abandoned Mines

HE Zhongdong

（Fujian Southeast Geological Brigade， Quanzhou 362021， China）

Abstract： Focusing on the practical problems existing in abandoned mines， this study focuses on the evaluation methods of geological environment governance and ecological restoration effects. Taking the actual mine governance project as an example， technical analysis is conducted from four aspects： governance objectives， governance scheme comparison， governance measures， and engineering quantity calculation. Evaluation indicators are reasonably selected and weight weights are determined to comprehensively evaluate the governance and restoration of mines. By comparing the mining environment before and after treatment， it was found that the treatment plan has a good application effect.

Keywords： abandoned mines; environmental governance; repair evaluation

在礦區(qū)采礦過程中，會對地表景觀、植被、土地資源、周邊水體及生物多樣性造成嚴重影響，甚至引發(fā)滑坡、泥石流等地質災害。礦山治理修復涉及地質學、生態(tài)學、環(huán)境科學等領域，需要綜合考慮各項因素，并做好長期性準備，使其過渡到接近自然的狀態(tài)。要求將生態(tài)環(huán)境的恢復和保護放在首要地位，并與當?shù)亟?jīng)濟社會發(fā)展相結合，注重長遠利益，推動全社會的共同關注和參與，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展[1]。嚴格遵循因地制宜原則，根據(jù)廢棄礦山的實際情況，制定科學合理的治理和修復方案，明確治理目標、任務和措施，確保治理效果。一方面，要恢復廢棄礦山的生態(tài)系統(tǒng)功能，將其轉變?yōu)榭衫玫耐恋刭Y源，提高土地利用率；另一方面，要根據(jù)當?shù)禺a(chǎn)業(yè)特點，發(fā)展廢棄礦山的旅游業(yè)、農(nóng)業(yè)等，為當?shù)亟?jīng)濟注入新活力。

1 研究區(qū)概況

以廢棄礦山治理工程為例，礦山總占地面積約為651 820.55 m2，治理區(qū)域主要在礦山的中部位置，分為Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)以及Ⅲ區(qū)，具體情況如下。

1.1 地質條件

在長期礦山開采活動的影響下，廢棄礦山原有的地形地貌形態(tài)發(fā)生改變，具有起伏大、坡度較大等特點。礦區(qū)的土壤類型有2種，包括山地褐色碎石土、黃土狀土，厚度分別為0.1～1.6 m、0.2～0.6 m。

1.2 氣象條件

礦山所在區(qū)域屬大陸性干旱半干旱季風氣候，具有氣溫變化大、多風干燥等特點，年均氣溫為7.6 ℃，平均降水量為518.3 mm，風向多以西南風為主。

1.3 環(huán)境問題

該廢棄礦山有3處不規(guī)則采坑和多處棄渣，深度分別為5.6 m、7.6 m、10.5 m，坑內存在少量積水，棄渣占用土地。林地呈斑塊狀分布，覆蓋率為29%～36%，水土流失嚴重，嚴重影響景觀地貌。礦區(qū)內的最大局部邊坡角度接近60°，雖然處于廢棄狀態(tài)，但礦坑及周邊仍在較大的失穩(wěn)風險，經(jīng)統(tǒng)計，項目區(qū)歷史發(fā)生的滑坡情況如表1所示。由于受地表塌陷的影響，外圍的防排水系統(tǒng)處于受損狀態(tài)。

2 地質環(huán)境治理與生態(tài)修復技術

2.1 治理目標

結合廢棄礦山的實際環(huán)境問題，圍繞以下5個目標開展治理工作，恢復因采礦活動受損的地質環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)。

第一，消除地質災害隱患。通過工程手段消除礦區(qū)存在的滑坡、崩塌、泥石流等地質災害，并優(yōu)化排水系統(tǒng)，防止雨水積聚，確保周邊居民和設施的安全。

第二，恢復地形地貌。通過地形整治和土壤改良，恢復礦區(qū)原有的地形地貌特征，并結合當?shù)刈匀痪坝^和人文特色進行景觀規(guī)劃，使其與周邊環(huán)境相協(xié)調。比如對采坑、塌陷區(qū)進行回填和整平，利用廢棄礦渣等物料進行土地復墾。

第三，植被恢復。在治理后的礦區(qū)土地上種植適應當?shù)貧夂蚝屯寥罈l件的植物，注重植被的多樣性和層次性，逐步恢復礦區(qū)的植被覆蓋，以提高生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和生物多樣性[2]。

第四，提升生態(tài)功能。通過合理的生態(tài)修復措施，逐步恢復礦區(qū)的生態(tài)功能，包括水土保持、水源涵養(yǎng)、空氣凈化等，并促進物種遷移和基因交流，為當?shù)厣鐓^(qū)和自然環(huán)境提供優(yōu)質的生態(tài)服務。

第五，促進可持續(xù)發(fā)展。將治理后的礦山土地納入當?shù)赝恋乩每傮w規(guī)劃，根據(jù)土地資源的實際情況和市場需求，確定礦山土地的用途和開發(fā)強度，發(fā)展生態(tài)農(nóng)業(yè)、生態(tài)旅游等產(chǎn)業(yè)，實現(xiàn)經(jīng)濟、社會和生態(tài)效益的有機結合。

2.2 治理方案比選

依照礦區(qū)環(huán)境問題和治理目標確定相應的治理方案，包括削坡平盤整治、采空區(qū)回填、分區(qū)種樹、截排水及修建擋土墻等內容。共設計方案A和方案B兩種治理方案。這兩種治理方案在主運輸?shù)缆凡贾?、臺階坡面角設置、平臺預留等方面存在一定的差異，要求從方案的可行性、經(jīng)濟性和功效性3方面進行綜合比選。首先，廢棄礦山的治理方案應當選擇已有成熟應用或經(jīng)過驗證的技術方案，并滿足耐候性強、施工難度低、適應性強等標準，擁有可靠的技術支持，同時施工過程中不會引發(fā)新的環(huán)境問題或社會問題。其次，綜合考慮方案的初期投資、長期效益和成本效益比，在不影響施工進度的情況下，選擇經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益最優(yōu)的方案。最后，從地質災害控制、地形地貌恢復、植被覆蓋率、生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性、資源循環(huán)利用等方面進行科學考察[3]，最終確定方案B為本項目的治理措施。比選情況如下。

第一，利用GEO-SLOPE軟件計算兩種方案實施后的邊坡穩(wěn)定性。以礦區(qū)某一邊坡為例，其自然狀態(tài)下的安全系數(shù)為1.087，處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，需采取處理措施。邊坡治理后的穩(wěn)定性系數(shù)如表2所示。綜合來看，治理后的邊坡穩(wěn)定性系數(shù)均有所提升，但方案B的效果更好。第二，估算兩種方案的造價，方案A的造價比方案B高出8%左右。第三，治理后兩種方案均能達到生態(tài)恢復的效果，但方案B的綠化效果接近原地形，與周圍的自然景觀更和諧。

2.3 治理措施

實施治理方案B，具體措施如下。

第一，對礦區(qū)治理區(qū)域的坡面及平臺作削坡、平整處理，采用反坡式平盤法，提前在坡面上標記削坡的范圍和邊界，并采取加固措施。用挖掘機按設計坡度和深度進行削坡，然后對平臺區(qū)域進行開挖和修整，并在其內側構建反坡式平盤，反坡的傾斜角度控制在5%左右。削坡降坡結束后，清理坡腳，沿外側距離邊緣0.5 m處砌筑擋土墻。修建截水溝，將地面水引入溝槽中。

第二，利用礦區(qū)棄渣回填采坑，注意要做好分類工作。直徑為5 cm的碎石可直接使用，直徑超過5 cm的碎石作破碎處理。分層回填粉質黏土、碎石，厚度都控制為1.5 m，先在坑底回填、碾壓粉質黏土。確認其密實度超過11后，再用棄渣進行回填、碾壓；確認其密實度超過6后，重復上述環(huán)節(jié)，至距離地面1 m處停止。最后進行覆土、碾壓，厚度為1.3 m，并與地面整平。注意要對覆土施肥，使其熟化[4]。

第三，分別在坡頂、坑底的回填區(qū)、平盤區(qū)進行植樹播草，包括桑樹、女貞、野薔薇、馬鞭草及苦荬菜等，草籽的播種量為10 g/m2。通過采用這種喬、灌、草混合的種植模式，完善當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)。

2.4 工程量計算

治理后，Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)以及Ⅲ區(qū)應形成坡度達標的緩坡。利用Surfer軟件計算實施方案B時的工程量。首先，收集礦山治理區(qū)域的地形數(shù)據(jù)，包括高程點、等高線、邊界線等，并通過去除噪聲、填補缺失值等方式進行必要的預處理。其次，將數(shù)據(jù)導入Surfer軟件，利用其網(wǎng)格化功能將數(shù)據(jù)點插值成連續(xù)的網(wǎng)格模型，生成礦區(qū)的原始地形模型。最后，輸入平整后形成的地形數(shù)據(jù)，綜合考慮邊坡坡度、放坡方向等因素，估算土石方量[5]。最終得到的環(huán)境治理與生態(tài)修復工程量數(shù)據(jù)如表3所示。此外，還需種植2 046棵樹，播草3.47 hm2。

3 地質環(huán)境治理與生態(tài)修復效果

3.1 評價指標選取及權值權重

嚴格遵循科學性、全面性、可操作性、定性與定量相結合的原則，選取地質環(huán)境治理與生態(tài)修復效果的評價指標，并確定其權值權重。參考《礦山地質環(huán)境保護與恢復治理方案編制規(guī)范》（DZ/T 0223—2011），采用層次分析法確定評價指標體系[6]。將評價指標體系分為3個層次，包括地質災害治理效果、生態(tài)環(huán)境恢復效果、礦山景觀重建效果，其權重分別為0.258、0.512、0.230。各層次包含的具體指標及權重情況如表4所示。

3.2 綜合指數(shù)評價

確定本項目的地質環(huán)境治理與生態(tài)修復效果，需依照綜合指數(shù)評價標準進行判斷。當綜合指數(shù)大于5時，評價等級為好；當指數(shù)為2～5時，評價等級為一般；當指數(shù)小于2時，評價等級為較差。廢棄礦山質環(huán)境綜合評價公式為

（1）

式中：F0為廢棄礦山質環(huán)境綜合評價數(shù)值，F(xiàn)i為各層次權重值，Wi為各層次評價指標權重值，m為各層次要素的個數(shù)。根據(jù)式（1）進行計算，最終確定項目的綜合指數(shù)為7.44，可判定其治理效果良好。

3.3 治理前后對比

實行上述治理措施1年后，利用航拍技術對比治理前后的效果，結果如圖1所示。其中，恢復治理效果好的區(qū)域面積占70.32%，恢復治理效果較好的區(qū)域面積占29.68%。礦區(qū)邊坡造林成活率較好，植株長勢好，確定方案A可行，且綜合指數(shù)評價具有合理性。

4 結論

結合實際的廢棄礦山治理工程案例，對其地質環(huán)境治理與生態(tài)修復效果進行深入分析。通過科學的勘查和評估，準確識別礦山的地質問題，以便于有針對性采取地形整治、植被改良等處理措施，在消除地質災害隱患的同時，也逐步改善了生態(tài)環(huán)境，為礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展提供了有力保障。廢棄礦山的地質環(huán)境治理與生態(tài)修復兼顧了經(jīng)濟效益與社會效益，要求根據(jù)評價結果，從監(jiān)管、生態(tài)導向等方面采取優(yōu)化措施。

參考文獻

1 馮 立，張鵬飛，張茂省，等.新時期榆林煤礦區(qū)生態(tài)保護修復與綜合治理策略及路徑探索[J].西北地質，2023（3）：19-29.

2 王 昊，張道闊，孔慶強.南陽市石灰?guī)r礦山地質環(huán)境特征及生態(tài)環(huán)境修復治理研究[J].中國錳業(yè)，2022（6）：37-42.

3 孟 夢.礦山環(huán)境中的復雜地質生態(tài)修復效果數(shù)值模擬[J].礦冶，2022（6）：1-8.

4 王 燾，雷 鵬，壽立永，等.渭北嵯峨山廢棄采石礦山開發(fā)式治理探討[J].中國礦業(yè)，2022（10）：68-72.

5 王 佟，劉 峰，趙 欣，等.生態(tài)地質層理論及其在礦山環(huán)境治理修復中的應用[J].煤炭學報，2022（10）：3759-3773.

6 王 讓，尚佳楠，崔朋濤，等.西和縣興隆牟山采石場礦山地質環(huán)境現(xiàn)狀及生態(tài)修復研究[J].中國錳業(yè)，2022（4）：73-77.