合作市合冶公路沿線歷史遺留礦山地質環境問題及生態修復治理

江波

摘 要：合作市合冶公路（省級）沿線歷史遺留采石點生態修復工程主要包括10處歷史遺留采石點、取土點，分布于合冶公路左側，長期采礦活動嚴重破壞了礦山地質環境。在對工作區地質環境以及礦山地下水破壞、地形地貌景觀破壞、土地資源破壞、生態退化等礦山地質環境問題進行分析的基礎上，對礦山地質環境問題發展趨勢進行分析，并提出了相應的生態修復治理措施，為修復采礦活動造成的礦山地質環境破壞、保護有限的生態環境資源提供重要的地質依據。

關鍵詞：合作市；礦山地質環境問題；地質災害；生態修復治理

1?地質環境條件

本研究所述礦區位于青藏高原東緣，地形切割較強烈。海拔3 020.0～3 442.0 m，相對高差為422.0 m。區內地貌類型是淺切割的侵蝕構造低中山地貌和溝谷地貌。地表大部分被第四系殘坡積層覆蓋，基巖除人為揭露外僅有零星出露，主要為二疊系地層和新近系泥巖，處于祁呂賀蘭山字型構造弧頂西翼褶皺帶與秦嶺東西復雜構造帶的復合部位，并有河西系以疊加的復合形式發育在前兩個構造帶上。達麥—合作推測斷層南至工作區北部，自中生代晚期以來，本區一直處于下降階段，形成了合作盆地并接受了厚約250.0 m的新近系碎屑巖沉積，在更新世晚期形成格河河谷，合作盆地中沉積了厚15.0～30.0 m的第四系松散堆積物，在格河水廠—林場一帶因受走向EW推測性質不明斷裂構造的影響，接受了50.0～80.0 m較大厚度的沉積。工作區地震烈度為Ⅶ度，水文地質條件復雜，地下水較為豐富[1-2]。根據地下水所處地形地貌、含水巖組特征、水動力條件等，區內地下水類型分為3種：基巖裂隙水、碎屑巖類孔隙裂隙水、松散巖類孔隙水。礦區內人類工程活動強烈，主要有采礦、放牧等。（1）采礦活動：濫采濫挖、棄土棄渣形成大量廢棄固體物質，區內植被覆蓋率較高，采礦活動破壞草地，對地質環境影響較大。（2）放牧：礦區周邊以放牧為主，過度放牧會破壞植被，對地質環境影響較小。

2?礦山地質環境問題

礦山地質環境影響現狀評估是在對礦區開展地質環境條件調查的基礎上，分析治理區存在的礦山地質環境問題的發育程度、表現特征和成因；評估各種環境問題對環境資源及重要建設工程、設施的危害與影響程度；評估礦山地質環境保護、治理及地質災害防治工作現狀和效果；開展礦區地質環境影響程度分級。

合作市合冶公路（省級）沿線主要歷史遺留礦山有10個，采石點、取土點范圍小、數量多，主要形成了采剝面、渣堆、采坑及裸露區，挖損或占壓使礦區周圍地形地貌景觀遭到嚴重破壞、植被資源受到挖損。由于該區自然地質環境對人類活動十分敏感，破壞后再生性較差，礦區地質環境惡化，問題較嚴重。以下將逐點敘述各采石點存在的礦上地質環境問題。

2.1? 礦業活動引發地質災害

根據現場調查，各采石點、取土點在前期采礦過程中形成了采坑及采剝面，1號點采剝面3及采剝面4為合冶公路修建形成的高邊坡，公路部門已經對其進行了治理，治理工程符合公路部門治理要求。其余采坑及采剝面形成的斜坡較低，且多為基巖斜坡，未形成高陡邊坡，礦區也不發育滑坡、泥石流等地質災害。

2.2? 礦業活動對含水層的影響

各采石點、取土點主要為露天開采，開采過程中未見地下水出露，未進行疏干排水活動，未對地下水含水層產生影響，既沒有改變地下水等水位線分布狀況，也沒有改變地下水徑流及排泄過程，僅改變了地表水的徑流方向，未影響到周邊生產及生活用水。

綜上所述，當前條件下含水層破壞對礦山地質環境的影響較小。

2.3? 礦業活動對地形地貌景觀的影響

采礦過程中形成的采坑及采剝面對礦區的地形地貌景觀破壞較大，植被損壞嚴重，主要表現為露天開采致使基巖裸露，大面積開挖導致地形地貌的連續性和景觀性變差，改變了原始地形，損壞了原有地表植被。礦區渣堆及裸露區對地形地貌的破壞均較小。

2.4? 礦業活動對土地資源破壞的影響

根據現場調查，采礦活動造成的土地資源破壞主要為露天開挖形成的采剝面和采坑的挖損破壞及渣堆的壓占破壞。區內土地類型主要為天然牧草地。

本次勘查區共發育采剝面6處、渣堆2處、采坑8處、裸露區17處，共破壞土地資源311 667 m²，礦業活動對土地資源的破壞程度為嚴重。

合冶公路沿線存在大量因修建道路及居民私采爛挖形成的裸露區及陡坎，影響合冶公路沿線生態環境，因此將其納入本次生態修復項目。合冶公路沿線共發育裸露區69處、陡坎52處，共破壞土地資源231 671 m²，礦業活動對土地資源的破壞程度為嚴重。

2.5? 礦業活動對生態退化的影響

合冶公路沿線采剝面、采坑、裸露區及陡坎等雖然影響了地表局部植被蓋度與質量，但總體物種生境條件穩定，生態系統結構與功能完好。

2.6? 礦業活動對土地利用的影響

礦區范圍內的土地利用類型主要為天然牧草地，10處采礦點因采礦活動損毀天然牧草地311 667 m²，合冶公路沿線損毀天然牧草地231 671 m²。

2.7? 礦山生態環境問題分級

地質災害對礦山地質環境的影響較小，含水層破壞對礦山地質環境的影響較小，地形地貌景觀破壞對礦山地質環境的影響較嚴重，土地資源破壞對礦山地質環境影響嚴重。

合冶公路沿線采剝面、采坑、裸露區及陡坎不存在地質安全隱患和水土污染，地質穩定性與水土質量良好，雖然地表存在一定程度的土地損毀或水資源破壞，部分植被蓋度與質量受到一定影響，但總體物種生境條件較為穩定，生態系統結構與功能基本完好。礦山生態環境問題分級為Ⅱ級。

3?礦山地質環境問題發展趨勢

3.1? 地質災害發展趨勢

礦區地質災害不發育，目前礦區已經關閉，后期不會引發或者加劇地質災害。

3.2? 含水層破壞發展趨勢

該采石點為露天開采，開采過程中未見地下水出露，未進行疏干排水活動，未對地下水含水層產生影響，既沒有改變地下水等水位線分布狀況，也沒有改變地下水徑流及排泄過程，僅改變了地表水的徑流方向，未影響到周邊生產及生活用水。隨著時間的推移，地下水不會受到進一步破壞。

3.3? 地形地貌景觀破壞發展趨勢

隨著時間的推移，采剝面受風化作用影響，巖體將更加破碎，采剝面將得到一定程度的恢復，但不能完全恢復。

渣堆處于緩坡地帶，呈階梯狀分布，隨著時間的推移，坡度較小地帶的植被易于自我修復，地貌景觀將得到極大的恢復，坡度較大的地帶植被不易自我修復，地貌景觀將得到一定程度的恢復，但不能完全恢復[3-4]。

采坑周邊坡度較大，隨著時間的推移，未來將得到一定程度的恢復，但不能完全恢復。

隨著時間的推移，裸露區未來將得到一定程度的恢復，但不能完全恢復。

3.4? 土地資源破壞發展趨勢

礦區內土地資源破壞現象主要有采坑及采剝面對原有土地資源的挖損以及棄渣堆對土地資源的壓占，目前礦區已經關閉，未來不存在采礦活動，土地資源的破壞不會進一步擴大。隨著時間的推移，土地資源將得到一定程度的恢復，但不能完全恢復。

3.5? 生態退化發展趨勢

合冶公路沿線未來不存在采礦活動，隨著時間的推移，生態系統將得到一定程度的恢復，但不能完全恢復。

3.6? 土地利用發展趨勢

合冶公路沿線未來不存在采礦活動，隨著時間的推移，破壞的草地將得到一定程度的恢復，但不能完全恢復。

4?生態修復治理

4.1? 采坑治理

采用人工配合機械的方式對采坑后緣斜坡進行削坡，按設計坡比整理后，在表面覆蓋20 cm厚的土開展綠化，為增強土壤肥力，覆土后需要對場區內施加有機肥，可選用本地生產的顆粒有機肥。該有機肥是由原料優良、工藝先進，采用牛、羊等動物糞便經過微生物技術發酵加工而成的顆粒狀有機肥料，要求有機肥氮、磷、鉀質量分數不低于8%，有機質質量分數不低于35%，施肥標準為500 kg/畝，施肥時采用人工撒播的方式，撒播后在種草時進行翻松整理。為提高草的成活率，覆蓋生態草簾進行保墑。

4.2? 采剝面治理

1號點采剝面1和采剝面2因坡頂為耕地而無法削坡，在坡腳栽植一排喬木進行遮擋，外圍布設框架圍欄。采剝面3及采剝面4為公路高邊坡，本次治理僅在馬道平臺栽植喬木進行恢復，在出入口處布設圍欄。其余各點采剝面采用人工配合機械的方式對坡面進行削坡，按設計的坡比整理后，在表面覆蓋20 cm厚的土開展綠化，為增強土壤肥力，覆土后需要對場區內施加有機肥，可選用本地生產的顆粒有機肥。該有機肥是由原料優良、工藝先進，采用牛、羊等動物糞便經過微生物技術發酵加工而成的顆粒狀有機肥料，要求有機肥氮、磷、鉀質量分數不低于8%，有機質質量分數不低于35%，施肥標準為500 kg/畝，采用人工撒播的方式，撒播后在種草時進行翻松整理。為提高草的成活率，覆蓋生態草簾進行保墑。

4.3? 裸露區治理

將裸露區表面整平，裸露區地表以砂質土壤為主，有效厚度約為10 cm，為達到綠化要求—有效厚度達到20 cm，在表面覆蓋10 cm厚的土后進行綠化，為增強土壤肥力，覆土后需要對場區內施加有機肥，可選用本地生產的顆粒有機肥。該有機肥是由原料優良、工藝先進，采用牛、羊等動物糞便經過微生物技術發酵加工而成的顆粒狀有機肥料，要求有機肥氮、磷、鉀質量分數不低于8%，有機質質量分數不低于35%，施肥標準為500 kg/畝，施肥時采用人工撒播的方式，撒播后在種草時進行翻松整理，為提高草的成活率，覆蓋生態草簾進行保墑[5-7]。

4.4? 圍欄及警示牌

為防止綠化工程被牛、羊踩踏破壞，在治理區外圍設置圍欄進行防護，圍欄高1.5 m，鐵絲網圍欄每5.0 m設置一個三角鐵立柱（規格為60.0 mm×60.0 mm×4.0 mm），在圍欄走向拐角處加固三角鐵立柱。三角鐵立柱高2.0 m，其中，地上高度為1.5 m，地下埋深為0.5 m，立柱開挖截面為300 mm×300 mm×500 mm，三角鐵立柱開挖后進行回填，回填壓實系數為0.85；采用2.5 mm的D級鋅層鍍鋅鋼絲網，頂部為刺絲鋼絲。要求在拉設時采用軌鏈拉緊，圍欄整體繃直、拉緊、不倒、不松。在局部植樹區外側布設框架圍欄，圍欄規格參考鄰近工程。

修復工作完成后，在治理區外圍設立警示牌2處，警示牌的大小為100 cm×60 cm，并具有良好的防腐、防潮性能，保證醒目、美觀、實用。生態警示牌主要宣傳黃河上游水源涵養區生態保護意義，警示群眾禁止破壞取土、保護生態環境。

4.5? 合冶公路沿線裸露區治理

合冶公路沿線裸露區大部分位于耕地外側及草地上，局部裸露區需要進行回填及坡面整平。將裸露區表面整平后，根據裸露區土層厚度，在表面覆蓋0～10 cm厚的土開展綠化。為增強土壤肥力，覆土后需要對場區內施加有機肥，可選用本地生產的顆粒有機肥。該有機肥是由原料優良、工藝先進，采用牛、羊等動物糞便經過微生物技術發酵加工而成的顆粒狀有機肥料，要求有機肥氮、磷、鉀質量分數不低于8%，有機質質量分數不低于35%，施肥標準為300 kg/畝，施肥時采用人工撒播的方式，撒播后在種草時進行翻松整理，為提高草的成活率，在面積較大的區域覆蓋生態草簾、面積較小的區域覆蓋無紡布保墑。

對公路邊局部裸露區及較高的陡坎坡腳，通過栽植樹木進行恢復。合冶公路沿線陡坎大部分位于耕地外側及草地上，局部陡坎需要進行回填及坡面整平，將裸露區表面整平后，根據裸露區土層厚度，在表面覆蓋0～10 cm厚的土開展綠化。為增強土壤肥力，覆土后需要對場區內施加有機肥，可選用本地生產的顆粒有機肥。該有機肥是由原料優良、工藝先進，采用牛、羊等動物糞便經過微生物技術發酵加工而成的顆粒狀有機肥料，要求有機肥氮、磷、鉀質量分數不低于8%，有機質質量分數不低于35%，施肥標準為300 kg/畝，施肥時采用人工撒播的方式，撒播后在種草時進行翻松整理。

4.6? 秸稈植被毯工程

（1）根據前期開展的生態修復項目，大多數施工周期在5～7月，7月種草后迎來下汛，雨水集中且短時間內降雨量較大。在覆土綠化后的坡面，植草剛發芽，扎根較淺，尚未對坡面形成植被護坡，就要面對雨水沖刷，造成水土流失嚴重，帶走大量營養物質，影響植被成活率；（2）9月中下旬就開始下雪，氣溫驟降，這時新種植草草根較淺、成長周期較短，尚未做好過冬準備；1～3月當地氣溫嚴寒，容易導致大部分新種草凍死；（3）4～6月、11～1月雨水較少且蒸發量大，會造成短期內的干旱，新種草容易干旱死亡。因此，在設計中參考了前期生態修復項目成功的經驗，并學習研究了其他高原地區生態恢復治理中保證植草成活率的方法，在覆土植草的坡面或者渣堆上蓋秸稈植被毯，一般每捆寬2.5 m，長40.0 m，材料主要為秸稈，底層為尼龍網繩。該草簾具有保溫、防蒸發、防水土流失的作用，相比傳統的無紡布，綠色環保，且防止水土流失的效果更好，鋪設簡單，后期風化后可作為坡面肥料，不需要人工進行摘除，保溫防曬效果更好，成本低廉，鋪設后能明顯減少蒸發，確保植草后的牧草成活率，使第二年的草發芽率達到85%。覆蓋用2～4根長20～40 cm枝條插入土中固定。

4.7? 綠化工程

覆土植草綠化區覆土厚度必須滿足植被生長要求，一般大于其需要的有效土層厚度。為保證土壤質量，必須在覆土表層加有效土壤20 cm，壓實度在0.8以上。本方案根據場地條件對治理區破壞區域覆土0～20 cm，要求依地形整平、呈淺凹型，以便積水、存水和防止覆土被沖刷。覆土土質選用腐殖土或拌和肥料的熟土。覆土層下部墊覆15 cm細渣或者非腐殖土層。覆土前對覆土區進行清理，將塊石全部掩埋在細渣以下，表層無大的塊石、廢石，并對整平的渣坡進行壓實處理，防止雨水沖刷。根據現場調查和當地氣候條件，結合周邊治理經驗，本次生態修復草種配置為垂穗披堿草、中華羊茅、早熟禾、老芒麥，草籽配比為4∶3∶2∶1。影響區植被稀疏，同時施工將對周邊原始植被造成一定破壞，對影響區采用補播草籽的方式進行恢復，緩解區域內草原植被斑禿、退化問題。根據本區域植被生長情況以及同地區礦區環境恢復治理實際情況，此項目后期養護區域為治理區域內所有種草綠化范圍。

5?結語

采礦活動造成的礦山地質環境問題主要有露天開采對地表的挖損破壞、采坑對地表的挖損破壞、廢棄渣堆對原有土地類型的壓占破壞，嚴重破壞了礦區地質環境。礦區前期無序開采，形成較高的采剝面，棄渣隨意堆放，致使礦區高低不平，形成大量固體松散失物質，對地形地貌、自然環境景觀及原有土地類型造成嚴重破壞。根據現狀評估可知，含水層破壞對礦山地質環境的影響較小，地形地貌景觀破壞對礦山地質環境的影響較嚴重，土地資源破壞對礦山地質環境的影響嚴重。對采剝面采取削坡+覆土綠化+植樹、對渣堆采取渣堆整平+覆土綠化、對采坑采取坡面整平+覆土綠化、對裸露區采取覆土綠化的治理措施，可使治理區環境與周邊相協調。

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