金矿开采土地破坏类型及复垦措施.doc

第3期2011年6月 矿产保护与利用 CONSERVATION AND UTILIZATION OF MINERAL RESOURCES ɴ．3 Jun．2011 矿业环保 金矿开采土地破坏类型及复垦措施* 葛利玲1,潘元庆1,贺传阅1,王素叶2 1.河南省国土资源科学研究院;2.河南省国土资源调查规划院,河南郑州,450016 摘要矿区土地复垦是为了改善生态环境,实现土地资源可持续利用。以灵宝市金源三矿为例,通过分析采选矿工程破坏土地类型,采用工程技术措施、生物化学措施,妥善处理了生产过程中所破坏的土地及所产生的废石,施工建设中被扰动、破坏的地貌、植被得到有效的治理和恢复,矿区周边环境得到明显改善。 关键词金矿;土地破坏;类型;复垦;措施 中图分类号TD88文献标识码B文章编号1001－0076201103－0038－06 Damaged Land Types and Reclamation Measures Caused by Gold Mining GE Li－ling,PAN Yuan－qing,HE Chuan－yue,et al． He＇nan Academy of Land and Resource,Zhengzhou450016,China AbstractThe aim of land reclamation in mining areas is to improve eco－environment and to a-chieve a sustainable use of land resources．Taking mining＆dressing engineering of Lingbao Jinyuan Mine as an example,the authors analyzed damaged land types,and taking some engineer-ing and biochemical measures,which had made a good achievement on damaged land and waste rocks,and which have done an effective control and recovery of damaged land and vegetation．The environment had been improved obviously around the mining areas． Key wordsglod mine;land damage;type;reclamation;measure 土地资源与矿产资源都是国家的重要自然资源,在开发矿产资源的同时,要保护利用好土地资源,这就要求既要贯彻落实“十分珍惜和合理利用土地,切实保护耕地”的基本国策,又要加大矿产资源的开发力度,为国民经济发展服务。长期以来,在我国工业化、城镇化进程中,矿产资源开发支持了各项生产建设,但也留下了大量废弃地未得到及时复垦利用。随着各地经济建设步伐的加快,工矿废弃地的数量依然持续增加,导致土地复垦“旧账未还、新账又欠”,严重破坏了生态环境,加剧了人地矛盾,影响了经济社会的可持续发展[1]。因此,通过土地复垦,使在生产过程中所破坏的土地及所产生的废石等得到妥善处理,使施工建设中被扰动、破坏的地貌、植被得到有效的治理和恢复,使矿区周边环境得到明显改善,在矿区的建设期和生产期对土地的破坏程度降到最低。 1金源三矿概况 金源三矿位于河南省灵宝市城区西南方向的阳平镇,从西至东大湖罗山、灵湖竹峪、桥上寨三个矿区,依次相连,横跨大湖峪、灵湖峪、夫夫峪,属灵宝市阳平镇管辖。矿区距阳平镇10km,有简易公路相通,阳平镇距陇海铁路灵宝车站35km,有310国道相连。灵宝境内陇海铁路、310、209国道、连霍高速彼此相连,交通颇为方便。金源三矿是一家集黄金采、选、冶、精深加工、网上交易为一体,金、银、铜、 *收稿日期2011－01－06;修回日期2011－06－09 作者简介葛利玲1978－,女,工程师,工程硕士,主要从事土地利用总体规划、土地评估。 钼、铁、硫多矿种链式开发的综合性矿业公司,黄金产量位居河南省黄金矿山企业首位。 1．1自然环境概况 1．1．1地形地貌 金源三矿矿区地处小秦岭山系东段北坡,地形陡峻,地势南高北低,相对高差604m,区内切割强烈,沟谷狭窄,山坡陡峭,地形较复杂。 1．1．2气候气象 矿区属暖温带大陆高山性气候,夏季凉爽、冬季寒冷,霜冻期一般为十月至翌年三月。最高气温42．7ħ,最低－16ħ,年平均温度12．7ħ。年降水量429 988mm,平均650mm,多集中在七、八、九三个月。 1．1．3土壤植被 矿区土壤主要为褐土和潮土两大类。褐土母质为黄土,土层深厚,较肥沃,质地中至重壤,保水保肥性能好,适宜多种农作物生长,土壤pH值在8 8．8之间,土壤平均有机质含量1．16,含氮量0．0915,全磷0．14,速效钾0．01765;潮土成土母质为河流冲积物,层次分明厚度不一,质地轻至中壤,保水保肥性能好,适宜农作物生长。土壤pH 值在7 8．5之间,土壤平均有机质含量0．953,含氮量0．054,全磷0．162,速效钾0．0149。 矿区处于秦岭山系熊耳山南麓,属剥蚀中低山地貌,植被覆盖率为82．6,地表植被以天然次生林为主,另有人工种植的用材林和经济树种。主要树种有刺槐、旱柳、榆树、皂角、泡桐、核桃和香椿等;主要灌木有酸枣、胡枝子、荆条、迎春花和连翘等;草本植物主要有白羊草、拔针草、苍耳和野菊花等。1．1．4水文特征 矿区位于小秦岭构造带北坡前缘,地下水接受大气降水补给,矿区处于水文地质单元中的流迳地段,是基岩地下水向孔隙地水转换部位。矿区属构造侵蚀地形,南部高山、北部黄土塬,最高标高1100 m,北部河床最低为640m,属浅切割的低中山区。矿区有地表水体、大、小湖河经流矿区西北部,罗山河流量为0．083 14．967m2/s,小湖河流量为0．029 3．942m2/s。 1．2社会经济概况 该矿区位于灵宝市阳平镇,阳平镇位于豫陕晋三省交界处的灵宝市西部,南依秦岭,北邻黄河,距离市区25km,连霍高速公路、310国道和陇海铁路穿镇而过,国土总面积216．6km2。全镇辖44个行政村,167个自然村,355个村民组,70350人。2007年全镇国民生产总值3亿元,财政收入4045．8万元,农民人均纯收入4710元。 2金源三矿开采方式及开拓运输方式金源三矿所属的大湖罗山金矿、灵湖竹峪金矿和桥上寨金矿等均属地下开采多年的老矿山,按照各矿区矿体保有的资源储量,设计开采范围内的矿体薄、埋藏深,不具备露天开采的条件,且在原来的开采和探矿过程中形成的一些井巷工程可以利用,因此,确定采用地下开采方式进行开采。 根据矿体赋存状况、开采技术条件,考虑到矿山地形地貌,结合矿山实际的探矿情况,确定该矿各矿山采用的开拓运输方案有平硐开拓运输方案、竖井开拓运输方案、竖井斜井联合开拓运输方案、斜井盲斜井联合开拓运输方案。 3矿山开采破坏土地预测 3．1破坏土地类型预测 在采选矿工程建设和生产过程中,大量废渣弃石的堆放、矿石存放等人为活动会破坏、扰动和影响项目区地貌、地表结构,降低地面植被覆盖度,引起水土流失,造成土地破坏。具体分析如下 1工业厂房的建造、废石场和尾矿库对地面的压占,主要是对地表土壤的硬化,从而影响地表植被的正常生长,改变周边生态环境。 2土地复垦期间对取土场进行取土,对地表植被造成严重的破坏,改变土壤的理化性质,降低土壤有机质含量。 3地下开采会产生大量采空区,其上覆岩层有可能失去支撑,产生变形。该矿区矿体厚度薄,上覆岩层为黏土岩、砂岩、页岩、灰岩等,虽然整体稳定性较好,同时采取井下掘进废石充填采空区等措施,但采空区引起地表下沉塌陷的可能性依然存在,因此要加强岩移动态监测,发现塌陷倾向要及时消除山体沉陷威胁。 3．2破坏土地程度预测 93 第3期葛利玲,等金矿开采土地破坏类型及复垦措施 3．2．1破坏程度预测指标 根据矿产开采的开采工艺、开挖深度、破坏区工程地质状况、环境污染等确定土地破坏程度。根据中华人民共和国土地管理法和国务院颁布的土地复垦规定,把金源三矿采选矿工程土地破坏程度预测等级数确定为3级标准,分别定为一级轻度破坏、二级中度破坏、三级重度破坏。各评价因素根据类似工程的土地破坏因素调查情况,参考各学科的经验数据划分的因素等级标准。破坏程度预测标准见表1。 表1压占地破坏程度指标 评价因子 评价等级 轻度破坏中度破坏重度破坏 压占面积/m2＜11 5＞5 排土高度/m＜22 10＞10 边坡坡度/ʎ＜22 6＞6 挖损土地厚度/cm＜2020 50＞50 3．2．2预测结果 金源三矿采选矿工程中通过挖损、压占对土地造成的破坏总面积为31．2808hm2,破坏程度详见表2。 表2项目区土地拟破坏情况 破坏类别破坏方式破坏程度 工业场地压占重度矿渣堆场及废石沟压占重度表土存放场压占轻度 尾矿库压占重度 4土地复垦可行性评价 矿区待复垦土地的适宜性评价,是在对项目区土地总体质量调查与拟破坏土地进行科学分析与预测的基础上评价待复垦土地对于特定利用类型的适宜性,从而确定其合理利用方式的过程,为采取相应的复垦措施提供科学依据。 4．1土地复垦适宜性评价对象 矿区内的土地利用类型主要以有林地、园地和牧草地为主,矿区拟破坏土地面积共计31．2808 hm2。 4．2土地复垦的适宜性评价原则4．2．1综合分析与主导因素原则 矿区土地破坏是一个由多种要素组成的复杂的开放系统,土地要素的不同组合及其作用的消长构成了复杂多样的土地类型,遭破坏的土地质量不但取决于构成土地的自然要素如坡度、土壤质地等,同时还受到社会、经济及技术条件的制约。评价过程中,在综合分析考虑多种因素的基础上,识别主导因素,客观地反映破坏土地的适应性。4．2．2最佳效益原则 确定复垦利用方向应以最小投入取得最佳的经济、社会和生态效益为原则,兼顾区域土地利用的总体要求,发挥土地复垦的整体效益。 4．2．3因地制宜和农用地优先原则 在确定待复垦土地的利用方向时,根据评价单元的自然条件、区位和破坏程度等因素因地制宜地确定复垦的适宜性,有条件的情况下,优先复垦为农用地。 4．2．4与地区土地总体规划、农业规划等相协调的原则 在确定待复垦土地的适宜性时,不仅要考虑被评价土地的自然条件和破坏状况,还应考虑区域性的土地利用总体规划和农业规划等,统筹考虑本地区的社会经济和矿区的生产建设发展。 4．3土地复垦的适宜性评价方法 有关土地复垦适宜性评价目前主要有专家评价法、经济判断指数法、极限条件法和多因素模糊综合评价法等几种。 结合矿区地表土地破坏特征以及区域自然环境、社会环境特点,土地适宜性评价采用极限条件法进行,即按土地类型基本要求,对比采矿破坏土地的特征,并结合附近矿区土地复垦经验和科学经济的复垦措施,将需复垦的土地分为适宜和不适宜两类,其中适宜类为破坏前已利用的土地包括宜林地、宜草地,各种宜利用土地适宜性按破坏程度和可垦性进行分级评价,不适宜为破坏前未利用土地或受到破坏严重、目前技术经济条件下不宜复垦的土地。 4．4评价结果 在进行土地复垦适宜性评价时主要考虑土地破坏程度、地下水环境的影响程度。根据上述土地适 04 矿产保护与利用2011年 宜性评价原则、评价方法、评价标准、评价单元划分 以及主导适宜性等,对矿区破坏土地进行适宜性评 价,评价结果见表3。 表3土地适宜性评价结果 项目名称权属位置破坏类别 破坏程度 重度中度轻度 面积/hm2 适宜性 宜耕宜林宜草 桥上寨竖井 生产辅助设施建设阳平镇涧沟村 工业场地√0．3133不宜适宜适宜 矿渣堆场√4．1532不宜适宜适宜 表土存放场√0．4700不宜适宜适宜 罗山竖井生 产辅助设施 建设阳平镇桑元村 工业场地√0．0632不宜适宜适宜 矿渣堆场√0．4311不宜适宜适宜 表土存放场√0．0500不宜适宜适宜 3000t/d多金属氧化矿综合回收工程阳平镇湖东村、南 阳平村、郎寨村 尾矿库√23．8000不宜适宜适宜表土存放场√2．0000不宜适宜适宜 根据现场调查综合考虑复垦区土地破坏程度、地表、地下水环境等确定土地利用方向,复垦区土地主要适宜林地和草地。根据复垦区周围种植情况,适宜作为林业用地、牧业用地使用,和周围景观形成呼应。 5复垦标准 5．1复垦工程标准 1复垦利用类型应与地形、地貌及周围环境相协调; 2待复垦场地及边坡稳定性可靠,原有工程设施坝、堤等稳定含地震情况下; 3用作复垦场地覆盖材料不应含有害成分,如复垦场地含有害成分,应先处置去除。视其废弃物性质、场地条件,必要时设置隔离层后再行覆盖。充分利用从废弃地收集的表土作为顶部覆盖层; 4覆盖后的场地规范、平整,覆盖层容重等满足复垦利用要求; 5复垦场地应有满足要求的排水设施,防洪标准符合当地要求; 6复垦场地有控制水土流失的措施; 7复垦场地有控制污染措施,包括空气、地表水、地下水等; 8复垦场地道路、交通干线布置合理。 5．2复垦技术标准 根据土地适宜性评价的结果,被破坏土地复垦为不同用途土地时复垦标准为5．2．1矿渣堆场的土地复垦工程 1废石场最终确定坡度应与土地利用方式相适应,机械作业区坡度小于20ʎ; 2对于破坏土地复垦为林地时,地面覆土厚度0．3m以上; 3废石场的排水设施应满足场地要求,设计和施工中有控制水土流失措施,特别是控制边坡水土流失,pH值适中,土地平整后可覆土直接进行栽植树木。 5．2．2工业场地的土地复垦工程 工业场地对土地的破坏主要是压占,对于破坏土地复垦为林地时,平整土地和覆盖表土,采用坑栽时,应先期挖好坑暴露一段时间,坑内放少许客土或人工土,也可放置风化碎屑土岩。 1清除废弃设施,填平补齐地面,依据当地条件,用于农、林、牧业。 2工业场地构筑物拆除以后最终确定坡度应与土地利用方式相适应,机械作业区坡度小于20ʎ。 3对于破坏土地复垦为林地时,地面覆土厚度达到0．3m以上。 5．2．3表土存储场的土地复垦工程 表土存储场对土地的破坏主要是压占,对于破坏土地复垦为林地时,表土处理后平整、翻耕,种植树木。 5．2．4尾矿库土地复垦工程 尾矿库对土地的的破坏主要是压占,对于破坏土地复垦为农业用地时的要求是覆土厚度为自然 14 第3期葛利玲,等金矿开采土地破坏类型及复垦措施 沉实土壤0．3m以上;覆土后场地平整,地面坡度一般不超过5ʎ。用作林业时,坡度不超过25ʎ;防洪标准为10年一遇;有控制水土流失措施,边坡宜植被保护。 5．3生态恢复标准 5．3．1林业用地标准 1复垦后林业用地地形可有适当坡度。需铺表土层,对种植树木,表土一般不小于0．3m,树穴处局部深挖铺土1m左右,客土栽植。 2苗木规格选择当地的优良品种,要求根系发达,耐旱、耐寒。一般要求为1年生的实生壮苗,无病虫害。 3土层下填充材料不能含有害元素,如含有害元素,则需要铺设隔离层,其厚度不小于0．4m,且需要夯实。 5．3．2牧业用地标准 复垦后牧业用地的表土层厚度不小于0．20m,其中腐殖土厚度不小于0．2 0．3m,土层质量密度不大于1．5g/cm2,黏土与砂的颗粒组成为1ʒ3或1ʒ2;孔隙度不小于40 45;pH值为6 8。植被覆盖度应达到70以上,地上鲜草产量达到3600 kg/hm2。 6预防控制与土地复垦措施 6．1预防控制措施 生产过程中产生的污染主要有“废水、废气、废渣”等,应采取必要的环保措施,有组织地进行治理,以全面达到国家规定的环保标准。治理措施如下 6．1．1废水治理措施 工业废水主要来源于井下涌水,废水影响井下水质的污染因子主要是悬浮物,通过对污水采用集中沉淀处理,沉淀产生的泥浆由人工清理送至地表废石场、改善排水系统,有效防止积水,改善坑内水水质等措施,减少污水排放,坚持严格的废水排放标准,严格执行污水综合排放标准GB8978－1996。 6．1．2废气治理措施 工业废气主要是井下污风,其主要成分为粉尘、 CO 2、CO、NO X 及游离的SiO 2 ,污风从设置的回风井 排出地面。通过采用良好的通风系统,加大通风量, 稀释粉尘浓度和井下产尘点采用喷雾、洒水、湿式凿 岩,降低粉尘浓度。预计外排污风含尘浓度小于12 mg/m3,符合大气污染物综合排放标准GB16297 －1996二级要求。 6．1．3废渣处理措施 废渣主要来自井下掘进废石。废石运到弃石弃 渣场内集中堆放,废石块度大,堆置范围小,不构成 沙尘源。设计在其服务年限终了时,进行覆土植被, 改善自然环境。 6．1．4噪声治理措施 噪声主要来自轴流风机、空压机等等。对产生 噪声的固定设备在选型上尽量选择性能稳定的低噪 音设备,对于噪声较大,噪声超标的设备采用橡胶 垫、减振器减振等措施,并尽可能设置独立机房,且 值班室与设备隔开,使工人劳动场所的噪声干扰降 到最低。 6．1．5环境管理及监测 为保护环境,矿山设有专职环境监护人员,购置 环境保护监测仪器,以加强对污染物的监测和治理 工作,确保环保达标。 6．2工程技术措施 土地复垦的工程技术措施即通过一定的工程措 施进行造地、整地的过程,同时在造地、整地过程中 通过水土保持工程建设减少土地流失发生的可能 性,增强再造地地貌的稳定性,为生态重建创造有利 的条件。 6．2．1工业场地工程技术措施 工业场地首先进行表土剥离,集中存放,待矿山 闭坑后,用简单机械和人工对场地清理建设期留下 的废弃土石和垃圾进行清运,对砌体房屋进行砌体 拆除,对工业场地进行地基清理和平整,覆土后栽植 乔木和撒播牧草。 6．2．2矿渣堆场工程技术措施 首先进行表土剥离,集中存放。待矿山闭坑后, 对矿石堆场进行平整,覆土后栽植灌木和撒播牧草。 6．2．3表土存放区工程技术措施 表土存放区主要用于存放剥离的表土,主要做 好临时防护措施,待生产结束后对表土存放区地面 24 矿产保护与利用2011年 第3 期 葛利玲， 等 金矿开采土地破坏类型及复垦措施 43 平整， 整平后恢复植被。 6． 2． 4 尾矿库工程技术措施 冻措施。防冻措施包括 （ 1 ） 在适合季节种植， 争取在入冬之前培育为 壮苗； （ 2 ） 针对种植第一年的植被可以在入冬前在地 表覆盖塑料布、 草苫子等， 以提高植物的抗冻能力。 施肥 复垦地范围大、 分布较广， 主要靠种植绿 肥作物和固氮植物以及植物的枯枝落叶， 动物的粪 便与尸体等来增加土壤营养物质， 少量的无机肥也 可适当使用， 以提高苗木的成活率和生长速度。 金 源三矿复垦方案拟采用的生物化学技术措施见表 4。 表4 复垦单元 工业场地 矿渣堆场 表土存放场 尾矿库 拟采用的生物措施 生物措施 种植乔木 种植灌木、 撒播牧草 种植乔木 撒播牧草 种植灌木、 生产前对其进行表土剥离， 剥离的表土堆放在 表土存放区， 待生产结束后对其进行土地平整恢复 ［2 ］ 植被 。尾矿库坡脚修建挡渣墙以拦截堆放的废 石， 尾矿库下游设置尾矿坝， 坝体采用废石堆积而 成。 6． 3 生物化学措施 生物复垦就是利用生物化学措施， 恢复土壤肥 力和生物生产能力的活动， 它是实现废弃土地农业 复垦的关键环节， 主要内容为土壤改良和植被品种 、 种植方法的筛选。 6． 3． 1 土壤改良 项目区覆盖的表土尽管来源丰富， 但是养分贫 瘠， 缺乏必要的营养元素和有机质， 因此需要采取一 系列措施改良土壤的理化性质， 主要方法有 （ 1 ） 人工 施 肥。 对 复 垦 后 土 地 施 用 适 当 的 有 无机肥料以提高土壤中有机物含量 ， 改良土壤结 机、 构， 消除其不良理化性质， 并作为绿肥法的启动方 式， 为以后进一步改良打好基础。 （ 2 ） 微生物技术。 主要是利用菌肥或微生物活 化剂改善土壤和作物的生长营养条件， 迅速熟化土 壤， 固定空气中的氮元素， 参与养分的转化， 促进作 物对营养的吸收， 分泌激素刺激作物的根系的发育 ， 抑制有害生物的活动， 提高植物抗逆性。 7 结 语 综上所述， 矿山土地复垦是一项涉及生态学 、 地 质学、 地貌学、 采选工程学、 环境科学、 土壤学等多种 学科、 多种约束条件的、 复杂的系统工程， 对其破坏 才能选择恰 土地复垦方式要进行系统和综合分析， 当的方式， 取得较好的效果。 矿山土地复垦受政策 、 法规 复垦资金来源、 自然环境条件和现有技术条件 因地制宜实施土地复垦， 采取合理措 等因素的制约， ［3 ］ 施， 从而构造出完整的土地复垦措施体系 ， 既可 维持土地生产力和有效利用土地资源， 又可保护当 地生态环境， 促进当地经济社会与生态环境的和谐 发展。 参考文献 ［ 1］ 胡振琪凌海明． 金属矿山污染土地修复技术及实例研究 ［ J］ ． 安全与环保， 2003 （ 6 ） 53 － 56． ［ 2］ 姜明君． 基于矿山废弃土地的水土保持优化措施与典型 以辽宁盖州矿洞沟诚信金矿为例［J］ ． 农业科 设计 2008 （ 6 ） ； 41 － 43． 技与装备， ［ 3］ 张雪华． 废弃金矿区生物工程复垦技术研究［ J］ ． 苏州城 2000 （ 9 ） ； 76 － 78． 建环保学院学报， 6． 3． 2 植物品种筛选 采矿破坏土地后， 原植被也遭到破坏， 要筛选适 宜植物作为土地复垦的物种。选择适宜的乡土树种 和草种是恢复和重建矿区生态系统的关键 。树种的 选择决定着人工植被的形成， 关系到成活、 保存、 生 长发育和能否发挥应有的功能。复垦树种的选择原 ［3 ］ 首先是考虑立地条件 ， 针对矿区温暖带大陆 则， 高山气候， 少雨， 冬季寒冷、 春季多风、 雨热同期的特 点， 结合矿区周围生长的乡土树种， 选择的水土保持 树种为苹果树和刺槐。草种选择紫花苜蓿和牛尾草 混播。 6． 3． 3 重建植被抚育和管护 防冻 矿区最低气温 － 16ħ ， 因此要特别注意防