5大區(qū)域礦山環(huán)境地質(zhì)問題匯總，以及礦山環(huán)境修復(fù)模式講解!

第一章 中國礦山環(huán)境地質(zhì)問題區(qū)域分布特征

中國是世界上的第三礦業(yè)大國，其礦產(chǎn)資源約占據(jù)世界礦產(chǎn)資源的14.6%，開采礦種193種。礦產(chǎn)資源在我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中起著重要的基礎(chǔ)性作用，95%左右的一次性能源及80%以上的工業(yè)原料、大部分農(nóng)業(yè)生產(chǎn)資料和1/3的飲用水都來自于礦產(chǎn)資源。人們在不斷開發(fā)礦產(chǎn)資源滿足日常生活需求的同時(shí)，由于不合理地頻繁開采礦產(chǎn)資源，改變和破壞了礦區(qū)周圍的自然環(huán)境，產(chǎn)生了眾多環(huán)境地質(zhì)問題。

1、不同地質(zhì)環(huán)境區(qū)域分布概況

礦山環(huán)境地質(zhì)問題受區(qū)域地質(zhì)環(huán)境條件的影響較大，不同地質(zhì)環(huán)境區(qū)域開礦所導(dǎo)致的環(huán)境地質(zhì)問題類型差異很大。例如山地區(qū)域開礦易引發(fā)崩塌、滑坡、泥石流等災(zāi)害，而平原盆地區(qū)開礦則會加劇植被的破壞和地面塌陷的發(fā)生。

中國地質(zhì)環(huán)境條件復(fù)雜多樣，依據(jù)中國地形地貌、氣象水文、植被、巖土體性質(zhì)及原生環(huán)境地質(zhì)問題等因素，可將影響中國礦山環(huán)境地質(zhì)問題分布規(guī)律的地質(zhì)環(huán)境背景劃分為6大地質(zhì)環(huán)境區(qū)域。就不同地質(zhì)環(huán)境區(qū)域而言，由礦山地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的次數(shù)從高到低依次為中高山地區(qū)、中低山丘陵區(qū)、平原盆地區(qū)、黃土高原區(qū)、戈壁沙漠區(qū)和多年凍土區(qū)。其中川、西、滇、黔、鄂、湘、桂等地區(qū)山川相間，峽谷較多，氣候濕潤多雨是泥石流、滑坡、崩塌的多發(fā)地，礦產(chǎn)開發(fā)等人為活動促使泥石流、滑坡、崩塌的發(fā)育更為嚴(yán)重。不同類型的開采造成的地質(zhì)災(zāi)害數(shù)量及類型差別也較大，其中煤礦礦山問題重于金屬礦山、金屬礦山問題重于非金屬礦山。

2、不同地質(zhì)環(huán)境區(qū)域礦山環(huán)境地質(zhì)問題

2.1中高山地區(qū)

中高山地區(qū)礦產(chǎn)較為豐富，主要開發(fā)礦產(chǎn)有煤、金屬礦類如金、鉛鋅礦、鐵、銅、錳、錫等以及非金屬礦產(chǎn)，其礦業(yè)開發(fā)程度較強(qiáng)。但由于該區(qū)域地處高山區(qū)，所以礦山開采主要災(zāi)害類型為泥石流、滑坡、崩塌等；其次是金屬礦山和煤礦的開采，易導(dǎo)致水土環(huán)境污染、植被破壞和土地占用及地面塌陷。例如，云南東川銅礦因民礦區(qū)、個(gè)舊錫礦區(qū)、四川冕寧瀘沽鐵礦區(qū)、甘洛鉛鋅礦區(qū)、貴州開陽磷礦區(qū)、陜西潼關(guān)金礦區(qū)、紫陽瓦板巖礦區(qū)及山西太原西山煤礦等礦區(qū)歷史上都曾發(fā)生過嚴(yán)重的泥石流災(zāi)害。

2.2中低山丘陵區(qū)

中低山丘陵地區(qū)自然生態(tài)環(huán)境良好，且人口密集，經(jīng)濟(jì)發(fā)展較快，礦業(yè)開發(fā)強(qiáng)度高。主要開采煤、鐵、金、鎢錫礦、稀土礦及非金屬建材等礦產(chǎn)，且煤礦及金屬礦山開采是環(huán)境地質(zhì)破壞的主要問題。煤礦突出的主要問題有：地面塌陷、地裂縫及排水污染等，其突出礦區(qū)主要分布在大、小興安嶺地區(qū)的黑龍江鶴崗、遼寧阜新及內(nèi)蒙古赤峰元寶山煤礦區(qū)→泰山及膠東半島的泰安煤礦區(qū)、萊蕪煤鐵礦區(qū)、淄博煤鐵礦區(qū)、湘贛粵一帶的湘中婁底市冷水江市資江煤礦區(qū)、宜章縣楊梅山煤礦區(qū)→桂南的廣西合山煤礦區(qū)等地。

金屬礦開采突出的問題主要是酸性廢水及重金屬對水土所產(chǎn)生的污染；其次是土地占用及泥石流、崩塌、滑坡。主要分布地在湘南的郴州市柿竹園有色金屬礦區(qū)、宜章縣瑤崗仙鎢礦區(qū)、瑪瑙山鐵錳礦區(qū)以及贛州的德興銅礦—金山金礦區(qū)、贛南崇余猶鎢礦開發(fā)區(qū)和膠東半島金礦區(qū)等地問題較突出。

非金屬礦山的分布地區(qū)主要在浙江等地，該省主要開采建筑用磚瓦粘土、建筑用沙、石灰石等建筑材料。其中土地占壓與破壞、地面塌陷是該區(qū)域的主要環(huán)境地質(zhì)問題，該類礦山的塌陷數(shù)量和塌陷區(qū)面積分別占全部塌陷礦山總數(shù)的83%和75%，其中浙江金華螢石礦區(qū)本省地面塌陷最嚴(yán)重的地區(qū)之一。

 

2.3平原盆地區(qū)

該地區(qū)以煤、磷、鐵及建筑用砂開采造成的環(huán)境地質(zhì)問題較為嚴(yán)重，煤礦開采引起的地面塌陷問題最突出；其次為占用與破壞土地和礦山疏干排水造成的地下水位下降、泥石流、崩塌災(zāi)害造成的人員死亡。其中江蘇徐州采煤塌陷已發(fā)展為全國典型，地面塌陷面積約占全省總塌陷面積的98%以上，并且塌陷仍在繼續(xù)擴(kuò)展。煤礦問題嚴(yán)重的礦區(qū)主要分布在呼倫貝爾高原區(qū)的內(nèi)蒙古寶日希勒煤礦區(qū)、扎賚諾爾煤礦區(qū)、鐵嶺調(diào)兵山及內(nèi)蒙古興安盟突泉縣南部一帶的煤礦開采區(qū)、銀川—河套平原區(qū)的內(nèi)蒙古烏海煤礦區(qū)、寧夏石嘴山煤礦區(qū)、華北及長江中下游平原區(qū)的河北唐山開灤煤礦、河南義馬煤礦、山東濟(jì)寧—棗莊煤礦、安徽兩淮煤礦、江蘇徐州煤礦、湖南婁底煤礦、長沙寧鄉(xiāng)煤炭壩煤礦等礦區(qū)。

2.4黃土高原區(qū)

該地區(qū)生態(tài)環(huán)境較脆弱，故礦產(chǎn)開發(fā)強(qiáng)度屬于中等，區(qū)內(nèi)主要環(huán)境地質(zhì)突出問題為煤礦和金屬礦山。陜西渭北煤礦區(qū)是破壞環(huán)境較嚴(yán)重的礦區(qū)，在陜西銅川煤礦區(qū)受采煤影響該礦區(qū)地下水位下降，同時(shí)矸石壓占土地較大。金屬礦山主要是白銀銅礦區(qū)及拉水峽銅鎳礦區(qū)較為嚴(yán)重，該礦區(qū)的廢水中含有大量重金屬酸性水，其排放量較大，對礦區(qū)周圍環(huán)境污染較大。

2.5戈壁沙漠區(qū)與多年凍土區(qū)

戈壁沙漠沙地區(qū)與多年凍土區(qū)屬生態(tài)環(huán)境脆弱區(qū)，自然環(huán)境條件差，該礦區(qū)開發(fā)活動強(qiáng)度較低，因此該帶開礦主要關(guān)注對生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。

第二章 礦山環(huán)境修復(fù)治理模式

礦產(chǎn)資源從地下采出后對地質(zhì)環(huán)境最直接的影響是改變了原有地應(yīng)力，各類地下開采礦區(qū)廣泛發(fā)育著開采沉陷問題，常見的諸如沉陷盆地、塌陷坑、地裂縫等地表巖土體破壞現(xiàn)象。截至2015年，內(nèi)蒙古自治區(qū)因資源開采共造成開采沉陷問題面積約306.37 km2，集中發(fā)育在地下開采的煤炭、黑色金屬、有色金屬以及貴金屬礦區(qū)，其中煤炭礦山井工開采造成開采沉陷問題面積達(dá)約305.77 km2，約占問題總面積的99.80%。

1、礦山環(huán)境修復(fù)治理模式定義解析

礦山環(huán)境修復(fù)治理模式以礦山地質(zhì)環(huán)境修復(fù)治理為主要研究對象，由礦山環(huán)境修復(fù)模式的定義可以看出，模式重點(diǎn)內(nèi)容如圖1所示，包括：礦山環(huán)境地質(zhì)問題、礦山環(huán)境修復(fù)目標(biāo)、礦山地質(zhì)環(huán)境背景、礦山開發(fā)利用條件以及礦山地質(zhì)環(huán)境修復(fù)治理模式。從圖1可以看出，礦山環(huán)境修復(fù)治理是礦山地質(zhì)環(huán)境、礦山環(huán)境地質(zhì)問題、礦山修復(fù)治理技術(shù)的系統(tǒng)化研究。礦山環(huán)境修復(fù)治理模式是礦山環(huán)境修復(fù)技術(shù)有機(jī)的、系統(tǒng)的組合，但制約、導(dǎo)向礦山環(huán)境修復(fù)治理模式技術(shù)構(gòu)成與其余四方面息息相關(guān)。如圖1中的礦山地質(zhì)環(huán)境背景、礦山開發(fā)利用條件、礦山環(huán)境修復(fù)目標(biāo)等五項(xiàng)礦山環(huán)境修復(fù)治理模式研究內(nèi)容彼此之間存在著關(guān)聯(lián)特征，筆者將其關(guān)聯(lián)性分為外層“遞進(jìn)”關(guān)系以及內(nèi)部“五行”關(guān)系。

圖 1 礦山環(huán)境修復(fù)治理模式研究內(nèi)容

外層“遞進(jìn)”關(guān)系中各內(nèi)容彼此之間具有遞進(jìn)的研究關(guān)聯(lián)性，這種“遞進(jìn)”關(guān)系在礦山環(huán)境修復(fù)治理模式研究中有助于推動模式的針對性與普適性的研究;內(nèi)部“五行”關(guān)系中各項(xiàng)內(nèi)容通過礦山環(huán)境修復(fù)資料模式建立內(nèi)部多向關(guān)聯(lián)，成為導(dǎo)向模式技術(shù)構(gòu)成、約束修復(fù)模式適用范圍、驗(yàn)證模式效益以及優(yōu)化、完善模式的研究內(nèi)容，因此五項(xiàng)內(nèi)容彼此間亦多具有“雙向”關(guān)聯(lián)的特征。

2、礦山環(huán)境修復(fù)治理模式宏觀構(gòu)建

礦山環(huán)境修復(fù)治理模式是礦山環(huán)境與問題修復(fù)間矛盾預(yù)防與解決的工具，以礦山開發(fā)利用條件和礦山地質(zhì)環(huán)境背景為前提，一方面要掌握問題發(fā)生規(guī)律并提出預(yù)防措施，另一方面要修復(fù)治理已存在的礦山環(huán)境問題。因此，模式建立在礦山環(huán)境修復(fù)實(shí)踐的基礎(chǔ)上開展理論研究，既有典型礦山環(huán)境修復(fù)工程案例作為技術(shù)研究背景，又有修復(fù)技術(shù)的專門性研究，將我國不同區(qū)域的礦山環(huán)境修復(fù)經(jīng)驗(yàn)與礦山修復(fù)理論結(jié)合，形成一套技術(shù)構(gòu)成合理、適用于不同地區(qū)礦山、系統(tǒng)完整的礦山環(huán)境修復(fù)模式。

礦山環(huán)境修復(fù)治理模式研究的首要工作是對礦山環(huán)境問題的深入理解。國內(nèi)學(xué)者對礦山環(huán)境問題有著諸多分類方案，如依據(jù)礦山開發(fā)階段分類、依據(jù)礦種分類、依據(jù)礦山環(huán)境地質(zhì)問題表現(xiàn)形式和影響結(jié)果分類、依據(jù)礦山環(huán)境地質(zhì)問題特征的分類，筆者在模式對象研究中重點(diǎn)依據(jù)問題性質(zhì)綜合分類方案，將常見的礦山環(huán)境問題分為：地面塌陷問題、固體廢棄物問題、液體廢棄物問題、露天采坑邊坡穩(wěn)定性問題、含(隔)水層結(jié)構(gòu)破壞問題以及礦山次生地質(zhì)災(zāi)害問題等六類。

從宏觀角度構(gòu)建礦山環(huán)境修復(fù)治理模式，筆者根據(jù)模式的功能需求將其分解為工程消災(zāi)模塊、生態(tài)修復(fù)模塊、生物修復(fù)模塊三個(gè)功能子模塊。礦山環(huán)境修復(fù)治理模式功能模塊如圖2所示，其中工程消災(zāi)模塊主要功能為消除或預(yù)防修復(fù)區(qū)域?yàn)?zāi)害隱患，構(gòu)成該模塊的技術(shù)類型有消災(zāi)修復(fù)技術(shù)和工程修復(fù)技術(shù)，主要為對地表巖土體的加固和改造作用，防治巖土體、地質(zhì)體等不安全隱患。生態(tài)修復(fù)模塊與生物修復(fù)模塊兩個(gè)子模塊的主要功能是促進(jìn)巖土體修復(fù)和生態(tài)環(huán)境修復(fù)，利用生態(tài)修復(fù)技術(shù)和生物修復(fù)技術(shù)配合工程消災(zāi)模塊完成礦山環(huán)境修復(fù)，實(shí)現(xiàn)模式的土地修復(fù)目標(biāo)與生態(tài)修復(fù)目標(biāo)。

圖 2 礦山環(huán)境修復(fù)治理模式功能模塊

根據(jù)模式功能模塊分解，筆者對工程消災(zāi)模塊、生態(tài)修復(fù)模塊以及生物修復(fù)模塊按構(gòu)成技術(shù)的順序設(shè)置代碼為：消災(zāi)修復(fù)技術(shù)(Ai～Di)、生態(tài)修復(fù)技術(shù)(Ei)、生物修復(fù)技術(shù)(Bei)，該代碼有利于系統(tǒng)描述模式的構(gòu)成，宏觀上構(gòu)建形如“Ai+Bi+Ci+Di+Ei+Bei”等礦山環(huán)境修復(fù)技術(shù)有機(jī)構(gòu)建的礦山環(huán)境修復(fù)治理模式。

3、礦山環(huán)境修復(fù)治理模式建立過程

礦山環(huán)境修復(fù)治理模式建立過程如圖3所示，“礦山環(huán)境問題修復(fù)”為第一步，經(jīng)歷技術(shù)與目標(biāo)研究，順時(shí)針循環(huán)組成模式建立過程，其中修復(fù)治理技術(shù)與問題、修復(fù)治理目標(biāo)與問題間具有效益反饋的互饋?zhàn)饔?，各步驟對模式有著不同的影響特征。

礦山環(huán)境問題修復(fù)，即：修復(fù)對象的認(rèn)識，主要包括礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查、地質(zhì)環(huán)境問題評估、典型治理工程案例三方面內(nèi)容。礦山環(huán)境調(diào)查指礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查、礦山水環(huán)境調(diào)查、礦山生態(tài)環(huán)境調(diào)查、礦山大氣環(huán)境調(diào)查以及礦山空間環(huán)境調(diào)查五方面調(diào)查。本文以礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查為重點(diǎn)，依托地質(zhì)環(huán)境調(diào)查成果提供有關(guān)環(huán)境地質(zhì)問題規(guī)模、特點(diǎn)、背景、發(fā)生規(guī)律等對象為基礎(chǔ)數(shù)據(jù)說明模式建立過程。礦山地質(zhì)環(huán)境評估是在實(shí)地調(diào)查基礎(chǔ)上開展的定量與定性評價(jià)，兼顧地質(zhì)環(huán)境背景復(fù)雜程度及礦山環(huán)境問題修復(fù)程度，權(quán)衡多項(xiàng)礦山環(huán)境指標(biāo)，評估問題的

圖 3 礦山環(huán)境修復(fù)治理模式建立過程

危害程度與采礦活動對環(huán)境的影響程度，因此對修復(fù)模式的適用范圍、應(yīng)用對象起指導(dǎo)作用。礦山環(huán)境修復(fù)案例的搜集是提煉、升華模式的基礎(chǔ)，有助于討論模式的效益與成效。不同區(qū)域發(fā)生相似的礦山環(huán)境問題其修復(fù)手段存在有很大的區(qū)別，因此，修復(fù)治理案例就成為修復(fù)治理模式針對性和普適性最好的檢驗(yàn)方法。

修復(fù)技術(shù)研究受修復(fù)工程案例和修復(fù)目標(biāo)共同約束，合理的修復(fù)技術(shù)既可來自修復(fù)治理工程案例，亦可來自地方治理經(jīng)驗(yàn)，厘定后根據(jù)模塊功能編碼后有機(jī)構(gòu)成模式。因此，模式是修復(fù)治理技術(shù)的優(yōu)化、有機(jī)組合，技術(shù)的特性制約著模式的多項(xiàng)特征，如：模式的適用條件、模式的關(guān)鍵技術(shù)、模式的預(yù)期成效等，對礦山使用者學(xué)習(xí)、理解以及推廣模式具有很大影響。此外，修復(fù)治理技術(shù)預(yù)期效益、施工工藝、經(jīng)濟(jì)成本等方面都約束著修復(fù)模式的應(yīng)用。

礦山環(huán)境修復(fù)目標(biāo)是在對修復(fù)象理解的基礎(chǔ)上根據(jù)礦山環(huán)境問題修復(fù)經(jīng)驗(yàn)及現(xiàn)有修復(fù)技術(shù)的基礎(chǔ)上合理化提出的礦山環(huán)境修復(fù)預(yù)期能夠?qū)崿F(xiàn)的效益與成果，對模式構(gòu)成具有導(dǎo)向作用，成為判斷模式適用范圍合理性的依據(jù)。礦山環(huán)境修復(fù)目標(biāo)分為地質(zhì)工程目標(biāo)、土地修復(fù)目標(biāo)以及生態(tài)修復(fù)目標(biāo)三方面，其提出必須符合政府方針、法律法規(guī)以及礦山環(huán)境實(shí)際情況。礦山環(huán)境修復(fù)目標(biāo)可導(dǎo)向修復(fù)模式針對性的確立，礦山環(huán)境修復(fù)治理模式可根據(jù)修復(fù)目標(biāo)的不同進(jìn)行歸類。

 

4、礦山環(huán)境修復(fù)治理模式特點(diǎn)

4.1針對性

針對性是礦山環(huán)境修復(fù)治理模式的特點(diǎn)之一，是模式能夠?qū)崿F(xiàn)礦山環(huán)境修復(fù)的關(guān)鍵。模式研究中關(guān)注了修復(fù)對象、修復(fù)目標(biāo)、修復(fù)技術(shù)等內(nèi)容，各項(xiàng)內(nèi)容注重針對性研究。具體的，開采沉陷問題相關(guān)的修復(fù)模式適用范圍中考慮了該問題地表不同的表現(xiàn)特征，如沉陷盆地、塌陷坑、塌陷槽以及地裂縫等，不同的發(fā)生形式其工程修復(fù)技術(shù)必然對應(yīng)著不同的針對性技術(shù)，以便實(shí)現(xiàn)修復(fù)模式的效益。

4.2普適性

礦山環(huán)境修復(fù)治理模式是一套系統(tǒng)完善的礦山環(huán)境修復(fù)理論，對眾多的礦山環(huán)境地質(zhì)問題均有涉及。換言之，該模式適用于絕大多數(shù)礦山環(huán)境問題發(fā)生的礦山或地區(qū)。普適性是指在礦山環(huán)境修復(fù)治理模式適用范圍的約束條件下，模式可以在發(fā)生問題相似條件的礦山環(huán)境修復(fù)治理工程中得以使用。如：山西、陜西、寧夏等黃土高原煤礦區(qū)中礦山次生地質(zhì)災(zāi)害問題治理工程，礦區(qū)內(nèi)滑坡隱患可以根據(jù)黃土滑坡的特點(diǎn)，采用適用范圍為黃土地區(qū)的礦山次生地質(zhì)災(zāi)害修復(fù)治理模式，并在模式說明中附有相似地區(qū)工程案例以指導(dǎo)治理方案編制。

4.3過程性

礦山環(huán)境修復(fù)治理模式可直接用于礦山環(huán)境修復(fù)工程，根據(jù)模式約定的適用范圍，必須明確指出模式的構(gòu)成技術(shù)、關(guān)鍵技術(shù)、主要工藝等特性，根據(jù)已有工程案例剖析模式可實(shí)現(xiàn)的工程效益，保證模式簡單實(shí)用，以利于政府單位、礦山管理部門等推進(jìn)礦山環(huán)境的治理和預(yù)防工作。因此，模式具有過程性，其效益的實(shí)現(xiàn)得益于使用者對模式特性的正確把握以及構(gòu)成模式修復(fù)治理技術(shù)的準(zhǔn)確實(shí)施。

5、礦山環(huán)境修復(fù)治理模式優(yōu)化

礦山環(huán)境修復(fù)治理模式是對礦山環(huán)境復(fù)雜系統(tǒng)的研究，是不斷更新、優(yōu)化的系統(tǒng)體系。模式的優(yōu)化與礦山地質(zhì)環(huán)境響應(yīng)、礦山環(huán)境修復(fù)效益、礦山環(huán)境修復(fù)目標(biāo)以及礦山環(huán)境修復(fù)技術(shù)這四方面有密切聯(lián)系。礦山環(huán)境修復(fù)模式優(yōu)化因素如圖4所示。

圖 4 礦山環(huán)境修復(fù)模式優(yōu)化因素

礦山地質(zhì)環(huán)境響應(yīng)可以優(yōu)化模式，在于模式必須建立在對礦山環(huán)境問題、開發(fā)背景的基礎(chǔ)上，根據(jù)諸多影響因素下不同礦山環(huán)境問題的地質(zhì)環(huán)境響應(yīng)特征，擴(kuò)大礦山環(huán)境修復(fù)治理模式涉及的問題種類與數(shù)量。此外，由于礦山環(huán)境修復(fù)目標(biāo)因國家政策不斷進(jìn)步更新，因此模式要隨著目標(biāo)要求程度的變化，優(yōu)化更新技術(shù)構(gòu)成以實(shí)現(xiàn)新的目標(biāo)。礦山環(huán)境修復(fù)效益需求與模式預(yù)期效果相關(guān)，需要建立在成本、時(shí)間、面積等統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，這就要求優(yōu)化構(gòu)成模式的關(guān)鍵技術(shù)、工藝流程，不斷優(yōu)化模式以滿足效益需求。最后，礦山環(huán)境修復(fù)治理技術(shù)隨著修復(fù)難度、需求以及專利推新等不斷進(jìn)步、完善，模式亟待技術(shù)水平的提升與更新以實(shí)現(xiàn)模式水平與效益的優(yōu)化。

6、礦山環(huán)境修復(fù)模式示例

本文根據(jù)我國華北地區(qū)煤炭礦山地質(zhì)環(huán)境調(diào)查，按照礦山環(huán)境修復(fù)治理模式的研究內(nèi)容及構(gòu)建步驟，給出以下地面塌陷問題修復(fù)治理模式示例見表1，并就沉陷復(fù)地人工濕地模式進(jìn)行了說明。

表 1 地面塌陷問題修復(fù)治理模式示例

6.1沉陷盆地人工濕地模式

模式“沉陷區(qū)充填+挖深墊淺/局部塌陷坑回填+隔水層設(shè)置+人工濕地開發(fā)”是一例適用于高潛水位、地表沉降變形較大區(qū)域的沉陷盆地人工濕地模式，適用于平原或丘陵地區(qū)，土地利用目標(biāo)為修復(fù)地形地貌、修復(fù)林草地并建設(shè)人工濕地系統(tǒng)。

可以看出該模式實(shí)施流程中有沉陷區(qū)充填、挖深墊淺、隔水層設(shè)置和人工濕地開發(fā)等主要技術(shù)。各技術(shù)內(nèi)容及功能如下：

1)沉陷區(qū)充填。針對已存在的沉陷盆地變形區(qū)域，利用矸石、粉煤灰等固體廢棄物充填變形區(qū)域，基本修復(fù)變形強(qiáng)烈區(qū)域被破壞的地形地貌并與周邊區(qū)域地形保持一致。

2)挖深墊淺/局部塌陷坑回填。利用機(jī)械剝離待修復(fù)區(qū)域表土，采用挖深墊淺的思路處理變形不太大的變形區(qū)域，對存在的塌陷坑可配合固廢回填進(jìn)行地形修復(fù)，達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)高后重覆預(yù)先剝離的表土。

3)“挖深區(qū)”隔水層設(shè)置。利用粘土泥漿或者防滲膜進(jìn)行隔水層設(shè)置，設(shè)置工作完成后可以作為人工濕地開發(fā)區(qū)域。

4)人工濕地開發(fā)。利用礦山地面塌陷形成的積水條件，結(jié)合人工濕地景觀開發(fā)技術(shù)，根據(jù)礦山氣象水文條件選取合理的濕地生植物組合。此外，可配合礦山水處理技術(shù)，將煤礦廢水的凈化與濕地景觀設(shè)計(jì)結(jié)合，建設(shè)人工濕地。

工藝流程方面，首先利用機(jī)械剝離沉陷盆地待充填區(qū)域內(nèi)表土，對待充填區(qū)域利用矸石、粉煤灰等固體廢棄物進(jìn)行充填，設(shè)計(jì)標(biāo)高達(dá)到后重新鋪覆預(yù)先剝離的表土。對沉陷盆地影響區(qū)域內(nèi)不平整區(qū)域進(jìn)行挖深墊淺工作，在挖深區(qū)域設(shè)置隔水層，確保挖深區(qū)域及周邊環(huán)境隔水性完好。隔水層設(shè)置結(jié)束后，將挖深區(qū)域開發(fā)為人工濕地或與積水沉陷區(qū)聯(lián)結(jié)水面進(jìn)行統(tǒng)一開發(fā)。

由以上對該模式的說明可以看出，對地面塌陷區(qū)域進(jìn)行地形地貌修復(fù)是進(jìn)行地面沉陷治理較典型的思路。在不影響原先地貌類型的基礎(chǔ)上，利用煤矸石、粉煤灰等對修

復(fù)區(qū)域進(jìn)行地形修復(fù)，修復(fù)后與原有周邊地形基本融合即可。一般地，由于塌陷面積往往較大，地形放緩比挖深墊淺更加經(jīng)濟(jì)。

6.2 寶日希勒礦區(qū)治理工程案例

6.2.1礦區(qū)概況

寶日希勒礦區(qū)位于陳旗煤田東部，隸屬呼倫貝爾市陳巴爾虎旗。自20世紀(jì)70年代開發(fā)以來，已有近四十年的開采歷史。礦區(qū)地勢開闊，屬高平原地貌，總體地勢呈北高南低的緩坡狀，地形坡度2°～5°，相對高差120 m。礦區(qū)地表均為第四系松散層所覆蓋，無基巖裸露。礦區(qū)內(nèi)地層簡單，主要有生界白堊系扎賚諾爾群，新生界第四系更新統(tǒng)和全新統(tǒng)等地層。

6.2.2地面塌陷問題分布與成因分析

寶日希勒礦區(qū)主要井田對應(yīng)地表位置多為天然草場。由于多年來井工開采，地面塌陷變形明顯，沿煤炭開采工作面出現(xiàn)大面積地面塌陷問題，多呈沉陷盆地，盆地內(nèi)部有數(shù)量眾多的大型塌陷坑，塌陷坑周邊條形狀地裂縫發(fā)育。礦區(qū)地面塌陷形成的主要原因是由于過去對礦山環(huán)境地質(zhì)問題防治意識不足，20世紀(jì)90年代末小煤窯數(shù)量劇增，大規(guī)模、高強(qiáng)度開采造成嚴(yán)重的礦山地面塌陷問題如圖5所示。

圖 5 寶日希勒礦區(qū)塌陷坑

6.2.3模式選取與治理工程

寶日希勒礦區(qū)地面塌陷治理為閉坑礦井地面塌陷治理，通過對礦區(qū)地面塌陷問題現(xiàn)狀分析，考慮礦山地質(zhì)環(huán)境背景，分析待修復(fù)區(qū)域地形、地貌特點(diǎn)以及后期土地利用目標(biāo)與生態(tài)修復(fù)目標(biāo)，寶日希勒礦區(qū)地面塌陷治理可選用上文模式示例2，由于礦區(qū)沉陷盆地變形連續(xù)，改進(jìn)得到礦區(qū)適用的模式為“挖深墊淺/局部塌陷坑回填+人工濕地開發(fā)”。模式具體使用如下：

1)挖深墊淺：寶日希勒礦區(qū)沉陷盆地中存在部分積水區(qū)域，在治理工程中將積水區(qū)域及周邊進(jìn)行挖深墊淺工作，使挖深區(qū)得以進(jìn)一步蓄水具有一定的使用價(jià)值，如牲畜飲水點(diǎn)或養(yǎng)魚池。墊淺區(qū)則主要是由于沉陷盆地變形造成的地表破裂區(qū)域，利用挖深區(qū)土覆于墊淺區(qū)域，基本修復(fù)墊淺區(qū)地形，為后續(xù)人工濕地開發(fā)提供立地準(zhǔn)備。

2)局部塌陷坑回填：對寶日希勒礦區(qū)待修復(fù)沉陷盆地中發(fā)育的塌陷坑利用礦山固廢回填并進(jìn)行地表平整，保持地形起伏與周邊一致?；靥畈牧蟻碜陨駥毬短斓V排土場，主要為矸石、碎石土，這樣做既能回填塌陷坑，同時(shí)良好的利用礦山固體廢棄。回填塌陷坑后在其表層覆蓋30cm厚耕植土，以便修復(fù)植被所需。

3)人工濕地開發(fā)：寶日希勒礦區(qū)治理工程保留了存在積水的地面塌陷區(qū)域，或?qū)⒅苓呡^深的塌陷坑進(jìn)一步挖深，利用挖深墊淺形成的積水洼地建設(shè)成為牲畜飲水點(diǎn)和養(yǎng)魚池。寶日希勒礦區(qū)沉陷盆地治理效果如圖6所示，在其他修復(fù)目標(biāo)為草地的區(qū)域，基本地形修復(fù)完成后，表層重覆表土和耕植土，混合播撒種植當(dāng)?shù)剡m合生長的羊草、冰草、冷蒿等草籽。

圖 6 寶日希勒礦區(qū)沉陷盆地治理效果

6.2.4 修復(fù)治理模式效果

寶日希勒礦區(qū)通過對有積水的地面塌陷區(qū)域采取挖深墊淺處理的方式，將挖除的湖泥作為旁邊塌陷坑及墊淺區(qū)域治理后覆土種草的耕植土，合理利用了地面塌陷區(qū)域內(nèi)土地資源，改善了塌陷坑局部生態(tài)環(huán)境，使得問題修復(fù)區(qū)域環(huán)境更優(yōu)美，同時(shí)可以發(fā)展礦區(qū)畜牧業(yè)。利用礦區(qū)排土場固廢對沉陷盆地中發(fā)育的塌陷坑進(jìn)行回填工作，有效利用了礦山固體廢棄物，同時(shí)消除了塌陷坑的影響。治理后沉陷盆地內(nèi)生態(tài)環(huán)境基本修復(fù)，與周邊環(huán)境融為一體。人工濕地與當(dāng)?shù)貧夂蜻m應(yīng)性良好，能夠積存自然降水并為礦山畜牧業(yè)和漁業(yè)提供一定水源。

 

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