滇西北高寒地区金属矿山土地复垦技术探究：以普朗铜矿区为例

杨俊鹏，戴华阳，赵 溪，徐伯恩，刘大为(.中国矿业大学(北京)，北京 0008；.云南迪庆有色金属有限责任公司，云南 香格里拉 674400；.中国地质大学(北京)，北京 0008)

滇西北高寒地区金属矿山土地复垦技术探究：以普朗铜矿区为例

杨俊鹏1，戴华阳1，赵 溪2，徐伯恩2，刘大为3
(1.中国矿业大学(北京)，北京 100083；2.云南迪庆有色金属有限责任公司，云南 香格里拉 674400；3.中国地质大学(北京)，北京 100083)

滇西北高寒地区是我国生态脆弱和环境敏感的典型地区之一，矿山开采建设对土地造成的损毁难以自然恢复，且人工复垦难度较大。本文重点研究高寒地区金属矿山土地复垦的技术和方法，以普朗铜矿区为例，通过实地调查和资料分析，获得如下结论：一是滇西北高寒地区土地复垦限制因素为该区生态系统分异复杂、海拔高、气候寒冷、干湿交替和冻融循环；二是该区土地复垦技术流程与方法为开展试验研究、表土剥离与处置、土地平整与客土、边坡治理、土壤改良和植被恢复等。

土地复垦；金属矿山；普朗铜矿；滇西北

滇西北地区矿产资源丰富，已经发现中甸普朗、德钦羊拉等超大型铜矿资源，这些资源的开发必将积极扶持地方经济发展[1-2]。然而滇西北处于“三江并流”核心区域，生态系统类型极为多样，而且该区又位于青藏高原南缘，海拔高、气候寒冷、自然条件恶劣，是我国生态最脆弱和环境最敏感的地区之一[3]，矿山的开发建设对土壤和植被损毁后，很难自然恢复。因此在矿山建设开采过程中，开展切实可行的复垦技术研究显得尤为重要，并将为我国高寒地区开展土地复垦工作提供技术借鉴。

1 普朗铜矿矿区简介

1.1 矿区自然环境概况

普朗铜矿位于滇西北香格里拉县城北东72km处，矿区面积6.0521km2，地理坐标为东经99°57′57″～99°59′57″，北纬27°59′59″～28°05′59″。海拔在3600～4500m，属于高山峡谷区中切割构造侵蚀地貌。

本区属亚热带高山季风气候，年平均气温4℃，日照百分率为49.6%，11月至次年4月为积雪期，多年平均降雨量619.9mm。矿区地表水系发育，流量受季节影响较大，均汇入矿区西侧的普朗河。区内主要土壤类型为暗棕壤、棕色暗针叶林土、高山草甸土。矿区植被垂直分带明显，海拔4000m以下为高山森林区，常见高山松、冷杉、云杉、云南松、西南桦等；4000～4200m有成片的高山杜鹃林等灌木丛；4200m以上为高山草甸区，并有大量的苔藓、地衣等分布。

1.2 矿山开采与土地损毁

普朗铜矿一期工程采用地下开采方式，自然崩落法采矿，矿体平均崩落高度275m，开采规模为1250万t/a。开采工艺流程见图1。

普朗铜矿选矿工艺采用铜钼混合浮选→扫选尾矿抛尾→铜钼混合精矿脱药后进行铜钼分选的工艺，铜精矿回收率87.73%，钼精矿回收率76.35%。年平均尾矿量1230×104t，尾矿经管线排放至尾矿库。

矿山在探矿和基建过程中，采掘的废石堆放至废石场内，压占地表，损毁林地。铺设的输砂管线，需开挖土地，造成了挖损耕地、林地、草地等。矿山建设尾矿库，剥离表土，设置防渗工程，损毁林地、草地等；剥离的表土堆放至表土场，压占地表，损毁林地、草地等。矿山地下开采造成地表塌落，对地表的植被造成损毁，形成裸岩塌陷坑等地貌景观，损毁林地、草地等。以上各种行为造成的土地损毁面积、程度、损毁地类等详见表1。

图1 普朗铜矿采矿工艺流程图

表1 普朗铜矿一期采选工程损毁土地情况汇总表/hm2

2 研究区土地复垦限制因素分析

2.1 研究区生态系统分异极为复杂

研究区位于典型的高山峡谷地貌区，在其独特的地质历史背景下形成了其多样性的环境与生物群落的镶嵌组合，而且该区垂直差异变化相当明显，进一步塑造了当地复杂多样的植物群系[3]。依据《云南植被》关于植被分类的原则和系统，结合野外调查，研究区内分布有5个植被型、7个植被亚型和11个群系。其植被类型具体包括硬叶常绿阔叶林、落叶阔叶林、温性针叶林、高山灌丛和高山草甸等。区内多样的自然微环境和丰富的生物多样性，使得在复垦过程中，必须依据不同的生境条件，采用不同的复垦措施，这必将加大了该区土地复垦的难度。

2.2 研究区海拔高和气候寒冷

研究区处于青藏高原南缘，滇西北横断山脉东北部，海拔高度3600～4500m，特别是海拔4000m以上的高山带，年平均气温0℃以下，气温较低，植物群落结构简单，仅有一个群系为鸦跖花群系，且常为一层，草层稍较低，常在40cm以下，生物量低。而且高海拔区空气层较薄，氧气稀少，此外紫外线辐射量较同纬度低海拔地区大。这些因素本不利于植被的生长，使其该区植被恢复难度更大。

2.3 研究区干湿交替和冻融循环

干湿交替和冻融循环对研究区岩土物理力学性质影响显著。由于本区降水丰富，使得区内受岩性、构造及干湿季节大气降水变化影响，极易产生滑坡、崩塌等地质灾害，所以复垦过程中重点考虑边坡的稳定，同时考虑防止边坡后缘大面积坍塌及植被剥离，造成严重的水土流失，加剧生态和地质环境的进一步恶化。

3 研究区土地复垦技术探究

3.1 试验研究

目前我国针对铜矿土地复垦技术已取得了较大进展，并掌握了切实可行措施方法，具体包括稳定化工艺、土壤重构技术、植被筛选技术、植被栽植方法等[4]。但是甚少涉及高海拔地区和生态系统最脆弱地区的铜矿土地复垦技术研究，这些技术对普朗铜矿开展土地复垦借鉴意义不大。为了确保普朗铜矿土地复垦获得成功，减少因前期盲目引进已有复垦技术，投入造成资金的浪费，须在矿山建设开发前期进行土地复垦试验研究，为后期开展土地复垦积累经验。

考虑本区生态系统分异复杂、高寒高海拔、干湿交替和冻融循环等特点，依据矿山土地损毁区和其所在地形海拔高度，试验场地需设立两处，分别是采矿场地高海拔地区草甸植被修复试验场地和尾矿库生物多样性修复试验场地。试验场地内划分出不同的试验小区，在不同试验小区上覆盖不同土质，种植不同植物，监测记录土壤理化性质变化、植被的发芽率、植物生长高度、植被覆度以及生物量等[5]。通过本区复垦试验研究的评价和总结，获得本区土壤改良技术，获取本区具有耐贫瘠环境的先锋植物种类，掌握本区植被的育苗技术、种植技术以及抚育管理方法等。

3.2 工程措施

3.2.1 表土剥离与处置

通过对青藏铁路建设工程扰动后高寒植被的恢复机制和恢复程度的研究表明，受扰动和破坏后高寒植被的恢复，主要取决于地表原始土壤受破坏的程度[6]。因此，普朗铜矿在建设生产过程中，妥善保存地表原始土壤，这是保证后期植被恢复的关键。

本次普朗铜矿在基建过程中，对土地损毁区的地表，必须要做到先剥离表土。考虑本区坡陡、沟深等地形特征，结合土源平衡分析，本次边坡角在45°以上的区域不开展表土剥离；在25～45°区域剥离厚度在25cm；在15～25°区域内表土剥离厚度在50cm；0～15°区域内地形较平坦、开阔，本区内属冲洪积、冰碛、坡积地貌，地表植被发育，表土剥离厚度在100cm。剥离后的表土要堆放至表土场储存，以备后期复垦之需。表土场位于玉朗佩沟下游的一个支沟内，考虑到边坡稳定，沟口需采用干砌石挡护，同时表土场内设置临时排水系统，排水沟下游设置沉砂池。表土场内前期撒播草籽，保持和改善土壤养分，涵养水分，减少表土场内水土流失。

3.2.2 土地平整和客土

土地平整工程是把损毁土地变为可利用地的前期工程，其目的是通过土地平整达到便于生物措施的实施，利于排水，改良土壤等，满足植被对地形的需要。土地平整工程的实施区域为塌陷坑和废石场，塌陷坑在经过废石充填后以及废石场堆积废石后，其表面主要有大块和粗碎屑的岩石组成，体内疏松，孔隙大，极易漏水，需采用大型推土机进行平整并压实，同时要在靠近边坡的一侧平整形成一定的坡角，以便于自流排水。

普朗铜矿的尾矿库、塌陷坑、废石场等，地表为尾砂和废石，无法满足植被的生长需求，须采用客土，客土厚度为0.5m。采用机械方式将表土从表土场内分层挖出，分层堆积至复垦区内，采用平地机平土，使得表土相对均匀的覆盖其上。同时，清除粒径大于50cm的石块，减少阻碍植被生长的砾石，尽量增加土壤细粒含量以提高其持水与持肥性。

3.2.3 边坡稳定治理

由于区内干湿交替和冻融循环，边坡极易造成滑坡、崩塌等地质灾害的发生，因此在矿区内开展边坡的地质灾害防治是本区复垦工作的重点任务。

在堆积边坡坡脚设置重力式抗滑挡墙，墙顶以上部分顺适坡面后采取挂网锚喷等防护工程。在大面积高陡边坡地段同样采用挂网锚喷防护工程，同时在坡体下侧设置浆砌片石护坡进行防护，以提高坡体稳定性，降低发生次生灾害的可能。对道路开挖弃土下边坡也要进行处理，可在坡脚一带分台修建干砌石挡墙。在弃土坡面及防护网内进行种植草木进行植被绿化。

3.3 生物措施

3.3.1 土壤改良

本次储存的表土，特别是下部风化土层由于甚少获得植物残体，土壤内有机质和微生物含量将大幅下降，而且本区海拔高，气温低，表土养分释放速率慢。以上因素造成了当年所客的表土很难满足草种的发芽和苗木生长需求，因此需采用一些措施改良土壤。本次结合青藏铁路植被恢复工程以及四川阿加隆洼金矿区植被恢复工程的实践经验[7-8]，提出有机肥和化肥进行改良土壤，当然以下改良措施需在复垦前期试验研究中进行验证，并获得具体配分方案，适合高寒高海拔地区矿山土壤改良，同时也是最经济配分方案。

1)有机肥改土。利用有机肥促进生土熟化，提高其供水供肥能力，保障草籽和苗木的生长发育。有机肥以矿区周边牧场内的羊、牛等粪资源为主体，对复垦土壤进行了有机肥改土。

2)施加化肥改土。为了快速补充植被生产所需的氮磷钾等营养物质，通过施用复合肥改良土壤。具体在播种或种植植被时，在播沟中同时施撒化肥作为底肥，生长季节特别是在拔节期，根据再造植被的长势再追施化肥。

3.3.2 植被恢复

结合滇西北地区水土保持生态修复措施，具体也是依据前期复垦试验结果，选择乡土植被作为复垦植被，不支持引进外来物种，严防“生态入侵”。进行植被修复时应该利用生态学原理，做到乔、灌、草一起上，根深植被与根浅植被、阳性植物与耐荫植物相搭配[9]。针对复垦区位于特殊自然环境，本文提出以下几点恢复植被所注意的事项：①复垦植被选择要求：依据本区植被类型的垂直分布特征，在复垦植被的选择上要根据海拔的垂直变化，选择不同的复垦植被群落；②栽植苗木和撒播草种的要求：复垦栽植的苗木要发育良好，根系完整，无病虫和机械损伤，起苗后将尽快栽植。撒播的草籽需无发霉变质的当年种籽；③栽植密度要求：考虑到复垦环境以及植被的成活率，需适当密植，提高单位面积上植被的成活总数量，便于后期就近移植；④种植时间要求：本区5月中旬以后才解冻，海拔在4000m以上的区域可能要到6月份。由于6月至7月上旬，气温较高，又正值雨季，适于植物出苗生长。因此种植最佳季节为6月至7月上旬。

4 结 论

本文通过对滇西北特殊的地理自然环境分析，结合普朗铜矿采选工艺及其对土地损毁，探究土地复垦技术方法，其主要结论如下。

1)在认真分析矿山自身生产特点和矿区的自然环境的基础上，提出本区土地复垦的限制性因素为本区生态系统分异复杂、海拔高、气候寒冷、干湿交替和冻融循环，是开展土地复垦工作的难点。

2)以本区土地复垦限制因素为出发点，提出了本区复垦相应的技术流程与方法，具体包括：开展试验研究、表土剥离与处置、土地平整与客土、土壤改良和植被恢复等。以上所采取的措施对于当前及将来本区其他金属矿山土地复垦工作具有一定的参考意义。

[1] 陈从喜.构建基于生态文明建设下的矿产资源管理新机制[J].矿产保护与利用，2012(6)：1-5.

[2] 李文慧.云南迪庆矿产资源勘查开发若干问题研究[D].北京:中国地质大学(北京)，2007.

[3] 王利民，寸玉康，陈奇伯.滇西北高原水土保持生态修复措施的群落结构研究[J].水土保持研究，2006，13(6)：85-87.

[4] 魏远，顾红波，薛亮.矿山废弃地土地复垦与生态恢复研究进展[J].中国水土保持科学，2012，10(2)：107-114.

[5] 杨俊鹏，周妍，孙爽.我国矿山土地复垦监测机制初探[J].中国矿业，2010，19(zk)：118-119，146.

[6] 沈渭寿，张慧，邹长新.青藏铁路建设对沿线高寒生态系统的影响及恢复预测方法研究[J].科学通报，2004，49(9)：909-914.

[7] 刘兰华，李耀增，康锋锋.高原地区铁路建设生态恢复技术初探——以青藏铁路格唐段为例[J].水土保持研究，2007，14(1)：310-312.

[8] 陈健，张增民.阿加隆洼金矿区植被恢复方法[J].金属矿山，2012，438(12)：119-122.

[9] 王利民，寸玉康，陈奇伯.滇西北高原水土保持生态修复措施的土壤理化效应[J].西北林学院学报，2006，21(1)：7-11.

Study on the technology of land rehabilitation of metal mine area in alpine region of northwestern yunnan：a case study of taking Pulang copper mine area

YANG Jun-peng1，DAI Hua-yang1，ZHAO Xi2，XU Bo-en2，LIU Da-wei3

(1.China University of Mining & Technology(Beijng)，Beijing 100083，China；2.Yunnan Diqing Nonferrous Metal Co.，Ltd.，ShangriLa 674400，China；3.China University of Geosciences(Beijing)，Beijing 100083，China)

The alpine area of Northwest Yunnan is one of ecological fragile and environment sensitive zone of China，and it is very difficult to recover the environment naturally and manually if the soil are damaged during the mining exploration.This paper takes Pulang copper mine as an example to research the land rehabilitation technologies and methods by doing fieldwork and data analysis.The conclusions are：① the restrictive factors of soil rehabilitation alpine area of Northwest Yunnan are complicated ecological system diversity，high altitude，cold climate，Alternate Drying-Wetting and freezing-thawing cycles；② the land rehabilitation technologies are experimental study，topsoil stripping and disposal，land leveling and soil transporting，Slope Treatment，soil dressing，vegetation recovery and so on.

land rehabilitation；metal mine；Pulang copper mine；northwest Yunnan

2015-04-15

杨俊鹏(1980-)，博士，从事矿山损毁评价与土地复垦研究。E-mail：20448649@qq.com。

戴华阳，教授，博士生导师，主要从事开采沉陷与“三下”采煤、大地测量学与测量工程以及土地复垦研究。E-mail：dhy@cumtb.edu.cn。

TD88

A

1004-4051(2015)12-0066-04