南方某离子型稀土矿山的土地复垦

鞠丽萍 祝怡斌 李 青

(北京矿冶研究总院，北京 100160)

南方某离子型稀土矿山的土地复垦

鞠丽萍 祝怡斌 李 青

(北京矿冶研究总院，北京 100160)

为了更好地开展南方离子型稀土矿山损毁土地的复垦工作，依据土地复垦方案编制规程要求，以某离子型稀土矿山为例，介绍了该类型矿山土地损毁的特点，总结了复垦时序、表土资源剥离和堆存、原地浸矿采场集排水工程、风险金等复垦工程设计特点，并对已损毁土地不同复垦措施进行对比。可以看出，离子型稀土矿山土地复垦方案主要包括拟损毁土地和已损毁土地2大部分。拟损毁土地方面，应结合原地浸矿工艺特点，考虑采场母液渗漏对植物根系和地下水的影响，重视采场集排水工程的修建，增加风险金的提取；已损毁土地方面，应结合矿区废弃地现状，重视已损毁土地损毁特点、程度、面积、立地条件等调查工作。

离子型稀土矿 原地浸矿 土地复垦

我国稀土储量占世界总储量的80%以上，离子型稀土是我国稀土存在的主要形式之一，主要分布在南方红壤区，包括江西、福建、广东、湖南等省[1]。

离子型稀土矿的开采先后历经了3代工艺。第1代的池浸工艺、第2代的堆浸工艺都破坏整个地表植被，将表土和矿石整体开挖，浸矿结束后将尾砂倾倒堆放，开采之后的采矿和尾砂废弃地，没有土壤层，保肥保水能力差，植被立地条件差。1994年以后，逐步推行第3代原地浸矿工艺，该工艺开挖注液井，砍伐注液孔周边乔灌木，使大片山体成为癞痢山头[2]；此外，浸矿液的注入使附近土壤的理化性质受到影响，浸矿液通过毛细作用还可能使植物根系受损，地表植被难以生长，加剧水土流失、山体滑坡风险[3]。

离子型稀土矿原地浸矿工艺是利用硫酸铵或碳酸铵等化学物质将土壤中离子相的稀土元素交换下来，与金属矿山的传统露天或井下开采工艺比较，其对土地的损毁具有自身特点。随着我国环境保护力度的不断加大，矿山开始对传统的第3代原地浸矿工艺进行优化。本文将依据土地复垦方案编制规程要求，对某离子型稀土矿山的土地复垦方案进行设计，论述该类型矿山土地复垦方案编制的要点，为同类型离子型稀土矿山土地复垦方案的编制提供参考。

1 项目概况

某离子型稀土矿山位于江西全南县，开采矿种为离子型稀土矿，服务年限12.7 a。区内属亚热带东南季风气候，年均气温为18.9 ℃、降雨量为1 664.9 mm、蒸发量为1 487.3 mm、风速为1.30 m/s；地带性土壤为红壤，地带性植被为亚热带针阔叶混交林，主要植物有马尾松、杉木等。

项目共设若干面积原地浸矿采场，4个母液处理车间，4个临时弃土场，3个表土堆存场，占用土地类型主要为林地。采矿方法为优化后的原地浸矿工艺，优化前后工艺对比见表1。

表1 优化前后原地浸矿工艺对比

2 土地损毁特点

2.1 土地损毁环节和时序

离子型稀土矿开采过程中主要在母液车间建设和原地浸矿采场建设中损毁土地。

母液车间建设对土地的损毁主要是压占活动，和传统矿山无较大区别，将改变土地原有的地形地貌和土地利用类型，使其完全转变为工矿用地，在第1年建设期内全部损毁。

原地浸矿采场建设主要是修建高位池、注液井、收液沟、外部排水沟、收液井及母液中转池。原地浸矿采场虽然占地面积大，但采矿时注液井挖掘采用洛阳铲，避开树木，只在灌草地上进行建设，不砍伐乔木。注液井挖掘产生的表土和岩石一起装袋就近堆存在注液孔旁边；复垦时，注液井周边装袋岩土及时回填注液孔，栽植植被。因此，原地浸矿采场的建设主要是注液孔对林下灌草的损毁，对于整体景观斑块的破碎度影响不大。原地浸矿采场随着开采矿段的变化而不断变化，一个矿段生产完成后，该矿段配套的原地浸矿采场形成废弃地；损毁时间随着生产计划变化，服务期满时原地浸矿采场形成废弃地。

2.2 原地浸矿工艺对植物根系的影响

原地浸矿采场矿体赋存在表土层1～1.5 m以下的风化壳中，注液时液面控制在表层土壤以下1～1.5 m，一般不会对表层土壤造成明显的不利影响，但采场母液渗漏可能造成矿块下游土壤中氨氮浓度的升高，对植物根系产生一定的影响。因此，复垦前应开展植被可垦性实验，选择合适的栽植植被。

2.3 原地浸矿工艺对地下水的影响

原地浸矿工艺不存在传统工艺中的挖掘、爆破和大规模的巷道工程，也不存在矿坑涌水现象。采区注液生产过程中，将浸矿液注入距地表1～1.5 m以下、厚度约10 m的矿层，浸矿层下设有收液系统，能够回收约90%的母液，约有10%的母液损失。这些损失的母液会渗漏进入矿体下层，然后随地下水进行迁移，可能会污染矿区附近地下水。

2.4 原地浸矿采场滑坡风险

原地浸矿法开采稀土矿，在采场布置网格状注液浅井，采矿时注入浸矿液，使原来处于包气带的松散层处于饱水带，地层浸润条件发生改变，松散层的黏聚力、力学强度和承载力大大降低，松散层的抗剪强度急剧下降，当饱和水位升高到采场可以承受的临界水位以上时，可能发生穿井现象和破坏采场整体结构。当山体重力的下滑分力大于滑动面上的抗剪强度时，山体将发生沉降开裂现象；当下滑分力大于矿石的结构力与矿石滑动的摩擦阻力之和时，山体将产生向下滑动现象[4]。

2.5 重视已损毁土地

采矿迹地和尾砂废弃地是离子型稀土矿区已损毁土地复垦面临的主要问题[5]。历史池浸和堆浸工艺是典型的搬山运动，对矿体进行剥离，挖损形成露天采场，原有的土层及部分风化层被剥离，剩余土壤多为砾石砂土，水土流失严重，遗留大片裸露的废弃地，对矿区景观和生态造成极其严重的破坏，是复垦工程实施的难点。因此土地复垦方案编写时，应借助遥感和实地调查等手段，查清土地损毁的特点、程度、面积、立地条件等。

2.6 复垦责任范围不确定性

依据土地复垦方案编制规程要求，方案中应“依据土地损毁分析与预测结果，合理确定复垦区与复垦责任范围，应提供西安80系拐点坐标[6]。”

离子型稀土矿山的土地复垦责任范围存在不确定性。原地浸矿采场范围应与矿体分布范围一致，但编制复垦方案时，项目处于开发利用阶段，矿体的具体拐点边界无法给出，实际生产需进行矿体详勘才能最终确定。另外，原地浸矿采场土地占用是逐年进行，非一次性，每年均需进行细的生产设计。因此，复垦方案编制阶段一般无法给出土地复垦责任范围具体拐点坐标，可参照开发利用方案圈出大致矿体分布。

3 土地复垦方向适宜性分析

根据《土地复垦方案编制实务》[7]的极限条件法的三级评价体系，对各单元进行适宜性评价。各适宜类分为1～4级，等级越高，限制程度和复垦难度越大。当适宜类为3级时，即认为该因素为限制性因素；当适宜类为4级时，即认为该土地为暂不适宜类。又根据适宜类级别将土地质量划分为3等：一等地开发、复垦和整理条件好，无限制因素，不需或略需改良，复垦成本低；二等地有1或2个限制因素，限制强度中等，需要采取一定改良或保护措施，复垦成本中等；三等地有2个以上限制因素，且限制强度大，需要采取复杂的工程或生物措施，成本较高。选择的限制因子有地形坡度、地表物质组成、排水限制、水源限制、潜在污染物、覆土厚度、灌溉条件、交通状况等8个指标。复垦单元限制因素等级划分标准见表2，依据三级评价指标体系对矿山各场地进行限制因素适宜性评价，评价结果见表3。

表2 复垦单元评价限制因素等级划分结果

4 土地复垦工程设计技术特点

4.1 复垦时序特点

原地浸矿采场实施边开采、边复垦的计划。原地浸矿采场由于仅损毁少量林下灌草，基本保持了原地貌及原来的植被水平。复垦仅需对其注液孔进行回填，栽植灌木。每个开采矿段原地浸矿工艺的生产周期为2 a左右，第3年开始复垦工作，即第1年开采的矿块在第3年完成生态恢复。

矿山服务期满之后第3 a左右进行所有母液处理车间的生态恢复。

4.2 确保表土资源的保护和利用

表土是土壤的最上层，是土壤中有机质和微生物最集中的地方，是最重要的资源。表土的利用是在动工前将土壤分层剥离保存，复垦时再将土壤分层回填加以利用。这样土壤的理化性质、营养元素以及土壤中的植物种子库、微生物、动物等受到的影响最小，是一种常用且最为有效的措施[8]。表土剥离、堆存和利用是当前矿山土地复垦工程的标准程序。

表3 各单元限制因素适宜性评价结果

注：其他限制因子为排水条件季节性洪涝或季节性积水，可以采取防洪、排涝措施加以改良；土源保障率为80%～100%；无潜在污染物；需抽水灌溉；交通不便，不便攀爬。

离子型稀土矿山，原地浸矿采场注液孔打孔后表土装袋就近堆存，不进入表土堆存场，待浸矿结束后，及时回填复垦；其表土剥离和主体工程岩土挖掘工作紧密相连，可不作单独设计。母液车间的表土资源必须进行剥离、堆存，这是母液车间废弃后和早期历史遗留废弃地复垦的最重要土源。一般情况下，母液车间剥离表土不能保证母液车间废弃后和历史遗留废弃地整体覆土，可以采用穴状覆土等覆土方式，其规格标准可参考《LY/T 1607 造林作业设计规程》[9]。

4.3 重视原地浸矿采场集排水工程

复垦工程应重视和充分利用已形成的采场集排水工程。高位池和母液中转池采用半挖半填方式，开挖的土方形成挡土坎堆置在水池四周；采矿结束后，可作为蓄水池对苗木后期进行浇水养护。内部避水沟、外部排水沟及收液沟挖掘后采取浆砌石砌筑，矿山服务期满后作为山体永久排水沟；收液井在矿山服务期满后作为地下水质长期监控井。

复垦时，在矿块下游增设水力截获井，对可能污染地下水的母液进行截获。截获井主要布置在矿块下游较平坦处，揭穿微风化层，截获井的具体位置、数量及运行时段根据矿块的工程地质和水文地质的详细勘察资料进行详细设计，在开发利用阶段一般不能确定。当采取清水清洗与水力截获措施后，在抽水井布局合理和一定抽水量条件下，矿区开采后地下水的污染浓度显著减低，截获线外氨氮和硫酸盐含量基本可以达标，超标范围基本可控，矿区内污染物不会迁移出矿区边界，对矿区下游的地下水的影响较小。

4.4 结合实际考虑原地浸矿采场滑坡风险

矿山应采取措施预防原地浸矿采场崩塌滑坡的危害，常见措施如下：

(1)注液井中注液面要严格控制在表土层以下，禁止浸矿液注入表土层与全风化层的过渡带中。

(2)原地浸矿采场开挖内部避水沟，保证地表径流能顺利排出，防止地表径流进入集液沟；原地浸矿采场山脚处开挖收液沟，作为地下水的排泄出口，将地下水位的升高控制在一定范围内。

(3)选择不同高度的注液井作为水位监测孔，加强地下水位监测系统的观察，及时掌握采场内地下水位上升情况。发现液位超常，地下水力坡度大于预计坡度，应减少注液或停止注液。

(4)原地浸矿结束后，及时回填注液孔和收液巷道，减少大气降水沿注液孔汇入山体，消除闭矿后采区发生滑坡、坍塌等地质灾害隐患。

4.5 重视风险金预算

离子型稀土矿山原地浸矿采场存在滑坡风险，土地复垦预算时应设立适量的风险金，可参照已编制的地质环境保护与恢复治理方案，考虑原地浸矿采场滑坡和植被栽植风险，根据经验预存一定风险金。

4.6 已损毁土地复垦工程措施

该类型废弃地，植被立地条件较差，土地复垦不宜进行化学改良。长期或大量使用石灰等化学物质会引起土壤板结，还会引起土壤中钙、镁、钾等元素的平衡失调。

一般复垦工程措施为土地整理+覆土+植被恢复，其关键在于寻找土源和确定覆土的厚度与方式。首先对矿区进行土地整治，整理为梯田或块状土地。通过整地、降低坡度、设置排水沟等措施，减少水土流失。然后根据拟损毁土地的表土资源量确定覆土方式，一般表土资源量不足以整体覆土，常采用穴状覆土等覆土方式。最后因地制宜地选择植被进行复绿。复垦植物优先选择耐旱、耐贫瘠、根系生长迅速的物种，比如禾草和豆科植物，具有顽强的生命力并耐贫瘠，能有效改善土壤的微域环境，促进其他植被的生长[10]。同时，植被群落构建时应贯彻乔、灌、草复层混交思想，以增加物种多样性和系统层次结构[5]。

该类废弃地植被恢复一般应提前开展可垦性实验。目前江西赣州部分地区，历史堆浸池工艺破坏的废弃地已开展可垦性实验，可以借鉴。主要有土地整理、土地整理+植被恢复、植被恢复、土地开发等四类，如表4，选择植被主要为竹柳、油桐、石楠、马尾松、弯叶画眉草等，可以看出土地整理+植被恢复是比较好的土地复垦措施。

表4 不同复垦措施对比

5 结 论

可以看出，离子型稀土矿土地复垦方案主要包括拟损毁土地和已损毁土地两大部分复垦方案的编制。拟损毁土地方面，应结合原地浸矿工艺特点，考虑采场母液渗漏对植物根系和地下水的影响，重视采场集排水工程的修建；同时采场存在滑坡风险，应增加风险金的提取。已损毁土地复垦方案编制时，应结合矿区堆浸池工艺废弃地破坏现状，重视已损毁土地损毁特点、程度、面积、立地条件等调查；其复垦工程措施开展时，首先确保拟损毁土地土源的剥离、堆存；其次根据土量确定已损毁土地覆土和整地方式；最后要求企业开展可垦性实验，保障废弃地复垦。

[1] 池汝安,田 君.风化壳淋积型稀土矿评述[J].中国稀土学报,2007(6):641-650. Chi Ru′an，Tian Jun．Review of weathered crust rare earth ore [J].Journal of the Chinese Rare Earth Society，2007(6):641-649．

[2] 廖振楠,何 文,刘洪兴，等.龙南离子型稀土矿山地质环境质量评估研究[J].有色金属科学与工程,2014(4):106-111. Liao Zhennan,He Wen,Liu Hongxing,et al.Quality assessment of geological environment of ion-absorbed rare-earth mine in Longnan County[J].Nonferrous Metals Science and Engineering,2014(4):106-111.

[3] 陈 韬,李 盼,梁惕平.离子吸附型稀士原地浸矿对环境现状的影响[J].中国科技博览,2012,34:175-176. Chen Tao，Li Pan，Liang Tiping.Environmental impact from lixiviating mineral at the original place for ionic rare earths[J].China Science and Technology Review,2012,34:175-176.

[4] 罗才贵，罗仙平，苏 佳，等.离子型稀土矿山环境问题及其治理方法[J].金属矿山，2014(6)：91-96. Luo Caigui，Luo Xianping，Su Jia，et al.Environmental problems and treatment measures in ionic-type rare earth mine[J].Metal Mine，2014(6)：91-96.

[5] 周 丹，罗才贵，苏 佳，等.离子型稀土矿区土壤生态恢复[J].金属矿山，2014(10)：103-109. Zhou Dan,Luo Caigui,Su jia,et al.Soil ecological restoration in ionic rare earth mining area[J].Metal Mine,2014(10)：103-109.

[6] 国土资源部.TD/T1031.1-2011 土地复垦方案编制规程第1部分：通则[S].北京：中国标准出版社,2011. Ministry of Land and Resources of the People′s Republic of China.TD/T1031.1-2011 Regulation on Compiling Land Reclamation Plan,Part 1：General Rules[S].Beijing：Standards Press of China,2011.

[7] 国土资源部土地整理中心.土地复垦方案编制实务[M].北京：中国大地出版社，2011. China Land Consolidation and Rehabilitation.Land Reclamation Design Practice[M].Beijing:China Land Press,2011.

[8] 陈义群,董元华.土壤改良剂的研究与应用进展[J].生态环境,2008(3):1282-1289. Chen Yiqun，Dong Yuanhua.Progress of research and utilization of soil amendments[J].Ecology and Environment,2008(3):1282-1289.

[9] 国家林业局.LY/T1607—2003 造林作业设计规程[S].北京：中国标准出版社，2004. State Forestry Administration.LY/T1607-2003 Design code for afforestation operation[S].Beijing:Standards Press of China,2004.

[10] 张鸿龄,孙丽娜,孙铁珩，等.矿山废弃地生态修复过程中基质改良与植被重建研究进展[J].生态学杂志,2012(2):460-467. Zhang Hongling，Sun Lina,Sun Tieheng,et al.Substrate amelioration and vegetation reconstruction in ecological remediation of abandoned mines：research advances[J].Chinese Journal of Ecology,2012(2):460-467.

(责任编辑 罗主平)

Land Reclamation Plan of an Ionic Rare-earth Mine in Southern China

Ju Liping Zhu Yibin Li Qing

(BeijingGeneralResearchInstituteofMining&Metallurgy，Beijing100160，China)

In order to better conduct the land reclamation plan of ionic rare-earth mine in Southern China，characteristics of land destruction was introduced based on the land reclamation plan on compiling regulation.Taking an ionic rare-earth mine as a case，the land destruction of this type of mine was introduced，and the design characteristics in reclamation time sequence，overburden stripping and stockpiling，in-situ leaching mining stope drainage engineering，risk fee，etc were summarized，comparison between different reclamation method was conducted.It can be concluded that ionic rare-earth reclamation includes two areas:land that will be destroyed and that have already been destroyed.For land that will be destroyed，influence of leaching solution leaking on plant roots and groundwater was considered combined with in-situ leaching characteristics，and water collecting and drainage system and extracting risk fund should be emphasized; For land that have already been destroyed，investigation on characteristics，degree，size and site condition of land being damaged should be made，combining with the current situation of abandoned mining area.

Ionic rare-earth mine，In-situ leaching mining method，Land reclamation

2015-05-21

国土资源部公益性行业科研项目(编号：201211045)。

鞠丽萍(1986—)，女，工程师，硕士。

X5，X45

A

1001-1250(2015)-09-161-05