矿山土地复垦工程设计与效益分析<br/>——以成县厂坝铅锌矿300万吨年采选扩能工程为例

矿山土地复垦工程设计与效益分析
——以成县厂坝铅锌矿300万吨年采选扩能工程为例

2018-02-07韩玉萍景生鹏

中小企业管理与科技 2018年27期

韩玉萍，景生鹏

（甘肃省国土资源规划研究院，兰州 730000）

1 引言

土地是人类之母，是人类生存与发展的基础，是宝贵的自然资源。人类的活动不断地扰动和破坏着土地。随着人口的增加，特别是随着18～19世纪的三次工业革命的兴起和采矿业的迅速发展，大量的土地因城市化和工业化而被占用或因矿藏开采而遭受了巨大的破坏。土地复垦与生态重建便应运而生[1]。

我国矿山土地复垦起步交晚，初期由于政策、经济和技术方面的原因，矿山废弃地生态恢复工作长期处于规模小、低水平的状态。近30年以来，我国矿山复垦有了长足发展，复垦规模不断加大，技术水平也有所提高。

1988年国务院颁布《土地复垦规定》，这是我国第一部关于土地复垦的专门法规，其明确了土地复垦的宗旨、含义、范围；确立了“谁破坏、谁复垦”的基本原则；确定了土地复垦工作的管理体制。对有矿山土地复垦任务的建设项目，其土地复垦的主要形式、复垦资金渠道、复垦土地使用等均在法规中作了具体的、严格的规定，它的颁布与实施，在我国土地复垦历史上有着划时代的里程碑意义，标志着我国土地复垦工作开始纳入法治化轨道。2011年3月国务院颁布《土地复垦条例》对不同土地复垦类型区、不同复垦方向的土地复垦技术要求和质量做出了规定。土地复垦法律法规不断完善、复垦技术标准的初步建立，逐步使我国矿山复垦工作和矿山环境保护与治理进入了法制化、标准化、常态化。

本文就是在遵循我国颁布的法律法规前提下，借鉴多年来不断积累的土地复垦措施和方法，采取单一的工程措施，结合甘肃陇南地区气候特点，坚持“因地制宜、综合治理”的原则，综合运用生态恢复措施，对矿区损毁的土地进行生态修复。

2 项目概况

甘肃厂坝有色金属有限责任公司是对原甘肃厂坝有色金属有限责任公司厂坝铅锌矿、李家沟铅锌矿、甘肃小厂坝有色金属有限责任公司厂坝铅锌矿整合扩能，原生产能力148.5万t/a，扩能后生产能力300万t/a，矿山服务年限为28年。厂坝铅锌矿矿权范围由厂坝矿区1.1866km2、李家沟矿区1.467km2、小厂坝矿区0.2369km（2包含在厂坝矿区内）3个基本相连的次一级矿床合并形成，采矿中心区域地理坐标为东经 105°41′55″，北纬 33°56′21″，总面积为 2.6555km2。

3 土地损毁情况

3.1 已损毁土地情况

本项目已损毁土地总面积为62.22hm2，损毁类型主要有压占、挖损及塌陷，其中压占主要包括废石堆放及尾矿排放，面积为51.78hm2；挖损主要为露天采矿产生的采坑，面积为9.44hm2；塌陷损毁主要是由于井下开采引起地表的塌陷或出现裂缝，面积为1.00hm2；损毁地类以工矿用地和林地为主。

3.2 拟损毁土地情况

该矿山服务年限为28年，开采规划期内原有废石场及尾矿库的容量无法满足需求，因此需扩大废石堆放场及尾矿库的容积，预计拟损毁土地面积为58.50hm2，损毁地类主要为采矿用地及有林地，损毁类型为压占，损毁程度为重度。根据《甘肃厂坝有色金属有限责任公司厂坝铅锌矿开发利用方案》预测矿山开采产生塌陷区范围约240 hm2，根据矿体上下盘围岩的力学性质和采矿方法，对充填后的岩体，预测整体塌陷可能性较小，预测塌陷主要为沿矿体走向形成基本平行的长条形、椭圆形塌陷坑，以及沿矿体走向形成主干裂缝，根据《甘肃厂坝有色金属有限责任公司厂坝铅锌矿矿山地质环境保护与恢复治理方案》预测塌陷面积约14.00 hm2。覆土土源部分需外购，设临时取土场2处，占地面积2.73 hm2。因此，拟损毁面积共计75.23hm2。

4 土地复垦工程设计

4.1 尾矿库复垦工程设计

尾矿库共损毁土地面积约63.56hm2，其中已损毁25.07 hm2，拟损毁 38.49 hm2；占地类型为有林地 40.01 hm2，灌木林地0.32 hm2，采矿用地22.71 hm2，其他草地0.43 hm2。复垦方向为其他草地，复垦措施主要为表土剥离、修筑尾矿坝及防渗排水工程、表土回填及撒播草籽。

4.1.1 修筑尾矿坝及排水防渗

初期尾矿坝建高83.0m，顶宽4.0m，顶长254m的碾压透水堆石坝，上、下游坡比分为1：2.0和1：2.2。上、下游坡均采用干砌毛石护坡。用脱水尾矿采用上游式尾矿筑坝法逐年堆筑堆积坝，堆积外坡坡比1：5.0。

根据地形及尾矿库平面布置，库内洪水设施采用0.8m×0.8m钢筋砼排水斜槽与2.0m×2.0m门型排水隧洞将库内水排入选矿厂附近的大王沟内，斜槽总长630m，排水隧洞长2240m。由于尾矿库的调洪库容大于洪水总量，规范要求72h将24h洪水总量排出，泄流量为1.42m3/s,斜槽排水的泄流量满足排洪要求，尾矿库在底层及上游坡面铺设了聚乙烯薄膜作为防渗层。

以上措施，在尾矿坝修筑过程中为矿山主要工程建设内容，其工程量及预算不再重复计入复垦工程及预算。

4.1.2 表土回填

①表土来源及运送线路

尾矿库复垦表土来自1#取土场。1#取土场位于尾矿库西北面，距尾矿库约1.2km处。取土场与尾矿库间由矿山运废道路（混凝土路面，宽6m）连接，采用5t载重汽车运土。

②表土回填

覆土对象为尾矿坝堆积坝坡及坝顶。采取逐年复垦的方式。由于尾矿坝内侧铺设防渗膜，因此无法栽植深根植物，适宜种植浅根草类，覆土厚度0.20m。表土回填采用机械与人工结合的方法，整个覆土流程为：汽车卸土—推土机匀推—人工平整。

4.1.3 撒播草籽

①草籽选择及撒播密度

为防止深根植物的根系生长导致坝体裂缝，破坏尾矿库的防渗层，尾矿库的复垦方向确定为其他草地，草籽选择多年生黑麦草。

多年生黑麦草为多年生非匍匐的丛生型草坪草种，具有细弱的根状茎，须根稠密，质地柔软，密度良好，喜温暖湿润夏季较凉爽的环境，抗寒、抗旱、耐湿。

草籽撒播密度：草籽撒播量为50kg/hm2，草籽撒播两次，第一次按工程量的100%撒播，第二次按工程量的50%进行补播。

②草籽撒播方式

种子处理：播前要进行拌种或种子包衣，按专业人员给出的比例用铲或用手，人工搅拌均匀 (量大也可用搅拌机)注意不要加水 ,分次搅拌 ,搅拌好的种子存放不要超过 1天。拌种时必须按要求严格进行。地下害虫较多的地区必须用种子量的0.2%的杀虫剂（0.2%杀毒矾或甲基立枯灵）。

暖季型草最佳时间是农历3月到11月一般提倡播种，11月至2月草种出芽缓慢不建议播植，播种前要看天气预报最好播后7天内无大雨或暴雨避免种子被雨冲刷流失。

播种：将搅拌均匀的种子充分均匀洒播在泥土表层。用钉耙来拉动将部分种子播在表土下2～3cm，避免种子被雨冲刷流失，最后覆透水网布防止鸟啄食种子。

4.1.4 监测及管护

①坝体监测管护

在初期坝和堆积坝上共设浸润线观测孔8个，位移观测点60个。在初期坝顶山坡适当位置设尾矿库值班室，在尾矿库库区四周设铁丝网围栏。

②植被管护

复垦后管护3年，矿区复垦后植被需专人管护，主要是及时补撒草籽，喷洒农药以防止病虫害影响草地的生长。

4.2 废石堆放场复垦工程设计

废石堆放场共损毁土地面积约46.72hm2，其中已损毁26.71hm2，拟损毁 20.01hm2；占地类型为有林地 1.85hm2，其他林地0.10hm2，采矿用地44.77hm2。复垦方式为灌草结合，复垦措施主要为表土剥离、修筑挡渣墙、表土回填及撒播草籽[2]。

4.2.1 修筑挡渣墙及排水设施

废石场渣体顺高陡的斜坡倾倒堆积，渣堆呈上部薄下部厚的楔形，顶部堆渣厚度在1～3m，中部（1300-1400m高程）厚10～15m，坡脚一带厚度在30～40m。对该废石场斜坡治理根据堆渣特征及原始斜坡地形，采用坡脚支挡，中部格构加固，上部清理刷方的治理方案，对上部渣体进行清理、削方，恢复原始坡面，削方高度35m。其下部坡体按坡率法分级放坡，坡比为1：1.5分级，每级渣坡设计高20m，各级渣坡下部设2.5m宽的平台（马道），沿马道内侧设梯形浆砌片石排水渠，排水渠上宽0.3m，底宽0.2m，深0.3m，砌石厚度0.15m。至1300-1350m高程处，按1：1坡率放坡，分两级渣坡，并设宽2.5m的马道和排水渠，每级渣坡采用钢筋混凝土锚杆格构加固斜坡，格构形式为菱形，间距3.5m，格构断面尺寸300×250mm，埋入渣坡25cm，外露坡面5cm。格构节点处采用锚杆锚固，锚杆长15～18m。锚杆结构下部渣坡按1：1.5分级放坡，分3级，每级渣坡设计高约15m，各级渣坡下部设2.0m宽的平台（马道），沿马道内侧设梯形浆砌片石排水渠，每级渣坡坡面均采用浆砌块石土工骨架护坡，骨架采用菱形，间距2.0m，骨架断面尺寸300×250mm。坡脚处修仰斜式浆砌块石挡渣墙，墙高3.0m，基础埋深 2.0m，挡墙胸坡比1：0.5，背坡 1：0.3，墙顶宽 0.6m。

以上措施，为矿山主要工程建设内容，其工程量及预算不再重复计入复垦工程及预算

4.2.2 表土回填

①表土来源及运送线路。废石堆放场复垦表土来自2#取土场。2#取土场位于废石堆放场东面，到废石堆放场各覆土点在0.5-1.0km之间。矿山运废道路（混凝土路面，宽6m）穿过废石堆放场与取土场之间，采用5t载重汽车运土。②表土回填。覆土对象为废石堆放场渣坡及堆场顶面。已损毁一期废石场采取逐年复垦的方式，拟损毁二期废石场堆放结束后一次性复垦。堆场顶面采用穴坑填土，平缓渣坡鱼鳞坑填土，坡度较大格构护理区，做格构填土。穴坑填土0.45m3/坑，大格构填土2.45m3/个。表土回复采用机械与人工结合的方法，整个覆土流程为：堆场顶面覆土—汽车卸土—人工覆土；渣坡隔构覆土—汽车马道卸—人工覆土。

4.2.3 生物措施

①复垦植物选择。由于废石堆放场立地条件差、地势较高且水分不足，不宜栽植乔木，因此选择栽植灌木与撒播草籽结合的方式进行复垦。灌木选择紫穗槐，紫穗槐为落叶灌木，喜光，萌蘖能力强，耐寒、耐瘠薄、抗盐碱，对土壤要求不高，抗多种有毒气体能力强，可改良土壤。草籽选择多年生黑麦草，它具有细弱的根状茎，须根稠密，质地柔软，密度良好，喜温暖湿润夏季较凉爽的环境，抗寒、抗旱、耐湿。结合当地的实际，设计的造林密度为每公顷4444株，即株距1.5×1.5m；草籽撒播量为40kg/hm2。②植物栽植方式。在堆场顶面采用穴栽方式，坡体上部坡度较缓处采用鱼鳞坑植树造林，以封固表土，保持水土，减低侵蚀；中下部在格构内植树育草。

4.2.4 监测及管护

废石堆放场监测点采用网格状布设，共布设6条监测剖面，纵向布设3条，剖面间距150m，监测点12个；横向布设2条监测剖面，监测点8个。共计20监测点。同时，在左岸山坡布设2个监测控制点。

复垦后管护3年，主要是及时补栽苗木、补撒草籽，喷洒农药以防止病虫害影响草木的生长。

4.3 临时取土场复垦工程设计

临时取土场占地面积2.73hm2，其中1#取土场占地面积1.32 hm2，占地类型为采矿用地；2#取土场占地1.41 hm2，占地类型为有林地。取土场土层深厚，地表植被发育良好。取土后保留土层可满足种植植被需要，因此取土场不需再覆土。复垦工程主要包括场地平整、防洪设计及生物工程。

4.3.1 场地平整

取土场取土结束后，应全面进行场地坑凹回填，进行整平、清理，并根据取土场立地条件，损毁地类，按照适宜性评价结果进行复垦。平整前应先进行边坡稳定分析，取土场边坡主要为挖损地貌，初期有部分松土下滑，松土落完后一般为原状土，稳定性较好。根据地形与光照及灌溉条件平整为合适的形状。用推土机将取土后的地面大致整平，对大粒径碎石进行适当检选；坡面保持一定的排水坡度，以防止雨水聚集，造成水土流失，甚至发生次生灾害[4]。

平整完毕，根据适宜性评价结果，地类性质不变，栽植林木恢复生态。

4.3.2 防洪设计

取土场取土后增加了地表裸露面积，使表土的抗蚀、抗冲能力减弱，并移动大量土石方，产生一定数量的弃土、石、渣，如不采取相应的防止措施，遇暴雨会形成严重水土流失，取土场设计均靠上山公路沿线山包取土，取土高差为5m，坡比1：1,因此取土场边坡稳定。取土场马道设排水渠渠口宽0.60m，取土场两侧设排洪渠渠口宽1.20m，材料采用M7.5浆砌片石。1#取土场共8级台阶，修筑排水渠约400m，侧边排洪渠约160m；2#取土场共6级台阶，修筑排水渠约360m，侧边排洪渠约90m，排水渠道的修筑可将汇水分流排向下游，防止取土坡面水土流失[8]。

4.3.3 生物工程

①复垦植物选择。取土场植被复垦选择栽植乔木与撒播草籽结合的方式。乔木选择刺槐，较抗寒耐旱，萌蘖性强，抗烟，深根性，根系发达，抗大气污染能力较强，栽植间距1.5×1.5m。②植物栽植方式。取土坡面采用鱼鳞坑植树造林，以封固表土，保持水土，减低侵蚀。

4.3.4 监测及管护

复垦后管护3年，主要是关注栽植苗木的生长状况，及时补栽苗木，喷洒农药以防止病虫害影响苗木的生长。

5 土地复垦效益分析

5.1 生态效益

矿山复垦工程的实施，可改变厂坝铅锌矿区目前挖损、压占导致的千疮百孔、满目疮痍的景象，有效扼制矿区日益严重的水土流失，极大减轻矿区及外围的水土污染，大面积采矿场和堆渣区的植被得以恢复，生态环境显著改善[5]。

土地复垦项目实施后，可使矿区植被得以恢复。项目实施后，区域内景观环境与周边的环境得到融合，使项目区及其周边的生态环境朝着良性协调的方向发展。

通过本方案的实施，项目区损毁土地得到比较全面治理，工程水土流失得到有效防治，本项目中布设林草植被面积为137.45hm2，植被恢复率为100%。

5.2 社会效益

本工程土地复垦方案实施后，形成工程和生物措施相结合的综合复垦工程体系，对因本项目临时工程建设占压、挖损、污染损毁土地所造成的危害进行有效的恢复和治理。有效地预防和减少了因矿山开采占压损毁土地所造成的危害，项目生产建设得到有效保护，矿山开采顺利如期运营得到保障[6]。

厂坝铅锌矿区土地复垦工程的实施，不仅可以降低土地损毁面积，恢复矿区植被，有效防止次生灾害的发生，保障人民生命财产安全，改善矿区生态环境，而且可以缓解矿区居民、企事业单位与矿山企业之间日益严重的矛盾，促进当地社会稳定，减轻地方政府工作压力，为地方创造良好的社会环境，并有力促进成县及黄渚镇的小城镇建设步伐，在促进地方经济和社会繁荣方面产生积极的、深远的影响。

5.3 经济效益

对矿山损毁土地的复垦，可以有效地改善矿区生态环境，避免了因矿山开采破坏生态、地质环境所造成的经济损失。另外充分利用复绿土地资源造林、种草、发展相关产业和综合利用，也会取得一定的经济效益[7]。

一方面土地复垦工程实施，减少了企业需要交付的相关损毁生态、污染环境的费用；另一方面土地复垦工作的开展，减少了水土流失、土地沙化等造成的损失。另一方面，土地复垦工程的实施，可有效防止生态、地质环境的进一步恶化，减少了矿区后期治理的难度，为企业减少了资金投入。同时，矿山复垦工程为当地居民暂时提供一定的就业机会，增加当地居民的经济收入[3]。