在承德露天矿山地质环境修复治理勘查设计中的思考

多晓松，邓朝文，胡 冲

（1.华北地质勘查局五一四地质大队，河北承德067000；2.承德市矿产资源评审中心，河北承德067000；3.河北省地矿局第四地质大队，河北承德067000）

《自然资源部关于探索利用市场化方式推进矿山生态修复的意见》的出台，矿山地质环境修复概念过渡到矿山生态环境修复，不但包含了灭失矿山迹地，还包括正在开采中的不受矿业活动影响的区块的生态环境修复，将传统的矿山地质环境问题扩大为土地、土壤、林草、地表水与地下水、矿区大气、动物种群、植物群落、微生物群落等问题，以逐步恢复与重建生态系统的自我调节能力与自组织能力，是矿山地质环境修复概念的延伸。河北省自然资源厅根据自然资源部的意见，于2020年4月出台的《关于探索利用市场化方式推进矿山生态修复的实施办法》（下称“实施办法”），延续了矿山生态修复的概念，践行了习近平总书记生态环境保护“绿水青山就是金山银山”的指导理念。承德市正在推进国家级绿色矿业发展示范区建设，“实施办法”的出台，极大的推进了矿山安全生产达标、露天矿山环保达标、矿山生态修复三项攻坚行动的实施。

1 承德露天矿山概况

承德是矿业大市，矿产资源储量在河北省名列前茅，部分矿产资源在全省乃至全国占有重要地位（钒钛资源），资料显示，承德地区发现矿产达101种，经勘查并有储量记载的有59 种,开发利用的矿产52 种，利用的矿种尤以铁矿资源居多。据统计，承德市目前拥有矿山740 处之多，金属矿山363 个，非金属矿山356 个，其他矿产矿山21个，露天矿山占矿山总数的一半，目前已累计压减矿权347个，取缔关闭矿山230家。根据承德市绿色矿业发展示范区建设方案，至2020年底，使固体矿山数控制在640个以内。

受矿床赋存条件的限制，承德地区采用露天开采方式的矿山占总数的一半，剥离大量山皮后直接将采掘空间敞露。露天开采能充分利用资源，回采率高，贫化率低，适合用大型机械设备开采，因此产量大，生产效率高，也相对地下开采较安全。但露天开采对环境的影响破坏较大，占用较多的农田，压占损毁土地植被资源，采掘受气候变化影响因素大等。通过监测发现，承德地区露天铁矿区的空气污染物指标TSP、SO2等呈上升趋势，且从1988年开始至今上升速度也在加快，同时Ⅴ级恶劣水质增长趋势明显[1]。

2 矿山地质环境主要问题

矿山地质环境问题是产生和加剧的各种不良地质现象与作用[2]，因此采矿活动必然带来这些问题。矿山根据一定的矿山工程布局，进行矿产的勘查、开采、选矿、储存、运输等管理活动，其主要的场所有露天采场、地下采场（含竖井提升系统）、废渣堆（排土场）、办公生活区、选厂、尾矿库、运矿道路等等。矿业活动必然带来一定的地质灾害隐患、含水层破坏、地形地貌景观破坏、土地及植被资源压占等矿山地质环境问题，这些问题都是矿山地质环境系统对受到矿业活动输入后的响应与输出（见图1）。矿山地质环境问题是打破了岩石圈与地球表面的自然平衡状态，在矿山生产过程中使平衡发生偏移而存在变量，例如矿山露天采场，随着开采深度及面积的增加，造成边坡失稳；废渣堆的不合理堆积形成沟谷型及坡面型泥石流物源；挖损、压占大量的土地、植被资源；不合理开采形成白茬山，形成景观破坏及视觉污染（如承秦高速甲山段可视区灰岩露天矿山）等，同时矿山废渣堆淋滤水、采矿废水、尾矿库废水、选厂废水等造成水土污染，对当地居民生产生活灌溉用水造成民生问题。这些矿山地质问题贯穿于勘采选冶全过程中，都是在矿山开采的不断推进而产生。

图1 矿山地质环境系统

基于矿山地质环境概念，采矿活动所影响到的岩石圈、水圈，还包括生物圈，破坏的生态环境要素还有土地与土壤、森林与湿地、地表水与地下水、大气、动物栖息地、微生物群落等，矿山地质环境问题由此扩大至生态环境[3]。

3 矿山地质环境勘查

通过矿山地质环境勘查，能够查明矿山地质环境问题的类型、现状分布、成因、影响对象等，按照矿山地质环境综合影响指数等相关技术方法[4]，定性或定量地评价分析采矿活动对地质环境的影响程度，预测矿山地质环境的发展变化趋势，根据问题提出治理措施，建立矿山地质环境勘查数据库，为部署整个矿山地质环境恢复治理工作提供系统性的基础数据支撑服务。矿山地质环境问题查的清楚与否、问题能否彻底解决、工程量计算能否满足工程措施、投资预算精准程度等都与勘查精度与质量息息相关，因此矿山地质环境勘查是决定整个项目质量的关键。

矿山地质环境勘查查什么，总结起来就是“一调六查一提”，在资料搜集、勘查设计及野外踏勘基础上进行。一调：调查矿山地质环境背景，主要包括矿山基本情况、资源储量、开采设计、自然地理、气象水文、土壤植被、地层、地质构造、水工环条件、人类工程活动、土地类型、土地权属等内容，汇总归纳、整理分析，以充分了解矿山背景。

六查：①查明矿区内因采矿活动造成的地质灾害类型、成因、规模、分布、影响范围、未来发展情况等，对整个矿区地质灾害发育情况进行评估分析，可采用遥感解译、地面测绘、访问等手段，手图标记，拍照留存，并记录野外调查表，露天矿山主要以崩塌、滑坡、泥石流三种地质灾害为主，同时不稳定边坡、黄土湿陷等其他不良地质现象一并记录；②查明矿区及其受开采影响范围内含水层是否遭到破坏、污染，是否影响当地人畜用水及灌溉用水，对涌水量、水位、水质等进行调查；对具有毒性、放射性等特殊矿种选厂周边进行水质化验监测，水质是否污染；③查明矿区内地形地貌景观、地质遗迹、人文景观的影响和破坏情况，按照矿山工程布局调查，尤其是露天矿山微地貌改造情况，掌子面、高陡白茬山、不合理堆积的废渣堆等等对地貌影响严重，对破坏地貌景观的破坏面积、位置、破坏方式、影响程度等进行调查；④查明压占损毁的土地资源分布与面积，矿区内的工程布局不同程度的压占损毁土地资源，查清楚压占的土地类型、面积、程度等，矿山土地是否遭到污染，采用矿山及周边土样采集测试评价的方式判定；⑤查明矿区内土壤类型、土壤肥力、微生物区系调查，摸清矿山乡土植被种类，适合什么动物区系生存等。对矿区内“三废”综合利用情况进行摸底，排放量、综合利用方式及利用量等。⑥拟设工程部位的重点勘查，尤其是坝墙渠沟基础、削坡及锚固工程岩体工程地质条件、植被工程是否满足栽种等，可通过钻探、槽探、取样、化验等手段获得相关参数。

一提：矿山地质环境问题查明后，对存在的地质环境问题、土地利用情况进行现状评价分析及预测趋势分析，然后提出相应工程、生物等措施，并对矿山地质环境治理成效性进行思考，在勘查内业中要提出至少两套恢复方案，并进行比选，从工程施工条件、工程措施合理性、预算资金额、施工时间、环境效益、社会效益等多方面考虑，选取最经济合理的方案作为推荐方案，为施工图设计打好基础。

4 矿山地质环境问题主要设计理念

矿山地质环境治理涉及到矿区内各利益群体，要协调好这些关系，通过以矿山地质环境问题为导向的勘查工作，查明这些矿山地质环境问题，找到问题就得采取措施来解决问题，就是矿山地质环境恢复治理中要治什么，怎么治，是在设计阶段需要考量的事情。以往矿山地质环境恢复设计主要是单纯的从矿山单个区域设计的，未综合考虑当地各类规划等问题。通过以往治理过的工程发现，矿山环境都是先破坏后恢复，存在恢复后养护期短，客土覆土是以破坏土源环境为代价，整体工程人为干预强度大，刚性工程多而不协调，验收工程以应付检查为过，生态修复理念欠缺，景观再造工程少，修复后效益少等问题，矿山生态环境修复成效性低。

在设计阶段应做好生态协调，本着科学经济、因地制宜、技术可行、符合规范等原则，以近自然生态修复、多层次、多技术、多工法复合体系、传统与现代相结合等理念为指导，以消除地质灾害隐患为首要任务，恢复矿山生态环境，达到新景观再造，并符合当地总体利用规划（土地、道路、灌溉等）做好土地整治[5]，提高土地综合利用率，增加当地政府土地指标，打造生态产业示范区（观光旅游、康健养老、生态经济等）等产业植入。矿山地质环境恢复治理从工程角度讲，无非就是工程措施、生物措施、土地整治、综合措施等，根据矿山实际情况将这些措施优化、美化、协调化，消除视觉突兀感，在视觉上看不出原来的采矿痕迹。

矿山消除地质灾害后，从生态角度符合规划下“宜林则林、宜耕则耕、宜园则园、宜牧则牧、宜渔则渔”，矿山生态修复主要为林草地修复、耕地修复、湿地修复、建设用地修复、矿山公园修复等五种模式[6]，然而矿山内条件复杂，问题叠加，在设计中要多工法设计，如矿山地质灾害消除以削（削坡、爆破）、拦（墙、坝、坑槽类工程）、挡（SNS、格构、锚固）、排（截排水沟、排导槽）四大手段为主。露天采坑、掌子面、白茬山等需要削坡错台消除地质灾害隐患，坡度不低于70°，台阶及坑底则需采用“乔、灌、藤、花、草”的生物工程绿化，面状区块以乔灌结合，带状区块乔灌草花结合为主，坡底上攀坡顶下垂类藤类，绿化则需综合考虑土地利用规划采用合适的绿化植物，可采用经济类植被绿化，以增加产业；排土场、尾矿库等堆积类地质体主要是坡面错台排水绿化，坡底墙坝拦挡等工程，绿化植物以抗旱、根系发达类以达到固坡作用；正在生产用的矿山建筑、工业场地、矿山道路以路面硬化、生态美化为主，比较深大的采坑则可以用作渔业养殖等。削坡错台下来的废石土石料则可以用来销售来反补恢复治理资金短缺的问题，按照土地质量标准规范进行复垦则可以增加政府土地指标，可用于城乡建设用地增减挂钩及土地流转。通过工程、生物措施的生态恢复，达到“一举多赢”的效果[6-8]。

承德地处属暖温带向中温带过渡地带，属温带半湿润、半干旱区大陆性季风型山地气候，承德地区总体地势由西北向东南阶梯下降，分为坝上高原及坝下山区两大类地貌类型，气候因地形地貌南北差异明显，使气候具有多样性。植被分布与气候条件息息相关，根据气候多样性，在承德地区绿化植物选择抗寒、抗旱、抗逆、适应性强、净化防污类植物，乔木类主要以松柏、刺槐、丁香、蒙古栎、臭椿、山毛榉、山楂及苹果、板栗、梨等经济类植物为主，灌木以沙棘、荆条、紫穗槐等为主，藤本类主要以爬山虎、地锦、扶芳藤、紫藤等为主，花卉类以抗SO2玉簪、鸢尾、蜀葵、三色堇及抗HF类波斯菊、牵牛花[9]等为主，地被类草本植物以黑麦草、披碱草、早熟禾、高羊茅、狗牙草等为主[10]。由于承德地区降雨量不是很多，所以在植被恢复后的3～5年内养护[11]。另外以往火炬树应用比较广泛，但多年栽种经验发现，虽然火炬树适应土壤能力强，但火炬树侵略性也比较强，不利于其他植物种群生长，所以在绿化设计中不在推广使用侵略性比较强的植物，乔、灌绿化以乡土植被种类为主。承德地区在高海拔地区桦树盛长，根据以往经验在低于1000m 的区域桦树生长缓慢，所以在低海拔地区尽量不设计桦树绿化。坝上地区由于气候特殊性，以恢复林草地生态系统为主。

5 矿山地质环境在恢复过程中需要注意事项

（1）创新思路，开放思想，不拘泥矿区单一问题，但也不能所设计手段太过复杂不具有操作性，要“一矿一策”。

（2）对白茬山、掌子面等不易绿化又不能削坡增加破坏面积的高陡边坡尽量用文化造景模式，如摩崖石刻、浮雕等，达到宣传当地人文地理、文化历史的效果。

（3）矿山恢复新形成的耕地及其他农用地质量标准必须达到规范要求并土地专家验收后方可进入政府土地储备。不能恢复成原地类的区块需进行专门的论证，以降低地类，完成后报自然资源有关部门备案。

（4）矿山废弃土石料包括消除地质灾害新产生的及原矿山遗留的，这些土石料要充分用于恢复工程，需要编制土石料利用方案，明确土石料回收量、利用期限及恢复责任主体等，重点是核实废石土石料方量。

（5）遵循自然修复原则，与工程措施相结合，充分考虑治理区地质环境条件、气候条件、管护条件、综合利用条件、管理条件等因素，尊重大自然的自然恢复能力，选择合适的综合治理模式。植被不宜跨生态区域引进，建议在完工后养护期3年后进行验收，改变矿山生态绿化“一年生，两年黄，三年死光光”的状况。

（6）充分体现绿色发挥绿色发展理念，顺应自然，保护自然，既能开发金山银山，又能恢复绿水青山。

6 结语

（1）可采用遥感、航空摄影、多手段地面调查等“天空地”一体化的综合手段进行勘查，可勘查到肉眼看不到的蠕变，进而采取相对措施治理。设计阶段可采用三维软件进行工程布设，直观反映地质环境问题解决是否彻底。

（2）根据矿山地质环境恢复治理资金紧张、工期短的短板问题，可采取“EPC”运作模式，但是需要建设单位在前期办理各种手续，落实资金，做好前期工作。此模式在唐山地区运用比较多，且得到了较好的效果，可以借鉴。目前承德地区在兴隆县刚开展“EPC”模式，希望后期这种模式在承德地区能推广开来。

（3）承德地区是比较早开展矿山治理的地区，早在2009年就出版了《承德绿色矿山》，该书全面总结了承德绿色矿山建设工作，对承德市乃至全国的绿色矿山建设提供一定参考。承德地区作为绿色矿山建设早期试点，地域特色明显，应推广这些治理模式，来达到矿山安全、矿区稳定、社会和谐和矿山可持续发展为目的。

（4）对灭失矿山迹地首要是尊重自然恢复标准，人工修复为辅，对迹地内无地质灾害隐患的区块，可转型利用认定，仓储、土地储备、土地流转等，纳入项目规划，以进行项目建设利用。