張 燕，楊 盡，周 彥

(1.成都理工大學地球科學學院，四川 成都 610059;2.四川省科技情報研究所，四川 成都 610016)

東亞水泥有限公司臥牛坪石灰石礦區(qū)位于四川省彭州市，地處龍門山區(qū)中段。礦區(qū)地形切割大、山勢陡峭，礦山高近1 500 m。區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造復雜，推覆構(gòu)造形成的飛來峰發(fā)育，這是該區(qū)石灰石礦床的構(gòu)造成因。礦區(qū)所處山體上部巖性是二疊系陽新組石灰?guī)r，是礦山開采的主要層位，抗風化能力較強，地勢較陡;山體下部巖性是上三疊統(tǒng)須家河組的砂巖、粉砂巖、泥巖，夾碳質(zhì)頁巖及煤線，抗風化能力相對較弱，容易風化，坡度較緩。礦區(qū)內(nèi)曾發(fā)生的地質(zhì)災害有滑坡、崩塌、泥石流，現(xiàn)在有些地段還存在滑坡和巖溶塌陷的隱患。

1 礦山復墾的目的

礦山項目一般都包括礦山設計、建設、生產(chǎn)、閉坑、復墾和復墾后土地的開發(fā)利用等幾個階段，目前臥牛坪礦區(qū)只是處在礦山設計階段。復墾階段的工作是整個礦山開發(fā)中很重要的一環(huán)，其目標是使礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境包括地貌、土壤、水系、植物和動物分布通過復墾至少要恢復到開發(fā)前的狀況。

臥牛坪礦區(qū)占地155.5 hm2，礦體儲量大，為特大型石灰?guī)r礦床，設計為露天開采，可開采范圍幾乎包括整個山體的上部(近200 m厚)，地表土層剝離量較少。根據(jù)擬開發(fā)的礦區(qū)所處地理位置、地質(zhì)條件、地貌條件、生態(tài)環(huán)境和礦山生產(chǎn)設計，提出以生態(tài)效益、社會效益為主要目標的礦山復墾方案。復墾后的理想狀態(tài)是使重建的生態(tài)系統(tǒng)能長期自身循環(huán)發(fā)展，最終達到開發(fā)前的水平。

設計復墾方案前，設計人員要對開發(fā)前礦區(qū)地形地貌和自然環(huán)境作充分了解，測繪勘察開發(fā)前的地形地貌，充分做好當?shù)刈匀画h(huán)境的調(diào)查，調(diào)查內(nèi)容包括生態(tài)環(huán)境和社會經(jīng)濟環(huán)境，如土壤、植被、水文、氣候、氣溫、降水、自然災害、自然資源、主要農(nóng)作物及經(jīng)濟作物等，并做翔實的記錄。設計出的復墾方案將復墾措施貫穿整個開發(fā)過程［1］，如場地的準備、礦區(qū)表土剝離、設施的建設、礦石的開采、尾礦和剝離廢石的處置等環(huán)節(jié)都要與復墾掛鉤。在礦山建設階段，復墾區(qū)域是礦山建設中破壞的區(qū)域;在礦山生產(chǎn)階段，要邊生產(chǎn)邊進行地貌重塑和生態(tài)環(huán)境的重建;在閉坑階段，對礦區(qū)失去利用價值的建(構(gòu))筑物進行拆除，恢復土地的利用，保留可利用的設施并充分利用。通過實際測量，臥牛坪礦區(qū)可能破壞土地情況見表1。

表1 破壞土地情況

2 復墾方案的內(nèi)容及措施

實現(xiàn)復墾目標需要科學、有效、適合的復墾方法。在礦區(qū)，將要重建的自然環(huán)境取決于氣候、地形、生物物種、水循環(huán)體系和復墾時間等因素，故在復墾方案中必須考慮這些重要因素。礦山復墾技術(shù)路線如圖 1［2－3］。

2.1 復墾土地使用規(guī)劃

(1)規(guī)劃目標。礦山開采對土地的破壞主要表現(xiàn)為壓占、污染等。復墾前先要從技術(shù)、經(jīng)濟層面對礦山和破壞土地進行預測，并在此基礎上進行生態(tài)環(huán)境影響分析、復墾可行性評價，最終確定土地復墾方向及復墾標準，并編制復墾土地使用規(guī)劃。規(guī)劃目標包括3個方面：①保持整個礦區(qū)自然連續(xù)的地貌形態(tài);②在礦區(qū)或復墾土地上規(guī)劃具有自然、生物、社會和經(jīng)濟開發(fā)前景的區(qū)域;③復墾土地上的植被生長能力達到或超過開采前水平。

圖1 復墾技術(shù)路線圖

(2)方案措施。為了確保臥牛坪礦區(qū)復墾方案的實施效果，提出5項復墾措施：①對開采范圍內(nèi)的植被、土壤和地形采取綜合防護措施。在開采地段進行土地平整，待開采結(jié)束覆蓋表層剝離土，營造防護林草;對開采邊坡實施穩(wěn)定措施，逐級削坡，坡腳用草袋防護，坡面進行整地并營造灌木林。②對在礦山生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水、廢液進行處理，檢查達標后方能排放，嚴禁向附近河流排放有毒、有害液體。③在尾礦場地種草、植樹，對采礦留下的陡坎進行開挖、填土并復墾。④礦山場地內(nèi)建筑物地基開挖等施工活動，破壞了原地貌及植被，及時實施綠化及營造周邊防護林等水土保持措施。⑤礦區(qū)各種道路的修筑也破壞了原地貌，路基兩側(cè)需要采取防護措施，可在路基坡腳處設排水溝，路兩側(cè)栽植道路防護林。

2.2 復墾方案的實施

礦山在生產(chǎn)過程中會在礦區(qū)形成各種各樣的地形地貌，如尾礦堆坡面、尾礦砂丘、剝離廢石堆堆場、巖墻、溪流洼地、礦坑湖、蓄水池及道路等。復墾就是要恢復礦區(qū)地形地貌、植被，恢復原有的樹林、草地和農(nóng)田，且保證恢復后無論是在靜態(tài)荷載下還是在受到預期地震荷載下均是穩(wěn)定的。根據(jù)此要求，新建礦山在施工過程中要與土地復墾相結(jié)合。

(1)建立土地熟化試驗場。根據(jù)礦區(qū)實際條件建立土地熟化試驗場，通過對試驗場中復墾土地的養(yǎng)護，建立復墾樣板工程，從而提高復墾技術(shù)含量，完善復墾方案，為全面復墾打下基礎。

(2)表土層的剝離及堆放。對復墾工作來說，表土層的剝離及堆放具有重要的意義。表土層是土地復墾中再種植成功的關(guān)鍵，表土層不僅是復墾土地覆土來源，也是減少復墾投資、保護自然資源的重要措施。因此，必須妥善就近將表土儲存，防止巖石混入使土質(zhì)惡化，盡可能做到恢復后保持原有的土壤結(jié)構(gòu)，以利種植。為減少表層松散土體堆放過程中產(chǎn)生的水土流失，堆放邊坡坡比應小于1.75，同時設計采用土袋對其下邊坡進行擋護，頂面及坡面撒種草籽，上邊坡及周邊設臨時排水溝。根據(jù)施工設計要求，表土剝離量見表2。

(3)土地平整。土地平整是復墾的主要工作內(nèi)容之一。建設項目損壞、占壓土地后，使原有的土地形態(tài)發(fā)生改變，難以達到設定的土地利用目標。根據(jù)土地復墾標準，復墾為林地的損壞土地平整后，邊坡在35°以下的可用于一般林木種植，15°～20°的可用于果園和其他經(jīng)濟林種植。土地平整后復墾土地利用結(jié)構(gòu)見表3。

表2 表土剝離量

表3 復墾土地利用結(jié)構(gòu)

(4)工程防護。工程防護措施主要是排水溝。由于臥牛坪礦區(qū)水文地質(zhì)條件相對簡單，所以土地復墾時只需要修建排水溝，用以排出復墾區(qū)的雨水即可。

(5)覆土。土地平整后，要對平整后的土地進行覆土，覆土來自施工前剝離的表層土，覆土厚度根據(jù)復墾后土地的利用方向具體確定。如林地覆土厚不小于35 cm，開采臺階斜坡覆土厚不小于10 cm。

2.3 水源管理

復墾方案考慮復墾土地積水的排放和水質(zhì)管理，建設明溝排放積水。礦區(qū)的水源包括降水、地表徑流和地下徑流。復墾方案設計的水循環(huán)系統(tǒng)可控制復墾區(qū)的水系，并保持與區(qū)域環(huán)境水文特征一致。復墾區(qū)年最大降水量是1 280 mm，日最大降水量可達178.3 mm，降雨集中在6—9月，礦區(qū)無大的水體，也無地表水聚集，局部泉眼為大氣降水補充，排泄條件好，巖溶裂隙中含水較少，且均在當?shù)厍治g基準面(860 m)以上、低于露天開采最低標高(1 299 m)。依據(jù)實測結(jié)果和相關(guān)資料，結(jié)合地質(zhì)條件，計算排水模數(shù)、滲透系數(shù)等參數(shù)，確定排水渠的橫截面面積和長度及分布。設計復墾區(qū)排水體系的目標是使其穩(wěn)定性和能力達到建礦前天然排水體系的水平，這種設計還必須保證從復墾區(qū)排出的水不會對吸納該水體的水系造成污染。

2.4 生態(tài)系統(tǒng)重建

由于臥牛坪礦區(qū)無大的水體，也無地表水聚集，所以這里著重探討礦區(qū)陸地生態(tài)系統(tǒng)重建。

在陸地生態(tài)系統(tǒng)中，土壤繁生能力是一個重要因素。復墾工作的一個目標是使土壤繁生能力恢復到甚至高于建礦前的水平。用于復墾的土壤覆蓋層必須具備以下條件：賦存適當?shù)乃?能提供植物生長所必需的養(yǎng)料;能形成具有抗沖蝕性能的植被。在復墾區(qū)重建植被將實現(xiàn)如下目標：①根據(jù)確定的復墾范圍，礦山關(guān)閉后，保證礦山占用的臨時用地全部得到恢復，復墾面積達到154.78 hm2。②以生態(tài)效益、社會效益為土地復墾的主要目標。通過土地復墾，使破壞的土地與周邊的生態(tài)環(huán)境保持一致，符合當?shù)赝恋乩每傮w規(guī)劃的要求。③有針對性地選擇適宜性、抗逆性強的優(yōu)良樹草種。林地可選用杉樹，草地可選用茅草。在不適宜發(fā)展農(nóng)業(yè)的邊坡恢復茅草植被，增強邊坡的穩(wěn)定性，防治水土流失。④確保復墾質(zhì)量。破壞土地復墾為林地時，應保證3 年后樹木成活率在70%以上，5 年后覆蓋度達30%以上。

通過上述目標的實現(xiàn)，逐漸形成自我繁生的樹林和草地，在自然因素的作用下，形成與建礦前相似的生態(tài)系統(tǒng)。

2.5 生物多樣性保障

生物多樣性是指各種生命和生命過程的多樣性，它包括微生物品種、生物群體、生物賴以生存的生態(tài)系統(tǒng)以及維持生物正常功能的生態(tài)進化過程的多樣性。在復墾中，注意在生物品種、結(jié)構(gòu)和功能上進行研究，盡量按照建礦前的自然條件恢復生態(tài)環(huán)境。人工種植的植物在品種和結(jié)構(gòu)上與天然生態(tài)系統(tǒng)比較都過于簡單，其適應自然條件能力較弱，故在復墾后要進行相當長時間的養(yǎng)護，以確保多年后復墾區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)得到恢復。

3 復墾后的監(jiān)測與研究

按照土地復墾技術(shù)標準，礦區(qū)復墾工程在閉礦后1 年內(nèi)完工。對于改變的地形地貌、修筑的排水渠道、種植的林地草地和復墾土地的物理、化學、生物特性是否能形成可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)系統(tǒng)，是需要進行監(jiān)測研究的。針對這種情況，在組織措施、資金保障、技術(shù)支持、監(jiān)測工作內(nèi)容等方面進行了詳細的設計。在組織措施上建立復墾礦區(qū)調(diào)查隊，由相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員組成，進行復墾技術(shù)培訓，根據(jù)工作內(nèi)容，由專人負責; 在資金保障上設立復墾監(jiān)測管理專款，?？顚Ｓ?，充分保證資金的供應和到位，使復墾監(jiān)測研究工作保質(zhì)保量完成; 在技術(shù)支持上建立當?shù)卣?、復墾設計單位和工程施工單位的聯(lián)動協(xié)作機制，確保能及時解決復墾后出現(xiàn)的問題; 在復墾區(qū)設立5 個觀測試驗場，隔半年或1 年對試驗點回填土的物理、化學和生物性質(zhì)進行觀測、分析，對復墾區(qū)植被生長情況進行觀測，用以對比、分析和研究復墾效果和變化，確保復墾質(zhì)量。

［1］劉寶臣，張炳暉，趙艷林，等. 基于綜合環(huán)境效益的礦山復墾規(guī)劃研究［J］. 中國水土保持，2010( 2) ： 6 － 8.

［2］S. 圖特爾，R. 西遜. 一座擴建礦山的閉坑復墾計劃［J］. 世界采礦快報，1999，15( 6) ： 42 － 45.

［3］師華定，王立，白中科. 露天礦區(qū)土地復墾及生態(tài)重建數(shù)據(jù)庫的設計與實現(xiàn)［J］. 地球信息科學，2005，7( 4) ： 81 － 85.