基于過程控制的礦山土地復墾工程技術體系構建

摘要 在對礦山土地復墾主要階段（地貌重塑、土壤重構、植被重建、設施完備和生物多樣性重組）分析的基礎上，總結了不同損毀土地類型（排土（巖）場、塌陷地、露采場、尾礦庫、矸石山、赤泥堆場和工業場地）的土地損毀特點、土源類型、復墾措施等，構建了基于土地復墾質量過程控制的3級礦山土地復墾工程技術體系。礦山土地復墾工程技術體系的一級項目有4個，包括地貌重塑工程、土壤重構工程、植被重建工程和設施配套工程，二級項目有15個，三級項目共38個。該研究可為規范礦山土地復墾工程建設、加強土地復墾實施監管提供依據。

關鍵詞 土地復墾；礦山；技術體系；過程控制

中圖分類號 S153.6 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2014）25-08692-04

Abstract On the basis of the analysis on the main stage on land rehabilitation （landscape reshaping， soil reconstruction， vegetation restoration， facilities configuration and biodiversity recombinant）， combined with the features of land damage and rehabilitation technology of different land damage type （dump， subsidence， open stope， tailings， waste rock site， red mud disposal and industrial sites）， rehabilitation directions， soil source type and rehabilitation measures for different land damage types is proposed， and threelevel technical system on land rehabilitation project of mine area is constructed based on process control of land reclamation quality in this paper. The main stages of land rehabilitation in mining area are considered in firstlevel subject， the classification takes into account not only differences the land development and other engineering， but also the original classification are merged to make a more specific name. Secondlevel subject mainly is classified according to engineering purposes， which is generally able to be conducted for independent construction and the completion of an independent function （role）. Thirdlevel subject is a single project， and it can be individually designed and has independent function after completion. There are 4 firstlevel subjects in the land rehabilitation project technical system， which are landscape reshaping engineering， soil reconstruction engineering， vegetation restoration engineering and facilities configuration engineering. The number is 15 and 38 for secondlevel subject and thirdlevel subject， respectively. This study can provide a theoretical basis and technical support to regulate land reclamation projects and strengthen the supervision of land reclamation implementation.

Key words Land rehabilitation； Mining area； Technology system； Process control

我國人多地少，土地資源短缺，每年因礦產資源開發造成大量土地損毀。因此，礦山土地復墾工程已得到政府和公眾的重視，成為研究的熱點[1]。礦山類型及開采工藝各異，致使礦山土地損毀類型也多種多樣，主要包括挖損、塌陷和壓占等。針對不同的礦山損毀類型，則其土地復墾工程建設內容不僅復雜而且多樣。

工程技術分類研究是工程技術和專業成果最集中的概括、歸納和理論的提升[2-4]。當前，在節水農業、精準農業和設施農業等農業工程領域已經形成了比較完善的工程技術體系[3-7]。礦山土地復墾工程技術不同于某些單一的技術，它是一個覆蓋面廣、內容龐雜的系統工程，且具有明顯的階段性。構建一個能覆蓋全國各地區條件、各土地損毀類型、各復墾階段、各用途的土地復墾、各單項工程的土地復墾工程技術體系框架，對于土地復墾工程設計及工程量測算、土地復墾工作計劃安排、土地復墾投資估（概）算、土地復墾年限及土地復墾計劃安排是必不可少的基礎工作。礦山土地復墾工程技術體系直接關系到土地復墾的資金使用范圍和工程建設具體內容。我國自20世紀50年代開始開展礦山土地復墾工作以來，雖然在黃土高原區、黃淮海平原區等區域形成了表土剝覆、充填工程、疏排水工程等多項土地復墾技術[8-10]，《土地復墾方案編制規程》（TD/T 10312011）中也對生產建設活動損毀土地復墾的措施進行了項目劃分，但是當前的土地復墾工程項目劃分還不具體，尚未形成完善的土地復墾工程體系，而目前實際土地復墾方案中各工程設計及工程量測算大多沿用和借鑒土地開發整理、水利工程和水土保持工程等相關行業的工程技術體系，但由于礦山土地復墾工程和土地開發整理工程、水利工程和水土保持工程在建設對象和內容等方面存在很大的差異，在一定程度上影響了礦山土地復墾工程建設、項目管理與投資預算等。雖然，國外已有礦山土地復墾的管理和投資運行體系，但主要是注重礦山土地復墾的單項技術研發，對礦山土地復墾工程技術體系的研究較少。因此，筆者通過對礦山土地復墾的過程和工藝進行分析，構建基于土地復墾質量過程控制的礦山土地復墾工程技術體系，以期為礦山土地復墾工程建設和土地復墾投資測算等提供依據。

1 礦山土地復墾的內涵與目標

1.1 礦山土地復墾內涵

礦山土地復墾是指對采礦活動損毀的土地，采取整治措施，使其達到可供利用狀態的活動。當前我國礦山土地復墾內涵已十分廣泛。復墾的要求已從過去偏重土地復墾工程措施和生物措施，發展為對復墾土地的景觀生態恢復、土地質量和土地綜合產能與效益的恢復、土地生態系統穩定與生物多樣性的恢復[11]。

1.2 礦山土地復墾目標

從礦山土地復墾的內涵可以看出，礦山土地復墾的目標要求不僅恢復土地的使用價值，而且恢復的場所能夠保持環境的優美和生態系統的穩定，即恢復擾動或損毀的生態環境。復墾方向的選擇原則追求多元化和因地制宜。

2 礦山土地復墾的主要過程與主要工藝

2.1 礦山土地復墾的主要過程

礦山土地復墾具有明顯的階段性和過程性[12]，其主要分為工程措施復墾和生物措施復墾兩個階段。根據兩個階段的特點再將其細分為地貌重塑、土壤重構、植被重建、設施完備和生物多樣性重組等階段[13]。其中，地貌重塑和土壤重構是土地復墾的基礎階段，植被重建和設施完備是土地復墾的完備階段，而生物多樣性重組則是土地復墾的高級階段[14]。

2.1.1 地貌重塑階段。

地貌重塑是針對礦山的地形地貌特點，依托采礦設計、開采工藝和土地損毀方式，通過有序排棄和土地整形等措施，在土地損毀后重新塑造所形成的一個新地貌，最大限度地增加耕地面積和抑制水土流失，并消除和緩解對植被恢復和土地生產力提高有影響的限制性因子[15]。地貌重塑是礦山土地復墾的基礎。

2.1.2 土壤重構階段。

土壤重構是以礦山損毀土地的土壤恢復或重建為目的，應用工程措施及物理、化學、生物、生態工程措施，重新構造一個適宜的土壤剖面與土壤肥力條件，在較短的時間內恢復和提高重構土壤的生產力，并改善重構土壤的環境質量[16-18]，土壤重構是礦山土地復墾的核心。土壤重構首先考慮土壤剖面層次重構，目的是構造適宜重構土壤發育的介質層次；其次是重構土壤培肥改良措施，促使重構介質快速發育，短期內達到一定的土壤生產力。

2.1.3 植被重建階段。

植被重建是在地貌重塑和土壤重構的基礎上，針對礦山不同土地損毀類型和程度，綜合氣候、海拔、坡度、地表物質組成和有效土層厚度，通過選擇物種、配置植被、栽植及管護使重建的植物群落持續穩定[19-20]。植被重建是礦山土地復墾的保障。

2.1.4 設施完備階段。

設施完備是在保證復墾土地地表穩定的條件下，對不同復墾方向的土地配套灌溉、排水、道路和電力等基礎設施，以提高復墾土地的綜合生產能力和抵御自然災害的能力，從而有效提升復墾土地的綜合質量。設施完備是復墾土地質量的改善和提升。

2.1.5 生物多樣性重組階段。

生物多樣性重組階段是土地復墾的最高層次，是在對礦山復墾土地生物多樣性的調查分析和評價的基礎上提出礦山生物多樣性的重組模式和優化格局，從而保障礦山生物的多樣性和重構生態系統結構的持續穩定。

2.2 礦山土地復墾的主要工藝

礦山土地損毀類型主要包括挖損、塌陷和壓占等，根據礦種及開采工藝等不同，將礦山損毀土地進一步劃分為露天采場、排土（巖）場、塌陷地、尾礦庫、矸石山、赤泥堆和工業場地7類。根據損毀土地的損毀特點、復墾主要限制因素等，對不同類型損毀土地的復墾方向、土源類型和復墾措施等[21-23]進行了總結（表1）。

3 礦山土地復墾工程技術體系的構建

3.1 構建原則

3.1.1 科學性原則。按照系統工程的原理，根據礦山土地復墾工程的類別、作用和功能，進行科學分類和分級。與其他行業部門的相關體系銜接，不應發生沖突。同時，代表一個時期礦山土地復墾工程的發展方向。

3.1.2 獨立性原則。礦山土地復墾工程的工程項目應具有相對獨立性，能單獨發揮作用，工程之間不應交叉。

3.1.3 一致性原則。工程體系中每一個類型和級別的劃分原則和依據，應保持其一致性。

3.1.4 連續性原則。同一類別和級別內的工程應保持連續性。

3.1.5 精簡的原則。凡能精簡、歸并的工程盡量歸并到同一級。

3.1.6 實用性原則。礦山土地復墾工程體系應滿足土地復墾工程管理、資金管理、規劃設計、招標和施工的需要。

3.2 體系框架

礦山土地復墾工程具有建設內容多、種類多、涉及行業多的特點，同時排土（巖）場、塌陷地、露采場、尾礦庫、矸石山、赤泥堆場和工業場地等不同土地損毀類型在復墾措施和復墾方式方面具有明顯的差異性[24-28]。根據礦山土地復墾工程體系研究的原則和方法，并與土地開發整理工程、高標準農田建設、水土保持工程等相關工程技術體系相一致，礦山土地復墾工程體系構成采用3級體系。

一級項目主要按礦山土地復墾的主要階段進行分類，這種分類既考慮了與土地開發整理等工程的差異性，也對原有的分類內容進行了合并，使命名具有更明確的指義。二級項目主要按照工程的用途進行分類，一般能夠進行獨立施工，獨立地完成一種功能（作用）。三級項目為單項工程，能夠進行獨立設計，建成后獨立發揮作用（可以是局部的）的工程。

3.3 體系內容

根據礦山土地復墾工程技術體系構建原則和體系框架，進行3級礦山土地復墾工程技術體系劃分（表2）。礦山土地復墾工程技術體系的一級項目有4個，包括地貌重塑工程、土壤重構工程、植被重建工程和設施配套工程。在一級項目的基礎上繼續進行二級和三級項目的劃分，二級項目有15個，三級項目共38個。

4 結論

礦山土地復墾具有明顯的階段性和過程性，主要經歷地貌重塑、土壤重構、植被重建、設施完備和生物多樣性重組等階段；同時，排土（巖）場、塌陷地、露采場、尾礦庫、矸石山、赤泥堆場和工業場地等不同土地損毀類型在復墾措施和復墾方向方面具有明顯的差異性。基于礦山土地復墾主要階段，從地貌重塑、土壤重構、植被重建和設施完備方面，構建土地復墾工程技術體系具有較強的合理性和適用性，充分體系了礦山土地復墾工程技術特點。

通過對礦山土地復墾的過程和工藝進行分析，根據礦山土地復墾工程技術體系構建原則和體系框架，構建了基于礦山土地復墾質量過程控制的3級土地復墾工程技術體系。礦山土地復墾工程技術體系的一級項目有4個，包括地貌重塑工程、土壤重構工程、植被重建工程和設施配套工程。在一級項目的基礎上繼續進行二級和三級項目的劃分，二級項目有15個，三級項目共38個。該技術體系內容全面，重點突出，并具有一定的階段性。隨著礦山生產建設工藝的改進和土地復墾工程科技發展，不斷會有新的土地復墾工程技術出現，礦山土地復墾工程技術體系可根據需要不斷調整。

參考文獻

[1] 胡振琪，趙艷玲，程玲玲.中國土地復墾目標與內涵擴展[J].中國土地科學，2004，18（3）：3-8.

[2] 李樹君，方憲法，南國良，等.數字農業工程技術體系及其發展[J].農業機械學報，2003，34（5）：157-160.

[3] 羅錫文，張泰嶺，洪添勝.“精細農業”技術體系及其應用[J].農業機械學報，2001，32（2）：103-106.

[4] 齊飛，周新群，丁小明，等.設施農業工程技術分類方法探討[J].農業工程學報，2012，28（10）：1-7.

[5] 趙春江，薛緒掌，王秀，等.精準農業技術體系的研究進展與展望[J].農業工程學報，2003，19（4）：7-12.

[6] 段愛旺.淺談節水農業的內涵與技術體系構成[J].灌溉排水學報，2003，22（1）：35-40，57.

[7]孫毛明，曹穎，余炯，等.基于流域尺度的河流治理技術體系與措施[J].水利學報，2011，42（1）：105-112.

[8] 楊選民.黃土高原煤礦塌陷區土地復墾措施[J].中國土地科學，1999，13（2）：19-21.

[9] 胡振琪，毛勇.關于土地復墾工程基本模式的探討[J].礦山測量，1993（3）：42-44.

[10] 張國良.礦區土地復墾工程的科學和技術問題[J].金屬礦山，1997（12）：4-7.

[11] 卞正富.國內外煤礦區土地復墾研究綜述[J].中國土地科學，2000，14（1）：6-11.

[12] 王金滿，白中科，羅明，等.基于專業序列的中國多層次土地復墾標準體系[J].農業工程學報，2010，26（5）：312-315.

[13] 白中科，趙景逵，朱蔭湄.試論礦區生態重建[J].自然資源學報，1999，14（1）：35-41.

[14] 馬彥卿.礦山土地復墾與生態恢復[J].有色金屬，1999，51（3）：23-29.

[15] 左尋，白中科.工礦區土地復墾、生態重建與可持續發展[J].中國土地科學，2002，16（2）：39-42.

[16] 胡振琪，魏忠義，秦萍.礦山復墾土壤重構的概念與方法[J].土壤，2005，37（1）：8-12.

[17] 胡振琪.煤礦山復墾土壤剖面重構的基本原理和方法[J].煤炭學報，1997，22（6）：617-622.

[18] 王金滿，楊睿璇，白中科.草原區露天煤礦排土場復墾土壤質量演替規律與模型[J].農業工程學報，2012，28（14）：229-235.

[19] 王金滿，郭凌俐，白中科，等.黃土區露天煤礦排土場復墾后土壤與植被的演變規律[J].農業工程學報，2013，29（21）：223-232.

[20] 陳英義，李道亮.基于Web-GIS和RS的煤礦廢棄地植被恢復空間決策支持系統[J].農業工程學報，2008，24（10）：63-67.

[21] 胡振琪，朱曉嵐.礦山土地復墾系統及分類[J].煤礦環境保護，1993，7（4）：17-21.

[22] 彭德福.我國土地復墾與生態重建的回顧與展望[J].中國土地科學，2000，14（1）：12-14.

[23] 卞正富.煤礦區土地復墾條件分區研究[J].中國礦業大學學報，1999，28（3）：237-242.

[24] 胡振琪，趙艷玲，趙 姍，等.礦區土地復墾工程可墾性分析[J].農業工程學報，2004，20（4）：264-267.

[25] 李新舉，胡振琪，李晶，等.采煤塌陷地復墾土壤質量研究進展[J].農業工程學報，2007，23（6）：276-280.

[26] 張紹良，張國良.土地復墾的基礎研究[J].中國礦業大學學報，1999，28（4）：389-393.

[27] 彭 建，蔣一軍，吳健生，等.我國礦山開采的生態環境效應及土地復墾典型技術[J].地理科學進展，2005，24（2）：38-48.

[28] 童潔，劉立忠，吳新恒.低潛水位煤礦區土地復墾工程技術措施研究[J].礦山測量，2008（4）：66-68.