嵩縣鉛礦山土地復墾分析

王曉燕，喬天榮，劉家橘，劉家橙，孟凡琳，邱慶倫

（1.河南省地質礦產勘查開發局 第二地質礦產調查院，河南 鄭州 450001；2.河南省地質調查院，河南 鄭州 450001；3.河南省城鄉建筑設計院有限公司，河南 鄭州 450001）

嵩縣是資源豐富的山區大縣，礦產資源極其豐富，同時為省林業大縣和國家生態林保護重點縣。通過嵩縣鉛礦山地質環境和土地資源調查，查明礦區地質環境條件，進行規劃各種管理手段，采取防范性措施，減少地質環境問題的發生和出現，盡量避免礦山地質環境破壞或將其消除于礦山建設、生產過程當中，可以做到防患于未然；可以達到保護地質環境和土地可持續利用目的。按照“誰損毀、誰復墾”的原則，明確礦權人在獲得開發權利的同時，必須承擔對損毀土地進行復墾的義務，最大限度實現土地的集約節約利用[1]。

1 礦山地質環境

1.1 礦區基本情況

礦區位于河南省嵩縣大王溝村，礦區面積為4.20 km2，開采深度620～378 m，礦體厚度為0.76～3.17 m，生產服務年限為9.5 年，生產規模為3.5×l04t/a，屬于小型礦山，開采3 個鉛礦體，采用平硐工程PD1、PD2、PD3，斜井開拓。礦區開采的水文地質條件和工程地質條件屬簡單類型。礦區主要布局有斜井工業場地、回風平硐場地、廢石場，礦山道路等。出露巖石主要為熊耳群火山巖系，風化帶深度一般5～20 m，最深達30 m，巖石較破碎，裂隙較發育，裂隙寬度0.10 cm 左右，具有一定的透水性，在雨季接受降水補給、水量較小，枯季無水，屬于季節性含水層，與地表第四系孔隙水有水力聯系。

區內石英脈型鉛礦體，礦石一般較致密，局部裂隙發育，呈塊狀，加上鉀化、硅化作用普遍較強，無軟弱夾層，自身穩定性良好。同時，其上、下盤圍巖為流紋斑巖，其整體強度、硬度較高，風化程度弱，屬堅硬類、抗壓強度較高、穩固性好類巖石，雖局部構造裂隙發育，但裂隙張開度小、延伸不長，近地表的風化裂隙面平直光滑，多有鐵質氧化薄膜，深部多被充填形成裂隙細脈，加上鉀化、硅化較強，不易坍塌。

1.2 礦山地質環境影響評估

生態的破壞使得人們的生活和生產受到了嚴重的影響、因此礦山開采對環境影響評估尤為重要。礦區工業場地、礦山道路建設和一些基建設施進行挖高填低挖損原有的自然地形和植被，對原生的地形地貌景觀破壞較大，影響較嚴重[2]。調查中開采共產生廢石2.5 萬m3，強降雨和自身重力等條件影響下，有可能作為泥石流災害的物源，實地調查工業場地上部匯水面積均較小，石方量亦較小，雨水對廢石、礦石的沖擊力小，而且礦區溝谷發育，支溝較多，易于地表水的排泄，工業場地內渣場引發泥石流的可能性小，危險性小；在時間上與井下采掘工作面的開采速度、距離密切相關[3]；預測未來礦山地表可能出現的最大沉陷值、最大水平移動采用公式為：

式中：Wmax為最大沉陷值，m；Umax為最大水平移動值，m；η 為下沉系數，mm/m，與礦層傾角、開采方法和頂板管理方法有關，本礦取0.5；m 為礦層的采出厚度，m；b 為水平移動系數，本礦取0.3。

鉛礦體厚度為0.73～2.90 m，石梯上鉛礦體預測地表塌陷深度為0.37～1.45 m。根據《可行性研究報告》對礦體塌陷范圍的預測，鉛礦體塌陷面積11.96 hm2。判斷采礦活動引發地面塌陷、地裂縫災害危害較大，危險性中等。選礦廢石在雨水琳溶作用有可能將廢石中的污染物質淋溶出來，造成土壤污染，根據測試分析，固體廢棄物廢石浸出液各項毒物指標均達到了GB 14848—93 地下水質量標準中的Ⅲ類標準限值要求，故影響不大[4]。

1.3 礦山土地損毀程度

在開采過程中造成破壞的主要環節是平硐工程、工業場地和礦山道路對土地的壓占；廢石場和臨時堆放場對土地的壓占、污染；采空塌陷影響區對土的塌陷損毀。在采空區影響下，采礦活動引發和遭受地裂縫、地面塌陷的可能性大，危害程度較大。閉坑期礦山閉坑后地面仍然不穩定，地裂縫和地面塌陷會發生，地表移動期結束，地表基本穩定。依據前期研究地表各損毀區域的損毀類型、原有地類、損毀面積、損毀程度，綜合分析其損毀程度，礦區土地損毀程度情況表見表1。

表1 礦區土地損毀程度情況表

1.4 礦區地質環境治理目標和技術方案

充分考慮礦山的地質環境條件的差異和潛在的地質災害隱患點的分布、危險程度，進行礦山地質環境保護與恢復治理。根據前期調查土地復墾適宜性評價的結果，礦山的自然條件恢復設計主要為塌陷區裂縫、廢石場堆積，采硐和工業場地壓占等問題。采取的措施為地裂縫充填、采硐封堵、砌筑擋渣墻、設計排水渠、拆除工業場地建筑物等。通過采取適當的工程技術和植被重建措施，恢復生產建設過程中破壞的土地和植被，保護生態環境。

礦區有平硐工程、工業場地和礦山道路等地質環境治理問題，結合破壞的土地類型同時調查礦山周邊的社會經濟狀況，對壓占和地面塌陷等土地資源破壞區域，提出土地復墾治理方案分析，礦山環境治理與土地復墾技術路線如圖1。

2 礦山恢復治理工程

2.1 工業場地恢復治理工程

進行工業場地平整工程，使場地盡可能避免出現高低不平的地段。在土地平整范圍內實現土方量的填挖平衡，參照同類土、巖體的穩定性邊坡度值確定，治理后同一標高的平臺坡度一般不超過3°[5]。由于壓占等建筑因素導致土壤礫石含量過高，在進行土地平整時對表面礫石含量高的土壤進行礫石清理，以滿足林草的生長需要。

2.2 采硐封堵工程

圖1 礦山環境治理與土地復墾技術路線

礦山閉坑后，PD1～PD3、斜井工業場地和回風平硐場地進行硐口封堵。廢渣、廢石用于就近封堵井口，填補地面空穴，每回填0.5 m，進行人工夯實，逐層向上回填，直至距離井口8 m 處，采用混合比1∶3的水泥、砂漿澆筑方式進行封堵，預防盜采等現象，保護國家礦產資源，維護礦山秩序，確保礦山安全；閉坑后對占壓土地全部復墾為林地。

2.3 擋渣墻工程

在廢石場前緣實施攔擋工程，攔擋工程采用重力式、漿砌石結構，根據《國家建筑標準設計圖集04J008 擋土墻》設計，擋墻高3 m，地面以上高2 m，墻頂以上邊坡按1∶1 坡率放坡。擋墻均采用漿砌塊石重力式擋墻，材料選用M7.5 漿砌塊石，塊石強度不低于MU30。墻體距地面高0.3 m 處設置1 排排水孔，孔間距2 m；沿墻走向每隔10 m 或地基性狀突變時設置1 道伸縮縫，縫寬20 mm，縫中填塞瀝青麻筋，深度不小于150 mm[6-7]。擋墻排水孔后設置慮水層，墻后填土選用透水性較好的砂類土作為填料，修建擋土墻避免水土流失，及滿足要求的排水設施。

2.4 塌陷區恢復治理工程

對于地面塌陷造成的地裂縫進行封填，礦區地表分布大范圍第四系黃土，裂縫封填可就近取土進行地裂縫的填埋、整平。一般寬度小于100 mm 的裂縫為輕微等級，寬度為100～300 mm 的裂縫為中等裂縫，寬度大于300 mm 的裂縫為嚴重裂縫，礦區地表大部分被厚層黃土覆蓋，裂縫較大時，需剝離裂縫部位耕作層土壤、就近挖方取土、裝運填土、充填裂縫，覆蓋耕作層土壤。

根據不同類型強度的裂縫情況其充填土方的工程量亦不同。計算塌陷區地裂縫的填充工作量采用經驗公式：

式中：W 為裂縫深度，m；U 為裂縫長度，m；V 為每畝土方量，m3；a 為沉陷裂縫寬度，根據現場調查沉陷裂縫寬度0.1 m；c 為塌陷裂縫的間距，裂縫的間距50 m；n 為裂縫系數，本礦取2.4；s為裂縫數量，調查為2 條。

裂縫深度、長度和每畝充填裂縫土方量分別為3.16 m、32 m 和10.1 m3，上述塌陷區土地復墾面積11.96 hm2，經計算塌陷區地裂縫的填充工作量為1 812 m3，損壞程度為中等級，待閉坑后全部復墾為林地，期間為防止人畜誤入塌陷區發生危險，在塌陷區入口醒目位置各設警示牌。

3 礦區土地復墾

3.1 土壤重構工程

針對不同的開采時段，地表熟土進行剝離，剝離厚度為0.60 m。將剝離的表土臨時堆放在廢石場的表土堆存區，表層與深層單獨存放。在土堆上播散草籽，周邊設排水溝，防止土壤被雨水沖刷，待土地復墾時利用。塌陷區在平整土地之前應均勻剝離表面耕層熟土，并就近堆放。待開采結束后，對表土覆蓋，表土來源是來自基建期剝離的表土，根據礦山林地的種植標準和實際經驗設計，覆土厚度0.60 m，可滿足喬、灌木的生長需要。

3.2 植被重建工程

根據工業場地和塌陷區復墾面積為12.61 hm2，復墾方向為林地，林木樹種選用側柏，株距和行距均為2 m。造林前穴狀整地，預先備好坑，暴露一段時間，坑內填適量土體；坑穴規格為徑寬0.6 m，坑深為0.6 m，株行距為2 m×2 m。植樹穴切忌挖成鍋底形或無規則形，使根系無法自然舒展，坑植時帶土球種植，滿足植物的生長需要。草類可選擇香根草、三葉草適生性極強播撒，覆蓋度高的植物配種，利用植物及根際圈微生物體系的吸收、揮發和轉化、講解等作用機理，來清除土壤中的污染物質[8]。復墾后3～5 年，在某些初期種植草地的區域可以適當加種一些灌木，隨復墾年限增加可以加種部分喬木，增加區域生物多樣性，生態環境趨于合理。

3.3 土壤改善措施

礦區雖然覆蓋有良好的土層，但因其養分貧瘠，尤其缺少氮素和有機質，故必須進行施肥。土壤物理性狀改良的目標是提高土壤孔隙度、降低土壤密度、改善土壤結構。可采用犁地和施用農家肥、復合肥等，研究表明粉煤灰可以變重土和輕沙土為中間結構土壤，增加土層保水能力和孔隙度；降雨能有效地淋浸出土壤中的鹽分，覆蓋有機物料以增加淋漓效果[9]；深耕則能有效解除土壤壓實，對密度和水分入滲率的影響比穿透阻力和土壤水分含量要大。根據礦區的實際情況，施用有機肥來增加土壤養分，使植物生長良好，提高土壤有機質含量，改良土壤的理化性質。

3.4 地質環境監測

地面塌陷監測采取專業監測與簡易監測相結合方式開展。首先在礦區及周邊設立水準基點網，利用全站儀、GPS 等儀器及鋼卷尺、木樁、貼紙等簡易方法，對地面塌陷和地裂縫相關要素的變化情況進行定期監測。監測地表下沉量、水平移動量；地裂縫主要監測地裂縫寬度、深度、走向與長度、兩側相對位移等方面的變化等。

土壤質量監測，監測復墾區內的地形坡度、覆土厚度、土壤pH 值、重金屬含量、有效土壤厚度、土壤有機含量、土壤鹽分含量、土壤中有害物質含量等，監測方法以《土地復墾技術標準》為準，監測頻率為至少每年1 次。土地損毀監測，監測控制點建在預測地面塌陷影響區，布置4 個變形監測點進行監測，監測方法采用經緯儀、全站儀、水準儀監測，有條件的可采用GPS 監測。及時進行記錄，及時整理地表巖層移位和變化情況，每月監測1 次，暴雨期間加密監測次數。

3.5 經費分析

結合土地開發整理和復墾有其自身的特點和具體要求進行靜態費用估算，為保證恢復治理工程有序進行，可按《河南省土地開發整理項目預算編制》的規定，用人工費、材料費、機械臺班費、稅費等計算施工費，其它費用按《河南省土地開發整理項目預算定額標準》的有關規定其他費用，包括前期工作費、工程監理費、竣工驗收費、業主管理費等。地質災害監測及土地復墾監測費用按監測工程量計算，其監測單價參考《工程勘察設計收費標準》中相關標準來取費，經綜合計算嵩縣鉛礦區恢復治理及土地復墾靜態費為200 萬元以上。并根據土地復墾工作計劃安排提供土地復墾動態費將會更高，恢復治理及土地復墾費用應納入到采礦權人生產成本。

4 結語

針對嵩縣小型鉛礦山存在地質環境和地質災害的問題，提出地質環境恢復、土地復墾治理工程；土地復墾實施后，能恢復林地面積12.72 hm2，可以減少礦山開采工程帶來的新增水土流失，改善土地利用結構、促進生態良性循環、對周邊區域的土地利用結構起到良好的促進作用，從而促進當地農、林業協調發展。