皖江經濟帶典型礦山水土流失重點區域防治措施體系研究

譚 輝 徐慶榮 陳宏貴 周 瑞 王 森3

（1.中鋼集團馬鞍山礦山研究總院股份有限公司；2.金屬礦山安全與健康國家重點實驗室；3.華唯金屬礦產資源高效循環利用國家工程研究中心有限公司；4.包鋼集團礦山研究院(有限責任公司））

我國80%以上的工業原料都來自礦產資源，礦山資源在推進社會進步的同時也產出了大量的廢石、尾礦等礦山廢棄物。據估計，礦業固體廢料的歷年積存量約60億t，每年排放量約12億t。我國礦山平均廢石利用率17.71%，鐵礦廢石利用率低于全國平均利用水平，鐵尾砂利用率20.28%，高于全國平均尾礦利用率18.97%。同時，我國礦山廢石、尾砂地堆存還涉及大規模占地、水土流失、環境污染等問題。隨著我國土地資源減少、生態環境要求的提高和水土保持監督檢查頻次增加，礦區尤其是排土場、尾礦庫的水土流失等問題亟待解決［1-5］。

馬鞍山市區周邊存在多個礦山，其中以鐵礦山為主。2007年該市兩河上游存在礦山企業30多家，其生產多涉及尾礦庫、排土場，部分地采礦山還存在塌陷區，礦山企業的亂采濫棄導致慈湖河上游存在嚴重淤積，影響了河道行洪和河道兩側的農業生產。隨著近年來馬鞍山市政府大力推進礦山環境整治，現城市周邊僅存2個露天采場、1個排土場，現存尾礦庫均已停用，且大多數已實施生態治理。馬鞍山轄區內鐵礦、石料礦等礦山多存在水土流失問題，部分礦山雖進行了治理，但因治理后續缺少管護，因此其水土流失仍然存在，且在降雨較大時流失加劇，因此急需對其水土流失進行治理。

1 調查方法

選取馬鞍山市周邊環城礦山及現存的礦業廢棄地共調查5處，其中，在生產礦山露天采場2個，排土場1個，尾礦庫2處。采用抽查法，調查各處水土保持措施的類型、布設位置、工程量及運行效果，確定適合該區域的水土保持體系。其中水土保持措施調查參照《水土保持設施驗收規范》（試行）進行。

調查首先收集工程施工、驗收等相關資料，然后采用地形圖、無人機調查、現場核查等方法對工程措施進行實地調查，最后統計工程量。對于植物措施采用樣方法、樣帶法進行調查，其中樣帶法采用50～100 m現場測量，抽查比例不小于50%，樣方法采用喬木20 m×20 m、灌木5 m×5 m、草本1 m×1 m，通過測量確定符合的措施量。調查后進行內業統計，以確定現有礦山的治理措施類型、布設位置、數量等。

2 調查結果

皖江經濟帶典型礦山水土流失重點關注區域的現行水土保持措施分為工程措施、植物措施、臨時措施，目前被調查礦山結合綠色礦山創建和生態修復， 部分措施已落實，部分正在落實，見表1。

注：土地整治、植物措施、臨時苫蓋、邊坡防護單位為km2，攔擋截排水溝的數量單位為km。

（1）工程措施。該區工程措施主要為攔擋、截排水、土地整治等，其中因該區降水較為豐富，為避免地表徑流進入采場，采場所在位置涉及到周邊排水系統時，多在采場靠排水系統側邊界設置土壩，以防止周邊匯水進入采場；在沒有排水渠道的周邊設置截洪溝，以導排周邊匯水，其中土地整治均位于采場封閉圈外周邊裸露區域，面積相對較小。排土場在滿足安全的情況下，多采用透水攔擋方式，同時對坡面進行分臺階修整，構建排水系統，從而形成攔排結合的防護體系。大中型礦山均設置有尾礦庫，用于堆存選礦尾砂，因其管理要求多采用初期透水堆石壩+后期尾砂筑壩方式。通常在透水壩修建前或同時構建周邊截洪溝和壩面縱向排水溝系統，在后期構筑壩面縱橫排水溝，從而形成完整的截排水體系，壩面在后期多用尾砂筑壩，為防止水土流失，壩面按自然安息角坡度堆置后，進行表土回覆和土地平整，采用表土覆蓋后，植被恢復的方式進行防護。

（2）植物措施。該區域降水條件較好，自然狀況基本2 a左右就能達到植被恢復要求，該區多采用喬灌草相結合的方式，也有自然恢復植被生長。采場周邊多采用喬灌草結合方式，以形成隔聲防塵的屏障。排土場因堆渣不具有土壤結構，其養分含量較低，透水透氣性良好，但保水保肥效果較差，強降雨條件下細粒隨水流向下，表層不具備植被生長的條件，因此部分采用生活污水處理污泥、表土等覆蓋后進行植被恢復。人工植被恢復的品種多以狗牙根、白三葉、黑麥草、楊樹、廣玉蘭、欒樹等為主。另外，該區域也存在自然恢復植被，但整體上植被生長一般，其中喬木以刺槐、構樹、泡桐為主，灌木以紫穗槐為主，草本多以狗牙根、白三葉、黑麥草、馬唐、狗尾草為主。

（3）臨時措施。經現場調查，該區域臨時措施多為臨時排水、沉沙、臨時苫蓋等，其實施的數量相對較小，多在施工中考慮永臨結合方式，另外因采場、排土場等均處于變動之中，臨時措施存在時間相對較短，因而調查時其數量相對較少。從運行效果來看，其中工程措施運行良好，但植物措施和臨時措施運行效果一般，這可能與所選植物與立地條件不匹配有關，臨時措施因所在場地的變動，導致其運行效果不佳。該區域的采場、排土場、尾礦庫采用的水土保持措施主要有攔擋、截排水、土地整治、植物措施、臨時排水、臨時苫蓋措施，其基本形成了該區域的水土流失防治措施框架。

3 分析與討論

礦山建設中擾動面積相對較大的為露天采場、排土場和尾礦庫，其中排土場和尾礦庫作為固廢堆場可能比采場面積更大，其為堆積形成的地貌，本身材料黏結性較差，強降雨時水土流失也相對較大，如不采取措施，將會造成嚴重的水土流失危害，因此其水土流失防治至關重要。礦區工程措施中現行的攔擋、截排水措施可在保證其邊坡穩定的同時減少沖刷和水土流失，但工程措施多為硬質防護措施，對于排土場等區域存在不穩定沉降，可能導致措施損毀，不能正常發揮水土流失防治作用，因此對于排土場邊坡等存在不穩定沉降的區域可采用柔性防護措施。例如在實施排水措施時可考慮采用石籠護底、植生袋護底的方式，形成柔性排水溝，從而減少排水系統的損壞。對于邊坡坡腳攔擋，目前多采用土壩、擋墻或鐵絲石籠，結合礦山建設生產，其可采用礦山產生的土石方進行反壓坡腳方式防護，從而減少施工工程量和成本。土地整治措施在排土場相對難實施，因為排土場如未按設計要求可能存在高陡邊坡，而邊坡坡度較大和表層的礫石結構不利于表土的恢復，從而大大減弱了土地整治的效果。

排土場和尾礦庫堆存的固體廢物基本不具有土壤結構，降雨時細粒隨水流向下運行，造成地表礫石裸露、溫度較高。另外，堆存的物質肥力和保水性差，對礦山土地整治和植物措施實施造成了困難。因早期礦山開采未保存表土，排土場和尾礦庫治理時缺少表土也是植被恢復的限制因素。隨著綠色礦山建設，對礦山的生態治理要求越來越高，水土保持作為生態治理的基本要求也越來越被關注。同時，結合各城市推行的無廢城市建設，應盡可能利用礦區內的材料進行土壤級配、養分等重構，同時盡可能利用無毒無害的替代材料進行類土壤物質的研發，為大規模的礦山生態治理提供技術支持。另外，土壤重構時建議后續可逐步引入土壤動物，從而利用土壤動物來重新調整重構土壤結構，提高重構土壤的質量。

該區植物措施采用了生態袋、掛網噴播、營養缽的方式進行植被恢復。以往研究表明，部分礦山進行了無覆土植被恢復，但適宜植物品種相對較少，因此結構相對單一，后期人工管理成本較高，覆土植被種植過程中，植物品種選擇相對廣泛，但也存在部分品種不適宜的狀況，因此在植被恢復中需因地制宜，選擇適宜的植物。豆科喬灌木植物在枝條萌蘗、成活率等方面優于其他樹種［4-6］，可優先選擇當地鄉土物種中的豆科植物作為優勢物種，同時草本植物可選擇先鋒植物與多種當地鄉土植物進行混合后撒播，從而迅速改善生態環境?？紤]到人工植被的退化狀況，可盡可能多地選擇幾種當地的鄉土植物進行試種，從而使其形成穩定結構，發揮植物措施的效果。另外，可結合礦區土地利用開發，進行高價值植物的選育種植，提高礦山的經濟效益。后期應加強植物措施管護條件，從而更科學的為礦山水土流失防治提供借鑒與指導。

4 結 語

（1）我國礦產資源豐富，建設過程中的礦業廢棄地是水土流失治理的關鍵區域，結合我國目前的綠色礦山建設、雙碳政策、循環經濟等政策，礦區水土流失問題也越來越被關注，尤其是大規模的露天礦區，其水土流失治理關系到區域的生態環境問題。對于部分位置敏感、生態環境脆弱的礦區，水土流失治理更是至關重要。

（2）礦區水土保持作為綠色礦山建設的重要組成部分，其包含的措施應因地制宜，以水土保持學、恢復生態學、土壤學等理論作為指導，針對礦山水土流失，應充分考慮安全穩定、有效的水土保持措施，利用多種治理方法使治理后的礦山能夠有效減少水土流失，盡可能減少對周邊的影響。

（3）隨著綠色礦山等新的建設要求，礦山水土保持也在逐漸與其他相關學科融合，如與景觀、風景園林、建筑、環境、商業等相融合，如部分區域將礦區開發為地質公園、酒店、景區等，其在一定程度上延續了礦山的生命線。因此，礦山水土保持應根據自身特點，深度發掘，完成礦山高質量、長效治理，從而促進區域發展。