對某關(guān)閉礦井矸石山土地復(fù)墾的綜合研究

郭小方　蔡太義　黃子琪

摘要：某關(guān)閉礦井存在大量煤矸石堆積的矸石山，儲存煤矸石量400萬噸，占地面積209畝，裸露高度45米。這一遺留矸石山占用并損毀土地資源、破壞植被、污染環(huán)境。有關(guān)部門通過削減矸石山主峰坡度、覆土、植草、綠化、在頂部建立用以灌溉的儲水池等方法，逐步進行土地復(fù)墾工作。文章通過分析該礦井矸石山治理項目，進一步探索礦區(qū)矸石山污染土地綜合治理方案。矸石山土地復(fù)墾工作宜從土壤培育、資金投入、后期管理等重點方面展開相關(guān)探索，以鞏固復(fù)墾成果。這一研究成果將為關(guān)閉礦井矸石山安全治理及土地修復(fù)提供參考價值。

關(guān)鍵詞：礦井；矸石山；土地復(fù)墾；研究

《國務(wù)院關(guān)于煤炭行業(yè)化解過剩產(chǎn)能實現(xiàn)脫困發(fā)展的意見》（國發(fā)[2016]7號）發(fā)布以后，一些礦山被列入關(guān)停名單，退出歷史舞臺。這些礦山在長期開采過程中，堆積大量煤矸石，帶來塵土飛揚、水土流失、土壤污染等一系列環(huán)境問題，已成為制約社會發(fā)展的一大因素。近年來，當(dāng)?shù)卣_展了一系列煤矸石堆放場所環(huán)保治理專項整治行動，規(guī)定“煤矸石堆放場地要達到《中華人民共和國土壤污染防治法》和《煤矸石綜合利用管理辦法》的相關(guān)要求”。因此該地區(qū)大量關(guān)閉礦井的矸石山都面臨著關(guān)停后開展矸石山土地復(fù)墾綜合治理的問題。本文以某關(guān)閉礦井矸石山土地復(fù)墾為例，在充分調(diào)查了解該矸石山土地復(fù)墾現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，分析了此治理項目面臨的主要難點，并從土壤培育、資金投入、后期管理等方面對矸石山土地復(fù)墾進行對策研究，提出矸石山土地復(fù)墾有關(guān)建議，希望能為類似治理項目提供參考。

一、礦區(qū)矸石山土地復(fù)墾的概念

土地復(fù)墾的概念在1988年《土地復(fù)墾規(guī)定》中明確為“土地復(fù)墾，是指對在生產(chǎn)建設(shè)過程中，因挖損、塌陷、壓占等造成破壞的土地，采取整治措施，使其恢復(fù)到可供利用狀態(tài)的活動。”幾十年間，科技創(chuàng)新、經(jīng)濟發(fā)展、社會進步，新的更適合當(dāng)前生產(chǎn)生活的土地復(fù)墾概念被提出。在現(xiàn)行有效的2011年《土地復(fù)墾條例》中規(guī)定：土地復(fù)墾是指對生產(chǎn)建設(shè)活動和自然災(zāi)害損毀的土地，采取整治措施，使其達到可供利用狀態(tài)的活動。

矸石山一般是依靠溝谷堆放或直接堆在地面形成的錐形山。煤礦矸石山是在煤礦生產(chǎn)過程中，從采出的煤中分揀的巖石（廢石）堆積形成的山。煤礦矸石山及其周邊土地在土地復(fù)墾中是不可回避的。矸石山應(yīng)該屬于因占壓而導(dǎo)致?lián)p毀的一種土地?fù)p毀類型，該類型是復(fù)墾時應(yīng)該重點考慮的。在煤矸石山的復(fù)墾中，土壤重構(gòu)是其核心，植被選擇是其關(guān)鍵，資金投入是其保障，后期管理是其重點。

二、煤矸石山復(fù)墾現(xiàn)狀分析

（一）研究方法

本研究主要采用實地觀察、資料分析、訪問調(diào)查等方法，分析了解某關(guān)閉礦井矸石山土地復(fù)墾現(xiàn)狀及存在的問題。通過實地觀察測算矸石山治理前后的占地面積、堆料體積、坡度、高度以及治理后植被生長、水土保持、生態(tài)恢復(fù)狀況。在資料分析階段，查看礦區(qū)及矸石山建設(shè)、生產(chǎn)、關(guān)閉的基本概況。并且訪問調(diào)查相關(guān)職能部門、采礦權(quán)人、周邊居民等，收集意見、聽取民情、尊重意愿。經(jīng)過以上具體工作的實施，對該矸石山土地復(fù)墾項目進行分析和研究。

（二）礦區(qū)基本情況

關(guān)閉礦井1973年10月投產(chǎn)，設(shè)計生產(chǎn)能力90萬噸/年，服務(wù)年限為94.6年。2016年，礦井列為河南省化解過剩產(chǎn)能關(guān)閉退出礦井，于2016年10月底閉坑。開拓方式為三立井（主井、副井、風(fēng)井各1個）兩水平下山盤區(qū)式雙翼開采，通風(fēng)方式為壓入式，采煤方式為走向長壁法，采煤工藝以炮采為主，兼有高檔普采，頂板管理采用全巖垮落法。

1. 礦區(qū)地形地貌

本區(qū)屬緩坡狀起伏低山丘陵地貌，山脊寬緩圓滑，坡度較緩，溝谷開闊。地勢總體呈西部與東部高中間低、北高南低。海拔標(biāo)高一般為200m左右，井田西部青草嶺地勢最高，山體大體北東至南西走向，海拔最高標(biāo)高為+445.90m，為地表分水嶺，中東部石龍河河床最低，海拔標(biāo)高+161.0m，相對高差284.90m。大氣降水與夏季洪水匯聚石龍河，向東南排泄出井田，由于地形高差大，大氣降水排泄條件良好。

2. 礦區(qū)地層巖性

依據(jù)鉆探及地表出露情況，井田發(fā)育的地層由老到新主要有：寒武系中統(tǒng)張夏組和上統(tǒng)崮山組，石炭系本溪組、太原組，二疊系山西組、下石盒子組，新近系和第四系，其中，含煤地層為石炭系太原組與二疊系山西組和下石盒子組。

3. 礦區(qū)氣象

本區(qū)屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候，夏季炎熱，冬季寒冷，四季分明。

4. 礦區(qū)水文

區(qū)內(nèi)為低山丘陵地貌，受地形的影響，沖溝較發(fā)育，流經(jīng)井田東部的石龍河，流向由北向南，經(jīng)大莊、竹茂村流出井田注入沙河。該河20世紀(jì)90年代前為常年性河流，最大流量為33.13m3/s，最小流量為0.1676m3/s，由于受氣候、煤炭開采抽放大量地下水及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生活用水的大幅度增加，90年代之后變?yōu)榧竟?jié)性河流，洪水期有水，井田內(nèi)最高洪水位標(biāo)高+188.17m，枯水期主要排泄礦井與工業(yè)廢水。

（三）矸石山概況

1. 矸石山形成模式

礦井從建礦、投產(chǎn)至閉坑40多年生產(chǎn)期間產(chǎn)生的廢渣采用礦車運輸、順坡堆放方法集中堆放于礦區(qū)工業(yè)廣場南側(cè)山溝處，成為矸石山。其成分以砂質(zhì)泥巖和泥質(zhì)頁巖為主，含有中粒砂巖、細(xì)砂巖、石灰?guī)r等巖塊。期間矸石山南部經(jīng)人為篩選，篩選渣又堆放于矸石山周圍空閑地帶，形成了目前矸石山堆放場所。矸石山局部地形如圖1所示。

2. 矸石山規(guī)模

該矸石山總占地面積209畝，其中確權(quán)面積（工業(yè)劃撥面積）122畝，占用農(nóng)村總面積87畝，基底填充煤矸石厚度平均約17m。主矸石山及周邊篩選渣堆中部亦為大大小小的篩選渣堆，南部有一復(fù)墾地帶，面積約10畝。

主要矸石堆積規(guī)模如下：

（1）主矸石山裸露高度約45m，長×寬≈163m×70m。

（2）周邊經(jīng)人為篩選堆放的篩選渣主要有：

北方篩選渣堆高度約40m，長×寬≈46m×65m；

西北方篩選渣堆高度約10m，長×寬≈45m×30m；

西方篩選渣堆高度約16m，長×寬≈150m×40m；

西南方篩選渣堆高度40m，長×寬≈115m×70m；

南方篩選渣堆高度約10m，長×寬≈30m×20m；

東南方篩選渣堆高約12m，長×寬≈45m×30m。

矸石堆積規(guī)模如表1所示。

（四）治理方案

該項目采取客土與植草相結(jié)合的技術(shù)方案，配以灌溉水池。考慮到矸石山土壤的熟化程度、土質(zhì)結(jié)構(gòu)、土壤肥力等因素，客土方式可以高效促進植物生長，為復(fù)墾效果提供保障。相對木本植物，草本植物適應(yīng)能力更強，當(dāng)年種植，形成草地，效果明顯。灌溉水池保障了水資源的供應(yīng)，對少雨干旱季節(jié)水土保持起到調(diào)節(jié)作用。復(fù)墾方案流程為：設(shè)計，整地，覆土，植草，管理。

具體方案如下：

1. 消減矸石山主峰坡度，覆土、植草綠化。消減主峰上部15m，植草綠化。用機械設(shè)備將主峰上部15m消減，朝矸石山南側(cè)自然堆積，直至南部堆積坡度不大于30°為止，頂部推成一個平臺，建15m×10m×1.5m蓄水池一個，作為今后澆灌儲水用，其余空地及南側(cè)覆黃土300mm，灑水、灑草籽、綠化。

2. 矸石山主峰北方篩選渣（高度約40m，長×寬≈46m×65m）及西北方篩選渣（高度約10m，長×寬≈45m×30m）向南及東南方主矸石山方向推平，與主矸石山裸露高度約20m處相連起來，頂部平整后將頂部及其側(cè)面覆黃土300mm，灑水、灑草籽、綠化。

3. 西方篩選渣堆（高度約16m，長×寬≈150m×40m）向矸石堆放場所中部方向推平，消減高度10m，上部平整后覆黃土300mm，灑水、灑草籽、綠化。

4. 西南方篩選渣堆（高度約40m，長×寬≈115m×70m）向東北方推平，消減高度20m，上部平整后覆黃土300mm，灑水植草、綠化。

5. 東南方篩選渣堆（高約12m，長×寬≈45m×30m）向西北方推平，消減高度8m。

上部平整后將上部及四側(cè)覆黃土300mm，灑水、灑草籽、綠化。

6. 堆積場所中部大小渣堆，填充溝壑，就近推平，上覆黃土300mm，灑水植草、綠化。

7. 堆積場所中部裸露地帶進行平整，覆黃土300mm，灑水植草、綠化。

（五）工程效果分析

2019 年10月份，該關(guān)閉礦井矸石山土地復(fù)墾工程完工后，開始對其治理效果進行監(jiān)測。到2021年5月為止，監(jiān)測結(jié)果顯示矸石山水土保持良好，草類植被覆蓋充分、生長茂盛。

礦區(qū)矸石山土地復(fù)墾是一項時空跨度較大的系統(tǒng)工程，對其治理要從長遠考慮，不能只顧眼前，不管將來。對于問題的分析、方向的把控、技術(shù)的選擇要綜合生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、土壤學(xué)、植物學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)等各個學(xué)科的知識。經(jīng)過綜合考量，對該矸石山土地復(fù)墾方案提出以下問題。

1. 尚未達到生態(tài)效益、經(jīng)濟效益與社會效益的高度統(tǒng)一。重建植被，防止進一步的水土流失及地質(zhì)災(zāi)害，是生態(tài)效益的要求；在土壤、植被、地貌等達到生產(chǎn)性功能基本條件的前提下，應(yīng)開始考慮由草地到林地再到耕地的經(jīng)濟效益階段；隨著土地生產(chǎn)率的提高，動植物生物鏈的完善，空氣質(zhì)量的改善，宜居環(huán)境的創(chuàng)造，此地區(qū)最終要達到生態(tài)效益、經(jīng)濟效益與社會效益的互利共生。然而，該矸石山治理工程目前僅達到生態(tài)效益階段，尚需進一步完善治理方案。

2. 覆土厚度未達到耕地所需，較難實現(xiàn)將來培育農(nóng)作物所需肥力的長遠目標(biāo)。此項目覆土厚度300mm，雖然目前滿足了草本植物的生長所需，但從長遠來看對將來恢復(fù)成耕地種植糧食作物大為不利。在煤矸石山土地復(fù)墾中，土壤重構(gòu)是成功的核心要素。根據(jù)相關(guān)研究，廣大學(xué)者普遍形成的共識為：在考慮經(jīng)濟投入的前提下，矸石山土地復(fù)墾覆土厚度在500～700mm時，土壤容重、水分、氮磷、養(yǎng)分、結(jié)構(gòu)等最有利于農(nóng)作物的生長。在《土地復(fù)墾條例實施辦法》中明確規(guī)定：生產(chǎn)建設(shè)活動造成耕地?fù)p毀的，能夠復(fù)墾為耕地的，應(yīng)當(dāng)優(yōu)先復(fù)墾為耕地。因此，以耕地為復(fù)墾目標(biāo)更有利于千秋萬代。

3. 該項目資金投入難度較大。此礦井屬于關(guān)閉退出礦井，并不在生產(chǎn)盈利階段，僅依靠自身籌款進行土地復(fù)墾難度很大。所需資金基本依靠上級撥款，資金來源單一，且不穩(wěn)定。這對前期覆土量、植被選育、灌溉設(shè)施等投入帶來諸多限制。在有限的資金前提下，考慮經(jīng)濟成本，勢必給后期管理帶來較大難度。擴大資金來源，保證必要投入是治理項目得以進行的必要條件。

三、建議

（一）擴大資金來源

該關(guān)閉礦井屬于一集團公司下屬礦井，在資金籌備上，可考慮向集團公司申請，待復(fù)墾由生態(tài)效益階段過渡到經(jīng)濟效益階段，從牧草、林木、作物出售收入中償還向集團公司所借款項。另外可考慮從土地復(fù)墾保證金中支取，預(yù)存的土地復(fù)墾費用遵循“土地復(fù)墾義務(wù)人所有，國土資源主管部門監(jiān)管，專戶儲存專款使用”的原則。該煤矸石山土地復(fù)墾項目屬于可以支取的范疇。

（二）增加覆土厚度

18億畝耕地紅線是國家劃定的不可逾越的紅線，為此應(yīng)重點研發(fā)補充耕地的復(fù)墾技術(shù)。增加覆土，可以為將來復(fù)墾為耕地做硬件準(zhǔn)備。土壤是植物生長的關(guān)鍵基礎(chǔ)，相較于煤矸石，黃土在土壤酸堿度、物理化學(xué)特性、微生物特性方面具有突出優(yōu)勢。覆土厚度不足，很容易造成后期植被生長不良，生態(tài)退化等問題。為了避免這一潛在危害，建議增加覆土厚度至500～700mm。這一舉措也符合在“十四五規(guī)劃”中強調(diào)的修復(fù)用地政策。

（三）加強后期管理

目前，該煤矸石山土地復(fù)墾工程已初見成效，為將來實現(xiàn)生態(tài)效益、經(jīng)濟效益、社會效益的同步發(fā)展打下了良好基礎(chǔ)。但是關(guān)閉退出礦井面臨著資金短缺、人員流失、管理缺位的現(xiàn)實情況。土地復(fù)墾是一項長期工程，不可能一蹴而就。十年樹木百年樹人，對復(fù)墾工程要做好長期堅持的準(zhǔn)備。企業(yè)應(yīng)增強環(huán)保意識，明確治理責(zé)任。政府部門應(yīng)突出監(jiān)管地位，落實管理職責(zé)。通過政企聯(lián)動，共同促進矸石山治理效果的長久有效。

四、結(jié)語

在小于自然安息角的矸石山上覆黃土以改善土壤質(zhì)量，種草本植物以改善地貌生態(tài)，建造儲水池以改善灌溉模式。這一治理矸石山的土地復(fù)墾方式用時短、投資小、見效快。經(jīng)過綜合治理，短期內(nèi)已經(jīng)達到了水土保持、土壤改良、植被綠化、環(huán)境優(yōu)美的良好效果。為長遠計，煤矸石山治理還應(yīng)以恢復(fù)為耕地為目標(biāo)，并逐步達到生態(tài)效益、經(jīng)濟效益、社會效益的高度統(tǒng)一。為此，政府和企業(yè)要從資金投入、土壤培育、后期管控出發(fā)，全方位加強復(fù)墾效果，保證土地復(fù)墾向更好方向發(fā)展。

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＊基金項目：國家大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計劃項目，砂姜黑土孔隙快速-無損-環(huán)保識別系統(tǒng)（編號：202210460007）。

（作者單位：郭小方、蔡太義，河南理工大學(xué)測繪與國土信息工程學(xué)院；黃子琪，哈爾濱師范大學(xué)地理科學(xué)學(xué)院。蔡太義為通信作者）