秦嶺南麓廢棄露天礦山生態(tài)修復(fù)治理研究
——以寧陜縣寸兒壩花崗巖礦為例

妙 超，王 燾，鄭海軍，李江力

(1.中國建筑材料工業(yè)地質(zhì)勘查中心陜西總隊，陜西 西安 710003；2.湖北省地質(zhì)調(diào)查院，湖北 武漢 430034)

秦嶺具有調(diào)節(jié)氣候、保持水土、涵養(yǎng)水源、維護生物多樣性等諸多功能，在我國生態(tài)環(huán)境中具有重要的地位[1]。秦嶺南麓區(qū)域內(nèi)地形地貌差異顯著，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，深大斷裂發(fā)育，礦產(chǎn)資源豐富，為礦業(yè)開發(fā)活動提供了良好的礦物基礎(chǔ)，但長期的礦業(yè)活動對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境造成了較大破壞，地質(zhì)環(huán)境問題突出，引起了全社會的廣泛關(guān)注。

近年來，隨著國家對生態(tài)文明建設(shè)的深入推進，各級地方政府積極推進廢棄礦山、政策性關(guān)閉礦山的生態(tài)環(huán)境治理工作，且效果明顯[2]。寧陜縣設(shè)立專項資金用于境內(nèi)無主、歷史遺留、政策性關(guān)閉退出礦山的地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理工作，寸兒壩花崗巖礦生態(tài)修復(fù)屬于此專項治理任務(wù)。鑒于此，本文以秦嶺南麓廢棄露天礦山—寧陜縣寸兒壩花崗巖礦為研究對象，針對該礦山歷史采礦活動產(chǎn)生的生態(tài)環(huán)境問題，提出生態(tài)修復(fù)治理方案及措施，以期改善當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境。

1 研究區(qū)概況

寸兒壩花崗巖礦為一廢棄露天石材礦，位于陜西省安康市寧陜縣皇冠鎮(zhèn)花巖溝。區(qū)內(nèi)有簡易礦山道路向南1km到達兩河鄉(xiāng)公路，再向北5km到達皇冠鎮(zhèn)，從皇冠鎮(zhèn)沿西(安)—漢(中)高速(G5)向北80km可至西安，向西南140km可至漢中，交通便利。本區(qū)屬亞熱帶山地濕潤大陸性季風(fēng)氣候，氣候濕潤，降雨分布不均，溫差懸殊，平均氣溫為13.6℃，多年平均降水量為1 080mm。研究區(qū)地貌屬中山陡坡地形剝蝕地貌，植被以喬木林為主，灌草次之，土壤為黃棕壤土、棕壤土。區(qū)內(nèi)出露地層為第四系全新統(tǒng)沖洪積物、人工堆積物，巖體為印支期第二期黑云母花崗巖。區(qū)內(nèi)地下水類型為第四系松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩種。巖土體主要由黑云母二長花崗巖和第四系沖洪積物、人工堆積物組成。

2 生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀及存在問題

2.1 廢棄礦山現(xiàn)狀

廢棄礦山為寸兒壩花崗巖礦，現(xiàn)有露天采場1處、廢渣堆3處、廢棄場地1處、廢棄道路1條。露天采場面積0.867 3hm2，呈“圈椅狀”，平面形態(tài)不規(guī)則，由邊坡和底盤構(gòu)成。邊坡出露灰白色花崗巖，上部巖體裂隙較發(fā)育，完整性較差，局部存在危巖塊；下部巖體完整性好、堅硬且致密，為石材開采部位。底盤較平整，石材切割后形成的碎石、塊石堆積于底盤。廢渣堆堆積總量約0.8×104m3，廢渣碎石粒徑一般1～5cm，偶見大塊石，渣坡高3～40m，坡度30°～37°，堆積厚度約0.2～3m，局部見低矮灌草生長，現(xiàn)狀整體穩(wěn)定。廢棄場地為一層3間磚砌建筑，四周為混凝土硬化地面。廢棄道路為歷史采礦活動運輸?shù)V石及廢渣用道路，泥結(jié)碎石路面，寬約4.0m，長約270m。

2.2 生態(tài)環(huán)境問題

(1)地質(zhì)災(zāi)害問題。

露天采場邊坡整體較穩(wěn)定，局部節(jié)理裂隙發(fā)育，呈塊狀，主控破裂面近似直立，存在松動巖體、危石；廢渣堆經(jīng)多年沉降處于較穩(wěn)定狀態(tài)，所在溝道泥石流發(fā)育程度為輕度易發(fā)；周邊自然環(huán)境良好，發(fā)生大規(guī)模崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害的可能性小。

(2)地形地貌破壞問題。

寸兒壩花崗巖石材礦位于秦嶺重點保護區(qū)。采礦活動破壞山體地形地貌，形成了約30m的深坑且邊坡巖石裸露的劣質(zhì)人工地貌，破壞了原生地形地貌景觀，與周邊山體的自然和諧生態(tài)景觀極不相稱[3]。共計破壞地形地貌景觀面積約2.158 7hm2。

(3)土地損毀問題。

現(xiàn)狀采坑巖石裸露，渣堆雜亂無章堆放。露天開采、場地及道路修建等挖損土地，廢渣堆壓占土地，損毀了自然山體和溝道，破壞了土地資源，損毀土地類型為喬木林地、采礦用地。

(4)植被破壞問題。

露天采場開挖時對植被實施清理，去除表層土壤，致使地表巖石裸露；廢棄建筑及廢渣堆長期壓占土地，破壞了地表植被和土壤結(jié)構(gòu)；廢棄道路使土壤板結(jié)，植被無法自然生長。歷史采礦活動導(dǎo)致區(qū)內(nèi)植被覆蓋率下降，水土流失情況嚴重，生態(tài)系統(tǒng)功能退化，使原有的生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)發(fā)生組織和結(jié)構(gòu)上的改變，打破了生態(tài)平衡[4-5]。

3 修復(fù)治理方案

3.1 治理原則

廢棄礦山生態(tài)環(huán)境脆弱，環(huán)境承載力有限[6]，采取適宜的治理工程措施，恢復(fù)重建廢棄礦山及周邊的生態(tài)環(huán)境是極為重要的[7]。寧陜縣寸兒壩花崗巖礦生態(tài)修復(fù)治理工作堅持保護優(yōu)先，自然恢復(fù)為主，人工修復(fù)與自然恢復(fù)相結(jié)合的原則，因地制宜的確定生態(tài)修復(fù)工程；堅持技術(shù)可行、經(jīng)濟合理、運行安全的原則，以最小的治理經(jīng)費獲得最大的恢復(fù)效果。經(jīng)修復(fù)的創(chuàng)面與周邊環(huán)境渾然一體，避免二次破壞和太多人工痕跡[8]，恢復(fù)秦嶺環(huán)境自然原貌。

3.2 治理目標

以保障安全、修復(fù)生態(tài)、兼顧景觀，實現(xiàn)治理區(qū)內(nèi)“山青、水凈、坡綠”為治理目標，通過治理措施達到礦山地質(zhì)環(huán)境影響基本消除、損毀土地得以復(fù)墾、區(qū)內(nèi)植被逐步恢復(fù)、水土流失得以控制的最終目的。

3.3 治理方案

針對寸兒壩花崗巖石材礦存在的問題，結(jié)合寧陜縣土地利用總體規(guī)劃及區(qū)域環(huán)境確定治理方案，采取切實可行、經(jīng)濟有效的治理措施，恢復(fù)治理區(qū)生態(tài)環(huán)境。通過植樹種草，恢復(fù)采區(qū)植被；采場邊坡采取上垂下爬式藤本植物栽植，提高復(fù)綠效果；底盤堅硬巖面覆渣、坑穴及魚鱗坑內(nèi)覆土，減少覆土總量，也可截留存儲自然降雨；土壤從周邊縣外運，可滿足覆土量需求；綜合利用、就地取材，充分利用原地物料(塊石、片石等)。

露天采場邊坡采用坡腳覆土栽植+坡頂藤本垂直綠化，恢復(fù)為草地；采場底盤采用場地平整+覆渣覆土坑穴栽植喬木+截排水工程，修復(fù)為林地。廢渣堆采用魚鱗坑客土栽植喬木+覆土種草的方法，輔以擋墻和截排水工程，修復(fù)為林地。廢棄場地采用建筑物拆除+場地平整+坑穴覆土栽植喬木+種草，修復(fù)為林地。廢棄道路采用場地平整+覆渣覆土坑穴栽植喬木+種草，輔以擋墻和截排水工程，修復(fù)為林地。

4 修復(fù)治理措施

4.1 土石方工程

包括清理危巖、坡面平整、場地平整、廢棄建筑拆除、截排水溝等。人工清除巖質(zhì)坡面的不穩(wěn)定危巖、孤石。填埋廢渣堆坡面沖溝，清理坡面凸出塊石，堆放至坡腳。削高填低采場底盤、廢棄道路及拆除廢棄建筑后的場地，進行機械整平。拆除廢棄場地建筑設(shè)施及硬化地面，就地破碎攤平用于場地平整。采場、廢渣堆外圍及廢棄道路旁設(shè)置C20混凝土截排水溝，斷面形狀為矩形，頂部和底部凈寬 0.3m，深 0.4m，厚0.2m。

4.2 擋墻工程

包括干砌石擋土墻、格賓網(wǎng)箱擋墻。干砌石擋土墻用于支擋土體，布置于采場底盤外圍及廢棄道路旁，斷面呈直角梯形，外露高度0.7m，基礎(chǔ)埋深0.2m，頂寬 0.5m，底寬0.78m，墻高 0.7m，墻背直立，墻面坡比1∶0.4，基底水平。格賓網(wǎng)箱擋墻用于廢渣堆護坡，布置于廢渣堆坡腳，單箱長2.0m，寬、高均為1.0m，采用4mm鍍鋅鋼絲網(wǎng)與Φ8鋼筋骨架結(jié)構(gòu)連接為整體，上下石籠網(wǎng)間采用Φ20插筋連接，外層用大礫石填充，內(nèi)層小礫石填充，充分利用原地塊石。

4.3 覆渣、覆土、整地

外運優(yōu)質(zhì)土層，通過有機肥培肥恢復(fù)土壤肥力后進行表土回填。采場底盤、廢棄場地及廢棄道路覆細渣0.5m后，覆土0.1m；廢渣堆坡面覆土0.1m；坑穴及魚鱗坑內(nèi)覆土，用于栽植喬木。

整地包括坑穴整地和魚鱗坑整地。在覆土后的采場底盤、廢棄場地及廢棄道路，按照水平間距1.5m、行距1.5m的品字形設(shè)置坑穴；采場邊坡坡腳按照間距0.5m設(shè)置坑穴；采場邊坡坡頂按照間距0.5m設(shè)置魚鱗坑；在覆土后的廢渣堆，設(shè)置水平間距1.5m、行距1.5m的品字形魚鱗坑。

4.4 植被恢復(fù)及養(yǎng)護

植被恢復(fù)包括植樹、栽植藤蔓植物、撒播草籽等。在采場底盤、廢棄場地、廢棄道路及廢渣堆設(shè)置的坑穴及魚鱗坑內(nèi)栽植油松；采場邊坡坡腳坑穴間隔栽植扶芳藤、爬山虎；坡頂魚鱗坑栽植葛藤；全面積撒播草籽，草種選用白三葉、紫花苜蓿及早熟禾，種子用量為60kg/hm2。

對修復(fù)區(qū)恢復(fù)的林地、草地進行養(yǎng)護。林地養(yǎng)護主要為水分管理、養(yǎng)分管理、林木修枝、林木密度調(diào)控和林木病蟲防治等[10]；草地的養(yǎng)護主要為澆水。

5 效益分析

礦山生態(tài)修復(fù)工程是習(xí)近平生態(tài)文明思想在基層的深入貫徹，是地方政府推動生態(tài)文明建設(shè)的重要舉措，是秦嶺保護區(qū)生態(tài)修復(fù)工程的重要組成，將帶動區(qū)域生態(tài)修復(fù)事業(yè)的發(fā)展。本工程的實施將恢復(fù)受損地表植被，調(diào)節(jié)區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境，重建秦嶺山清水秀的自然環(huán)境，改善和美化周邊農(nóng)村人居環(huán)境，促進地方經(jīng)濟發(fā)展，充分體現(xiàn)以人民為中心的發(fā)展思想，切實推進區(qū)域生態(tài)文明建設(shè)和鄉(xiāng)村振興。

6 結(jié)論和建議

(1)廢棄露天石材礦山是秦嶺資源開發(fā)利用造成的歷史遺留問題，做好廢棄露天石材礦山的生態(tài)修復(fù)有利于改善秦嶺生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量，增強秦嶺生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性。

(2)通過對寸兒壩露天石材礦現(xiàn)狀生態(tài)環(huán)境問題的研究，適宜采用自然恢復(fù)為主，人工修復(fù)與自然恢復(fù)相結(jié)合的生態(tài)修復(fù)模式進行治理[11]，通過土石方工程、擋墻工程、整地、覆土、植被恢復(fù)及養(yǎng)護工程的實施，可消除區(qū)內(nèi)礦山地質(zhì)環(huán)境影響、復(fù)墾土地、修復(fù)植被、控制水土流失，具有良好的社會、經(jīng)濟和生態(tài)效益。

(3)加強研究，綜合考慮，因地制宜。應(yīng)繼續(xù)加強廢棄礦山生態(tài)修復(fù)技術(shù)和方法的研究，充分考慮治理區(qū)生態(tài)環(huán)境問題及區(qū)域環(huán)境背景，結(jié)合地方規(guī)劃部署及當(dāng)?shù)匕傩招枨蟮龋扇∫肆謩t林、宜草則草、宜藤則藤等措施綜合治理，恢復(fù)治理區(qū)生態(tài)功能，為今后礦山生態(tài)修復(fù)治理提供可借鑒的經(jīng)驗。