抚顺西露天矿北帮地质环境治理示范区建设.docx

刘学武（大唐国际内蒙古分公司， 内蒙古 呼和浩特 010020）摘 要：结合抚顺西露天矿矿山建设、地质环境条件的现状，以初见成效的地质环境示范区一期工程建设为例，探讨了矿区生态重建问题。关键词：环境地质问题；露天矿；治理；生态重建中图分类号：X 45文献标识码：B文章编号：1671 9816（2010）02 0067 03多年来，抚顺采煤引发的环境地质灾害问题，一直十分突出，国家、省市等相关部门、单位极为重视。 抚顺西露天矿随着采矿工程活动规模、强度的扩大， 地质环境条件的渐变脆弱，环境地质灾害在空间、规模和发生频率上均显现 出一定程度地延续 和增强，使得周边地区的生态环境、生活区，对矿山工程活动 引发的环境地质灾害特别敏感，影响范围广，灾害影响后果严重。国土资源部列项实施了“抚顺西露天矿闭坑前后环境地质灾害勘查与防治对策研究”等相 关课题研究，抚顺市亦适时编制了“抚顺市区矿山生态环境保护整治与土地复垦规划”，国土资源部站在 战略的高度，批 准实施了“抚 顺 西 露 天 矿 北 帮 环 境治理示范区一期工程”等一系列的矿山地质环境治理项目。矿山环境地质问题具有多种要素和多种过程的 综合作用特点，同时在地区上具有明显的差异性。结合矿山建设及矿业活动工程效应，对环境要素、环境 过程进行定位试验研究，开发适用于矿山环境治理 的实用技术，提供工程性示范，然后推广到一定的区域。抚顺西露天矿地质环境综合治理工程实践表明， 这是矿区生态重建行之有效的方法。本文以抚顺西 露天矿北帮地质环境综合治理初见成效的示范区一 期工程为例，探讨矿区生态重建问题。上开展的一项兼有环境治理、灾害防治的示范工程；同 时 又 是 一个涉及诸多学科领 域 的复杂的系统工 程，本着全面规划、突出重点、因地制宜、稳步实施的原则，分阶段进行。具体实践过程中，首先通过对地质环境和环境地质灾害的勘察、分析及试验；进行了 项目区的灾害区划，对重点区段成灾性及对地质环境影响等灾变进行评价；然后进行项目区的工程选址；最后进行在监控技术数据指导下的综合治理规 划和示范工程。抚顺西露天矿北帮环境治理示范区一期工程选 址于抚顺市新抚区兴平路西段南侧，西露天矿北帮中部的上部区段，面积 6.5 hm2。该地段与市区接壤， 矿区周边居民生存环境、生态环境差；受采矿工程活动及地质条件影响，边坡及地表变形破坏相对其他 地段稳定；工程实施后环境效益、社会效益显著。2矿山地质环境现状（1）气象、水文。工程区地处温带半湿润季风型大陆性气候，四季温差较大，年平均降水量 761 mm， 多集中在 7-8 月份。西露天矿矿坑地表水系北有浑河，西有古城子河；北帮与浑河之间冲积层连续分 布，直接受浑河定水头补给，水力联系密切；此外，北帮上部石油一厂、发电厂等企业和周边居民也以明 沟暗渠将部分工业、生活污水排渗入冲积层，水量丰富。因此，工程区的特点之一就是第四系地下水丰 富，利于植被的生存。（2）土壤与植被。西露天矿地处低山丘陵和平缓高地地带，土壤为棕壤 ，在平坦地带 、沿河及山 间沟 谷地带为草甸土。西露天矿矿坑 1-4 平盘地层主要为：第四系，平均厚 17.0 m，底部为砾石层，中部、上部为粗砂、细砂，砂质粘土层，最上部为人工填土。该层平盘已全部到界，最适宜实现土地复垦，恢复植1概 述抚顺西露天矿北帮环境治理示范工程，是在环境遭受开采破坏的北帮相对稳定的沉陷滑移变形区收稿日期：2009-11-16作者简介：刘学武，男，高级工程师，1984 年毕业于中国 矿业学院，毕业后一直在煤科总院抚顺分院从事煤矿研究和 开发工作，2006 年调到大唐国际内蒙古分公司任部长，负责五间房煤田技术开发工作。露天采矿技术2010 年第 2 期68被。绿色泥岩、夹褐色页岩层。上部长期裸露的地段已达到不同程度风化，有的已风化成“矸石”土壤，具有一定量的植物生长的 3 大要素-N、P、K，但肥力较低。采场 14 平盘检测综合结果参见表 1。表 1 矿坑 1-4 平盘氮、磷、钾等检测结果深度/cm全氮/%全磷/%全钾/mgkg-1有效氮/mgkg-1速效磷/mgkg-1速效钾/mgkg-1有机质/mgkg-1pH0-2020-4040-60平均0.3450.2660.1920.2690.0800.0720.0650.0721.5971.9901.6761.754136.50109.0084.50110.0017.5113.7613.4614.93287.76333.73354.20325.233.972.922.072.997.598.008.077.89矿坑内岩石各种元素 由大到小的风化顺序 是 ：Mg、Mn、Na、Ca、K、Fe、Zn。就大量元素 K 来说，较易 释放，其它元素在生态恢复初期也不会成为限制因 子。植被，抚顺地区自然植被以长白植物区系为主，兼有华北和蒙古区系的种类，并混有少量南方的植物品种，属于温带针阔混交林带。植物共有 131 类，970 余种。代表植物有红松、沙松、紫杉等。但由于煤 矿长期开采和人为破坏，原始植被已荡然无存，植物 种类不多，林地少，多为灌木、杂草。（3）地质构造。工程区位于抚顺西露天矿北帮中部，存在绿泥岩复式褶 曲构造：煤田牵引向斜 南翼， 在距离 F1 断层面 150 200 m 范围内的绿色泥岩组中，发育一系列复式褶曲。上部边坡已到界，岩性组合较其他地段有利，稳定性状态较 好 （稳定系数 1.3）。（4）采矿技术条件。西露天矿坑，投影面积（坡面 和顶面投影面积）10.87 km2，容积 17 亿 m3。据露天矿长远规划开采至 2010 年 （界内年产 190 万 t），残采可至 2015-2022 年。迄今为止，抚顺西露天矿经历 了六次技术改造。目前，采矿工程实施“分区开采，联合运输，内部排土”方式。东露天矿恢复开采中期拟将剥离物运至西露天矿坑排弃，则西露天矿内排土 场仍将继续生产至东露天矿停排或闭坑。最终矿坑境界为：北帮 中区（EW0-E2000，即抚顺发电厂以 南区域），最终帮坡角 30.5；北帮东区（E2000 以东，即 南阳路一带），最终帮坡角 31.8。（5）地质灾害现状及趋势分析。综上所述，工程区 位于破坏地质 环境 的人类工程活动强 烈 的影响 区，区内地形地貌复杂，地质环境条件复杂。通过对工程区及周边地段相关资料的搜集、分析研究，综合 现场实地调查，总体来说，区内现状地质灾害主要表现为地面变形 （具体有兴平路一带沉陷滑移变形）、地裂缝。因此，抚顺西露天矿北帮环境治理工程必须考 虑矿坑及周边地区的灾变与稳定问题。根据以上西露天矿开采状况和闭坑期限的实际情况，西露天矿地质环境综合治理规划步骤宜分 3 步进行：首先对矿坑上部已到界的台阶（1-4 平盘）及基本稳定的区 域进行植被复垦；其次对中部及下部区域及灾害易 发区，随着开采到界及 闭坑的进行，规划灾变 治理 、环境整治的同时，规划植被、森林公园 的建设；露天矿最终闭坑后作为远景进行规划。3综合治理示范区工程建设矿区生态重建有以下 几种形式 ：（1） 土 地 复 垦（土地整理）：将损坏和压占的土地恢复到可利用状 态。（2）景观生态重建：重建良好的矿区环境，使新的景观在许多方面相似甚至优于开采前的状况。（3）矿 山公园：在生态重建中将矿业文化融入景观重建，以展示矿业遗迹景观为主体，体现矿业发展历史内涵，可供人们游览观赏、科学考察的特定的空间地域。目 前抚顺西露天矿北帮环境治理示范工程仅是地质环境综合治理规划的第一步，即对矿坑上部已到界的台阶（1-4 平盘）及基本稳定的区域进行植被复垦。整个工程共分为边坡整治工程、场地平整、人工 修复、环境设施配套、养护管理等。（1）边坡整治工程。首先在大局上，为截导地表 水，对边坡变形地段的水沟采用防渗喷涂防腐材料的铁渡槽水沟，防止因浆砌块石水沟漏水影响边坡 稳定。同时采取技术措施，统筹安排采区并合理调整采排顺序，提高边坡的整体稳定性。其次在微观层面上，对地表径流，通过人 工疏导形成自然溪流 ，在坡 角处则采取盲沟导流的办法，既预防滑坡灾害又增加景观效果。（2）场地平整。依据现场实地情况区别处理：对 生活垃圾和建筑残土全部外运；清除房基础、水泥地 面；对于不便运出的地段，采用大面积人工塑石掩盖的方法，因形就势、随地作形，不动大土方，防止滑坡及水土流失。（3）人工修复。本着因地植树、以乡土树种为主、选择抗逆性强的植物 、大片保活、小片实验、以 绿为 主的原则，针对工程区地形复杂的特点，采用因形就安全与环保露天采矿技术2010 年第 2 期69势的方法进行微地形处理，保留原表土，对土壤条件差的地段采用回填盖压，对大型树木或土质极差地 段采取大量客土的办法；对偏碱性的土壤适量加入 硫酸亚铁，改变其化学性质，从而满足树木生长的要求。突出植物的多样性，既能筛选最佳品种，又能发挥各自的抗逆性和群体优势，增强植物的修复效果。具体的实践中，着重体现了植物固土与工程护坡相 结合、护坡工程与景观相结合、人工植被与自然植被相结合、植物防护与园林景观相结合的修复效果。同 时，在植物修复过程中遵循“三分栽七分管”，严格养护管理，确保植物修复效果。（4）环境设施配套。工程实施过程中始终坚持随 坡就势、师法自然的原则，对地表水通过人工疏导形成自然溪流，局部融水点，形成自然 水潭；在陡坡处 进行简单加固，做成塑石护 坡，增加景观效果；利 用废弃的电杆、粉煤灰，因地制宜，做成塑石和木雕，彻底改变原始的脏 、乱 、差 的 面 貌 ，改 造 为 融 治 理 、景 观、休憩于一体的人居场所。（5）养护管理。在植物修复过程中始终坚持“三 分栽七分管”，严把养护 管理质量标准，针对不 同树种采取相应的防治措施，使用药剂为 70%的甲基托布津防病害发生。建立完善的施工组织机构、监督机 构，保障设计施工及养护的落实。经对比，颇面种植的植物、地面覆草和采取水泥固面、塑崖引水等工程，明显地起到涵养 水份 、控制水土流失的作用；并通过植物的固化、吸收作用以及相关的土壤微生物作用，改良土壤，增加土壤有机 质，降低了土壤中的重金属含量和重金属的表生活 动性，从而达到修复土壤、治理污染的目的。工程实施前后该区域的状况、面貌有如两重天地，综合治理工程的实施取得了显著的环境效益、社会效益和示 范效益。4结 语抚顺西露天矿地质 环 境综合治理工 程 实 践 表明，矿区生态重建问题是一项复杂的系统工程，应突 出治理工作与灾害防治、环境保护及综合利用相结合的原则。治理工程应尽可能保留原有乔灌木，合理配置植物进行生态修复；在相对稳定区段实施一定 的工程措施，形成规模化、人文化的矿山地质环境治理展示、教育和示范基地。通过地质灾害实地考察及 工程整治示范的对比，体现“因地制宜、生态环保”的科学和谐的矿山环境恢复治理的理念。参考文献：1胡振琪. 露天煤矿土地复垦研究M. 煤炭工业出版社，1995.2夏汉平，蔡锡安. 采矿地的生态恢复技术J. 应用生态 学报，2002，13（11）：1471-1477.3高国雄，高保山，周心澄，等. 国外工矿区土地复垦动态研究J. 水土保持学报，2001，8（1）：98-103.!（上接第 30 页）浆侵入体。再如南屯区，长焰煤赋存深度 270610 m，赋 存 浅 的 煤 层 附 近（或 其 下 部）均 有 兴 安 岭 群 火 山 岩 ，而 燕 山 期 侵 入 岩 的 侵 入 部 位（J3xn、K1d）和 时 间也均能说明其煤的变质与深成侵入岩有关。32 煤变质成因探讨（1）全区看，深层变质具有 普遍意义，所以地温 是决定因素。根据哈科所利用裂变形迹推测的古地温 与 现 代 实测地温比较 ， 该区古地 温梯度约提高 1，即为 4.8/100 m，而古地表温度约 15。由此 确定该区长焰煤形成时的古地温：（3）热源：全区上看，其热源 应来自于两个隆起带，即额尔古纳和大兴安岭隆起，由于两个隆起火山 活动强烈而频繁，具有多期性及继承性特点，这种持 续的作用通过盆缘断裂、岩层、地下水等多种介质传播到海拉尔巨型拗陷带中，使该拗陷带中具稳定持续 的地温场；隐伏岩体的岩浆热也是其来源之一，该区 含煤盆地基底兴安岭群火山岩广泛发育，其基底构 造也具同沉积性质，同时燕山晚期侵入岩的同位素年龄恰好在兴安岭群与伊敏组之间，侵入层位也以 兴安岭群为主，所以该区基底中应有侵入体发育；局 部次火山岩为该区煤变质的直接热源，如五牧场区 的隐爆角砾和流纹岩，从侵入岩垂向相变上看，它应 分布在岩株的上面或附近，结合该区煤变