露天矿建设对生态环境影响评价及生态恢复研究

张 根，闫 杰

（1.中煤平朔集团有限公司 安家岭露天矿，山西 朔州 036000；2.煤科集团沈阳研究院有限公司 露天分院，辽宁 抚顺 113122）

安全与环保

露天矿建设对生态环境影响评价及生态恢复研究

张 根1，闫 杰2

（1.中煤平朔集团有限公司 安家岭露天矿，山西 朔州 036000；2.煤科集团沈阳研究院有限公司 露天分院，辽宁 抚顺 113122）

选取安家岭露天矿环境影响评价范围、环境污染源、生态环境影响及水土流失防治措施等多方面研究，探讨了新型露天矿绿色评价体系关注4个方面及9项污染源识别。平朔矿区生态经过20多年生态环境恢复治理，实现了边开采边治理，同步生态修复模式。

露天矿；生态环境；绿色评价；水土流失

0 引 言

平朔矿区地貌属于黄土低山丘陵区，区内地势北高南低，中部高东西两侧低，区内沟谷大致呈南北向树枝状分布。大面积为黄土覆盖，矿区地形破碎复杂，冲沟发育，地面切割现象严重，切割深度一般为30～50 m，地面平均坡度10°左右，沟壑密度约5.2 km/km2。平朔矿区有安太堡露天矿、安家岭露天矿、东露天矿3个露天矿。

平朔矿区分布面积最广的是黄绵土，结构差，抗侵蚀能力差。矿区植被稀疏，植被覆盖在10%左右，土壤抗侵蚀能力差、降雨时空分布不均、降雨集中及暴雨破坏性强等原因，使水力侵蚀成为该区内水土流失的主要类型，其次是风力侵蚀。根据《山西省雁北地区平鲁县水土保持专项规划报告（1986—2000）》该区土壤侵蚀模数最小为6 000 t（/km2·a），最大高达15 000 t（/km2·a）。因此，在平朔矿区绿色开采评价中，需要重点考虑对环境的评价及水土流失预测防治。

1 露天矿项目建设生产中环境评价原则

露天煤矿在建设过程中，对环境影响可分为3个时期，即建设期、达产期、主要辅助福利设施。主要影响要素涉及领域：物理-化学、生态、美学及社会-经济等。

建设期主要生产活动为建筑搬迁、穿孔爆破、采掘土岩、卡车运输、排土场、平整场地及修筑道路铁路等，对生成环境破坏主要有大气质量、噪声质量、林草植被、土地利用，涉及地面水水文、地下水质量、震动。

达产期主要生产活动建筑搬迁、穿孔爆破、采掘土岩与毛煤、卡车运输、排土场、破碎站、皮带运输、选煤厂、原煤储煤场等。对生成环境破坏主要有大气质量、噪声质量、土地利用，涉及地面水水文、地面水质量、地下水质量、震动、林草植被等。

主要辅助福利设施，对生成环境破坏主要有地面水水文、地面水质量、土地利用，及大气质量、地下水水文、噪声质量等。

生态环境影响要素是以长期甚至是不可逆转的影响为主要形式，物理-化学影响要素，即地面水、地下水、大气、噪声、震动等，影响范围较广主要以短期的可逆的影响为主要形式。对区域环境的主要制约为生态环境的影响，即表现为对土地资源的占用和改变所引起的生态影响，其次是大气环境质量和水环境质量对建设项目的制约因素。项目开发过程中排出大量剥离土岩、煤矸石、运输起尘等对大气环境的影响和生产生活污水、矿坑废水与选煤废水排放对水环境的影响。对固体废物、噪声和震动也应给予重视。

选取安家岭露天矿对区域环境的影响进行评价。安家岭矿区地面水系属海河流域、永定河水系。区内沟谷均为马关河、七里河的支流。该矿区土壤侵蚀模数按10 120 t/（km2·a）选取。

1.1 露天矿山建设期间评价内容及环境影响范围

1）大气评价。露天矿生活区和生产区之间相距一定的距离，地形又比较复杂。故大气评价既要从整体考虑，还要考虑其相对独立性。评价范围北起白家辛窑，南至朔州城，西起七里河，东至马关河，评价范围约150 km2。预测评价的关心点主要为生产区附近的村庄和生活区影响的城区朔州城。

2）地面水评价。工业场地污、废水（含选煤厂）、坑内排水和居住区污水均排入七里河。七里河到太平窑水库（含水库）约28 km的河段。预测评价的关心点为太平窑水库。

3）地下水评价。调查范围：西为七里河流域，东以马关河，北起井坪，南至耿庄断层至神头泉，面积约200 km2。预测评价范围为安家岭露天矿勘探区及七里河地面水评价河段沿岸。预测评价的主要关心点为生产区附近村庄浅层水井及刘家口水源。

4）固体废物堆置评价。剥离物、洗煤矸石等排放的区域，即外排土场占地面积约6 km2的范围。评价的关心点为排土场附近村庄。

5）生态评价。调查范围为井田勘探境界适当外延总计约80 km2。预测评价范围重点为露天矿首采区约我20 km2；安家岭和露天矿工业场地约1.0 km2；生活区即居住区评价范围为1 km；铁路专用线8.5 km长两侧各100 m。预测评价的关心点主要为首采区村庄、土地和植被。

6）环境噪声评价。预测评价范围生产区为首采区约20 km2，工业场地范围为0.5 km2，选煤厂厂界外延300 m；居住区范围为0.5 km2；铁路专用线8.5 km长两侧各200 m范围。预测评价的关心点为评价范围内村庄。

7）震动评价。调查范围为露天矿首采区边界向外3.0 km，预测评价范围为首采区边界向外1.5 km。预测评价的关心点为评价范围内地面建筑设施及地方煤矿。

1.2 绿色评价体系对环境染源的识别

露天煤矿项目开采中凸显出的生态环境问题，包括露天矿对土地的开挖和压占，对水资源的污染和破坏，对大气环境的污染和噪音污染，对区域生态环境的污染，从而形成对固体、水体、大气及生态环境的污染。拓展延伸至露天煤矿生产中需要考虑到露天开采中生产准备、采装、运输、排卸等环节对生态环境治理的影响。

因此，构建的露天矿绿色评价体系中，环境污染源从大气环境污染问题、生态破坏问题、地质环境自我修复能力及生产环节高效绿色开采等4个方面，考虑噪音、粉尘、气体环境污染、水体破坏、固体污染、地质灾害、水土流失、绿化复垦、生态修复、高效开采等9个内容进行研究。

1）大气环境污染问题：开采环节中主要形成的噪音、粉尘及大气等污染源，其中噪音、粉尘主要来源生产中穿孔，爆破，装卸，运输，排卸，煤矿破碎等产生环节；大气污染主要为使用化石能源（煤炭、天然气、石油等）进行生产、运输所产生的废气，矿区煤层或排弃矸石自燃形成的大气污染源。

2）生态破坏问题：主要包括对水体破坏、固体环境污染和地质灾害。露天采矿过程中，煤岩层剥离过程破坏了原始地表环境，地下水系及地表水系环境，造成对水体环境的破坏。露天矿排卸物料对固体环境污染、水环境污染；并且采矿活动中形成的大量矿石和固体排弃物也易诱发泥石流、滑坡等地质灾害。

3）生态环境修复：主要为排土场区域的水土流失、人工绿化或生态修复，其主要涉及到排土场生态环境恢复。

4）生产环节高效绿色开采：主要研究生产时，高效开采、引入环保控制（环保新方法）、安全开采，其主要涉及到露天矿高效绿色生产环节。

通过对矿山建设活动污染源的辨识，确定了矿区对环境的因素，在此基础上提出矿区卡双色开采评价指标，这些指标中有些可以定量表达，有些只能定性说明，绿色矿山评价涉及到众多指标，因此需要建立绿色矿山开采评价体系，确定矿区生产中对环境影响的重要因素，并可以评价露天矿山的绿色开采程度。

2 生产建设过程中水土流失预测

露天矿总体布局可分为以采掘场、排土场、选煤厂、生产系统为主体的生产区，以矿本部、材料设备库、机修车间、污水处理厂等设施组成的工业场地生产服务区，占地面积统计见表1所示。

表1 露天矿建设占地面积统计

露天矿达产时，采掘场已形成年产原煤1 500万t的生产能力，外排土场东西两区都已启用，地面毛煤破碎站及生产系统、选煤厂均已建成。

工业场地在露天矿达产时，已建成下列各项设施：矿本部、组装场、机修车间、材料设备库、35 kV配电所、配水厂、污水处理厂、污水库、七里河改道工程、大西沟改道等。

2.1 工程建设对水土流失的影响

露天矿采掘场、排土场范围内，横跨东酸茨、狼塔、王槐洼、南窑、西干沟等沟道。矿区范围内原始地表形态受到大面积的工程破坏，将大量的松散黄土和岩石碎块发生移动和重新堆积，将严重破坏自然状态下的生态平衡，加剧水土流失。其中水土流失预防的重点是采掘场和排土场。

采掘场的开挖，原始地表深浅植被被全部破坏、地面土壤岩石裸露面积很大，形成深达约200m的露天矿坑，四壁光秃，岩石反照强烈，易形成多风少雨的独特小气候。暴雨冲淋使岩石风化，雨滴直接作用土体使溅蚀加剧，大风作用使风力侵蚀增强，形成强侵蚀区。露天坑四周高中间低，发生的水土流失均流向坑底，不易向下游流失。所以采掘场发生的是风蚀。

排土场的建设，原始地表逐渐形成松散的土石堆体，形成的混杂的排弃土体结构，表层抗蚀能力较差，经暴雨冲刷，极易使排土场的松散颗粒被带走，发生新的水土流失。同时，降雨下渗也会使松散土体的物理力学性质改变，造成堆体的稳定性降低，导致滑坡，崩塌以及周围冲沟发育等水土流失现象。排土场的水土流失将加大七里河及下流河道的含沙量。

露天矿矿田位于马关河与七里河之间，区内绝大部分是马关河与七里河的支流。如果按照流域确定水土流失治理范围，处于安家岭露天矿天附近，马关河流域面积约100 km2，七里河由于安太堡露天矿的建设已改道，流域面积约为30 km2，水土流失治理范围应为130 km2。

如果按照小流域确定水土流失治理范围，区内有大长洼沟、大六嘴沟、西干沟等数条冲沟，其水土流失治理范围应为75 km2。

若按照达产年末工程直接影响范围确定水土流失治理范围和水土保持措施，达产年后，视工程进展情况具体分析确定水土保持措施，达产年以后，视工程进展情况具体分析确定水土保持措施。达产年末工程直接影响范围为28 km2。至达产年末采掘场露天矿坑3.8 km2的范围和外排土场上游约13 km2的范围不会造成直接的水土流失，因此，最终确定水土流失治理范围为11.2 km2。

2.2 水土流失防治措施

水土流失防治方案制定的原则是以小流域治理为单元，水土流失防治方案的目标是防止该矿的开发引起新的水土流失，同时对区内原有的强烈的水土流失实行控制治理，改善生态环境。

水土流失防治方案制定以工程措施与林草措施合理配置、水保持措施与地面防排水措施相结合的综合治理方案。水土保持生物措施主要是植树种草。

采掘场及内排土场，不会引起直接的水土流失。地面防排水工程已经考虑设置了7座挡水坝，在地面排水沟和复垦措施，在采掘场周界设置地面防护林带。

外排土场最终平盘形成以后，首先对外排土场的最终平盘台阶和边坡进行复土整地，土壤改良，在各平盘布置为反坡，反坡坡度为3‰。在排土场最终台阶与边坡上均种植速生耐旱、耐贫瘠的植物，如紫花苜蓿、沙打旺、羊柴等。在草皮生长3～5 a后，种植灌木、乔木等。至达产年末，排土场绿化面积为3.0 km2。

工业场地：水土保持措施主要是设置地面排水沟，有规则地疏导地面降水，同时植树种草设置防护带。

道路及其他工程：地面运输道路在修筑时需要大量的填挖方，取土、弃土等将不可避免地破坏原生地表的植被和已经相对稳定的土体，从而引起新的水土流失。水土保持措施主要为植树种草，同时对道路取土场地和弃土场地要进行削坡整平处理，并考虑植草绿化。

其他工程：主要有带式输送机道、七里河改道、污水库等，这些工程的建设破坏了原生地表的地形地貌，对水土流失的直接影响作用较强。七里河改道设计中已采取的浆砌块石护砌防止河床冲刷的措施外，还需要沿河两侧布设防护林带和种草。带式输送机道两侧除已采取的排水措施，还需要考虑种草琥珀以防止冲刷。污水库则需要考虑围堤的稳定性和防冲刷措施。

3 平朔矿区生态环境修复

平朔矿区处于生态脆弱区，然而如何实现生态脆弱矿区生态修复，保证生态修复良性且可持续的发展，是当前必须面对的难点。平朔矿区经过20余年的生态修复治理，已完成2 500 km2生态重建。从平朔矿区现有生态系统运行情况、土地资源利用状况和未来生态产业的设计需求分析，将矿区人工生态系统分为3个功能区，即生态保护功能区，农田功能区和设施农业功能区。实现了边开采边治理同步生态修复模式。

3.1 生态保护功能区

1）生态防护林。以安太堡南排土场、西排土场、内排南部、安家岭东排土场和东露天的外排土场为主，构成矿区生态防护林带和林区，生态防护林的面积不低于矿区复垦区面积的40%，保证矿区的生态安全。

2）农田防护林网。主要以3个大型露天矿的内排土场为主，目的是要保护农田的安全，防止风蚀，创造有利于作物生长的环境。

3）道路林网与矿区园林建设。包括公路、铁路、田间道路两旁和工业广场区的绿化，既有防风固沙防止污染的作用也有园林美化景观的效果。

3.2 农田功能区

农田功能区属于动态变化频繁的区域，并且属于占比最大的区域。农田功能区随着内排土场复垦面积增大将逐渐增多。农田含设施农业功能区面积规划中占总复垦面积的40%。从整地工艺上可分为自沉稳定区，农田整理区，土壤熟化区，生产种植区。

3.3 设施农业功能区

包括大棚菜地、果园、食用菌基地，现代养殖及加工区。该区是现代生态农业集中展示区，主要包括农业和现代养殖功能区。规划建设智能温室16 000 m2、节能温室800间，现代化羊舍30间，现代化肉鸡场，配套饲料加工厂，屠宰加工厂，散养鸡养殖区，蛋鸡养殖场，沼气利用设施，有机肥料加工厂等。

4 结 论

1）露天矿山建设期间评价方法主要关注影响区域内的大气、地面水、地下水、固体废物堆置区域、生态环境、噪声、震动等7项环境区域及预测重点关注区域。新型露天矿绿色评价评价体系从大气环境污染问题、生态破坏问题、地质环境自我修复能力及生产环节高效绿色开采等4个方面，需要考虑噪音、粉尘、气体环境污染、水体破坏、固体污染、地质灾害、水土流失、绿化复垦、生态修复、高效开采等9个内容，确定环境污染源识别。

2）分析了安家岭露天矿达产年末工程直接影响范围为28 km2，露天矿坑3.8 km2的范围和外排土场上游约13 km2的范围不会造成直接的水土流失，因此，最终确定水土流失治理范围为11.2 km2。水土流失防治以工程措施与林草措施合理配置、水保持措施与地面防排水措施相结合的综合治理方案。

3）介绍了平朔矿区生态系统工程恢复建设情况，将矿区生态恢复区域系统分为3个功能区，即生态保护功能区，农田功能区和设施农业功能区。各个功能区域已经取得的成果及未来规划建设成果。

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【责任编辑：张 夙】

Study on the im pact evaluation of open-pitm ine construction on ecological environment and ecological restoration

ZHANG Gen1,YAN Jie2
(1.Anjialing Open-pit Mine,China Coal Pingshuo Group Co.,Ltd.,Shuozhou 036000,China; 2.China Coal Technology and Engineering Group Shenyang Research Institute,Fushun 113122,China)

Through researching the evaluation scope of environmental effect,environmental pollution source,ecological environmental impact and soil erosion prevention measures,the article explores the green evaluation system focusing on 4 aspects and 9 pollution sources identification.By 20 years of ecological environment restoration in Pingshuomining area,themine achieves mining while treatment and synchronous ecological restoration mode.

open-pitmine;ecological environment;green evaluation;soil erosion

X22

B

1671－9816（2017）09－0080－05

2017-05-24

国家自然科学基金联合基金资助项目（U1361211）

张 根（1987—），男，朔州平鲁人，毕业于山西大学行政管理专业，现为平朔集团安家岭矿调度室生产调度员。

10.13235/j.cnki.ltcm.2017.09.021

张根，闫杰.露天矿建设对生态环境影响评价及生态恢复研究［J］.露天采矿技术，2017，32（9）：80-83.