（环境工程专业论文）鞍钢弓长岭铁矿土地破坏与生态恢复适宜性评价.pdf

独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得的研究成 果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过的研究成果，也不 包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名： 狂碉位 日期： 彬尸夕夕 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论文的规 定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文 被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据 库进行检索、交流。 作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后： 半年口一年口一年半口两年函 学位论文作者签名：4f 溺宙 导师签名：嘭瓶 签字日期：如哆尸、7 ，亨 签字日期：2 矿一尸7 乡 东北大学硕士学位论文 摘要 鞍钢弓长岭铁矿土地破坏与生态恢复适宜性评价 摘要 论文对鞍钢弓长岭铁矿生态环境恢复进行深入研究。全文共分七章内容进行阐述。 论文首先概述了矿山开发对生态环境的影响和有关矿山土地恢复的基本概念，指出了进行矿 山土地恢复的必然性和重要意义。在对鞍钢弓长岭铁矿区的生态环境现状行调查结果的基础上， 根据依托矿山条件，生态适宜性和可开发性，应用生态学原理进行生态恢复对策研究。使破坏了 的生态平衡体系得到最佳的恢复与发展，指导多层次多功能综合生态恢复，以取得更高的社会、 经济和生态效益，为矿区生态恢复的实旋提供理论依据。这对于提高矿i i _ 经济效益，优化选择生 态恢复模式，保护生态平衡，重建生态平衡过程，改善作业环境，保护土地资源，缓解征地矛盾， 有现实指导作用和深远的战略意义。 矿山土地评价包含了两个方面的评价内容：一是矿山生态恢复的技术评价，包括了矿山土地 破坏程度评价和矿山土地适宜性评价两种评价类型；二是矿山生态恢复的效益评价，包括了矿山 生态恢复的经济效益评价、生态效益评价和社会效益评价三种评价类型。本文确定了鞍钢弓长岭 铁矿矿山土地破坏程度和适宜性评价的模糊数学评价方法、原则、指标体系和因子权重，为指导 鞍钢弓长岭铁矿矿山生态恢复提供了理论基础。 最后在破坏程度和适宜性评价的基础上，确定了鞍钢弓长岭铁矿矿山主要生态恢复方向为： 林地复垦，并结合露天铁矿采场、排土场等形成特征，制定弓长岭铁矿生态恢复模式。 关键词：生态恢复；评价；鞍钢弓长岭铁矿 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t e v a l u a t i o no nt h ed a m a g ea n d e c o l o g i c a lr e s t o r a t i o ns u i t a b i l i t ya s s e s s m e n to f m i n i n gl a n di ng 伽g c h a n g l i n gi r o nm i n e ，a n s h a ni r o ng r o u p a bs t r a c t t h em i n i n gl a n dr e c l a m a t i o na n dr e c o n s t r u c t i o no f e c o l o g i c a le n v i r o n m e n t si ng o n g c h a n g l i n gi r o n m i n e a n s h a ni r o ng r o u p ( g i m a i g ) a r ed e e p l ys t u d i e di ns e v e nd i f f e r e n tc h a p t e r s t h ee f f e c t so fm i n i n ga c t i v i t i e so ne c o l o g i c a le n c i r o n m e n t sa r eo u t l i n e da n dt h eb a s i cc o n c e p to f m i n el a n dr e c l a m a t i o ni sp r e s n e t e df i r s ti nt h i sp a p e r t h ei n e v i t a b i l i t ya n ds i g n i f i c a n c eo fm i n el a n d r e c l a m a t i o na r ed i s c u s s e d b a s e do nt h ei n v e s t i g a t i o no ft h es t a t u so ft h ee c o l o g i c a le n v i r o n m e n t si n g i m a i g c o u n t e r m e a s u r e so fe c o l o g i c a lo p t i m i z a t i o na n dr e s t o r a t i o na r ea d v a n c e de c o l o g i c a l l y 、耐t l l t h ec o n s i d e r a t i o no fm i n i n gc o n d i t i o n s ，e c o l o g i c a ls u i t a b i l i t ya n de x p l o i t a b i l i t yi no r d e rt oa c h i e v et h e b e s tr e s t o r a t i o na n dd e v e l o p m e n to ft h ed a m a g e de c o l o g i c a ls y s t e m g u i d et h em u l t i 1 e v e la n d m u l t i f u n c t i o n a lc o m p r e h e n s i v ee c o l o g i c a lr e c o n s t r u c t i o n ，o b t a i nb e t t e rs o c i a l ，e c o n o m i ca n de c o l o g i c a l e f f e c t sa n dp r o v i d et h e o r e t i c a ls u p p o r tt ot h ee c o l o g i c a lr e s t o r a t i o np r a c t i c ei nt h em i n i n ga r e a t 1 1 i si s o f g r e a tr e a lg u i d a n c ea n dp r e f o u n ds t r a t e g i cs i g n i f i c a n c et ot h ei n c r e a s eo fm i n i n ge c o n o m i cb e n e f i t s ， o p t i m i z a t i o no fe c o l o g i c a lr e s t o r a t i o nm o d e ，m a i n t e n a n c eo fe c o l o g i c a le q u i l i b r i u m ，r e c o n s t r u c t i o no f e c o l o g i c a le q u i l i b r i u mp r o c e s s ，i m p r o v e m e n to fm i n i n gc o n d i t i o n s ，p r o t e c t i o no fl a n dr e s o u r c e sa n d t h er e l i e fo fl a n du s ei n t e n s i t y m i n i n gl a n de v a l u a t i o nf a l l si n t ot w oc a t a g o r i e s ：f i r s t t h em i n e st e c h n i c a le v a l u a t i o no fe c o l o g i c a l r e s t o r a t i o n ，i n c l u d i n gt h ee x t e n to fe c o l o g i c a ld a m a g eo fl a n dm i n e sa n dm i n ee v a l u a t i o no fl a n d s u i t a b i l i t ye v a l u a t i o n ；s e c o n d ，t h ee f f e c t i v e n e s so fe c o l o g i c a lr e s t o r a t i o no fm i n ee v a l u a t i o n i t c o m p r i s e st h et h r e ea s p e c t so fe v a l u a t i o n ：e c o n o m i c ，e c o l o g i c a la n do fs o c i a lb e n e f i t s i nt h i sp a p e r , t h e f u z z ym a t h e m a t i cm e t h o d ，p r i n c i p l e ，i n d e xs y s t e ma n df a c t o rw e i g h t sa r ed e t e r m i n e df o rt h ee x t e n to f e c o l o g i c a ld a m a g ea n dl a n ds u i t a b i l i t ye v a l u a t i o nf o rg i m a i g w h i c hp r o v i d e sat h e o r e t i c a lg u i d et o t h em i n i n ge c o l o g i c a lr e s t o r a t i o nf o rt h i sm i n e o nt h eb a s i so ft h ee v a l u a t i o no fd e s t r u c t i o nd e g r e ea n dl a n ds u i t a b i l i t y t h em a i nd i r e c t i o no f e c o l o g i c a l r e s t o r a t i o ni sf o r e s t a t i o nr e c l a m a t i o n e c o l o g i c a lr e s t o r a t i o nm o d ei s p r e s e n t e di n g o n g c h a n g l i n gi r o nm i n ew i t hr e g u a r dt ot h ef o r m i n gc h a r a c t e r i s t i c so fo p e np i t d u m pp l a c ei nt h ei r o n o r e k e yw o r d s ：e c o l o g i c a lr e s t o r a t i o n ；e v a l u a t i o n ；g o n g c h a n g l i n gi r o nm i n e ，a n s h a ni r o ng r o u p i i i 东北大学硕士学位论文 目录 目录 独创性声明i 摘要i i a b s t r a c t i i i 第1 章绪论- 1 1 1 矿山发展对生态环境的影响- 1 - 1 2 矿山地质环境保护与生态恢复的重要性- 2 1 3 矿山生态恢复的涵义一2 - 1 4 国内外矿山生态恢复现状及研究一4 - 1 5 鞍钢弓长岭铁矿矿山生态环境现状- 9 - 第2 章矿区概况一1 1 - 2 1 矿区自然地理条件一1 1 2 2 矿区地质概况1 1 2 3 采场分布1 4 2 4 主要生态环境问题1 5 2 5 导致矿山生态环境问题的主要因素分析1 9 第3 章矿山土地破坏程度综合评价2 1 3 1 矿山土地破坏程度分析2 1 - 3 2 模糊综合评价模型的建立2 6 3 3 评价因子权系数的确定2 9 3 4 土地破坏综合评价2 9 第4 章矿山破坏场地生态恢复适宜性评价3 1 4 1 生态破坏场地恢复模式适宜性评价的原则和依据31 - 4 2 评价单元的划分3 3 4 3 适宜性评价方法3 3 4 4 建立模糊关系矩阵3 5 第5 章矿山生态破坏场地恢复模式3 7 5 1 排土场的生态恢复模式3 8 5 2 露天采坑的生态恢复模式_ 4 2 5 3 尾矿库的生态恢复模式4 3 东北大学硕士学位论文目录 第6 章矿山破坏场地生态恢复效益评价j - 4 4 6 1 破坏场地效益的特征- 4 4 6 2 评价指标体系4 5 6 3 评价指标及计算方法4 9 6 4 弓长岭铁矿区生态恢复投入5 l 6 5 弓长岭铁矿区生态恢复收入5 1 6 6 弓长岭铁矿生态恢复的社会效益分析5 2 6 7 弓长岭铁矿生态恢复的经济效益分析5 3 6 8 弓长岭铁矿生态恢复的环境效益分析5 3 第7 章研究结论“5 5 参考文献5 6 致谢5 8 发表论文情况5 9 ：i ：作简历6 0 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 矿山发展对生态环境的影响 我国9 5 以上的一次能源，8 0 以上的工业原料，7 0 以上的农业生产资料都 来自矿产资源。矿石采掘量仅次于俄罗斯和美国，成为民办第三大矿业国家。可 是，矿产资源开采给人类提供财富的同时，也给矿区带来了一系列生态环境问题 n 1 。长期以来，由于不合理的矿产资源开采和忽视地质环境保护工作，我国矿山 地质环境受到严重破坏和污染，影响了人民生命财产安全和正常的生活秩序，制 约了我国经济和社会的可持续发展。 矿山生态系统是陆地生态系统的一个特殊重要的子系统，由于采矿生产使矿 山生态结构破坏，生态功能丧失或降低，生态环境恶化，生态平衡受到破坏。采 矿造成地表的挖掘破坏或塌陷崩落，地下水位一f 降，露天矿边坡失稳或滑坡；矿 山排出的“三废 使地表植被破坏，耕地废弃，淤积河流，形成地下水污染源， 土壤沙化，水土流失；采矿过程排出的粉尘、有毒有害气体也导致附近农业用地 减产，土壤被污染。 更为严重的是，矿山开采将导致数倍于开采面积的区域地表形态发生根本变 化，从而严重影响其生态环境。据统计，我国平均每年因矿业生产活动在陆地表 面搬动运移的岩土量达3 2 5 亿t ，平均每人每年约扰动2 5 t 岩土。矿业是除农 业外扰动土地最多的行业。如用级别来定量表示各行各业对生态施加综合影响的 强度，则矿业对生态环境的影响属于首位n 1 。 由此可见，矿山土地恢复是当今世界采矿业发展的必然要求；是世界各国环 境与发展研究中必然涉及的重要课题瞳3 。具体到我图矿山，在全面查明我国矿山 生态环境现状及矿区所在地的自然、社会及经济条件基础上，运用生态学理论， 建立适应我国国情的矿【f i 土地恢复和生态环境保护的理论体系，提出不同自然、 社会、经济条件下的土地恢复和生态环境综合整治模式是急迫研究的课题。 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 1 2 矿山地质环境保护与生态恢复的重要性 2 0 世纪8 0 年代以来，全球生态环境问题的日益加剧及其对生态系统的破坏， 迫使人们要求共同来维护与改善赖以生存的生态环境条件及采取必要的行动，故 持续发展已成为共识。人们首先认识到可持续的发展应该与自然和谐共存，而不 是单纯的掠夺、损害自然来满足人的要求；其次是可持续发展应该能协调当前发 展的要求与未来发展要求的连续关系，即可持续发展是长期的、永久的，面不是 暂时的；再次是可持续发展要不断满足人类的生存、生活及发展的需要，使整个 人类公平得到发展，使全人类将达到健康、富裕的生活n 1 。 现实生活中，我们正面对一种非常鲜明的反差：一方面，随着经济社会的快 速发展，各地都越来越明显地感觉到土地资源供应的瓶颈约束，认识到土地资源 的稀缺和宝贵；另一方面，据估算，因各种人为因素造成破坏和废弃的土地近2 亿亩，其中仅采矿破坏的土地约为9 0 0 0 万亩，这个数字还在持续变大，每年有 百万亩新增的废弃地得不到及时生态恢复。而被破坏的土地多数为基本农田，土 壤肥沃，集中连片，基础条件较好。青山绿水变成裸露的黄土，良田得不到恢复， 严重影响当地农民的生产生活m 。 矿区开发之后，随着物质流、能源流和信息流的输入和大量非农业人口的涌 入，原有生态系统的结构己发生了变化。生命系统由以绿色植物为主转变为以人 为主，环境系统由于其功能的改变也演化为以矿产资源和交通条件为主。在矿产 资源开发过程中，由于直接挖掘引起地表挖损和废弃土石堆积等原因，破坏和占 用大量的土地，使绿色植物大幅度减少，动物迁移，耕地数量急剧下降，农作物 减产，并引起大气，水体和土壤的污染乜1 。 因此，矿山地质环境保护与生态恢复已势在必行。 1 3 矿山生态恢复的涵义 矿山生态恢复是指依据矿山环境现状，进行综合评价，在此基础上提 出矿山环境监测、保护和生态恢复模式和措施心1 。在生产建设过程中，因挖 损、塌陷、压占等原因造成的土地破坏，采取整治措施，使其恢复到可供 2 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 利用状态的活动。其广义定义是指对被破坏或退化土地的再生利用极其生 态系统恢复的综合性技术过程；狭义定义是专指对工矿业用地的再生利用 和生态系统的恢复1 。 矿山生态恢复是对因采掘、建材工业发展和其他工矿废弃物堆积等而 被占用或破坏的土地，通过整治改造使失去的生产能力得到重新再利用。 是国土整治和环境保护工作的重要组成部分，也是解决采掘、建材等工矿 企业与农、林、牧、渔业争地的矛盾，防止环境污染、恢复生态平衡的有 效途径。随着经济的高度发展，为获得更多矿产品，人类赖以生存的环境 和最宝贵的土地资源日益遭受严重破坏。据估计，全世界约有3 0 0 万公顷 土地为露天采矿所破坏或荒芜。故进行矿区土地恢复，提高受破坏土地的 复垦率势在必行，许多国家正继续寻求解决上述问题的途径和对策。在中 国已明确规定：开采矿产资源，应当节约用地，耕地、草原、林地因受采 矿破坏的，矿山企业应当因地制宜采取复垦利用，植树种草或者其他利用 措施2 | 。 矿山生态恢复在2 0 世纪5 0 年代末称其为“造地复田 。当时为了克 服自然灾害带来的吃粮困难，矿山职工自发地在排土场、尾矿场上垫土种 植蔬菜和粮食。在“以粮为纲”的年代，复垦的概念一般是指将废弃的土 地重新开垦为农田种植农作物。随着时代的发展，土地恢复的内涵在扩展， 即复垦后的用途不再仅仅是种植农作物，也可以植树造林，进行水产养殖， 或是作为建设用地。1 9 8 8 年国务院颁布的土地恢复规定将土地恢复定 义为“对在生产建设中因挖损、塌陷、压占等造成破坏的土地，采取整治 措施，使其恢复到可供利用状态的活动”心3 | 。 矿山生态恢复的范围大体包括以下六种情况：由于露天采矿、取土、 挖砂、采石等生产建设活动直接对地表造成破坏的土地；由于地下开采 等生产活动中引起地表下沉塌陷的土地；工矿企业的排土场、尾矿场、 电厂储灰场、钢厂灰渣、城市垃圾等压占的土地；工业排污造成对土壤 的污染池；废弃的水利工程，因改线等原因废弃的各种道路( 包括铁路、 公路) 路基、建筑搬迁等毁坏而遗弃的土地；其他荒芜废弃地。恢复利 用的具体用途，根据土地恢复规定，按照经济合理的原则和自然条件、 气一 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 土地破坏状态来确定，宜农则农、宜林则林、宜渔则渔、宜建则建，尽量 将破坏的土地恢复利用心1 。 1 4 国内外矿山生态恢复现状及研究 1 4 1 国外矿山生态恢复现状 国外矿山生态恢复工作起步较早，最早开始生态恢复的是德国和美国，德国 在2 0 世纪2 0 年代初就开始对露天开采褐煤区进行绿化n 2 | 。 美国西弗吉尼亚州，1 9 3 9 年首先颁布了第一个管理采矿复垦工作的法律一 一复垦法。1 9 7 7 年8 月3 日，国会通过并颁布第一部全国性的土地恢复法规 露天采矿管理与土地恢复法，使美国矿山生态恢复工作走上正规的法制轨道。 美国国土面积广阔，土地资源丰富，农用土地多，人均国土面积4 h m 2 左右， 耕地0 7 9 h m 2 。美国各类矿山破坏土地3 2 0 万h m 2 ，高于我国2 0 0 万h m 2 的估计数。 按复垦法规定，需边开采边生态恢复，复垦率要求达1 0 0 ，现已达8 0 以上， 远高于我国。 美国矿山土地恢复的含义远比我国的含义深、广。美国矿山土地恢复后并不 强调农田，而是强调恢复破坏前的地形地貌，要求农田恢复到原农田状态，森林 恢复到原森林状态，防止破坏生态，把环境保护提到极高的地位或看作唯一的恢 复目的。它要求控制水流的侵蚀和有害物质沉积；保持地表原状和地下水位；注 重酸性和有害水的预防和处理；保持表土仍在原位置，防止矸石和其它固体废物 堆放后滑坡，消除采矿形成的高墙( 9 0 0 陡坡) ，使其恢复到近似等高的状态；要 恢复植被，成为水生动物、陆地野生动物栖息场所。 在英国，立法、执法严格，采矿后必须生态恢复，生态恢复资金来源明确， 成绩显著。1 9 9 3 年露天矿已生态恢复5 4 万h m 2 ，用于农、林业，重新创造了一 个合理、和谐、风景秀丽的自然环境。露天矿采用内排法，边采边回填，再复垦， 覆土厚1 3 m ( 上表层为3 0 c m 耕作层) ，复垦时注意地形、地貌，形成一个完美 的整体。 在法国，由于工业发达，人口稠密，故对矿山生态恢复工作要求保持农林面 积，恢复生态平衡，防止污染。他们十分重视露天排土场覆土植草，活化土壤， 4 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 经过渡性恢复后，再恢复为新农田。为使恢复区风景与周围协调，不进行了绿化 和美化。在进行林业复垦时，分三个阶段完成；一为实验阶段，研究多种树木的 效果，进行系统绿化，进行大面积种植试验( 包括增加土壤肥力、追肥和及时管 理等内容) ；三为树种多样化和分阶段种植试验( 包括增加土壤肥力、追肥和及 时管理等内容) ：三为树种多样化和分阶段种植阶段，如在沙滩上造林，用白杨 作屏障防护林，采场边坡种植根系发达的树木，以保护边坡；并合理安排林、农 业，种植一些生命力强的树木、作物。 澳大利亚是矿业为主的国家，是世界上利用先进技术成功处理扰动土地的国 家，生态恢复由政府出资进行，已成为开采工艺的部分。 澳大利亚矿山生态恢复特点之一是采用综合模式，实现了土地、环境和生态 的综合恢复，它克服了单项治理带来的弊端。另一特点是多专业联合投入，包括 地质、矿冶、测量、物理、化学、环境、生态、农艺、经济学，甚至医学、社会 学等多学科多专业。再一特点是高科技指导和支持。卫星遥感提供复垦设计的基 础参数并选择各场地位置，计算机完成生态恢复场地地形地貌的最佳化选择，以 及最少工程量的优化选择和最适宜的经济投入产出选择，即费用效率优化方 案。高科技成果为矿山生态恢复提供了各种先进设备，借助先进设备进行生态恢 复过程中的观测。分子生物学和遗传学用于设计新的速生、丰产树种和草类，高 科技的引入产生了高效益的恢复。 前苏联，1 9 5 4 年开始立法，1 9 6 8 年将其具体化，促进了土地恢复的综合科 研、科学论证。其矿山生态恢复过程分为工程技术复垦和生物复垦，它包括一系 列恢复被破坏土地肥力、造林绿化、创立适宜人类生存活动景观的综合措施。农 业、林业复垦是最普遍的，广泛采用的是土地开发最可靠、最经济的林业复垦， 他们尽力利用自然条件进行人工林营造，可以降低人工林的投入。 上述国家的矿山生态恢复工作开发得较早且比较成功，注意恢复土地生产性 能，生物复垦技术先进。美、澳更注意环境效益的改善，矿区生态平衡的恢复， 并积极研究应用微生物复垦。 由上述可知，国外矿山生态恢复工作开展较好的国家都有以下特点：有健全 的法规；有专门的矿山生态恢复管理机构；有明确的基金渠道和建立了“复垦基 金”；将生态恢复纳入采矿许可证制度之中；实行生态恢复保证金制度；建立严 5 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 格的矿山生态恢复标准；重视矿山生态恢复的研究和多学科专家的参与合作；有 矿山生态恢复的学术团体和研究机构，且学术活动十分活跃。 国外在矿山生态恢复与生态恢复方面重点研究以下领域心1 ： a 矿山复垦土壤的侵蚀控制研究 b 矿山复垦土壤的熟化培肥研究 c 矿山复垦土地的重新植被技术研究 d 矿山固体废弃物的处理与复垦技术研究 e 酸性矿水( a d m ) 的湿地处理研究 f 工业区的生态恢复和重建的研究 g 遥感及计算机信息技术在土地恢复中的应用研究 1 4 2 国内矿山生态恢复现状 我国近代矿山生态恢复始于2 0 世纪5 0 年代未，比较完善的法规是1 9 8 9 年 1 月1 日起实施的土地恢复规定，它明确了土地恢复的宗旨、含义、范围、 基本原则及土地恢复工作的管理体制，对有复垦任务的建设项目作了具体严格的 规定，确定了矿山生态恢复的主要形式，开辟了矿山生态恢复资金渠道，明确了 矿山生态恢复土地使用权的归属，为节约并合理利用土地，规定还明确了使用复 垦的土地优惠政策，并且对违法行为的法律责任分别做了了处罚的具体规定。此 外，涉及土地恢复工作的法规还有中华人民共和国环境保护法、中华人民共 和国土地管理法及中华人民共和国宪法瞳1 。 与国外相比，我国矿山生态恢复工作起步晚，欠账多，难度较大，地域间发 展不平衡，规范化、科学化不够，冶金矿山复垦率仅为1 0 ，而美国超过8 0 。 此外，法制和组织机构不健全、资金渠道不畅通，也影响生态恢复工作向纵深发 展。矿山生态恢复有计划地全面规划实施已势在必行，且任重道远瞳1 。 我国金属矿床分布地域广阔，露天铁矿的极限剥离系数大，大中型矿山一般 在8 1 0 以上。露天矿山的矿体埋藏特点一般是短而深，并且己逐渐转入凹陷和 深凹露天开采，剥采比大。地下矿山采矿主要是无底柱分段崩落法，任其地表塌 陷。矿石又多为贫矿，选矿比和排尾量大，在选矿加工中有6 2 9 6 以上的矿石作为 尾矿处理。全国冶金矿山已占用的土地面积约7 万m 2 ，其中被破坏需生态恢复 6 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 的土地面积约为3 3 万l 硼2 。在冶金矿山中每形成1 万t 矿石生产能力，平均占 地为3 9 7h m 2 ，每生产1 万t 矿石占地o 0 4 0 1h m 2 。在占地面积中露天采场、排 土场、尾矿场三大场地占地量达7 0 n 4 引。 ( 一) 露天采矿场生态恢复 露天开采就是从地表剥离围岩、揭露矿体后采出有用矿物的矿床开采方法。 露天采场地表开挖对植被破坏严重，采场斜坡陡峻、岩石裸露，原有植被消失殆 尽。采场的形成不仅易造成崩塌地质灾害，而且对采场及邻近地区的水文地质条 件的影响也很大，水文地质状况变化面积可远超过采场面积，有的矿山甚至超过 9 倍。土地由于缺水而降低作物的生长能力，或由于强化侵蚀、土壤中毒和表面 侵蚀与下沉的发展而完全丧失作物的生长能力。为缓和土地缺水而造成的生态破 坏，一般在采场周围修筑防水帷幕和控制排水。 山体破损治理的措施是消除危岩和不稳定边坡、把山体修整成若干台阶、在 台阶上植树种草、在山体坡脚修筑挡土墙。 露天坑一般分为深凹型和凹陷型两类。深凹型是指开采急倾斜、埋藏较深的 矿床，开采后形成的深坑可用来堆存尾矿、岩土，也可用于蓄水和养鱼。凹陷型 是指开采埋藏较浅、呈缓倾斜或水平状赋存的矿床，其采空区可作内排土场，复 垦后也可用于工业、民用建筑及农业生产。 ( 二) 排土场生态恢复 排土场一般分为内排土场和外排土场两类。内排土场虽不占用土地，但对环 境仍有影响。含硫的岩土氧化和自燃后，扩散出一氧化碳、二氧化碳、硫氢化合 物、碳氢化合物；某些含有铝、砷、铅、硫化铁等可溶性盐的岩土经过雨水淋滤 后析出；排土场表层细粒砂土，经过风吹产生的粉尘飞扬，这些都是影响环境的 污染源。采矿剥离排弃的物料粒径为几百乃至上千毫米，难以在短期内风化，难 平整，孔隙大，持水性差，并且多数矿山在事先未保存表土时，不易在近距离内 找到用以覆盖的土壤，不具备植物生长的条件，只能降低土地的利用目标。 排土场边坡复垦现多采用喷播方式营造植被，也有的将其自然安息角从3 5 。 放缓到2 0 0 以下，再分台阶复垦。 ( 三) 尾矿库生态恢复 尾矿库对环境的影响表现为粉尘的飞扬对下风向的居民和作物的污染，以及 7 东北大学硕士学位论文 第1 章绪论 某些矿山从尾矿库流出的水中含有有毒有害元素。 目前国内尾矿库复垦总结了4 种复垦模式：河滩围池尾矿复垦模式；尾 矿充填低洼地模式；双尾池排尾矿交替排泄后外运模式；尾矿库分期分段植 草植树，改善生态环境模式。 我国与发达国家相比我国金属矿山环境生态恢复研究工作存在的主要差距 有： 生态恢复技术的研究只限于一些基本途径的研究，单一用途的复垦，没有 根据整个矿区的条件，按照生态学、生态经济学原理，进行多业、综合、协调并 能控制水土流失的生态恢复研究，致使生态恢复区生态环境改善不明显，生态恢 复环境效益较低； 生态恢复途径研究多为工程复垦技术研究，生物复垦技术研究少，使农林 复垦土地生产力低，经济效益较差；矿山废石或矸石、尾矿及废水、废气是矿山 生态系统破坏的主要污染源。一些新方法尚在局部探索实践，如从理论上研究如 何减少土地破坏，减少剥岩数量；尾矿的综合利用和复垦； 尾矿水的净化、回收、循环和再利用技术等。没有从生态学理论高度，综 合研究减少废石生产，控制污染源，进行生态恢复和治理，使矿山重建生态系统 的方法。 我国与发达国家矿山土地恢复存在差距的主要原因为口1 ： 环保意识淡薄，传统的意识落后于形势，矿山长期以来，未把土地恢复、 生态恢复列入采掘设计和计划中，生产建设初期就没对剥离表土做利用规划，没 有把可持续发展的思想体现在决策体制上来。 法制管理未落实到位。1 9 8 8 年国务院制定了土地恢复规定，1 9 9 8 年国 家又重新制定了土地法。有法必依，要把法制管理落实到位，还要有一系列 的监督管理保证机制，要开展法制教育，要落实“谁复垦，谁受益”的政策。 生态恢复资金不到位，已开展生态恢复工作的矿山，随着生产成本的逐年 上升，用以生态恢复的资金也越来越难以到位。加之老矿山复垦欠帐太多，资金 无着落，难以开展工作。 生态恢复科研工作跟不上，对矿山周围植被生态破坏情况没有科学的调研 资料，植被破坏的原因和生态后果也没有完整的资料：对先锋植物的选取和培养 8 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 缺乏科学的系统的资料和规划；对扰动的土壤状况及其复垦前景缺乏科学的细致 的探索；矿山土地恢复研究立项寥寥无几。 生态恢复对象和方式也较为单一，多限于绿化、水土保持，更多的可取得 经济效益的生态恢复项目还很少，这也直接影响着矿山生态恢复的积极性。 国内在矿山生态恢复与生态恢复方面重点研究以下领域： a 露天矿排土场稳定性及泥石流防治技术研究 b 煤矿沉陷地复垦工程技术研究 c 矿山废水处理、循环利用的技术研究 d 固体废弃物处理及复垦绿化技术研究 e 露天矿排土场植被重建及生产力恢复技术研究 f 人为加速土壤侵蚀控制技术研究 1 5 鞍钢弓长岭铁矿矿山生态环境现状 弓长岭露天铁矿区是国家特大型企业，归鞍山钢铁公司管辖，为中央直属企 业。 弓长岭地区铁矿资源丰富，铁矿开采历史悠久，早在汉代就已形成一定规模 的铁矿开采和冶铁业。汉书记载，汉代辽东群没有专门管理冶铁业的铁管。 元代设置辽阳金银铁冶提举司，推动了弓长岭一带的采矿业发展，当时最大的铁 场就在天成山，即今弓长岭一带。而近代采矿业则是在日本帝国主义侵略中国后 才发展起来的。1 9 0 6 年，日本在大连成立南满铁道株式会社( 简称满铁) ，1 9 0 9 年8 月，满铁开始派人对弓长岭等铁矿进行秘密调查，1 9 2 1 年开始开采，至1 9 4 5 年日本侵略者投降止，共开采富矿7 4 5 4 万吨。由于日本帝国主义采取掠夺式开 采，取富弃贫，致使铁矿资源遭到极大破坏。 东北解放后，1 9 4 8 年1 2 月2 6 日成立鞍山钢铁公司，弓长岭矿划归鞍钢， 1 9 5 8 年正式开采。从此，弓长岭铁矿业进入了一个崭新的阶段。弓长岭露天铁 矿区自1 9 5 8 年正式开采至2 0 0 4 年以来，累计采出矿石1 5 7 0 5 万吨，为国家创利 上百亿元。 弓长岭矿业公司目前是钢铁公司铁矿石原料最主要的供应基地，2 0 0 3 年生 产铁矿石8 0 0 万吨，精矿3 0 0 万吨。2 0 0 4 年采剥总量3 5 0 0 万吨，铁矿石产量9 0 0 9 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 万吨。其中生产精矿4 1 0 万吨，球团3 8 0 万吨，平均铁精矿品位达6 9 5 ，在全 国处于一流水平。由于弓长岭铁矿属区域变质火山一沉积型矿床，矿体形态比较 复杂。特别是随着开采平台的不断下降，矿体形态变化越来越复杂，褶皱多变， 断裂发育，各种岩脉尤其是花岗岩侵入和混合岩侵入使铁矿体常至不规则状且不 连续，给矿山生产带来极大的困难，同时，露天开采造成的生态环境破坏异常严 重。 目前，弓矿公司露天采场4 个，占用土地面积3 5 k m 2 ，经过上百年的开采， 遗留下一系列矿山地质环境问题、地质灾害和生态环境问题。露天开采造成边坡 岩石裸露，不仅视觉景观效果很差，而且还存在着重大的滑坡、崩塌、泥石流隐 患区。开采过程中剥离的废石占用了大量的土地，共形成6 个排土场。现在采场 堆放的岩石废渣达1 2 5 4 6 万吨，每到雨季，崩塌、滑坡、泥石流时有发生。大量 的排岩、排土场不仅造成山体上的满目疮痍，而且在有风天废渣土漫天飞舞，狂 沙满天，不仅影响了空气的质量，而且严重影响人们的身体健康。另外，排土场 还造成雨天道路泥泞，污水遍地，严重影响地表景观和环境质量。还有，弓长岭 铁矿开采区正好处于辽宁省两大著名水库：莅窝水库和汤河水库的上游，这给水 库的水质造成极大的污染威胁n 引。 1 0 东北大学硕士学位论文 第2 章矿区概况 第2 章矿区概况 2 。1 矿区自然地理条件 弓长岭铁矿床，位于辽宁省中部，行政区划隶属辽阳市弓长岭区。其地理坐 标：北纬4 l 。0 6 7 0 0 ，东经1 2 3 。3 07 。矿区总面积1 1 0 平方公里。破坏面积 3 5 平方公里。矿区西北距辽阳市3 1 公里，东北距本溪市3 4 公里，西南距鞍山 市6 4 公里。 本区交通便利。由矿区到辽阳市和鞍山市有柏油路相通，弓长岭区至沈大高 速公路出口仅3 4 公里，距沈阳桃仙机场7 0 公里，距营口鲅鱼圈港1 8 0 公里，距 大连港3 6 0 公里。辽阳一本溪公路穿境而过，辽阳一本溪铁路从矿区西北端安平 站通过，矿区有专用宽轨与辽溪线相接。境内的安平火车站为连接沈阳、大连、 丹东、本溪等城市的重要中转站。见交通位置图。 工作区为低山丘陵区，地势东高西低，中间为开阔河谷。属北温带大陆性气 候，降水适中，气候宜人，多年平均气温8 4 。c 。一月份平均气温最低，为一1 1 2 。七月份平均气温最高，为2 4 8 。极值高温3 8 0 ，极值低温- 3 3 7 。c 。多 年平均降雨量7 0 8 8 5 m m ，多年平均蒸发量11 0 7 4 m m 。 2 2 矿区地质概况 弓长岭铁矿床发现较早，系统的地质勘探工作是在1 9 5 0 年以后进行的。在 过去5 0 余年中，有众多的科研院所及科研人员来矿进行科学研究。著名的地质 学家程裕淇院士、董申葆院士、沈其韩院士等对该区进行了多次的地质研究，建 立了条带状铁矿床火山沉积一变质成矿模式，推动了鞍山地区铁矿的勘查工作。 目前，全区已探明的铁矿石储量1 7 7 亿吨，是鞍山钢铁公司最大的铁矿石供应 基土也。 东北大学硕士学位论文第2 章矿区概况 1 2 3 。0 0 1 2 3 13 0 ” 、嚣。毡广，【。 ? ? 多 1 1 【、 i 蘩鹫 搿 率、 己 ， 户 j ， 、( f 一 、x 口项目区位置 澎1f t 二厂 、 ，二、 ，一7 i 一、p 二一! 一、7 。 1 2 3 。0 0 1 2 3 。3 0 ” 图2 1 项目区交通位置图 f i g 2 1l o c a t i o nm a po f p r o j e c ta r e a ( 1 ) 区域地质 弓长岭铁矿区位于华北地台辽东台背斜的中部，区内主要地层有太古宙鞍山 群，元古宙辽河群。太古宙鞍山群是赋存条带状铁矿的地层，是世界铁矿中规模 最大，储量最多的一种类型，称之为鞍山式铁矿。从区域构造上看，弓长岭矿区 正处于辽东台背斜中的鞍山凸起。鞍山凸起是一个近东西向，向南呈弧形凸起的 构造单元。鞍山凸起呈北东东向延长，其南部被营口一宽甸隆起的辽河群所覆盖， 北部被辽阳向斜的盖层所覆盖，东部被本溪向斜的盖层所覆盖，北东方向以寒岭 东北大学硕士学位论文第2 章矿区概况 断裂与歪头山凸起之南端相接触。 影响弓长岭矿区的区域断裂构造是寒岭断裂。该断裂长1 0 0 公里，以北东 6 0 。的方向斜穿本区中部。该断裂由数条相互平行的断裂组成断裂带，断裂带内 岩石为鞍山群变质岩和混合岩化岩石。该断裂在走向上于弓长岭处出现转折，变 成北西向，从而使断裂面发生较大变化。弓长岭矿区以东断裂面倾向南东，北西 侧断裂面倾向北西。该断裂形成较早，属深大断裂。沿此断裂带在本溪温泉寺、 弓长岭汤河沿等地均见有温泉，表明该断裂带在新生代时期还在活动。弓长岭区 的鞍山群变质岩总体上看是在混合岩化岩石中的地质残留体，残留体中赋存有规 模巨大的条带状铁矿床一鞍山式铁矿。弓长岭铁矿区目前有独木矿区，一矿区， 二矿区等。 ( 2 ) 岩性 地层 矿区地层可分为四大层，最下面的是斜长角闪岩层，其上含铁，其中有两层 条带状铁矿( f e 。、f e 。) ，并夹有一些薄层条带状铁矿，斜长角闪岩、片岩等。 矿区地层层序自上而下为： 第四系山坡堆积物和冲洪积层厚5 3 0 m 不整合 震旦系南芬组泥灰岩结晶灰岩页岩厚约2 0 0 m 钓鱼台组石英岩及硅质页岩厚约1 5 0 m 不整合 鞍山群第二层铁( f e 。)厚2 0 6 0 m 茨沟组铁矿与片岩互层带( f e k 。) 厚2 0 1 5 0 m 第一层铁矿( f e 。)厚2 0 5 5 m 片岩带( 夹薄层铁矿f e k 。) k 。厚4 0 8 0 m 底部角闪岩层( h b )厚5 - 5 0 m 岩体 矿区内除前寒武纪的花岗岩岩体外，还有晚期小规模的脉状侵入体，主要有 长英岩、伟晶岩、辉绿玢岩、石英脉等。围岩蚀变主要是晚期岩浆热液活动所产 生的绢云母化，碳酸盐化、透闪石化、阳起石化等。 东北大学硕士学位论文第2 章矿区概况 ( 3 ) 构造 主要构造形式为褶皱构造及与之相伴生的断裂构造。弓长岭铁矿区是一个宽 缓的向斜盆地，褶皱轴向为北西4 0 4 5 。，从而形成褶皱形态的矿床，为密集层 状矿体。区内