在區域尺度的研究中,礦區往往只被看做壹個斑塊,缺乏對礦業用地內部景觀格局的深入研究,但礦區景觀的組分、分布及鑲嵌具有壹定的規律性。事實上,狹義的礦業用地問題中大部分是局域性的,如地表剝離與沈陷、先鋒植物選育、尾礦排放等,處理這些局域性問題有效的辦法是采取局域性的解決方案,對采礦跡地進行治理。但新時期礦區景觀重建的目標,不僅是對壹個塌陷區的治理,壹座廢棄石山的復墾或壹個工業廠房用途的更改,而是從區域整體發展出發,改善區域整體的生態環境、區域景觀以及重新利用破壞的土地[106],是對礦區的生態、環境和景觀全面的整治和重塑,即重新設計和塑造已存在的采礦跡地,尋求其同自然景觀的融合,並從經濟、生態和美學的角度,創建具有較高價值的景觀。從生態學角度,將礦區的生態重建與區域規劃連接起來,做到整體的考慮、局部的治理[107],能夠解決礦業用地利用問題。因此,選擇武安市西石門鐵礦作為典型研究。
2.2.4.1 西石門鐵礦基本情況
西石門鐵礦位於武安市境內,距武安市約18km,距邯鄲市約40km,均有鐵路、公路相通,交通方便。礦區工業場地東南側有褡午鐵路(沙午鐵路)經過,並建有西石門編組站。鐵路東與國家幹線———京廣線連接,西與邯長線相連。
西石門鐵礦區位於武安盆地的西北隅,屬於太行山脈向華北平原過渡的低山丘陵區地帶,其地勢自南西向北東傾斜,西北端標高359.2m,東南丘陵區最低處258m,面積6.5km2。地貌類型以構造剝蝕成因類型為主,有少量剝蝕堆積類型地貌。氣候屬溫帶大陸性氣候,常年降水量506.87mm,多集中在7月~9月。過境河流馬會河(洺河支流)從西北向東南穿流全區,屬季節性間歇河流,年徑流量約1.18×107m3,最大洪流量為72.9m3/s(1973年)。
區域大面積分布有石灰巖與閃長巖,土壤類型主要為褐土性土、碳酸鹽褐土及棕壤性土。褐土性土廣布於河道兩側及河谷底部和其他低窪地帶;碳酸鹽褐土主要分布在本區西部石灰巖出露區;棕壤性土則較零散分布於中部及東部的閃長巖出露區。
自然植被以天然灌草為主,分布於西部地區;其次為人工針闊葉混交林斷續分布於中部及東部邊緣壹帶;農耕及苗木培育區分布於馬項河兩岸及其他溝谷低窪區。樹木種類較多,優勢樹種有松、柏、泡桐、椿樹、榆樹、楊、柳、國槐等。另外,果樹及經濟類樹種也有星零分布。
西石門鐵礦1969年建礦,設計規模為年產鐵礦石220×104t,服務年限為49年。***完成基建投資約3.5億元,基建井巷工程量8.48×104m,開拓渣石79.5×104m3。1985年投產,至今已有20年的開采歷史。采用世界先進設備生產,年采礦量居地下開采型鐵礦的第壹位,擁有職工人數4295人,年生產鐵礦石2.00×106t,鐵精粉1.10×106t,年處理尾礦1.00×106t,截至目前***采出鐵礦石2.329×107t,生產鐵精粉1.259×107t。現仍有可采儲量3.04×107t,尚可開采20年以上,是我國黑色冶金礦山中最大的井下礦山之壹。
礦區***分3個采區,南區開采水平為80m~120m,120m水平以上已采完,形成采空區約260hm2,中區開采水平為96m~110m,形成采空區約196hm2,北區開采水平為120m,形成采空區約10hm2[108]。
2.2.4.2 礦區土地利用情況
西石門鐵礦已有20年的開采歷史,礦業景觀用地2.8km2(圖2.14),是武安市具有典型意義的礦區。
西石門礦區有4個豎井、4個斜井和4個選礦廠的持續生產,又有14個小鐵礦對礦井的無計劃開采,地下已形成了相當規模的采空區,其上復巖體在重力作用下,出現了多處大小不等的塌陷坑,並引發了巖體滑落及周圍伴生有大小不等的地裂縫群。目前,已在北、中、南3個礦區,形成7個大型地面塌陷,面積18.1hm2,地裂縫發育區面積112hm2;廢棄礦渣占地35.0hm2,體積252.75×104m3;尾礦泥沙占地46.67hm2,體積134.9×104m3(表2.9)[9]。塌陷占礦區總面積6.46%,廢棄礦渣占總面積12.51%,尾礦泥沙占總面積16.67%,破壞壓占土地占總面積35.64%。
表2.9 西石門礦區土地破壞、壓占情況綜合統計
1986年,西石門鐵礦場從240m分層開始回采,用無底柱分段崩落采礦法采至96m水平,形成最大的采空區是中采區,體積達193.65×104m3,頂部面積6300m2,底部面積20900m2,高度達120m,於1998年11月21日塌陷,三次塌落***形成壹個東西寬100m,南北長120m,深60m多的近似橢圓形的塌陷坑。
圖2.14 西石門礦區現狀示意
塌陷坑西邊緣為壹個沿整體節理而滑落的坡面,呈85°正坡,東側為85°角的鬥沿,南面呈剪切破壞的直立面,北面為剪切破壞的呈85°角的鬥沿,現基本上趨於穩定狀態。如此巨大的塌陷坑國內外均屬少見[109]。
從礦區土地利用情況看(表2.10),工礦用地、未利用地較大,主要為采礦後廢棄土地,其次是居住用地、耕地、水域用地,周圍為荒山,沒有形成林業用地。
表2.10 1996年西石門礦區土地利用面積
2.2.4.3 礦區土地復墾
礦山鎮西石門村土地復墾以增加耕地為主要目的。西石門礦在采礦的20年間,礦業汙染、環境破壞造成的後果日趨嚴重。1980年西石門鐵礦未開采前,西石門村***有1202人,耕地240.53hm2,非耕地9.4km2,人均耕地0.2hm2,非耕地7.82hm2,地面溝流清泉,地下2m見清水,山清水秀。到1999年,由於礦山企業大規模開采,大面積建造廠房和生活區,無節制排放廢石、尾砂、造成土地塌陷、裂縫、下沈、自然環境遭到嚴重破壞,人畜飲水嚴重汙染,致使該村可直接使用的土地減少199.80hm2,只剩下40.53hm2。而人口卻增至2300人,人均耕地0.02hm2,非耕地破壞846.67hm2,環繞該村北部和東部的馬項河河床由於礦砂淤積,被擡高了1m,50多戶村民的住房和學校,每到雨季都有被沖毀的可能。
村民沒有耕地難以生存,經過考察、論證,制定了“築壩護安,圍壩建園、植樹封渣、尾砂造田”的土地復墾治理方案。築壩護安就是在村東、村北修壹條護村攔河大壩,清除村民的心腹之患;圍壩建園就是在大壩內用礦渣、尾沙、黃土造田,建成高效農業示範園;植樹封渣是在礦渣周圍還土植樹;尾砂造田就是利用選礦尾砂,在大壩內墊地造田93.3hm2,緩解了土地壓力問題。修建壹座長2400m、高5m的護村大壩,在護村大壩內先把礦渣推平,然後墊尾礦砂1m,再墊土1m,把原來的廢石礦渣、尾沙庫修成旱能保墑、澇能排水的優質土地,利用尾砂造田。與此同時,在山場、村邊和礦渣周圍挖魚鱗坑70000株穴,植樹70000余棵。構建高效農業,成為代替該村礦業的龍頭產業,並以此帶動和促進全市地質環境治理、土地復墾、恢復植被工作的開展。
目前,西石門礦區已經有部分礦井關閉,其余礦井尚在開采利用,現在已經對部分廢棄地進行生態恢復和治理。區內有珍貴的礦業遺跡和礦業生產景觀資源,被國家批準建立國家礦山公園,保留遺跡用地轉為建設用地。根據礦區內地貌形態、土壤條件和原生植被類型等,對礦區土地利用格局進行調整(表2.11;圖2.15)。調整後的未利用地得到改造,未利用地、獨立工礦用地將減少52.20%,轉為其他用地;工礦廢棄地(未利用地)則轉為耕地或林地。
表2.11 礦區土地復墾規劃
2.2.4.4 地質災害治理
礦區的地裂縫是礦坑地面塌陷的伴生地質災害,治理中的技術要求因區類而異[110]。在北部礦區由於黃土層較厚,而且地裂縫多在黃土層中,對於中心塌陷區外,由於牽引力拉動產生的寬度<1m,深度不大的,可在梯級整平中逐條充填密實,恢復植被;對於寬度>1m,深度大,又與塌陷坑相連的較大地裂,用礦渣先回填壓實至地面1.5m~2m後,上覆黃土整平復墾。在中部礦區巨型塌陷坑周邊的崩坍滑坡、地裂縫都劃在安全帶圍欄之內,予以保留,並對典型地段,加設科研教學提示標牌。在南部礦區屬於邊采邊治區,現已出現平行塌陷坑的雁行牽引式巖層沒動,形成的地裂縫及小斷層,待礦區停采且塌陷穩定後,再作處理。
圖2.15 西石門礦區土地復墾規劃