城市化进程下徐州矿业废弃地治理模式

摘要: 通过对徐州众多矿业废弃地治理示范工程的总结，提出不同矿业废弃地的典型治理模式。采空塌陷型矿业 废弃地的治理模式有湿地公园建设、光伏发电基地建设、富硒耕地开发和土地复垦整治; 开山采石型矿业废弃地的治理模式有遗址公园建设、地质公园建设、文化遗迹开发和生态环境保护。治理模式可为徐州矿业废弃地治理提 供科学依据，并对我国众多处于转型建设时期的矿业城市具有借鉴意义。

关键词: 矿业废弃地; 湿地公园; 遗址公园; 治理模式; 江苏徐州

引 言 矿业曾经是徐州的优势和支柱产业之一，但在 城市化进程下城市区域迅速扩张，导致原本废弃在 城外的开山采石宕口和采煤塌陷地等矿业废弃地进 入市区，其恶劣的生态环境逐渐成为影响城市面貌 的重要因素。2000 年以来，徐州市十分重视矿业废弃地治理及土地利用工作，“十二五”期间，全社会 累计投入治理资金 27.9 亿元，实施矿山地质环境治 理项目 46 个，治理恢复矿山地质环境约 23. 3 km2， 形成潘安湖湿地公园、九里山湿地公园、珠山宕口遗 址公园等一批矿业废弃地治理示范工程。通过“显 山露水”，拓展了城市生态空间。 通过对已有矿业废弃地的治理，总结出矿业废 弃地治理的示范模式，为其他矿业城市的矿业废弃地治理提供参考。

1 矿业废弃地分布特征

矿业废弃地是指采矿活动所破坏、占用、非经整 治而无法使用的土地，包括裸露的采矿宕口、废土 ( 石、渣) 堆、煤矸石堆、尾矿库、废弃厂房等建筑物 用地、采空塌陷地及圈定存在采空塌陷隐患的荒废 地( 黄敬军等，2009) ，按矿业废弃地的形成条件，可 分为采空塌陷型和开山采石型。

1.1 采空塌陷型矿业废弃地特征

采空塌陷型矿业废弃地指地下开采矿山资源枯 竭或失去再开采的经济价值，闭坑后或存在采空塌陷隐患的荒废地。该类型矿业废弃地主要分布在徐州城市规划区的贾汪、九里、闸河、利国四大煤田的煤矿区和利国铁矿区，其中煤矿塌陷地占用与破坏土地面积 207． 57 km2 ( 图 1、表 1) ，铁矿塌陷地占用与破坏土地面积 8. 24 hm2。

徐州煤矿塌陷地具有塌陷率高、占用与破坏土 地面积大、地表积水严重和煤矸石堆放量大等特点， 煤矿平均塌陷率为 0. 43 hm2 /万 t，高于全国煤矿平 均塌陷率( 0． 2 hm2 /万 t) ( 吴刚等，2011) 。207． 57 km2的塌陷地中，下沉较深且地势低洼造成长年积 水或季节性积水( 塌陷深度 ＞ 1． 5 m) 的塌陷地为 121. 54 km2，平均积水深3. 0 ～ 3． 5 m，使地表水系紊 乱，水稻之类的农作物无法耕作，耕地多成为低产田 或绝产田。下沉较小的坡地型塌陷地面积为 86. 03 km2，地形高低不平，房屋变形倒塌、路网遭到破坏， 迫使村庄迁移; 水利设施遭受破坏，使农田旱时不能 灌，涝时不能排，旱涝灾害频繁。据调查，20 世纪， 徐州煤矸石堆放量曾超过 40 座，占地面积超过 130 hm2，累计堆存量近 4 000 万 t，占用了大量土地( 黄 敬军等，2002) 。

1.2 开山采石型矿业废弃地特征

开山采石型矿业废弃地指在山地丘陵露天开采 石材、石料及其他矿产资源的矿山，后逐步关停闭坑 形成的废弃地。该类型矿业废弃地主要分布在徐州城市规划区内 104 和 310 国道、京福和徐连高速、京沪高铁和三环路等城市主干道两侧可视范围内。据 1∶ 5万遥感解译，徐州城市规划区开山采石形成的矿业废弃地破坏土地 25． 73 km2 ( 图 2、表 2) 。其中， 城市开发边界线内被破坏土地 5． 74 km2、吕梁山风 景区内 2． 72 km2、大洞山风景区内 1. 26 km2、京福 高速和京沪高铁沿线两侧可视区内 4. 35 km2。 该类型矿业废弃地多为陡立的裸露岩体( 坡度60° ～ 70°，坡高 60 ～ 70 m) ，岩面几乎寸草不生，不但破坏山川的原始地貌，而且表土层、风化和未风化 基岩被剥离，农田、耕地和植被破坏贻尽，短时期内难以恢复( 张洁等，2006) ，是风景区和交通干线的 主要视觉污染源。凹陷式开采形成的深坑废弃后均 积水成潭，残留采坑成为污水积聚、浓缩的深水塘， 其生态环境恶劣。因此，开山采石废弃地不仅是生态环境系统的破坏来源，更是区域经济社会发展系统的严重威胁( 蒋正举等，2013) 。

2 采空塌陷型矿业废弃地治理模式

2.1 湿地公园建设模式

对于常年积水的采煤塌陷地，虽然经过挖深垫浅、疏排等措施复垦可以增加耕地面积，但由于地势 低洼，常年积水使塌陷地不同程度地出现沼泽化，陆 生生态系统逐渐变成水 － 陆复合型生态系统———湿 地。因此，采取宜耕则耕、宜渔则渔、宜建则建、宜生 态则生态等复垦措施，建设与低影响开发雨水系统 控制目标相协调的新的水体( 湿地) ，使雨水资源集 蓄利用( 安守林等，2015) ，即建设湿地公园。 潘安湖作为全国首个煤矿塌陷区生态修复的湿 地公园，是集基本农田再造、采煤塌陷地复垦、生态 环境修复、湿地景观开发“四位一体”的矿业废弃地 治理项目，采用挖低垫高( 塌陷较深部分挖成渔塘， 土方垫在塌陷较浅处，形成耕地) 、土壤优选剥离回 覆( 低洼处土壤耕作层先剥离，回填煤矸石、粉煤 灰、砂礓等充填物后再铺垫剥离层，形 成 优 质 耕 地) ，共治理面积 1 160 hm2，新增耕地 20 余 hm2，不 仅使复垦区人均耕地面积增加了 180 m2，实现农业 增产、增效农民增收，而且建设成了风景优美的生态 湿地公园，成为资源枯竭型城市生态环境修复再造 的典范。成功实施采煤塌陷矿业废弃地土地利用的 还有九里湖生态湿地公园、南湖公园和商湖公园。

2.2 光伏发电基地建设模式

对于常年积水的采煤塌陷地，常用的复垦措施 是根据地表塌陷积水区的面积大小和积水深度，在 积水较深区域建设深水水产养殖基地，浅积水区种 植水产经济作物，在其周边建立禽畜饲养基地，发展 养猪、养鸡、养鸭，构建禽畜 － 鱼虾“立体养殖”模 式。但作为国家首批创建新能源示范城市和省新能 源高科技特色产业基地的徐州，在不改变土地利用 现状的情况下，利用塌陷地建设地面光伏电站是徐 州采煤塌陷矿业废弃地土地利用的新模式。 2016 年，徐州第一个利用塌陷地进行鱼塘施工 建设的光伏电站———“渔光互补”光伏电站正式并 网发电。该发电站在 18． 8 hm2 塌陷地改造的鱼塘 中，用 4 000 余根预制管桩安装了太阳能光伏板，将 光伏组件布置于水面上方，上层用于太阳能发电，下 层用于水产养殖，不占用额外的土地资源，年发电量 达5 000 万 kW·h，并带动了周边80 余 hm2采煤塌陷 地的综合开发利用。按规划，徐州还将在塌陷地建 成“农光互补”、“漂浮式”发电的光伏应用示范基 地，同时与大黄山森林公园连成一片，建成休闲、娱 乐、参观的重要基地。

2.3 土地复垦整治模式

对于采煤塌陷非积水区矿业废弃地，因大面积 耕地受到损害，生产力降低甚至无法耕种，土地复垦 整治模式采用疏排法、就地取土法、挖深垫浅法和固 体废物充填法等农业复垦形式，使塌陷地复垦成为 土地利用结构与布局更趋合理的高产、稳产良田，实 现矿区耕地总量的动态平衡。其中，无积水旱地塌 陷区，通常利用机械施工进行推高垫低，修复整平并 改进水利条件，恢复耕作条件进行种植，建造农业示 范区; 少量积水的塌陷区，利用机械施工进行挖深垫 浅、治理平整、连片开发，建成农业综合开发区。 截至 2011 年，徐州城市规划区采煤塌陷地复垦 面积达 9 827 hm2，塌陷地土地复垦率为 47. 37% 。 其中，2009—2011 年实施 41 个采煤塌陷地复垦项 目，复 垦 面 积 为 2 907 hm2，新增耕 地 面 积 1 940 hm2。通过塌陷地复垦项目的实施，极大地改善了 塌陷区的生产、生活条件，增加了群众收入，实现了 经济效益、生态效益、环境治理的统一。 以九里煤田为例，塌陷前耕地均为高产粮田，塌 陷后形成积水洼地 440． 19 hm2、矿业废弃地 428． 69 hm2，可耕种农用地仅 36． 56 hm2，土地多数不具备 耕种条件。经土地复垦整治，按复垦条件和功能区 划分为特色农业区、深水景观生态建设区、挖深垫浅 粮基鱼塘复垦区、人工湿地、粉煤灰造林区，并建设 了浅水种植园、蔬菜园 2 个精品工程园区，增加耕地 499． 71 hm2、养殖水面 80． 96 hm2、林地 62． 20 hm2， 减少采矿地 428． 69 hm2、住宅用地 56． 892 hm2 ( 渠 俊峰等，2008) ( 表 3) 。 土地复垦使塌陷地土地及水资源得到了合理配 置和调控，有效改善了长期积涝对农业生产的负面 影响。

2.4 富硒耕地开发模式

对于煤矸石堆放区废弃地，按照“减量化、再利 用、再循环”的原则，通常将煤矸石用作塌陷回填、 发电、制砖、筑路和生产复合肥料后再进行土地复 垦。但土壤地球化学调查发现，徐州城市规划区煤 矿区土壤中 Se 含量( ＞ 0． 44 mg / kg) 普遍较高，煤矸 石堆放区和煤矸石回填区土壤中 Se 含量最高达 6. 19 mg / kg。Se 是人体和动物必需的微量元素之 一，其摄入不足存在潜在的健康危机，而富硒土壤是 开发富硒农产品的天然载体( 侯现慧等，2015) 。目 前，绿色富硒耕地已经成为发展特色农业和生态农v> 业新的增长点，因此，煤矸石堆放区废弃地必须优先 考虑富硒耕地开发模式。 据测算，徐州城市规划区富硒( ＞ 0． 4 mg / kg) 土壤面积达 100 km2，圈出九里煤田夹河—垞城塌 陷区、大刘塌陷区、柳泉塌陷区、贾汪煤田韩桥—旗 山塌陷区、闸河煤田塌陷区、利国煤田塌陷区共 6 块 富硒耕地保护区，均为无重金属污染的清洁至尚清 洁土壤，为开发富硒农产品提供了物质前提。富硒 区水稻籽实( 粳米) Se 含量为 0. 026 ～ 1． 33 mg / kg ( 富硒大米标准为 0． 040 mg / kg) ，小麦籽实( 面粉) Se 含量为 0. 016 ～ 3． 01 mg / kg，可见，富硒大米和小 麦与富硒土壤相关。因此，可依据铜山、贾汪国家现 代农业示范区规划布局，连片综合规划开发富硒产 业，将铜山柳新—拾屯富硒耕地规划发展成沿湖优 质富硒稻麦生产区，将铜山茅村富硒耕地规划为富 硒葡萄生产聚集区，将贾汪青山泉—大吴富硒耕地 规划为富硒蔬菜产业区。

3 开山采石型矿业废弃地治理模式

3.1 遗址公园建设模式

随着城市扩张或旅游开发，许多开山采石废弃 地进入城区或旅游风景区，废弃地恶劣的生态环境 成为城市发展和旅游开发的颈瓶。对此类矿业废弃 地的利用，应结合周边自然、人文特点以及新城建设 规划，根据开山采石矿山采掘面和废弃地的地形地 貌特征，进行山景、水景、人文景观的再造，建设以休 闲为主的全开敞式主题公园，为城市居民创造新的 旅游观光和休憩娱乐场所。 珠山宕口位于徐州东郊，为历史采矿遗留的废 弃矿山，原本海拔 140 m 气势夺人的山体因开山采 石变成残缺不全的“城市伤疤”，随着城市扩展，纳 入徐州高铁站区的金桥国际商务区开发范围。2008 年启动的东珠山废弃矿山治理，本着“修复生态、覆v> 绿留景、凝练文化、拉动经济”的原则，构建了“两 潭、两岛、一瀑、一谷、一云梯”七大主体景观，利用 宕口地貌形态，结合两潭湖水的形状，设立半月、半 日状两岛，瀑布使裸露的宕面变成流动的水墙，成为 公园天然空调; 云梯依山而建，两潭中间用近水木栈 道实现景观上的沟通，木栈道穿行于峡谷之间，形成 “一谷”景观，打造为占地 10 hm2 的珠山宕口遗址公 园，不仅消除了地质灾害隐患，破损的山体重新披上 绿装，而且改变了投资环境，周边土地的出让价由 ( 4 ～ 5) 万元/ hm2提升至( 16 ～ 20) 万元/ hm2。 可见，遗址公园建设模式妥善处理了废弃矿山 采壁和矿业废弃地甚至矿渣等资源，不但可以改善 矿业城市的面貌，使其重获生机，而且能够获得生 态、社会和经济等多重效益( 张禾裕等，2007) 。

3.2 地质公园建设模式

露采矿山揭露的典型地层岩性、地质构造、化石 或古生物活动等遗迹是不可再生的地质遗产。可结 合其地学研究价值和科普意义，建立地质公园或矿 山公园，成为地质科学研究与科普教育的基地。如 南京六合瓜埠山、桂子山古火山因采矿挖掉覆盖层， 展现出古火山的立体模型，是罕见的火山地貌的再 现，堪比美国黄石国家地质公园，矿业废弃地治理完 全融入南京六合国家地质公园建设之中，已成为该 公园的 2 个景区( 黄敬军等，2011) 。 叠层石是一种特殊的生物沉积构造，其中记录 了大量微生物、环境、地球化学和地球物理等方面的 信息，是研究古环境和古气候的最佳“指示器”，也 是世界同一地质时期的“标准层型剖面”( 曹瑞骥 等，2009) 。距今 7 亿年的新元古代南华纪叠层石是 江苏唯一、全国罕见的一处具有观赏价值及典型地 质学意义的地质遗迹分布区，对研究徐州地区地质 演化史、构造运动等有着不可替代的作用。2013 年 获批的贾汪叠层石地质公园，2． 24 km2的地质遗迹 保护区的矿业废弃地治理已融入地质公园建设之v> 中，保留了形态各异的古生物景观叠层石、地质构造 芦山断层、典型剖面芦山南华纪剖面、龟形石、芦山 洞穴等，并将地质公园纳入生态保护区，裸露岩石构 成地质遗迹景观的，经地学专家确认后予以保留并 保护，否则进行复绿。

3.3 文化遗迹开发模式

徐州理应将其引以为傲的汉文化充分反映在矿 业废弃地治理中，以矿业废弃地及周边的历史和文 化资源等为载体，达到与当地风土人情、文化氛围相 融合的境界。如利用古匠人采石不经意残留的柯岩 绝胜“云骨”为主题的绍兴柯岩景区，体现了绍兴石 文化、水文化、酒文化及宗教文化的地域特色，是文 化遗迹开发最典型的范例( 黄敬军，2006) 。 由于地层陡倾，徐州开山采石宕口多形成陡崖 石壁，矿业废弃地治理多结合徐州汉文化底蕴的挖 掘，根据崖壁上岩石的特性与现状，勾画历史文化主 题岩壁画。如雕刻在徐州两山口山崖上的“汉代车 马出行图”和“大风歌”，正逐渐成为徐州鲜明的文 化标志符号之一; 云龙山汉代大型采石场遗址是目 前发现的唯一一处汉代采石遗址，也是我国古代 ( 汉唐之前) 唯一一处采石遗址，对研究汉代采石工 艺、石料开采及大型墓葬的修建等意义重大，其保护 也将为世人瞩目( 黄敬军等，2018) 。因此，对于这 种历史文物的矿业废弃地进行保护，也是对城市历 史文脉以及地域景观特色的保护。 徐州荆山村是乾隆皇帝登基后 5 次南巡驾临的 地方，留下《茶亭》《逍遥亭》《万世津梁》《荆山桥 歌》等墨宝，周边因开山采石形成的悬崖峭壁，完全 可引用传说来加深文化内涵，挖掘当地的深厚文化， 艺术加工后雕刻壁画于石壁上，使荆山村成为与广 东番禺莲花山古采石场一样的旅游胜地。

3.4 生态环境保护模式

对主要交通干线两侧可视区的开山采石矿业废 弃地，平整复垦耕地获得的土地资源量极为有限，可 供经济开发的场地不大，无法拓宽新的资源，但裸露 的采石宕口直接影响来往人流对徐州的直观印象。 宜恢复( 重建) 自然生态环境，即建立生态环境保护 区，在裸露的山体和采坑岩壁上，通过条带式或穴植 式覆土进行垂直绿化，以恢复其良好的生态环境景 观，尊重自然、显露自然成为矿业废弃地土地利用的 重要组成部分。 京沪高铁沿线两侧可视区 26 个开山采石宕口v> 的土地利用，都是通过清理山体危岩，选用适应性 强、短期见效迅速的垂吊植物品种种植于采坑上部， 或爬藤植物品种种植于采坑底部或台阶，使裸露宕 口迅速复绿，愈合采矿残留的伤疤，减少视觉污染， 恢复植被 60 余 hm2，将京沪高铁江苏段建成一流的 绿色铁路走廊。

4 结 论

( 1) 随着徐州城市化进程的加快和资源枯竭型城市的转型，矿业废弃地治理的力度将逐渐加大。 应按照《徐州市矿山环境保护与治理规划》和《徐州 市地质环境保护规划》要求，全面推进矿业废弃地 治理工作。依据矿业废弃地分布特征和所处的区位 条件及徐州城市发展规划，选取合适的矿业废弃地 治理模式至关重要，不仅可改善矿业废弃地的生态 环境，而且可充分显现矿业废弃地土地再利用价值， 使经济建设与环境保护协调发展。 ( 2) 城市开发边界内的开山采石矿业废弃地治理，建议采用遗址公园建设模式; 临近城市主干线两 侧的开山采石矿业废弃地，建议结合生态环境保护 模式进行治理; 大洞山、吕梁山风景区的开山采石矿业废弃地治理，建议采用地质公园建设和文化遗迹 开发模式，保护地质遗迹并挖掘当地文化底蕴; 京福 高速和京沪高铁沿线两侧可视区的开山采石矿业废弃地治理，建议以生态环境保护模式为主。远离主 城区的马坡、柳泉、张集、大刘、义安、利国等采空塌 陷矿业废弃地治理，建议采用土地复垦整治模式; 深 积水区采空塌陷矿业废弃地治理，建议采用光伏发 电基地建设模式。临近主城区的大黄山、夹河—垞 城、韩桥—旗山、董庄、闸河的采空塌陷矿业废弃地， 建议采用湿地公园建设和土地复垦整治模式; 富硒 土壤的采空塌陷矿业废弃地，建议采用富硒耕地开 发模式。 总之，不管采取何种矿业废弃地治理模式，均可 改善所在城市的生态环境和投资环境，其复垦土地 可作为补充耕地的重要途径，并将带动与城市功能和生态环境相适应的产业转换，实现土地利用效益 最大化和地质遗迹保护的双赢局面。