一种历史遗留矿坑治理及资源化利用潜力评价方法与流程

本发明涉及历史遗留工矿废弃地生态修复，具体涉及一种历史遗留矿坑治理及资源化利用潜力评价方法。

背景技术：

1、矿山开采过程中，会对地表植被、土壤结构、地下含水层结构、周边地表水资源等造成严重影响，导致地形地貌景观破坏、水土流失、生物多样性减少等生态问题。然后，开采对地表形成负地形，岩土体的开挖形成的高陡边坡可能引发崩塌、滑坡等地质灾害，对周边居民生命和财产安全构成威胁。此外，历史遗留矿坑关闭后，若不进行及时恢复治理，将长期占用土地资源，且部分采坑内蓄积周边地下水涌水和大气降水，影响土地资源的有效利用。对于开采形成的采坑，通过周边回填物料填充，可以恢复原有地形，为后续的土地复垦、生态修复工作提供依据，最终恢复原有地貌和植被，减少土地资源的浪费。

2、现有技术中，不同地区的历史遗留矿坑在地形地貌、自然地理、水文气象、工程地质、环境生态等条件上差异显著，不同回填物料在物质来源、物质组成、岩土理化性质等方面差异显著，由于缺乏针对不同条件的适应性分析，易导致回填物料在实际应用中无法有效应对条件差异变化，从而影响生态修复效果，因此，如何对历史遗留矿坑及堆积回填物料进行调查，评估回填物料对历史遗留矿坑的回填潜力，是我们要解决的问题，为此，现提出一种历史遗留矿坑治理及资源化利用评价方法。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种历史遗留矿坑治理及资源化利用潜力评价方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

3、一种历史遗留矿坑治理及资源化利用潜力评价方法，包括以下步骤：

4、步骤1，收集历史遗留矿坑及周边环境的相关资料，分析已有的自然地理、水文气象、工程地质、环境生态资料，了解历史遗留矿坑区域的地形地貌、地层岩性、地质构造、气象与水文地质特征以及自然环境植被特征；

5、步骤2，对历史遗留矿坑及周边区域进行1：500、1:1000或1:2000等大比例尺的矿坑水下与周边地形测绘，获取地形数据，明确历史遗留矿坑的空间形态、开采历史情况、容积，调查矿坑周边尾矿堆场、固体废弃物等回填物料堆场的占地面积、堆高基础数据；

6、步骤3，以1:1万比例尺对矿坑所在区域进行水文地质、工程地质、环境地质、生态地质详查，对历史遗留矿坑内的水质化学成分、坑壁地质岩土状况及矿坑周边尾矿堆场、固体废弃物等回填物料现状进行取样分析，评估现存回填物料的适用性及其对环境的潜在影响；

7、步骤4，根据区域调查、地形测绘和取样测试结果，进行综合分析，整理归纳计算得到回填物料潜力评估系数，对回填物料的潜力进行评估，评估内容包括总体数量、环境质量、填充稳定性的影响；

8、步骤5，根据回填物料的潜力评估结果，绘制历史遗留矿坑及回填物料潜力评价分区图，依据治理难易程度将不同类型矿坑划分为不同的治理适用性等级，依据相应的适用性等级，实施对应的治理方案。

9、本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤1中，收集历史遗留矿坑及周边环境相关资料的过程为：

10、步骤101，收集获取历史遗留矿坑的相关档案资料，包括开采历史、采矿方法、开采规模、关闭时间等矿山开采情况，并整理总结矿区及周边地区的水文气象、工程地质、环境生态等自然地理资料，其中，档案资料来源包括政府部门、科研机构、历史文献、先前的地质勘查报告等，地质资料包括区域地质图、地层分布图、岩性描述等，水文地质资料包括地下水位图、流向图、水质分析报告等，环境地质与生态地质资料包括土壤侵蚀、植被分布、生物多样性调查等报告；

11、步骤102，利用遥感影像、地理信息系统相配合进行历史遗留矿坑区域的勘查，获取高分辨率影像，覆盖历史遗留矿坑及其周边区域，辅助识别地形地貌特征，将遥感影像与地理信息系统结合，制作历史遗留矿坑及周边区域的地形地貌图、植被覆盖图、土壤侵蚀图，记录历史遗留矿坑及周边环境的现状，并通过gis分析，识别地形地貌特征、植被覆盖变化、土壤侵蚀区域；

12、步骤103，基于收集的资料，对历史遗留矿坑区域进行地形地貌、地层岩性、地质构造、气象与水文地质特征以及自然环境植被特征分析；

13、步骤104，将地形地貌、地层岩性、地质构造、气象与水文地质特征以及自然环境植被特征分析结果进行综合评估，识别历史遗留矿坑及周边环境的潜在环境风险，如地质灾害、水污染、土壤侵蚀、生物多样性丧失等，并对识别的潜在环境风险进行分类，分别为地质灾害风险、环境生态风险、地貌景观风险。

14、本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤2中，地形数据的获取及分析过程为：

15、步骤201，根据历史遗留矿坑的实际位置、大小及周边环境，确定测量区域的范围和边界，包括历史遗留矿坑本体及周边区域，在地图上明确标注出测量区域的边界，生成边界坐标文件，并准备测量所需仪器设备，制定测量计划，根据测量区域的特点，规划无人机飞行路线、无人船测线以及全站仪测量点，分析天气、光照因素，规划测量时间，确保测量数据的准确性和完整性，测量所需仪器设备包括无人机、无人船、gps接收机、全站仪等；

16、步骤202，按照规划路线，使用无人机进行航空摄影测量，获取历史遗留矿坑及周边区域的高清影像，通过影像处理软件，对无人机拍摄的影像进行拼接、校正，生成矿区数字高程模型和数字正射影像图，并在关键区域设置地面控制点，使用gps接收机进行精确测量，提高测量精度；

17、步骤203，根据测量区域的水深和地形特点，布置均匀分布的测线，使用无人船进行水下地形测量，获取历史遗留矿坑内的水深数据，并同步记录gps数据，以便后续将水深数据与地理位置信息相结合，在测量过程中，注意保持测线均匀分布，确保测量数据的完整性和准确性；

18、步骤204，在堆场表面布置测量点，确保能够全面反映堆体的形态，使用全站仪及无人机对堆场进行三维测量，获取堆体的坐标和高程数据，并通过测量数据计算堆场的占地面积和堆高；

19、步骤205，将矿坑水上、水下及堆场测量数据进行整合，形成完整的地形数据集，并对数据进行质量检查，剔除异常值和错误数据；

20、步骤206，利用地理信息系统软件对地形数据进行三维建模，展示历史遗留矿坑的空间形态，分析历史遗留矿坑的边界特征、空间深度、坑壁坡度等特征，结合历史开采数据和当前地形数据，评估和计算历史遗留矿坑的容积，包括水上部分和水下部分；根据三维模型计算周边回填物料堆场的占地面积和堆高，评估堆场的存储能力和利用效率，分析堆场对周边环境的影响，如视线遮挡、扬尘污染等，并提出相应的改善措施。

21、本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤3中，评估回填物料的适用性及其对环境潜在影响的过程为：

22、步骤301，提取矿区及周边地区的自然地理、水文气象、工程地质、环境生态资料，明确调查区域，设定1:1万或其它适宜比例尺作为调查标准，并根据调查区域的范围，制定详细的调查计划，包括调查内容、方法、路线、时间表及所需仪器设备；

23、步骤302，对于自然地理和水文气象调查，布置地下水观测井，监测地下水位、水质及动态变化，调查地下水位、流向、流速、水质和水量，评估地下水与历史遗留矿坑水体之间的水力联系，确定历史遗留矿坑水的补给、径流和排泄条件；

24、步骤303，对于工程地质调查，进行岩石力学试验，测定岩石的强度、变形物理力学性质，调查地层结构、岩土物理性质、地质构造，分析历史遗留矿坑边坡稳定性、潜在的滑坡和坍塌风险，评估工程活动对地质环境的影响；

25、步骤304，对于环境生态调查，调查区域土壤、植被等环境要素，评估生态环境现状，监测地下水、地表水及土壤中的污染物含量，分析环境地质问题，调查区域生物多样性，评估生态地质条件对生物群落的影响；

26、步骤305，采集水样、土样、岩样和回填物料样品，在实验室进行水质分析、土壤成分分析、岩石物理力学性质测试；

27、步骤306，利用gis软件整合野外调查数据、采样数据和试验分析结果，分析历史遗留矿坑区域的地质环境条件和环境问题；

28、步骤307，测定回填物料的渗透性、压缩性、强度数据，结合回填物料的物理和化学性质，综合分析得到回填物料评估指数，评估回填物料是否适用于历史遗留矿坑回填，并基于评估结果，预测回填物料对地下水、土壤、植被及生物多样性的潜在影响。

29、本发明技术方案的进一步改进在于：所述回填物料评估指数的计算公式为：

30、；

31、其中，r为回填物料评估指数，为第i个样本的渗透系数，为渗透系数的标准值，n为样本数量，为回填物料在最大压力下的压缩量，为压缩量的标准值，为回填物料的抗压强度极限，为抗压强度的标准值，为强度影响的权重因子，为回填物料的平均ph值，r取值范围在0到1之间，值越接近1表示回填物料越适合用于回填。

32、本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤4中，对回填物料潜力进行评估的过程为：

33、步骤401，收集关于回填物料可用量的数据，包括总储量、可开采量、运输成本，并获取通过实验室测试的回填物料的物理性质（如渗透性、压缩性、强度）和化学性质（如ph值、重金属含量、有机物含量）数据；

34、步骤402，分析尾矿堆场、固体废弃物等回填物料在历史遗留矿坑中的长期稳定性与生态友好性，稳定性包括其抗风化、抗侵蚀能力以及对地下水位的潜在影响，生态友好性评估包括对地下水、土壤、植被和生物多样性的潜在影响，包括污染风险、生态破坏等；

35、步骤403，分析回填物料中各成分及潜在污染物的实际测量浓度，并结合相关规范中各污染物的环境影响评价标准值，得到环境影响指数，评估回填物料中污染物的综合影响；

36、步骤404，使用已建立的回填物料评估指数与环境影响指数，结合实际回填物料的质量和标准回填物料质量，系统分析后，整理归纳计算得到回填物料潜力评估系数，对回填物料的潜力进行评估。

37、本发明技术方案的进一步改进在于：所述回填物料潜力评估系数的计算公式为：

38、；

39、；

40、其中，ep为回填物料潜力评估系数，为第i个样本的回填物料评估指数，为所有样本中的最大回填物料评估指数，为第i个样本的权重，q为实际回填物料的质量，为标准回填物料质量，为调整因子，用于调节质量因素对评估系数的影响，为环境影响指数，反映了回填物料对环境的潜在负面影响，并评估回填物料中污染物的综合影响，为最大允许的环境影响指数，为权重因子，用于调节环境影响在评估系数中的重要性，为第j种污染物在回填物料中的实际测量浓度，为第j种污染物的环境标准浓度，m为污染物种类数量。

41、本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤5中，绘制历史遗留矿坑及回填物料潜力评价分区图的过程为：

42、步骤501，将回填物料的各项评估指标的评估结果进行汇总和整理，计算每个评估点的回填物料潜力评估系数，确保系数能够全面反映回填物料的整体潜力和风险；

43、步骤502，获取历史遗留矿坑的详细地形图、地质图作为基础图底图，根据回填物料潜力评估系数的高低，将历史遗留矿坑区域划分为不同的适用性等级，分别为低适用性等级、中适用性等级和高适用性等级，随适用性等级的增加，回填物料的回填潜力逐渐提高，并为各适用性等级匹配相应的评估阈值；

44、步骤503，为每个适用性等级分配不同的颜色及图案，以便于在地图上清晰区分，并在分区图上标注每个区域的适用性等级、主要特点、评价依据信息，为每个适用性等级制定相应的治理方案；

45、步骤504，根据分区图和治理方案，组织相关部门和单位进行实施，进行资源调度，合理安排人力、物力、财力等资源，确保治理工作的顺利进行，并在治理过程中实施持续的环境监测和效果评估，及时调整治理措施和方案。

46、本发明技术方案的进一步改进在于：多个所述适用性等级对应多个所述评估阈值，其中，所述评估阈值包括上限阈值和下限阈值；

47、多个所述适用性等级与多个所述评估阈值满足如下关系：

48、低适用性等级；

49、中适用性等级；

50、高适用性等级；

51、其中，ep为回填物料潜力评估系数，为中适用性等级对应的下限阈值与低适用性等级对应的上限阈值，为高适用性等级对应的下限阈值与中适用性等级对应的上限阈值。

52、由于采用了上述技术方案，本发明相对现有技术来说，取得的技术进步是：

53、本发明提供一种历史遗留矿坑治理及资源化利用潜力评价方法，通过综合评估历史遗留矿坑的地质条件、空间形态等基础特征，回填物料的物理化学性质以及后续环境影响，通过精确计算和合理规划，确保选择最合适的物料进行生态化回填，不仅提高了已有闲置资源的利用率，减少了不必要的浪费和额外的治理成本降低了矿山开采固体废弃物对已有土地的占用，实现较大的生态收益。此外，通过优化回填方案，为后续的土地开发、复垦和经济发展创造条件，带来潜在的社会与经济效益。

54、本发明提供一种历史遗留矿坑治理及资源化利用潜力评价方法，通过计算环境影响指数，综合评估回填物料对地下水、土壤、植被和生物多样性的潜在影响，有助于在治理过程中及时发现和解决环境问题，采取针对性措施减少污染和生态破坏，同时，潜力评价分区图的划分，能够针对不同潜力的区域实施不同的治理方案，有助于实现历史遗留矿坑治理与生态环境保护的协调发展。