礦山生態修復方法及工程措施研究

鄧金輝

（江西省地質局工程地質大隊，江西 南昌 337000）

礦產作為重要的能源之一，對我國的經濟建設發展起著至關重要的作用，對此，我國應當重視對于礦山開采區域的治理、保護工作，利用生態修復方法恢復礦山開發區的生態平衡，提升礦產的有效利用率，促進我國礦山開采工作健康、環保、循環發展。

1 礦山開發導致的環境問題

1.1 環境污染

洗礦廢水、礦坑排水等礦山污水未經任何處理便排入自然將極大影響湖泊等地下水系統的水質，同時，易造成水道的堵塞，導致地下水水位嚴重下降，表層水不斷流失卻得不到補充，最終干涸，土壤、植被等逐漸污染、干枯、死亡。另外，采礦過程中出現的采礦粉塵、車輛廢氣等有毒有害成分將對大氣環境造成污染。生態平衡被打破，將嚴重威脅施工人員的生命健康安全。

1.2 地質地貌被毀

當前過度開采的事件屢屢發生，對礦山所在區域的地質地貌造成嚴重損毀，為方便開采建造的平臺、陡崖由于沒有植被覆蓋，破壞了其原本的地質結構，且在外力的作用下極易發生坍塌等地質災害。

同時，礦井的開采侵占了大量的土地資源，嚴重威脅了周邊居民的安全，也使得該地區的自然風景遭到不可逆的破壞。

圖1 過度開采遺留下的礦山

1.3 水土流失

礦山的開采工作使得當地的植被及土地受到了毀滅性的打擊，尤其是露天開采的礦山，將加重礦山開發區域的荒漠化形勢，在遭遇大規模降水情況時，會出現嚴重的水土流失，同時，土壤中的有機物質被沖刷帶走，使得該地區的綠化植被無法獲取生長所需要的營養。大量的裸露巖體將破壞此區域內的生態結構平衡[1]。

2 礦山生態修復方法

2.1 穩定化處理

常見的礦山生態修復方式之一就是穩定化處理，主要包含化學及物理兩種處理方式?；瘜W處理方式主要修復對象為尾礦表面，通過使用化學穩定劑，在尾礦表面生成殼膜，防止其受到風雨等外界環境的侵蝕。物理處理方法主要針對采礦區、排矸場等區域的前期生態修復工作，主要包含礦坑填埋、熟土覆蓋等操作。通過使用物理處理法進行礦區環境的修復，將極大提升該區域的地表穩定性，同時有效解決了采礦過程中獲得的礦山廢棄物。當前，我國的礦山生態修復主要方式是綜合利用物理處理方式與植被修復方法，優勢互補，使得礦山環境得到快速轉變，此方式相較于化學處理方式來說具有較強的成本優勢，也不會對礦山環境造成二次污染，極大提升修復工作的安全性以及科學性。

2.2 微生物恢復

就當前的礦山開采工作來看，在經過長期的操作后，礦山開采區域都會或多或少出現土質硬化等問題。由此，在進行實際操作時，為提升土壤性能，可以選擇微生物等地下生物進行礦山的生態修復工作。一般來說，微生物都可以依照自身的生長、繁殖特性完成疏松土壤的工作，在保證不浪費多余資源的情況下達到礦山環境修復的目的。就常規狀況進行分析，可進行礦山環境修復的微生物主要包含了抗污染性及降解性兩種微生物。微生物可以將礦山區域內的部分有害物質通過溶解、轉化、固定等操作變為無污染的物質，將有助于開礦地區的綜合使用水平的提升。也可以有效降低部分有毒、有害物質的毒性，削弱其對整體礦山環境的影響。

2.3 水資源治理

在進行礦山的開采活動時，無可避免地會對當地的水資源造成污染及浪費。為保護我國珍貴的淡水資源，需要重視對水資源的治理工作。從當前的礦山開采工作分析可知，水資源的污染主要分為地下水污染以及地表水污染兩方面，若在開采礦山的過程中出現頻繁取水、大量取水的情況，將導致該地區的地下水位下降，地表水易出現缺乏甚至干枯的情況。為有效應對此類情況，可以選擇外地調水的手段減輕采礦作業區的供水負擔，或利用建設人工濕地等科學化蓄水方式改善此類問題，也可以通過種植綠化植被達到固水保水的目的，使地下水水位始終維持在相對正常的范圍內[2]。

2.4 礦山植被恢復

礦山植被恢復情況的好壞將直接影響到礦山整體的修復成效以及后續其他修復工作的有序推進。就通常情況而言，礦山地區的植被恢復方式主要分為直接植被恢復以及覆蓋植被方式兩種。具體的治理方案需要依照礦山的破壞程度、土壤營養及毒性、生物適應性等多種因素共同確定的。直接植被恢復就是通過增加開礦工作區域內的微生物及土壤動物的方式對環境進行修復，主要包含螞蟻、線蟲、蚯蚓等生物。此種方式的主要特點就是投入成本不高，且操作簡單易掌握。覆蓋植被恢復方式對土壤厚度要求較為嚴格，但也是成效顯著的一種方法，若土壤厚度高，則必須投入額外的修復成本，若土壤厚度低，則不能起到相應的修復作用，通過不斷的實驗證明，最佳的覆土厚度為6cm～10cm之間，同時可盡量種植豆科等具有固氮能力的植物，其優勢是價格低廉且操作簡便。在進行覆土工作時，可保證覆土與原土壤的混合量相同。在進行植被種植時，可選擇噴播的造林方式，并依據礦山的特點，利用挖掘魚鱗坑、圍堰砌筑等方式為植物提供良好的生長環境，綜合開渠、保水、覆膜、施肥等技術提升植被的成活率。

圖2 礦山生態修復

2.5 土壤土質修復

從現階段的礦山開采過程來看，整個工作流程對于土壤土質的破壞程度是最嚴重的，大部分開采施工區域都會出現土壤結構及性質轉變、營養物質流失、有毒有害物質增加等情況。為應對以上問題，則需要強化土壤土質的修復力度。土壤土質的改良主要分為以下三類。一是，利用異地取土的方式，在不破壞取土地區土壤結構的前提下，利用較為優質的土壤修復土壤破壞程度較大的區域，并在修復好的土壤上適當種植植物，進行環境改善。二是，對當前的廢棄礦井進行科學的改造，秉持不浪費、不污染、提升利用率的觀念，對各類土地資源進行充分的開發利用。三是，在受損的土壤中添加適當的化學物質以及肥料提升其營養含量，并提高其化學、物理特性，為綠植的生長、發育提供必要的生存條件，促進礦山環境的修復、重建，實現礦山資源的有效循環利用，提升礦山區域的經濟利用價值[3]。

3 礦山修復工程措施

3.1 地質地貌的恢復

回填整平工作是現階段常用的地質地貌恢復手段之一，此方式可以保證礦山整體平整性，避免出現較陡的溝坎，確保地表基層的穩定性。同時需要對開礦過程中形成的裸露坡面及地表進行土壤的穩定、加固工作，避免由于外力因素導致地質災害現象發生，不僅威脅周圍居民的生命財產安全同時也會導致二次破壞的情況。依照礦山當地的地質特性，還可以利用疏通土石方并科學修建溝渠等方式恢復土壤的生態活性，對塌陷的部位進行有效的填平修整。當地質地貌基本恢復其原本的性能時，才可以進一步完善礦山周邊環境的生態系統。地質地貌的恢復工作是降低礦山污染、提升環境質量的關鍵一步。地貌修復工作主要包含了土木網、土木格室等多種操作方法，被廣泛應用我國各地廢棄礦山等環境修復工作中。具體的操作流程主要涵蓋了物理工程技術、重物裝置技術以及人工裝置技術等，重物裝置技術常用的方法有客土噴播技術、植生卷鋪蓋方法等，物理工程技術包含預應力錨綜地梁技術以及鋼筋混凝土框架技術，人工裝置技術將有效提升礦山周邊環境的穩定性。在實際的修復操作期間，可以綜合工程技術、生物技術、人工裝置技術的優勢進行科學搭配。

3.2 采礦區生態修復

采礦區的生態修復工作是礦山整體修復工作中較為主要的一個環節，可以有效降低對生態環境造成的破壞及影響，極大減少地表沉陷等情況的發生。在采礦作業區需要大力推行充填采礦的方式，縮小地表沉陷的區域面積，對于已經產生裂縫的部分，可用作業廢石進行有效填充，并利用表層土進行覆蓋，最后利用植被種植的方式恢復采礦區的生態環境，避免出現裂縫擴大的情況，提升采礦區操作的安全性。另外，坡度較高的巖石邊坡以及較窄的臺階是露天采礦工程急需解決的問題之一，在實際的修復中，需要就坡度不同的邊坡進行針對性管理，科學制定相應的方式提升露天采礦邊坡區域的穩定性。若邊坡坡度大于75°，則需要注意邊坡的穩固性，再進行生態修復工作，若邊坡的坡度在75°至35°的區間范圍內，則需要首先用削坡的方式對邊坡進行改造，在其穩定性提高時再進行修復作業，若邊坡坡度小于35°，則可直接進入生態修復環節[4]。

3.3 排矸場生態修復

排矸場主要修復對象是坡地及丘陵，需要對此區域內的排矸場進行邊坡的穩定工作，主要的操作流程是降低矸石山的相對高程、加固坡面、平整水平階。在堆放矸石時，先需要就矸石山的底部土地進行平整、夯實工作，每堆矸石的間隔距離應保持在3.5m左右，同時修建的臺階寬度需要大于3.5m，堅持由內至外的工作順序，并保證層層壓實，在溝口加裝漿砌石排水溝以及攔渣壩，在邊坡地區以13m作為一個間隔周期修建導流渠，各矸石堆的排列方式應盡量保證“品”字形，然后在排矸場上覆土，最后再依照當地的氣候及土壤特質挑選成活率較高、綠化效果較明顯的植株進行種植。

3.4 排土場復墾

在進行排土場的生態環境修復工作前，需要預先采取相應的措施，保證邊坡的穩定性，再綜合利用植物及工程措施進行生態修復。對部分具有安全隱患的邊坡應進行加固處理，主要的施工流程包括了削坡開槽、建設攔河壩、加裝深空預應力錨、長錨桿、修建抗滑樁等操作。排土場復墾的植株需要保證其抗病、抗旱、抗寒、抗病蟲害等能力強，同時成活率高，具有美觀性。在移栽植被時主要可采用植生盤、堆土袋、掛網綠化等方式，若種植區域為林地，則需要做好覆土工作，其厚度應盡量大于0.3m，使用坑栽法則需要在坑內填入客土，在邊坡角度小于35度時，可直接種植普通品種的林木，在邊坡角度小于20°時，可直接種植果樹或其他具有經濟價值的植株。在栽種完成后，需要在種植區域附近建立較為完善的排水、保肥設備。通過綜合工程及植物技術的優勢進行礦山排土場區域的復墾工作，將極大提升其恢復速度。

3.5 尾礦庫復墾

在尾礦庫施工全部結束且閉庫一段時間后方可進行復墾工作，要保證各工程設施已經逐漸平穩下來。依照尾礦的具體結構特點以及化學特點等制定不同的治理方案。不管尾礦的酸堿性如何，都需要利用礦山的整體開發走向對其進行深埋的處理。若尾礦中含有有毒有害物質或有放射性時，則需要精確檢測其濃度及含量，依照開礦環保標準建設隔離層，并將其進行深度掩埋。若尾礦中含鹽量較大，則需要增加除鹽操作。嚴格控制尾礦附近排水設施的建設質量，使其滿足防洪標準，同時在最后覆土操作時，需要保證覆土厚度大于5cm，避免水土流失的現象發生。

3.6 邊坡治理

由于礦產開采不均會導致礦山周邊的巖體結構不穩，因此在開礦工作完成后極易出現山體滑坡等地質災害，在進行邊坡治理工作前，需要利用精密的科學儀器對邊坡進行全面監測，做好數據的統計工作，數據收集好后方可進行邊坡治理工作，常見的邊坡治理方式有以下四種。第一，全面掌握邊坡情況，若發現不穩定巖體及陡坡時則需要進行削坡操作，若坡度不大則可利用填方壓腳的方式進行處理。第二，若邊坡土壤含水量高，則應立即進行排水操作，防止地下水對工程造成干擾。第三，治理土質破碎帶時，應注意清除危巖及錨桿。第四，若邊坡風化情況嚴重，則可以小范圍建立擋土墻，防止出現塌方的事故[5]。

4 結論

綜上而言，礦山工程事關我國國民生產生活以及經濟建設發展，各部門、單位需要認識到恢復礦山生態的重要性，利用多樣化的生態修復手段，結合開采工作對礦山造成的實際影響以及礦山自身的特征，有針對性地制定修復方案，利用微生物、植被、土壤等方式進行生態修復，并綜合工程施工建設對礦山的生態環境進行有效的修補，維持其周邊的生態結構平衡，同時在后續的開采過程中注意不要對礦山環境造成破壞，保證礦山開采工作健康、規范的推進。