我国矿山土地复垦及生态重建技术分析

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  摘要:我国是矿业生产大国,有95%以上的能源、80%以上的工业原料和70%以上的农业生产资料来自于矿产资源。矿产资源的开发利用,有力地支撑了我国经济社会的快速发展。但我国矿业在推动经济发展的同时,也给生态环境带来了严重的问题。本文主要对矿山土地复垦的问题及其对策进行分析探讨,以供参考。
  关键词:矿山开采;生态环境;土地复垦
  一、矿山开采对生态环境的影响
  (一)占用和破坏土地
  矿产资源开发利用必然占用和破坏土地,包括采矿场破坏土地、废渣堆放破坏土地、地面塌陷破坏土地、矿区修路及建设厂房占用破坏土地等,矿山对土地的破坏存在于矿产资源开发的各个环节!露天开采外排土压占的土地约是挖掘土地量的1.5~2.5倍,平均为2倍。目前,露天矿排土场压占土地达16300hm2,造成了对土地资源的大量压占。
  我国有94%矿区是井下开采,井下开采对土地造成的破坏主要是地表塌陷,在矿产资源被大量开采出以后,岩体原有的平衡状况将会受到破坏,资料表明,对于井工开采,每采1万t煤炭就有0.01hm2~0.29hm2的土地塌陷;平均为0.2hm2的土地塌陷,截止目前,受煤炭开采下沉影响(以下沉大于10mm为标准)的土地面积达40万hm2左右。
  (二)造成水资源污染
  矿山开采造成水资源污染包括地表水资源污染和地下水资源污染。地表水资源污染主要是指选矿水和选矿废水排入地表水体所造成的污染。在采矿生产过程中,露天开采或地下开采疏干排水和废石淋溶水都含有较高的悬浮物及重金属等,排入水体后往往造成地表水体的有机污染和重金属污染,并且增加水体的混浊度,影响水体纳污能力。另外,矸石及露天堆煤场遇到雨天时所排放的大量废水也很容易使矿区周围的河流、湖泊变成黑色死水。
  相对地表水资源污染,地下水资源污染更具有隐蔽性,且影响深远,难以恢复。矿产资源开采强度和延伸速度的不断加大提高,使得矿区地下水位大面积下降,导致缺水地区供水更加紧张,影响当地居民的正常生产生活。
  (三)诱发地质灾害和水土流失
  由于地下采空,地面及边坡开挖影响了山体、斜坡的稳定,往往导致地面塌陷、开裂、崩塌和滑坡等频繁发生。而矿山排放的废渣堆积在山坡或沟谷,废石与泥土混合堆放,使废石的摩擦力减小,透水性变小而出现渍水,在暴雨下也极易诱发泥石流。同时,矿山开采直接破坏地表植被,露天矿坑和井工矿抽排地下水使矿区地下水位大幅度下降,造成土地贫瘠,植被退化,最终导致矿区大面积人工裸地的形成,极易被雨水冲刷;由于排土场和尾矿占地,形成地面的起伏及沟槽的分布,增加了地表水的流速,使水土更易移动,冲刷加剧。
  (四)破坏生物多样性
  废渣排放、植被清除、土壤污染与退化都严重影响着矿区动植物的生存,对生物多样性造成的破坏往往是不可逆的。生物多样性丧失后,虽然一些耐性物种能在矿地实现植物的自然定居,但形成的植被质量也通常是相对低劣的,因为矿山废弃土地土层薄、生物活性差,受损的生态系统恢复又非常缓慢,往往要50~100年,所以,矿山开采对生物多样性的破坏往往是致命的。
  二、矿区恢复利用的典型技术
  (一)矿区土壤污染的治理
  1.矿区土壤重金属污染的治理。国内外矿区土壤重金属污染治理主要包括物理、化学和生物治理技术三类。其中,生物治理技术包括微生物修复技术、动物修复技术与植物修复技术。设施简便,投资少,对环境扰动也少,被认为是最有生命力的。
  2.矿区土壤培肥改良技术。土壤培肥改良技术就是对土壤团粒结构、pH值等理化性质的改良及土壤养分、有机质等营养状况的改善,这是矿区生态恢复的最终目标之一,具体包括:(1)表土转换:在采矿前先把表层及亚表层土壤取走并加以保存,待工程结束后再放回原处,这样虽破坏了植被,但土壤的物理性质、营养条件与种子库基本保持原样,本土植物能迅速定居。(2)客土覆盖:废弃地土层较薄时,可采用异地熟土覆盖,直接固定地表土层,并对土壤理化特性进行改良,特别是引进氮素、微生物和植物种子,为矿区重建植被提供了有利条件。(3)土壤物理性状改良:土壤物理性状改良的目标是提高土壤孔隙度,降低土壤容重,改善土壤结构,短期内可采用犁地和施用农家肥等方法。(4)土壤pH值改良:对于pH值低的酸性土壤可施用碳酸氢盐或石灰来调节酸性,增加土壤中的钙含量,改善土壤结构。(5)土壤营养状况改良:主要包括化学肥料、有机废弃物、固氮植物、绿肥、微生物等。
  (二)矿区植被的恢复
  根据矿区的气候和土壤条件,植被筛选应着眼于植被品种的近期表现,兼顾其长期优势,植物品种的选择首先要根据生物学特性,考虑适地适树原则,尤以选择根系发达、固土固坡效果好、成活率高、速生的乡土植物。在配置植物时要考虑边坡结构、种植后的管护要求、自然条件等,以决定种植的形式和品种。同时要考虑与设计目的相适应;与附近的植被和风景等条件相适应。
  (三)矿区水土流失的综合治理
  1.固体废弃物拦挡工程。在堆弃场地建设挡渣墙、拦渣坝和排水工程等,进行拦挡与防漏处理。
  2.坡面排水工程。对影响矿山安全的坡面,根据坡长分段布设截流沟、排洪渠等工程,并配以防护林草带,增加植被覆盖,减少坡面径流对地表的冲刷,保证矿业生产安全运行。
  3.边坡防护工程。矿山开采形成的各类边坡,除尽可能采取措施恢复植被外,根据边坡稳定程度及对周围的影响,采取相应的工程措施进行防护。坡面防护根据坡度不同而采用石砌护坡或植被护坡。
  4.土地整治工程。对矿山生产过程中产生的大量废石堆、废弃工业场地及尾矿库,采取排蓄结合的办法,排水拦渣,有效解决“三废”污染。同时对服务期满的弃渣场、尾矿库采取复垦措施,提高土地利用率。
  5.植被恢复工程。对各类裸露面,分别采取不同的措施,加速植被恢复。
  (四)矿区综合开发利用
  矿区综合开发利用要因地制宜,根据矿区开采后的破坏程度和范围,以及当地的自然环境和社会环境等因素来确定。开发利用的一般原则是:人多耕地少的地区,可种植农作物;靠近城市的地区,可修建公园、娱乐场所或者其它工业用地;靠近风景区的地区,可营建休养旅游设施;与地表或地下水连通的露天采空区或塌陷地,可辟为水库、鱼塘、人工湖泊或水上娱乐场所;有的矿井可作为仓库等;即使是暂时未利用的边远地区,为了保护环境,也应在重整土地的基础上,种草植树,促使生态演替,在条件成熟后,可开辟为牧场。
  三、结语
  总之,土地是人类赖以生存和繁衍的场所,对人口众多,耕地少的国家来说,其意义尤为重要。采矿作业造成土地破坏和荒芜,是世界各国普遍存在的一个严重问题,无论是采矿场、废石场、尾矿场还是地表沉陷区,都属于破坏性占地,它严重破坏生态平衡和自然景观,造成环境污染的扩大,其影响是深远的。因此必须正确处理发展矿业与保护环境的矛盾,将采矿作业破坏了的土地及时复垦,予以充分利用,为实现耕地总量动态平衡和土地资源可持续利用作出应有的贡献。
  参考文献:
  [1] 浙江省台州市某废弃矿山生态环境复绿设计研究[A].胡荣荣.防治地灾 除险安居——浙江省地质学会2017年学术年会论文集[C].2017
  [2] 临平邱山废弃矿山地质环境治理技术研究与实践[A].李树一.地质调查 环境保障 实现找矿新突破-2012年华东六省一市地学科技论坛文集[C].2012
  (作者單位:湖北省城市地质工程院)
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