废弃矿山地质环境恢复治理方案研究

黄 乐

（浏阳市自然资源局，湖南 浏阳 410300）

长期以来，矿产开发处于粗放型的发展状态，大量矿山开发导致资源枯竭。废弃矿山是人类为获得矿产资源而对土地进行剧烈改造的区域，是剧烈人为干扰下的一种特殊的环境类型。随着人们生态环境意识的提高，矿山地质环境问题受到社会的普遍关注，如何恢复和治理废弃矿山的地质环境成为专家学者探讨的焦点。本文以废弃矿山地质环境中存在的问题为切入点，探讨废弃矿山地质环境恢复治理的相关措施，以期为其恢复治理工作提供参考。

1 矿山地质环境评估

受到矿山自身特性的影响，其环境破坏原因大多是矿物的开采挖掘所导致的，矿山周边产生了大量的固体废弃物无人处理，废弃物大面积堆积使原有的地貌景观遭到破坏，开采场周边的自然植被遭到严重碾压。由于人们一味追求矿业经济的发展，而忽视生态环境的保护，导致地区的矿区因矿业活动而诱发了地面沉降，水均衡破坏等问题。

矿产资源的开采对周边环境产生的危害十分严重，比如露天砂石矿产资源多处于山区或丘陵地区，海拔大多在100m～1000m之间。人们在露天开采时，很容易形成露天边坡，导致滑坡事故多发。

另外有矿区位于泥石流发育的泥石流沟上游，在多雨季节时，矿物开采所产生的固体矿渣，将会形成泥石流，使周边城镇居民的生活受到影响，严重时甚至会危及生命；矿山地质环境的评估需要遵循一定的原则，制定健全的评估指标，结合当地矿山的实际情况，选择最为适合的定量评估方式，按照矿山开采对周边环境的破坏程度，以及对周边居民日常生活的影响程度，将评估结果按照危害程度划分，找到主要矛盾的形成原因，并以此为依据，将原有的恢复治理方案加以改进。

选取具有独立性的评估指标，避免重复计算所导致的评估结果偏差，保证评估的科学性与真实性。矿山地质环境评估体系是一个有机整体，必须客观全面地反映出矿山资源分布情况，生态环境，采矿工程活动等各系统指标，且反映出上述指标间的相互关联程度。

2 废弃矿山地质环境中存在的问题

矿产开采都会影响矿区地貌，尤其是露天开采模式。矿区生产以挖损土地和剥离土地为主，地表植物被砍伐，植被大面积损毁，山岩大面积裸露，与此同时，开采所产生的大量固体废弃物会侵占很多土地资源，导致许多林地及农用地荒废。废弃物的大量堆积及常年搁置，使得矿区土壤性质下降，水土流失及大气污染都较为严重，进而降低了矿区生物的多样性，生态群落及生态环境都遭到严重破坏。矿产开采很有可能对地下水资源含水层造成破坏，若长时间废弃而无正规管理，则会造成水污染扩散至地下水，给附近居民用水带来安全威胁。

2.1 大面积占用土地

大部分矿区露天开采过程中，废石剥离能力比较有限，造成废弃物的大量堆载，占用大量地耕地及林地。开采过程中，临时居住建筑、工厂及矿区道路等也会大量占用土地资源。土地资源的严重浪费加剧了人地矛盾，严重影响了社会经济的发展，也加剧了土地荒漠化及水土流失，生态环境更加恶化，对附近植被造成一定破坏。露天开采过程中会产生大量废弃物，外排废弃物占用的土地是远高于开采区，大量土地资源被浪费，生态环境破坏严重。

2.2 植被被破坏

在矿山开采过程中不可避免地会不同程度地改变原有地貌地形，给地表景观带来极大影响。露天开采过程中会破坏植被或者造成植被损毁和砍伐，工业设施、尾矿及废水排放等的大量碾压和占用使原有植被遭到不可逆性的破坏。矿区可能散布着剥离的大量废弃石，植物无法存活，数量不断降低，适应能力差的植物甚至消失，植物及动物的数量及种类都会大量减少，生态系统急剧恶化，生物多样性严重改变，从而加剧了生态环境恶化。

2.3 生态环境问题突出

矿山的长期开采导致大量可利用土地被占用，尤其是露天开采，其外排的大量废弃物不仅造成大量土地资源浪费，还给周围大气环境造成极大污染，导致环境恶化。开采过程中产生的粉尘大量浮于地表，在风力作用下，会严重污染周围空气，导致空气质量急剧降低。无序堆积的大量废弃土石，结构松散，极易被搬运，在风和雨水的作用下向周边迅速扩散，加上大多岩土中碳酸钙的含量较高，空隙大，少有水肥，无生物性的作用，磷、氮的含量比较低，很难生长植物。同时，矿产资源的开采导致矿区土地岩石裸露，起伏不平，土壤缺失，造成生物生长环境急剧恶化。此外，大量的开采活动加重了矿区土壤板结及水土流失，原有生态环境遭到严重破坏，乡土植物群落几乎荡然无存，植物发生逆向演替。

2.4 景观破坏严重

矿山的大量露天开采给矿区地貌带来严重影响，残垣断壁遍布，植被完全消失，整体地貌严重破坏。周围大量废弃物的堆载导致林地及农作物被大量破坏，动植物及生物群落破坏严重，整个景观系统生硬、单调，极为不自然，同周围自然景观非常不协调。景观破坏导致矿区地质灾害频发，水污染、大气污染等问题严重影响当地居民生活。林地和农用地的减少也降低了矿区周围民众的收入，加上不断蔓延的水土流失导致矿区周围土壤肥力和保水能力下降，整个生态链的效益普遍减少。

3 废弃矿山地质环境恢复治理

3.1 土壤恢复治理方法

3.1.1 垫层法

垫层法适用于地下水位以上的土壤局部或整片处理，可处理的湿陷性黄土层的厚度为1m～3m。依据废弃矿山地形特征和废弃矿采坑调查结果，按照采坑的实际宽度、深度对其坑内残山、边坡浮石、岩墙和外围渣堆等进行清除，将挖方废渣用于平整低洼处，进行垫层补救。清理堆载废弃物时，应充分考虑采坑附近填料是否充足，废弃物为首选填料，以确保土地资源恢复的效益最大化。矿区土地平整后，土壤层厚度下降，会出现基岩裸露和无土壤层的问题。矿区土壤流失严重，要想恢复矿区生态环境，人们必须先改良土壤，恢复土壤层后方可复绿。废弃土地可以通过客土覆盖的方式恢复土壤层，人们可以将矿区附近可利用土源覆盖到修复的土壤位置，为复绿提供土壤条件。

3.1.2 挤密法

挤密法适用于处理地下水位以上且饱和度≤65%的湿陷性黄土，可处理的湿陷性黄土层厚度为5m～15m。废弃矿山地质环境恢复治理中改进后的挤密法，即挤密强夯法应严格按以下步骤进行：平整场地→标第一遍夯点位置，测量场地高程→起重机就位，夯锤置于夯点位置→测量夯前锤顶高程→将夯锤起吊到预定高度，开启脱钩装置，待夯锤脱钩自由下落后放下吊钩，测量锤顶高程→重复上步，在强夯完成后应填平凹坑，用落距6m低能量夯锤满夯一遍，使夹层土密实。

3.2 植被恢复治理方法

采用土壤恢复治理方法整治好土壤后，要选择抗逆性强的植物，构建人工植物群落，有效恢复植被，确保矿区生态环境治理效果。合理选择修复植物是矿区植物群落恢复的关键，如果选择的植物难以成活，就很难达到植被恢复效果。因此，在选择植物时，人们要充分考虑土壤性质、区域条件和坡向等因素，选择适应能力强、抗病虫害效果好且能生长在贫瘠干旱区域的植物，确保其根系深、生长速度快且冠幅扩展快，具有经济利用价值。

植物群落是恢复治理矿区生态环境首先要考虑的重要内容，选择合适的植物群落极为关键，要确保其同周边生态环境相协调。植物群落品种的差异直接影响矿区生态环境恢复成本和植物群落稳定性，所以要依据保持水土稳定和因地制宜的原则，合理选择和搭配植物品种，构建起由草、藤、灌、乔等组成的生态群落体系，其间要坚持乡土植物与外来植物相结合、维持生物多样性的修复原则。植被修复技术主要有阶梯法、PMS植生基材喷射法和客土喷播法等，其中边坡复绿采用阶梯法，土壤性质改善选用客土喷播法，高陡边坡选用PMS植生基材喷射法。

重建景观是废弃矿山治理中与矿区历史人文、社会经济发展协调统一的工作，合理重建景观能够确保矿山同周围环境的统一和谐，推动当地人文发展和经济社会的发展。废弃矿区是人为剧烈扰动的破坏性景观，也是人类为获取资源对土地的一种破坏，开采前后，矿区景观发生天翻地覆的变化，景观的生态平衡被打破，改变的景观已经超出或失去自我调节能力，使得景观更加突兀。因此，要想重建景观，人们必须充分了解矿区社会经济状况、人文景观、历史背景、景观破坏程度及主要污染等，科学评估废弃矿区的景观破坏程度，依据美学原理科学地规划用地，以强化矿区社会活动管理，改善废弃矿区生态景观，确保其治理后能够长期正向演替。

4 恢复治理方案改进

结合矿山地质环境评估结果，将矿山划分为不同区域，实行分区治理，按照区内相似、区际相异的原则，将其分为地质环境治理区、预防区以及保护区三类。将破坏较为严重的地区划分为矿山环境治理区，针对该区域重点治理。采用超前开采利用疏干水的方法，在含水层被破坏之前，选择合适的统筹方式，将其存储起来，以保证供水水源充足。根据山体滑坡的稳定性评估结果，确定工程规模及工程量，制定科学的开矿方案，避免无序开采造成简单的坡高和坡角，并及时搭建支挡工程，加固该区域并修建排水工程建设。在矿产开采结束后，向所产生的地面塌陷及裂缝处灌注水泥砂浆，采取密闭，灌浆措施，保护地下坑道安全。若地面塌陷规模较小，可以直接向其填充固体废渣，并禁止周边居民在该区域内开展生产建设活动。

因废弃物大面积堆积使原有的地貌景观遭到破坏区域实施生态修复工作前，对区域内植被资源进行一次调查摸底，严格控制矿山开采废石占用土地，禁止在规定场地外开展矿业生产活动，禁止挖损土地，破坏植被，随意倒渣。具体实施方案在原矿堆场后背部修建挡墙，矿区沿河道修建河堤护坡，将废石堆积场地清理出来，进行绿化治理。

根据对矿山地质环境进一步评估，对泥石流高发区采取斜坡多级截水措施，使径流绕开形成区，直接进入沟口，消除泥石流形成的水动力条件；另外设置拦挡，可以起到减速滞淤的效果。

5 结语

恢复废弃矿区的自然生态环境，对于当地经济建设的可持续发展，避免发生地质自然灾害具有重要作用。生态环境恢复是治理废弃矿山地质环境的基础，必须在消除地质灾害的前提下平整和恢复土地资源，恢复植被资源，为废弃矿区营造良好的生态环境。在废弃矿山的恢复治理过程中，人们可以采取回填露天开采坑、修筑排水系统、重构植被生态体系等措施，修复土地资源，种植多种植物，以改善废弃矿区生态环境，为周围民众创造宜居的生活环境。