贵州省某区历史遗留矿山生态保护修复治理模式探讨

高建才，梁国礼，刘兴金

（贵州省有色金属和核工业地质勘查局物化探总队，贵州 都匀 558000）

贵州矿山开采历史悠久，以往大多矿山只重视发展，生态修复理念缺乏，破坏原始地形地貌，大量矿坑水直接排放到附近河流，矸石顺坡堆放等造成生态破坏十分严重。现在生态文明建设已然成为重中之重，早期的采矿活动，规范管理差，特别矿井水（酸性废水）[1]污染很难修复治理。

某区早期的采矿活动，使地下水隔水层（矿层）被开采，地下水系统受到严重的破坏；同时，开采出的矸石等污染物乱堆乱放，地表水流经被破坏的矿层或矸石堆积区淋滤形成含硫废水后沿裂隙下渗到地下。受污染的地下水体经矿井汇聚、排泄出地表，最终汇入河流。现场调查：水体呈黄色、褐红色，pH值达2.0，河流及地下水体受污染严重，河流内动植物绝迹。水是生命之源[2]，污染问题已严重威胁当地数千居民的生活环境及饮水安全。而传统修复治理只是对破坏区及矸石场进行简单复垦复绿，针对酸性废水修建污水处理厂或者并无处理，这样的修复治理模式存在较多问题，后期维护成本较大，并不能长久有效地运行，本文提出的综合治理模式，经初步估算，采用该法治理后，受污染河流水体pH值可提升至5.5以上，河水清澈度可得到大幅提高，水质可大幅改善，矿山生态环境、水域生态环境得以重建。重现绿水青山。

1 矿山破坏及矿井水污染情况

当地早期进行的小规模矿山开采以硐采结合露天开采为主，露天开采没有规划，地表土体大面积开挖，浅表矿山层破坏严重，矿渣乱堆乱放造成了大面积的生态植被环境破坏；该地区矿山属历史遗留矿山，矿井废水、矿渣渗滤液等污染源无人治理，造成地下水及地表河流污染。

经前期水文地质、环境地质等调查及资料的综合整理，因矿层采空而造成矿区形成较多地裂缝，大气降水直接沿节理裂隙、地裂缝等下渗补给地下水。地下水流沿岩层节理裂隙、层间接触带径流运移，由于矿山开采，地下水遇阻水矿层于开挖面出露地表。

某区矿山开采过程中，矿层作为隔水层受到破坏，顶、底含水层中的水发生水力交换；与此同时，矿山开采形成采矿巷道及大量矸石堆积体，造成原埋藏于地下矿层中原处于稳定还原环境的硫、铁、重金属等化学物质暴露于氧化环境中，被氧化置换出来。坑道内该类物质在水流的带动下进入水体，改变水体化学组分和水质；坑道外大量矸石堆积于地表未进行处理，形成的大量淋滤水通过地表节理裂隙和岩溶通道进入地下水循环系统，造成地表、地下水体的污染。

矿山废水水体常年呈黄褐色、红褐色，矿井废水具有酸性强、含铁高的特点，废水直接排入河流，严重的水质污染导致水体使用功能丧失，水生生态严重退化，河段水生生物几乎绝迹，既不能饮用也不能灌溉。贵州大学2018年11月18日得出河流水质监测报告，河流现状水质为劣Ⅴ类水。在当地政府的监管和维护下，地表植被得以恢复，但由于技术、资金等问题，地表矿渣未得到合理的处理，矿渣及矿层中的淋滤含硫废水依然污染河流，下渗污染表、中层地下水。

2 综合治理模式探讨

为有效治理该地区生态环境破坏问题，在原有进行勘查和调研的基础上，对区内矿井水的主要补给源和补给通道进行详细水文地质勘查，结合综合物探、钻探等技术，详细查清矿区地下裂隙水、管道水分布位置，地裂缝深度及分布，采空区大致范围等，在全面调查该地区废弃矿山基础上，通过实施一系列工程措施及技术手段，恢复和重建矿区生态环境，使矿区周边及下游地区的生态环境得到明显改善，有效推进生态系统的良性循环。

本次提出综合治理模式，首先对矿山矿井水进行治理，矿井水治理方法为部分老窑进行回填+含水裂隙封堵+未污染的地表水截流改道+井口倒水闭气封堵+井口无动力爆氧+井口沉淀渗透反应池+排水沟，然后治理矸石，矸石处理方法为收拢+回填老窑+削方+场地平整+客土+种植乔木+播撒草籽+排水沟，最后对河道进行治理，方法为河道清淤+修建谷坊+修建挡墙（河堤）+水体物理混合+氧化塘建设。该模式主要工程介绍如下。

综合调查：对区内矿井水的主要补给源和补给通道进行详细水文地质勘查，结合综合物探、钻探等技术，查清矿区地下裂隙水、管道水分布位置，地裂缝深度及分布，采空区大致范围等。

裂隙封堵：对部分含水裂隙进行封堵，减少地表水及裂隙水进入地下水，并修建排水沟对地表水进行截流疏导。

矸石收拢及处理：在矿区内选择场地对区内的矿山矸石进行收拢，以便集中治理，矸石收拢前需对场地进行防渗处理，并修建一定的挡墙，并进行简单平整，平整目的为避免形成积水坑，平整标高可根据实际情况而定。收拢矸石后需要对其进行复绿，减小其淋滤水对环境污染，由于矸石表面无法种植植物，故需要覆土进行土壤重建，为了减小矸石的污染，在覆种植土之前需在矸石上覆厚0.1m以上的不透水粘土（如铝土质粘土），再进行客土，覆土厚度0.6m。

植被复绿：本着生态修复理念，在地下水修复过程中会造成一定的破坏，施工完毕后，对破坏区域需进行复绿，同时区内矸石堆积区也需进行复绿，复绿工程主要种植乔木，播撒草籽等，乔木选择当地易生长树种。

井口闭气封堵：对矿山有矿井水流出的矿井口进行井口闭气封堵，使废水恢复一个密封环境，减少水体氧化程度，主要挡水墙面外设计为渗透墙，主要采用灰岩修建。

无动力爆氧装置：矿井废水具有酸性强、含铁高的特点，在闭气挡墙下方采用无动力生态处理方法，利用水位高差设置水车进行曝气氧化，方便下一步处理。材质为工程防腐塑料，以避免被腐蚀。

沉淀渗透反应池：在矿井不远处修建沉淀渗透反应池，使废水得到沉淀处理，并除去大量铁离子及悬浮物，沉淀渗透反应池分为：中和调节池，池内投放石灰石提高废水pH值[3]，平流沉淀池，沉淀池进水口设水分布槽，避免进水冲击性流入，增加水力停留时间；将原锰砂过滤罐改为斜管沉淀池，提高沉淀分离稳定性。

排水沟：为了减少地表水对地下水的补给，同时使区内顺利排水，防止雨水冲刷，造成水土流失，减轻雨水对矸石的淋滤渗透，造成地表和地下水体的污染。

谷坊：为减缓沟道水流速度，使沟道逐段淤平，减轻下游山洪危害，抬高溪沟沟底侵蚀基点，防止沟底下切和沟岸扩张，并使沟道坡度变缓，拦蓄泥沙，形成可利用的坝阶地，利于下方建造氧化塘。

挡土墙：矿山矸石大多堆积于河岸边，对河流污染较严重，河流流量较大，对河岸两侧侵蚀较严重，局部河岸破坏严重，导致矸石直接垮塌入河流，故在河岸一侧修建挡土墙，稳固河岸，减小河水继续淘刷河岸，对河岸上矸石治理建立稳固基础。

河道清理工程：对河流污染严重河道进行人工清理，现河道主要呈褐红色-褐黄色，清除河道内受污染碎石、卵石、底泥，保持河道畅通和干净。局部河道破坏严重段进行护堤。

氧化塘建设：在合适区域建造氧化塘，之前处理过的废水进入种植有水生植物的人工氧化塘进行生物净化，利用基质、植物、微生物的三重协同作用净化废水，并在氧化塘末端建设渗透坝，水流经细沙-粗砂-卵石逐层过滤，层层净化从而实现达标排放的目的。氧化塘内种植水生植物等，主要种植节节草、灯芯草、芒草、雀稗、薹草、白三叶草、银羊茅、步地锦等，这些植物对矿山污水有一定的生物净化作用，能吸附铁离子及水面上的油垢。

渗透坝：采用物理水质净化原理，由内而外铺设细沙-粗砂-卵石-挡墙（下部挡墙，上部圆柱体柱子，每隔0.5m修建一根，砂石采用灰岩）。污水流经细沙-粗砂-卵石逐层过滤。层层净化，达到减轻污染的效果。

3 结论

历史遗留矿山生态保护修复治理模式主要在结合污染源的特性及现有工程的基础上，融入生态自然净化理念，拟采用一系列的综合方法进行生态保护修复处理，最终可达到地下水利用率提高，受污染河流水体pH值可提升至5.5以上，河水清澈度可得到大幅提高，水质可大幅改善，矿山生态环境、水域生态环境得以重建，重现绿水青山的目的。同时如果该方法试验效果突出，对贵州省历史遗留矿山生态保护修复治理积累经验，具有很好的推广意义。