矿山地质环境恢复与重建技术探讨

李 野，孙大磊

（辽宁水文地质工程地质勘察院有限公司，辽宁 大连 116037）

经济的快速发展离不开矿产资源开采，随着开发规模与强度的不断变大，矿山废弃面积变得愈来愈多，对生态环境和经济发展带来很大的影响，已经变成需要解决的社会问题，矿山地质环境恢复与重建已经变得迫在眉睫。生态恢复是进行矿山废弃治理的重要措施，已经在很多国家普遍采用，可以更好地恢复地貌景观，起到美化环境、增加农田的效果，对构建人与自然和谐发展起到很好的促进作用。

1 地质环境和地质灾害的形成

1.1 地质环境

地质环境属于自然环境的一种表现形式，通常情况下地质环境都是由水圈、岩石圈以及大气圈所组成的环境系统，经常长期的地质演化，三者之间会发生相互形式的物质转移和能量转化，从而形成一个较为稳定和平衡的环境开发系统。对于地球上的人类和其他生物来说，其赖以生存的地球是处于不断变化和运动的状态中，而人们在依赖地质环境的同时，也在加速着地质环境的变化。因此在未来的发展过程中，人们要能够对生产行为中可能出现的地质灾害进行预测分析，并结合地质规律制定相应的防控措施，尽可能降低地质灾害发生时对经济和资源造成的损失。

1.2 地质灾害

地质动力活动和地质环境异常变化的存在，是导致地质灾害发生的主要原因，在地球内动力、外动力以及人为地质动力的作用下，地球在运行的过程中会出现异常的能力释放、物质运动以及岩土的变形位移问题，这些变化一旦出现，就会给人们的生活、经济活动、生命财产以及赖以生存的生态环境带来巨大的威胁。在当前阶段地质环境不断恶化的过程中，人为因素是最主要的影响因素，由于地质灾害发生会产生非常严重的后果，因此各个地区都提高对地质灾害防治工作开展的重视程度。现阶段常见的地质灾类型包括滑坡、泥石流、地面沉降、地面塌陷、地震等，不管发生哪种类型的地质灾害，都会带来非常严重的后果，因此必须要能够在灾害分析的基础上，制定相应的防控预案，做好全面的地质灾害防护工作。

图1 矿山开采滑坡

2 矿山地质灾害的主要类型和成因

2.1 滑坡、崩塌灾害

当前阶段矿产资源的开采方式主要有两种，分别是露天开采和地下开采，不管采用哪种开采形式都会导致矿山开采的过程中出现崩塌和滑坡等灾害，同时不管发生哪种类型的灾害，都会给矿产企业造成巨大的经济损失，同时会给一线工作人员的生命财产安全带来巨大的威胁，同时还会影响到矿山所处区域的经济发展和社会发展。在不同类型的作业环境中，其灾害的产生形式也是有所不同的，在露天开采的环境下主要会在矿山边坡区域发生滑坡和崩塌，同时随着山体表皮的剥落，还会出现严重的泥石流灾害 ；而在地下开采的环境下，崩塌是最为常见的灾害。

2.2 矿体内在原因引发的灾害

随着矿山开采工作地不断推行，矿山附近的地质环境也会逐渐发生改变，在对矿山进行开采之后，如果不能对开采区域进行有效的填充，矿山缺失所导致的地质环境的破坏也是难以恢复的，同时伴随着地层风化和地壳运用因素的存在，会进一步加剧破坏的后果，进而引发更加严重的地质灾害，例如地表下沉、瓦斯爆炸等，任何一种形式灾害的出现，都会造成无法估量的后果，在对人身安全带来威胁的同时，还会造成巨大的经济损失。

2.3 矿山地下水位变化引发的灾害

在整个地质灾害中，矿山水文变化灾害是其中发生频率最高的灾害之一，并且危险性也是非常高的。在矿山开采工作开展的过程中，加强对地下水量的估算是非常重要的，在每一开采工作开展之前，都要能够提前对矿井内的涌水量和突水量进行测量，得到的测量结果是开展后续采矿工作的重要依据。除了测量结果的精确度以外，还有其他类型的因素会对地下水位带来一定的影响，常见的因素包括裂隙水、大气降水等。

3 矿山地质灾害防治和地质环境保护对策

3.1 做好矿山开采前的调查、准备工作

要想提高矿山地质灾害综合防治工作的质量和效率，做好矿山开采前的准备工作是非常重要的。在正式开展矿产资源开采工作之前，相关工作人员必须进行实地考察，对矿山区域内的环境和地质构造情况有着全面地掌握和了解，并在此基础上制定后续的矿山开采计划，从而能够有效避免在开采过程中突发的岩石碎裂或者变形问题。除此之外，工作人员还要加强对矿区边坡的实时监测，并针对边坡做好相应的加固工作，对于容易发生灾害的区域要进行特殊标注，并在开采的过程中做好相应的预防工作。

3.2 加强对于矿山开采现场的管理工作

在开采现场，首先要在容易掉落碎石的地区设置相应的防护网，降低碎石掉落造成的安全威胁，同时还要安排专业的管理人员在整个开采现场进行定时的巡视，这样就能够及时发现开采过程中存在的险情以及一线工作人员操作上的错误，并及时的整改和制止。最后矿产开采企业还要针对一线的技术人员，开展定期的安全教育宣传工作，从而能够使全体工作人员的安全意识得到大幅的提升。

3.3 实施爆破措施

爆破是矿产资源开采工作中最常用的一种技术手段，爆破技术在实际应用的过程中，其技术要求是非常高的，同时其危险发生概率也非常高，因此在山体爆破工作开展的过程中，要能够对火药爆破中火药的使用量进行精确的计算，并合理确认安装位置。爆破技术手段的灵活运用，不仅能够给矿山开采工作带来巨大的便利，使整个开采工作的效率和经济效益都得到巨大的提升，还能使后期开采过程中地质灾害的发生概率显著降低，所以对于现代化矿区的发展有着非常重要的意义。在当前阶段爆破技术运用的过程中，要能够对光面爆破技术进行合理地运用，其中加强对炸药使用量的控制，能够在最大程度上降低爆破开采工作对生态环境带来的影响。

3.4 落实矿山恢复治理和地质环境保护工作

①要严格按照开采前制定的开采计划开展开采工作，严禁出现违规开采行为。②对于矿山开采过程中产生的废料和渣土来说，严禁胡乱堆弃，要放置在规定区域内。③开采单位还要加强对渣土堆放区域内的管理工作，要安排专门的技术人员加强对现场管理的巡查和监视。④开采单位要针对整个矿区进行全面的监控，并需要进一步加强对开采人员的监管，从而可以有效避免人工操作失误问题的出现。

4 矿山地质环境重建技术应用

4.1 土壤改良

化学改良物可以进一步提升土壤肥力。植物正常生长离不开氮、磷等成分，矿山废弃地区没有栽种植物，土壤中原有的氮、磷等都几乎消失殆尽，无法满足植物正常生长的需要，应该在矿山废弃区域施加含有氮、磷物质的肥料，对原有的土壤进行改良。可以采用优质的农用肥料，比如草木灰、农家肥等，也可以适量施加化学肥料，可以快速提高土壤的肥力，调节土壤的 pH。采用含有 Ca2+化合物的肥料可以降低土壤中重金属物质的毒性，因为溶液中不同离子相互间具有促进、抑制作用，提高某种离子浓度植物则会对其他物质的吸收量产生变化，对其他化学物质吸收起到一定的抑制作用，重金属离子由于Ca2+的存在而变得缓和。Ca2+对土壤中的金属离子会产生抑制效果，采用 CaSO4·2H2O、CaCO3成分的肥料，可以进一步减小土壤中重金属物质的毒性，有利于植物的健康成长。石灰可以对土壤的 pH 进行调整，在进行土壤改良以前需进行pH检测，按照酸碱中和原理进行处理，针对具有酸性的矿山废弃地，可以采用熟石灰等材料进行中和，应该严格控制使用量，以少量多次的原则进行施加。具有碱性的废弃地，可应用硫酸或硫酸氢盐等物质进行改良，使土壤可以实现酸碱平衡，更好地进植物生成。

4.2 微生物修复

土壤中大量微生物进行新陈代谢，可以分解出很多有机物质，采用微生物修复技术对矿山开采废弃土壤中的有害物质可起到很好的中和作用，已经在水污染治理方面得到了广泛应用，而微生物对矿山地质环境进行修复才开展10多年，主要采用施加生物肥料、营养添加法等。根瘤菌肥料为一种具有提升土壤固氮能力的植物，为植物生长提供所需的氮化物。叶面固氮菌肥可以使植物叶面吸收空气中的氮元素，磷细菌肥料中具有有机磷、无机磷化合物，遇到土壤中的水分则可以形成有机磷，会促使土壤中生成氮菌、消化细菌。钾细菌肥料可以将磷石、长石等进行分解，把钾、磷元素分离到土壤中，可以促进植株健康生长。均根肥中含有微生物，可以使植物根系得到很好的生长，有利于吸收土壤中的营养物质，还可以提升植物的抗旱能力。

4.3 植物修复

植物根系具有更好的生物修复能力，可以将矿山废弃土壤改造为良田，很多国家都对植物修复技术进行了深入的研究。我国对植物修复土壤方面也开展了很多实验，利用杨树对汞、镉等污染物进行消除，对种植过水稻的区域改种为芝麻，使两种不同植物的根系微生物得以共同作用，对提高土壤肥力有着很好的效果。植物降解是利用植物根系与微生物的相互促进作用，对土壤中有害的物质进行降解处理，使有毒分子结构发生改变，逐渐变成没有毒性的物质。植物具有十分庞大的根系，有着很好的土壤固定作用，也可以将土壤中的污染物进行紧固，避免对附近生态环境造成破坏，植物在不断的生长过程中，可以将污染物与养分同时吸入到植物体内，土壤中的污染物质含量则会相应地减少。

综上所述，矿山地质环境治理应该对现有情况进行详细调查，制定出符合实际需要的措施，遵循环境治理理论与生态学原理，采用切实有效的生态恢复技术与重建技术，对土壤进行改良，保证植被的有序恢复。