矿山生态修复方法及工程措施研究

邓金辉

（江西省地质局工程地质大队，江西 南昌 337000）

矿产作为重要的能源之一，对我国的经济建设发展起着至关重要的作用，对此，我国应当重视对于矿山开采区域的治理、保护工作，利用生态修复方法恢复矿山开发区的生态平衡，提升矿产的有效利用率，促进我国矿山开采工作健康、环保、循环发展。

1 矿山开发导致的环境问题

1.1 环境污染

洗矿废水、矿坑排水等矿山污水未经任何处理便排入自然将极大影响湖泊等地下水系统的水质，同时，易造成水道的堵塞，导致地下水水位严重下降，表层水不断流失却得不到补充，最终干涸，土壤、植被等逐渐污染、干枯、死亡。另外，采矿过程中出现的采矿粉尘、车辆废气等有毒有害成分将对大气环境造成污染。生态平衡被打破，将严重威胁施工人员的生命健康安全。

1.2 地质地貌被毁

当前过度开采的事件屡屡发生，对矿山所在区域的地质地貌造成严重损毁，为方便开采建造的平台、陡崖由于没有植被覆盖，破坏了其原本的地质结构，且在外力的作用下极易发生坍塌等地质灾害。

同时，矿井的开采侵占了大量的土地资源，严重威胁了周边居民的安全，也使得该地区的自然风景遭到不可逆的破坏。

图1 过度开采遗留下的矿山

1.3 水土流失

矿山的开采工作使得当地的植被及土地受到了毁灭性的打击，尤其是露天开采的矿山，将加重矿山开发区域的荒漠化形势，在遭遇大规模降水情况时，会出现严重的水土流失，同时，土壤中的有机物质被冲刷带走，使得该地区的绿化植被无法获取生长所需要的营养。大量的裸露岩体将破坏此区域内的生态结构平衡[1]。

2 矿山生态修复方法

2.1 稳定化处理

常见的矿山生态修复方式之一就是稳定化处理，主要包含化学及物理两种处理方式。化学处理方式主要修复对象为尾矿表面，通过使用化学稳定剂，在尾矿表面生成壳膜，防止其受到风雨等外界环境的侵蚀。物理处理方法主要针对采矿区、排矸场等区域的前期生态修复工作，主要包含矿坑填埋、熟土覆盖等操作。通过使用物理处理法进行矿区环境的修复，将极大提升该区域的地表稳定性，同时有效解决了采矿过程中获得的矿山废弃物。当前，我国的矿山生态修复主要方式是综合利用物理处理方式与植被修复方法，优势互补，使得矿山环境得到快速转变，此方式相较于化学处理方式来说具有较强的成本优势，也不会对矿山环境造成二次污染，极大提升修复工作的安全性以及科学性。

2.2 微生物恢复

就当前的矿山开采工作来看，在经过长期的操作后，矿山开采区域都会或多或少出现土质硬化等问题。由此，在进行实际操作时，为提升土壤性能，可以选择微生物等地下生物进行矿山的生态修复工作。一般来说，微生物都可以依照自身的生长、繁殖特性完成疏松土壤的工作，在保证不浪费多余资源的情况下达到矿山环境修复的目的。就常规状况进行分析，可进行矿山环境修复的微生物主要包含了抗污染性及降解性两种微生物。微生物可以将矿山区域内的部分有害物质通过溶解、转化、固定等操作变为无污染的物质，将有助于开矿地区的综合使用水平的提升。也可以有效降低部分有毒、有害物质的毒性，削弱其对整体矿山环境的影响。

2.3 水资源治理

在进行矿山的开采活动时，无可避免地会对当地的水资源造成污染及浪费。为保护我国珍贵的淡水资源，需要重视对水资源的治理工作。从当前的矿山开采工作分析可知，水资源的污染主要分为地下水污染以及地表水污染两方面，若在开采矿山的过程中出现频繁取水、大量取水的情况，将导致该地区的地下水位下降，地表水易出现缺乏甚至干枯的情况。为有效应对此类情况，可以选择外地调水的手段减轻采矿作业区的供水负担，或利用建设人工湿地等科学化蓄水方式改善此类问题，也可以通过种植绿化植被达到固水保水的目的，使地下水水位始终维持在相对正常的范围内[2]。

2.4 矿山植被恢复

矿山植被恢复情况的好坏将直接影响到矿山整体的修复成效以及后续其他修复工作的有序推进。就通常情况而言，矿山地区的植被恢复方式主要分为直接植被恢复以及覆盖植被方式两种。具体的治理方案需要依照矿山的破坏程度、土壤营养及毒性、生物适应性等多种因素共同确定的。直接植被恢复就是通过增加开矿工作区域内的微生物及土壤动物的方式对环境进行修复，主要包含蚂蚁、线虫、蚯蚓等生物。此种方式的主要特点就是投入成本不高，且操作简单易掌握。覆盖植被恢复方式对土壤厚度要求较为严格，但也是成效显著的一种方法，若土壤厚度高，则必须投入额外的修复成本，若土壤厚度低，则不能起到相应的修复作用，通过不断的实验证明，最佳的覆土厚度为6cm～10cm之间，同时可尽量种植豆科等具有固氮能力的植物，其优势是价格低廉且操作简便。在进行覆土工作时，可保证覆土与原土壤的混合量相同。在进行植被种植时，可选择喷播的造林方式，并依据矿山的特点，利用挖掘鱼鳞坑、围堰砌筑等方式为植物提供良好的生长环境，综合开渠、保水、覆膜、施肥等技术提升植被的成活率。

图2 矿山生态修复

2.5 土壤土质修复

从现阶段的矿山开采过程来看，整个工作流程对于土壤土质的破坏程度是最严重的，大部分开采施工区域都会出现土壤结构及性质转变、营养物质流失、有毒有害物质增加等情况。为应对以上问题，则需要强化土壤土质的修复力度。土壤土质的改良主要分为以下三类。一是，利用异地取土的方式，在不破坏取土地区土壤结构的前提下，利用较为优质的土壤修复土壤破坏程度较大的区域，并在修复好的土壤上适当种植植物，进行环境改善。二是，对当前的废弃矿井进行科学的改造，秉持不浪费、不污染、提升利用率的观念，对各类土地资源进行充分的开发利用。三是，在受损的土壤中添加适当的化学物质以及肥料提升其营养含量，并提高其化学、物理特性，为绿植的生长、发育提供必要的生存条件，促进矿山环境的修复、重建，实现矿山资源的有效循环利用，提升矿山区域的经济利用价值[3]。

3 矿山修复工程措施

3.1 地质地貌的恢复

回填整平工作是现阶段常用的地质地貌恢复手段之一，此方式可以保证矿山整体平整性，避免出现较陡的沟坎，确保地表基层的稳定性。同时需要对开矿过程中形成的裸露坡面及地表进行土壤的稳定、加固工作，避免由于外力因素导致地质灾害现象发生，不仅威胁周围居民的生命财产安全同时也会导致二次破坏的情况。依照矿山当地的地质特性，还可以利用疏通土石方并科学修建沟渠等方式恢复土壤的生态活性，对塌陷的部位进行有效的填平修整。当地质地貌基本恢复其原本的性能时，才可以进一步完善矿山周边环境的生态系统。地质地貌的恢复工作是降低矿山污染、提升环境质量的关键一步。地貌修复工作主要包含了土木网、土木格室等多种操作方法，被广泛应用我国各地废弃矿山等环境修复工作中。具体的操作流程主要涵盖了物理工程技术、重物装置技术以及人工装置技术等，重物装置技术常用的方法有客土喷播技术、植生卷铺盖方法等，物理工程技术包含预应力锚综地梁技术以及钢筋混凝土框架技术，人工装置技术将有效提升矿山周边环境的稳定性。在实际的修复操作期间，可以综合工程技术、生物技术、人工装置技术的优势进行科学搭配。

3.2 采矿区生态修复

采矿区的生态修复工作是矿山整体修复工作中较为主要的一个环节，可以有效降低对生态环境造成的破坏及影响，极大减少地表沉陷等情况的发生。在采矿作业区需要大力推行充填采矿的方式，缩小地表沉陷的区域面积，对于已经产生裂缝的部分，可用作业废石进行有效填充，并利用表层土进行覆盖，最后利用植被种植的方式恢复采矿区的生态环境，避免出现裂缝扩大的情况，提升采矿区操作的安全性。另外，坡度较高的岩石边坡以及较窄的台阶是露天采矿工程急需解决的问题之一，在实际的修复中，需要就坡度不同的边坡进行针对性管理，科学制定相应的方式提升露天采矿边坡区域的稳定性。若边坡坡度大于75°，则需要注意边坡的稳固性，再进行生态修复工作，若边坡的坡度在75°至35°的区间范围内，则需要首先用削坡的方式对边坡进行改造，在其稳定性提高时再进行修复作业，若边坡坡度小于35°，则可直接进入生态修复环节[4]。

3.3 排矸场生态修复

排矸场主要修复对象是坡地及丘陵，需要对此区域内的排矸场进行边坡的稳定工作，主要的操作流程是降低矸石山的相对高程、加固坡面、平整水平阶。在堆放矸石时，先需要就矸石山的底部土地进行平整、夯实工作，每堆矸石的间隔距离应保持在3.5m左右，同时修建的台阶宽度需要大于3.5m，坚持由内至外的工作顺序，并保证层层压实，在沟口加装浆砌石排水沟以及拦渣坝，在边坡地区以13m作为一个间隔周期修建导流渠，各矸石堆的排列方式应尽量保证“品”字形，然后在排矸场上覆土，最后再依照当地的气候及土壤特质挑选成活率较高、绿化效果较明显的植株进行种植。

3.4 排土场复垦

在进行排土场的生态环境修复工作前，需要预先采取相应的措施，保证边坡的稳定性，再综合利用植物及工程措施进行生态修复。对部分具有安全隐患的边坡应进行加固处理，主要的施工流程包括了削坡开槽、建设拦河坝、加装深空预应力锚、长锚杆、修建抗滑桩等操作。排土场复垦的植株需要保证其抗病、抗旱、抗寒、抗病虫害等能力强，同时成活率高，具有美观性。在移栽植被时主要可采用植生盘、堆土袋、挂网绿化等方式，若种植区域为林地，则需要做好覆土工作，其厚度应尽量大于0.3m，使用坑栽法则需要在坑内填入客土，在边坡角度小于35度时，可直接种植普通品种的林木，在边坡角度小于20°时，可直接种植果树或其他具有经济价值的植株。在栽种完成后，需要在种植区域附近建立较为完善的排水、保肥设备。通过综合工程及植物技术的优势进行矿山排土场区域的复垦工作，将极大提升其恢复速度。

3.5 尾矿库复垦

在尾矿库施工全部结束且闭库一段时间后方可进行复垦工作，要保证各工程设施已经逐渐平稳下来。依照尾矿的具体结构特点以及化学特点等制定不同的治理方案。不管尾矿的酸碱性如何，都需要利用矿山的整体开发走向对其进行深埋的处理。若尾矿中含有有毒有害物质或有放射性时，则需要精确检测其浓度及含量，依照开矿环保标准建设隔离层，并将其进行深度掩埋。若尾矿中含盐量较大，则需要增加除盐操作。严格控制尾矿附近排水设施的建设质量，使其满足防洪标准，同时在最后覆土操作时，需要保证覆土厚度大于5cm，避免水土流失的现象发生。

3.6 边坡治理

由于矿产开采不均会导致矿山周边的岩体结构不稳，因此在开矿工作完成后极易出现山体滑坡等地质灾害，在进行边坡治理工作前，需要利用精密的科学仪器对边坡进行全面监测，做好数据的统计工作，数据收集好后方可进行边坡治理工作，常见的边坡治理方式有以下四种。第一，全面掌握边坡情况，若发现不稳定岩体及陡坡时则需要进行削坡操作，若坡度不大则可利用填方压脚的方式进行处理。第二，若边坡土壤含水量高，则应立即进行排水操作，防止地下水对工程造成干扰。第三，治理土质破碎带时，应注意清除危岩及锚杆。第四，若边坡风化情况严重，则可以小范围建立挡土墙，防止出现塌方的事故[5]。

4 结论

综上而言，矿山工程事关我国国民生产生活以及经济建设发展，各部门、单位需要认识到恢复矿山生态的重要性，利用多样化的生态修复手段，结合开采工作对矿山造成的实际影响以及矿山自身的特征，有针对性地制定修复方案，利用微生物、植被、土壤等方式进行生态修复，并综合工程施工建设对矿山的生态环境进行有效的修补，维持其周边的生态结构平衡，同时在后续的开采过程中注意不要对矿山环境造成破坏，保证矿山开采工作健康、规范的推进。