矿山生态修复工程及技术措施探讨

2022-03-12杨剑锋

世界有色金属 2022年23期

杨剑锋

（湖南省矿产资源调查所，湖南长沙 410083）

矿业开发伴随着人类文明、社会进步、科技发展的全过程，是国家的基础产业。但矿山又是一个具有特殊社会环境和自然要素的场地，具有人类工程活动强烈、对生态环境破坏性大、地域分布广、持续时间长、修复难度大的特点。党的十八大提出了“五位一体”的战略布局，并首次提出了“社会主义生态文明观”，统筹实施“山水林田湖草”系统治理，设立了各级国土空间生态修复机构，从政策法规、体制机制、价值理念等方面为生态文明建设提供了支撑[1]。党的十九届五中全会进一步确立了“绿水青山就是金山银山”理念，坚持尊重自然、顺应自然、保护自然，坚持节约优先、保护优先、自然恢复为主，守住自然生态安全边界。

1 矿山概况与生态问题

挖岭采石场隶属湖南金磊南方水泥有限公司，位于资兴市城区以东，直距约13km处，距5A级景区东江湖约5km。矿区属于丘陵地貌，植被发育，自然斜坡稳定，气候湿润温和，四季分明，雨量充沛，平均年降水量1550mm。该矿始建于2004年，矿区面积：0.1209km2，开采深度：+355m～+250m，开采矿种：水泥用石灰岩矿，开采方式：露天开采，生产规模：100万t/年。矿山的主要矿业活动有露开采场、废土场、矿山公路等，经过近二十年的开采，已形成了五级平台，开采高度约75m，产生的主要矿山生态问题有：地形地貌景观破坏、土地资源占损、植被破坏、边坡失稳、水环境污染等。

（1）地形地貌景观破坏。矿业活动对地貌景观的破坏主要是露天采场，露天开采使原本稳定的自然斜坡变成了稳定性差的高陡的台阶状岩质边坡。挖岭采石场位于G357线旁，是通往东江湖景区的必经之路，经过近二十年的开采，已形成+340m、+325m、+310m、+295m、+280m五级平台，台阶高差15m，平台宽度4m～6m，开采高度约75m，台阶边坡角50°～70°，最终边坡角58°，岩石裸露面积达10.5ha。已造成原有山体破损，原有的杉木、松树、杜鹃、茅栗、胡松子、箭竹等植物不复存在，且不能自然恢复，与周边环境不协调，视觉反差大，地貌景观遭受破坏，需采取治理措施才能恢复。

（2）土地资源占损。露天采场损毁土地面积10.5ha,损毁的土地类型为林地，损毁的方式是开挖，原有的地表土壤全部被清除转移，植被完全被破坏，恢复难度大，须通过工程措施方能修复；废土堆损毁土地面积0.5ha,损毁的土地类型为林地，损毁的方式是压占；矿山公路损毁土地面积0.4ha,损毁的土地类型为林地，损毁的方式是开挖，按照绿色矿山的要求对路面已进行混凝土硬化，作为林业生产和消防道路保留[2]。

（3）采场边坡失稳。区内属丘陵地貌，地势南高北低，自然斜坡呈直线形，地形坡度35°左右，岩性为灰岩，中厚层状，一般层面结合较好，局部夹薄层状泥质灰岩，层面光滑平直，抗剪强度低，产状倾向北，倾角30°～48°，属同向坡，矿山严格按开发利用方案进行开采，坡面基本上为光面爆破，坡面平直规则，一般无松散的危岩体，但在层面平直光滑的泥质灰岩地段，边坡稳定性较差，局部出了滑坡现象。

（4）水环境影响。矿区周边主要地表水体是大壁垅水库，水域面积0.085ha，蓄水量约45万m3。该水库位于采场下游，直线距离约50m，主要用途是农业灌溉。矿山开采产生的废水主要是悬浮物超标，悬浮物主要来源于底盘的岩粉，主要在雨后地表迳流将悬浮物带入水库中，污染水库水的质量和灌溉功能，通过沉淀处理，可减轻水质污染，满足灌溉要求。

2 矿山生态修复的主要措施

（1）矿山生态修复主要内容。矿山生态修复工作遵循“安全稳定，兼顾景观、因地制宜，统筹协调、经济合理，技术可行”的原则，具备科学性、合理性和可操作性。按照实际情况，先消除矿山地质灾害隐患，然后进行地貌重塑，接着开展土壤重构、最后实施生态修复，构建初级植物群落，再进行2～3年的养护，依靠初级植物群落的自适应性，逐渐完成矿山生态修复。

（2）总体目标。把因矿产资源开采而破坏的生态系统作为一个整体，依据矿山周边区域生态系统功能重要性、人居环境与经济社会发展状况，综合考虑自然条件、地形地貌条件、矿山生态问题及其危害程度等，坚持山水林田湖草沙一体化保护修复的理念，依靠自然恢复能力，结合必要的人工修复措施，对矿产资源开发造成的生态破坏进行生态修复与综合治理，消除地质灾害隐患，改善水土环境，有效恢复生态功能，使因采矿活动而破坏的区域能得到恢复或改善。

（3）总体要求。以基本的矿山地质灾害隐患、地形地貌破坏、土地损毁、固体废弃物排放、生态现状等调查数据为基础，对边坡、采场底盘、工业场地、矿山道路、排渣（土）场等场地重点开展生态修复，合理选择修复措施，实现最优化修复。植被重建优先选用乡土植物物种，积极推进乔、灌、草、藤立体种植，防止生态群落退化，增强生态系统稳定性。禁止使用对当地生物多样性造成威胁的外来入侵物种，矿山生态修复后，因矿产资源开采活动而破坏的生态系统恢复到或接近于采矿前的自然生态系统，或重建成符合人们特定用途的生态空间。

（4）主要措施。①自然恢复措施。依靠修复场地和周边生态系统的自我愈合能力，促进植被再生和生物种群恢复，逐渐修复矿山生态系统。②辅助再生措施。采取坡面修整、土壤改良或覆土、截排水等措施进行场地平整，为植被恢复提供条件。采取补植、补播、抚育、清除杂灌草等措施，加快生态系统结构和功能的修复。③生态重建措施。修复场地存在重大地质灾害隐患，地形地貌破坏严重，土地损毁、植被破坏严重，物种生境条件不稳定，生态退化严重，参考参照的生态系统，采取生态重建措施，重建生态系统。各修复技术措施应统筹考虑、相互衔接、配合使用。④监管措施。一是搭建矿山生态保护修复监测监管系统，实现“一矿一档案”，实时掌握和监管矿山生态保护与修复情况，逐步健全“源头严防、过程严管、后果严惩”全链条工作机制，以便对未按要求开展生态保护修复的矿山早发现、早制止、严查处。二是做好矿山生态保护修复年度验收工作，压实压紧矿山企业“边生产、边修复”主体责任。三是加强矿山生态保护修复分期和闭坑验收，矿山企业是在建与生产矿山生态保护与修复的责任主体。对不符合生态保护修复要求的实行一票否决，分期验收不合格的，不予延续登记，闭坑验收不合格，地质环境治理基金和价款不予返还。

3 矿山生态修复的主要工程

生态重建需要开展以下工作：一是地质灾害隐患消除工程：对处于规模小处于欠稳定状态的危岩体进行清除，对规模较大处于基本稳定状的危岩体采取主动防护网进行行防治，增加平台宽度，使危岩体崩塌时起到缓冲作用，达到消除和减轻地质灾害的危害，确保安全生产。二是地貌重塑：主要有削坡卸荷、台阶再造、坡脚蓄坡与填筑台阶、坡面整形、积水区整形、边坡修复、文化造景、高陡岩坡修复、采场底盘修复、取土（砂）场修复、工业场地修复、矿山道路修复、排渣（土）场修复等。三是进行土壤重构：主要开展场地清理、场地平整、截排水、集蓄水、覆土等工程。四是实施植被重建：筛选适应当地气候、立地条件、土壤条件、抗逆性强、耐贫瘠、易成活、易养护、根系发达、种源丰富、水土保持功能强、管理粗放的乡土植物，综合考虑乔、灌、草、攀援植物、固氮与非固氮、深根性与浅根性、经济林与生态林相结合。五是植被养护：植被养护包括成活期和生长期两个阶段。成活期养护内容包括苗木绑扎、培土、扶正，草帘、无纺布、遮阳网、农膜遮盖等；生长期养护内容包括松土、除草、灌溉、施肥、修剪、补植、补播、病虫害防治、有害植物清除等。五是配套工程。主要有截排水工程、围挡工程、警示工程等。选择适宜的修复方法，因地制宜地开展矿山生态修复工程和植被重建，选择适合的植被，构建合理的植被覆盖率，选择适合的养护年限，进行养护。

（1）地质灾害隐患消除工程。一是合理爆破：矿山严格开发利用方案设计的边坡坡度和平台宽度及高度进行光面爆破，施工的炮眼深度与平台的高度一致，严格控制周边眼的装药量，尽可能将药量沿眼长均匀分布，采用毫秒微差有序起爆，要安排好开挖程序，使光面爆破具有良好的临空光面，从爆破开始减少和避免产生危岩体。二是加强人工巡视监测：矿山安排了专人对采场边坡的稳定情况进行巡视监测，及时对危及施工人员安全的松动危岩体进行清除。三是加宽平台：根据开发利用方案，安全平台宽4m，清扫平台宽6m，矿山为确保矿山运输道路安全，起到了缓冲地带的作用。四是加固危岩体：对规模较大且处于基本稳定状态的单个危岩体，采取主动防护网进行单独加固处理。

（2）地貌重塑工程。根据矿山地貌破坏方式与损毁程度，结合矿山周边地貌特点，通过地形重塑、土地整治、重构截排水系统等措施重新塑造一个与周边地貌相协调的新地貌。一是平台覆土：在平台外侧砌筑挡墙，在清扫平台内侧修建生态沟，在平台上种植适宜的灌、草、藤植物，在平台内侧种植攀援植物，在平台外侧种植垂吊植物。二是对岩质边坡挂网：使平台上的攀援植物能顺利地向上攀爬生长，岩质边坡不再裸露；对坡度较陡的土质边坡采用挖鱼鳞坑栽种灌草植物。三是采场底盘平整：低洼积水区可利用拆除的建筑渣土进行回填，多余的渣土和废石堆于底盘与边坡接壤处，一可就地处理多余的渣土，二可对坡脚反压蓄坡，有利于边坡稳定，其后在底盘上进行覆土，种植乔、灌、草、藤植物。以达到采场破坏的地貌景观修复到与周边景观相协调。

（3）土壤重构工程。在矿山地貌重塑基础上，依靠本地的岩土条件、水热与温湿条件等，充分利用采矿剥离的表土和采矿遗留的废石（渣）等固体废弃物，通过培肥改良、土层置换、表土覆盖、土层翻转、化学改良、生物修复等措施，重构土壤剖面结构与土壤肥力条件。挖岭采石场损毁的土地类型为林地，按照修复林草地的要求进行土壤重构。一是土壤质量要求：有机质含量≥1%，PH值5.0-8.5，土壤质地为砂土至壤质粘土，砾石含量≤20%，土壤容重≤1.5g/cm3，含盐量≤0.3﹪。二是覆土厚度要求：林地有效覆土厚度≥50cm，草地覆土厚度≥30cm。三是场地平整：覆土质对场地进行平整，确保覆土厚度比较均匀，地面比较平顺，无坑洼积水，为植物生长创造条件。四是土壤培肥：向表土层中施加有机肥、无机肥、复合肥料、复混肥料等，提高土壤肥力。五是排水和蓄水要求：在采场周边修建截水沟，在清扫平台内侧修建生态沟，在底盘修建一定密度的生态排水沟，利用采场底盘的沉淀池作为蓄水池保留下来，用作后期管护灌溉用水。

（4）植被重建工程。在地貌重塑和土壤重构基础上，按照生态系统的生物种群特点，考虑矿山生态重建的植被适宜性、结构布局合理性和物种多样性，合理配置植物种群组成和结构，借助人工支持和诱导，重建与周边生态系统相协调的生态系统，保障植物群落持续稳定。一是植物种类的选取：依据重塑的地貌形态和重构的土壤条件，充分考虑植被配置的多样性、适应性、先锋性和抗逆性，合理配置矿山植被重建空间；根据场地条件，筛选出根系发达、固氮能力强、生长速度快、播种栽植容易、成活率高、病虫害少、抗水土流失能力强、易管护的适生植物和先锋植物，通过林、草、花、卉、乔、灌种植结合，合理部署植被疏密和覆盖区域。挖岭采石场在植物选取时，乔木选择樟树、杨树、桂花树、栾树，灌木选择红叶石楠、女贞球、海棠球、夹竹桃、多花木兰，草本植物选择四季青草、金鸡菊、野菊花等，腾本植物选择爬山虎、长青油麻腾、葛根腾等。二是乔木栽种：栽种的树苗分裸根和带土球的两种，栽裸根树苗时，一人将树苗放入坑中扶正，一人将坑边的好土填入，当填土到1/2时，用手将树苗轻轻往上提，让根自然往下舒展开，继续填入好土，直至填满坑后，再用力踩实，并用土在坑外缘做好浇水堰栽；栽种带土球树苗时，土球放入坑后，应先在土球四周垫少量土，将土球固定，注意树干立直，然后将包装剪开并取出，随即填入好土填至1/2时，然后夯实开堰。三是灌草撒播：根据设计比例处理好的灌草种，泡水催芽，采用人工撒播，确保灌草籽均匀，密度适当，撒播后，人工用铁耙整理，保证灌草籽被土覆盖，确保成活率，四是覆盖好无纺布：完工后及时覆盖无纺布，从上至下平整覆盖，坡顶延伸30cm固定，两幅相搪叠加10cm，然后用竹筷进行固定，固定间距不大于100cm，无纺布覆盖可防止雨水冲刷，避免水土流失，等灌草长到5cm～6cm或2～3片叶时，揭去无纺布。

（5）植被养护工程。养护工作的好坏与重视是保障工程质量的关键一步，是体现各种成果的重要指标，是关系后期绿化效果的重要参数。三分种七分养，养护是一门科学、理论、实践相结合的工作，养护管理人员必须具备专业性、责任性、创新性为一体的素质。养护管理工作可以简单分为浇水、施肥、病虫害防治、杂草预防修剪等内容。设计在生态修复完成后进行养护，养护期3年。一是灌草养护：根据土壤肥力、湿度、天气情况，酌情追施化肥并洒水养护。前期养护时间为每天两次，早上养护时间要在10时以前完成，晚上养护时间要在16时以后才开始，避免在在强烈的日光下进行喷水养护，中期以自然雨水养护为主，每月喷水两次，并追施肥，保苗转青，整个养护期间，注意防治病虫害防治。二是树木养护：树木栽植后，为了提高树木的成活率，达到栽植的目的，一要及时灌溉，栽后的树木要及时灌溉，随时保持土壤中有充足的水分，以便保证树木根部水分的供应。二要扶正培土，新栽树木一般入土较浅，周围土松，造成根部悬空或根系裸露，应对所栽树木进行一次检查，把歪斜和松动的树苗扶正并培土踩实，这是一项保证树木成活率的重要措施，不可忽视。三要除草松土，对新栽的树木要经常地进行除草，除草过程中能有效地减少水分的流失，并起到疏松土壤的作用，剪掉的杂木覆盖在土壤上，对土壤起到保湿作用，并有利于树苗有充足的水分供应。

（6）配套工程。截水沟宜采用圬工结构，迎水面宜设置泄水孔，陡坡、缓坡段沟底及边墙设置伸缩变形缝，坡体松软段宜采用钢筋混凝土结构。截水沟主要是截流采场外围地表水，起到雨污分流的作用，减少污水量，减轻沉淀池的压力，使采场内污水经沉淀能达标排放。场内排水沟可做成生态沟，在沟底及两侧铺设草皮，一是排除场地内积水，二是减轻雨水对新近松散的覆土冲刷作用，避免水土流失。

（7）其它工程。在采场周边陡坎地段设置了围挡工程，有效保证了人畜安全。