矿山地质灾害生态环境恢复治理的难点及对策

2023-01-15管忞

皮革制作与环保科技 2022年23期

管忞

（江西省地质局地理信息工程大队，江西南昌 330001）

矿产资源的开采，丰富了人们生产生活，对社会经济做出了极大的贡献。但随着矿产资源开发规模的不断加大，矿山对周围水文地质环境、生态环境等都带来了影响和破坏，包括植被破坏、水土流失、空气与水土污染等，以及一些其它地质灾害，比如地表塌陷、滑坡泥石流等。因此，进行矿山地质灾害生态恢复治理工作具有积极的意义［1］。

1 矿山地质灾害的表现与生态恢复的方式

1.1 矿山地质灾害的表现与危害

从矿山开采实践的统计分析情况来看，矿山地质灾害的表现可归纳为四类，即地表景观破坏、土地污染、次生灾害、生态环境系统破坏。不同类型的地质灾害表现出不同的危害，具体分为4个方面。

（1）地表景观破坏，从矿山开采的类型来看，有露天开采与井工开采两种，露天开采对地表景观的破坏与危害表现为土壤剥离、植被砍伐、岩体挖损、废弃物堆积、地陷坑与裸地等，井工开采对地表景观的破坏主要有地表裂缝与沉陷、地质结构变化、河道改变、水土流失等造成植被覆盖率下降［2］。

（2）土地污染灾害，包括水体污染、大气污染与固体废弃物污染三种。水体污染主要危及地表水与地下水，比如矿井水或尾矿废水排入地表水源造成的地表水污染，或者地质结构变化引发的水裂隙带，导致地表水减少。对地下水的污染灾害主要是井工开采模式打破自然原有的“三水”平衡转化关系。矿山开采过程中产生的烟尘、颗粒、二氧化硫等有害物质会对大气造成污染，严重者会造成“酸雨”现象，进而影响地表植被与水质［3］。固体废弃物堆积造成的危害主要有土地污染、水土流失、河道堵塞、土地占用等。

（3）次生灾害，主要是矿山开采过程中，或者矿山开采区，由于开采导致的水文地质变化，进而引发突发型或缓变型地质灾害，带来采空区沉陷、塌陷、地裂缝、土壤沙化、水土流失等危害，以及突发的泥石流、滑坡、崩塌等灾害。

（4）态环境系统破坏，一般是指矿山开采所导致的周边生态环境破坏、水文地质环境变异等，进而引发的物种减少或退化，以及地表植被破坏、“土壤-根系-生物”生态失衡等生态环境危害，甚至局部的生态环境系统破坏会产生蝴蝶效应，进而造成更大范围的生态环境失衡。

1.2 生态恢复的原则与方式

对于“生态恢复”这一概念，目前国内外学术研究领域乃至实践领域，都在探索的初步阶段，尚未有统一的解释，广义上一般是指将人类生产生活中破坏的生态系统，恢复其生物多样性和动态平衡的本地生态系统，采用科学的生态恢复技术与手段，再现该地区生态系统的自然原始功能和结构。因此，对于矿区的特殊情况，因其开采中对水文地质造成了显著的破坏，不仅有地表生态环境的改变，还包括岩土层的结构、性质等方面的改变，在矿山恢复理念指导下，要求矿山生态恢复必修遵循因地制宜与农地优先、自然属性与社会属性相结合、两点论与重点论统一、可持续利用等基本原则［4］。

矿山恢复中的生态恢复需要综合环境效益、经济效益和社会效益三个方的目标。环境效益主要是生态治理达到的土地复垦、景观再生等效果，改善生态环境，增加环境容量；经济效益目标一般是指经过生态恢复手段，达到的生态治理与经济附加增长的双重效果，带动产业，增加收入；社会效益目标一般包括三点，即生态恢复工程所提供的就业机会，对矿区居民生活环境的改善与生活质量的提升，矿山恢复促成的矿山历史文化传播与延续。目前工程实践情况来看，矿山恢复的主要方式有两类，一是土地复垦，另一是景观再生。

2 矿山生态环境恢复治理的难点分析

2.1 生态环境恢复治理方式的选择

从目前矿山恢复理论研究的情况来看，土地复垦与景观再生是矿山生态恢复治理的两种主要方式，也是目前条件下最有效、最科学的两种方式，但二者在侧重点、具体工具与方法、呈现效果等方面又存在不同。从理论结合实践的研究来看，矿山开采过程中对水文地质、生态环境等方面的破坏，以及所造成的地质灾害等问题，在短时间内很难通过自然的力量，恢复到良好的生态系统状态，要想快速实现矿山灾害生态恢复，就必须进行人为干预，采用科学、针对性的方法，做好矿山地质灾害生态恢复工程［5］。

选择哪种生态恢复治理方式，需要结合矿山生态恢复的实际需求，对矿区进行科学的勘察与调研，从生态、经济与社会三个维度统筹规划，在侧重点上与生态恢复方法实现对接，这是选择矿山地质灾害生态恢复治理范式的难点。土地复垦是在矿山开采结束后，对矿区进行生态恢复，其侧重点是经济效益，在实现经济效益的基础上，逐步实现社会与生态效益。景观再生通常是以生态效益为侧重点，基于矿区地表实际情况，配合景观设计技术，在生态治理基础上对地表景观重塑，获得生态效益的同时，以矿区文化为看点，进而逐步实现经济与社会效益。

实践中，无论是土地复垦还是景观再生，其内容都包括生态恢复，并且是将生态系统恢复作为重点。对于不同情况的矿区，选择哪种生态恢复方式，需要结合矿区实际进行综合性调研分析。土地复垦方法的经济增长方式较为单一，对于景观较为贫乏的矿区，可以土地复垦为侧重点，而对于景观资源较为丰富、周边人们生活较为多元化、距离城市较近的矿区，可将生态恢复的侧重点放于景观再生方式上，但仍需注意技术手段与配套设施的合理运用。

2.2 生态环境恢复治理保障

实际上，关于矿山生态恢复、绿色矿山等生态治理模式尚处于摸索阶段，对矿山地质灾害的生态恢复治理也才刚刚起步，矿区土地复垦与景观再生等生态治理缓慢，其中制度、资金、机制、法律法规等方面的保障也不够全面［6］。矿区地质灾害的生态恢复治理工作，需要在科学的体制机制保障基础上，学习先进经验，结合我国具体国情，强化生态治理的顶层设计，明确管理机构与职能，构筑社会合力，完善法律法规体系，使矿山地质灾害生态恢复治理工作得到有效保障。

3 矿山地质灾害生态环境恢复治理对策

3.1 土地复垦方式

在确定矿山地质灾害生态恢复治理的土地复垦方式后，需要对矿区的水文地质条件进行综合分析，以便确定土地复垦的方向。从实践分析来看，我国几乎所有的矿山地质灾害的生态恢复治理中，都符合土地复垦的条件，但对于具体选择农耕、园艺、牧业、林业等哪种复垦方向，则需进行前期论证，即对矿上地质灾害区进行土地复垦方向进行适宜性评价。土地复垦方向的适宜性评价，需要数据支撑与理论验证。对此可通过建立层次分析模型的方法，对适宜性进行科学的评价。

可以先对矿山地质灾害区进行土地评价单元划分，即将生态治理区域划分为若干具有可比性与差异性的单元，以突出不同单元的土地利用差异与相似属性。综合考虑矿山水文地质条件，以土壤、地貌、植被和土地利用现状为评价单元的条件，并考虑矿山地质灾害的类型与水文地质破坏形式，可以建立探险地、压占地、挖损地三个评价单元，并根据适宜性、限制因素与复垦潜力分为三个等级：（1）适宜类，复垦潜力大，易于复垦，水肥条件好，生态、社会、经济等效益前景较好；（2）基本适宜类，地质中等，有生态恢复治理难度，但总体破坏程度不高，可采用较为复杂的复垦技术与方法，但必须科学验证，且复垦方法科学合理，否则存在水土流失的隐患；（3）不适宜类，水文地质破坏严重，复垦潜力较小，质地差，地形条件复杂，生态恢复治理难度大，农业生产限制高，成本与收益不成正比［7］。结合生态恢复治理土地评价单元划分的结果，选取合适的评价因子，并对因子进行赋值，构建层次评价指标体系，见表1。

表1 土地适宜性评价指标体系

在构建矿山地质灾害区生态恢复治理土地适宜性评价指标体系后，再根据农耕、园艺、林业、牧业四个土地复垦方向的要求，选择对应的评价因子，评价宜农、宜园、宜林、宜牧的实际情况。对于每个评价指标因子的权重，则采用德尔菲法进行赋权，然后通过专家打分的方法，“登记-指标”判断矩阵，最终判断土地复垦方向。

3.2 土地复垦路径

在矿山开采完成后，既需要依据《土地复垦条例》的相关规定，对矿区土地进行复垦，而土地复垦必须是有步骤的、有科学的实现路径。根据矿山地质灾害区生态恢复治理的实际情况，矿区土地复垦中需要先对地面的平整度、坡度等进行治理，包括采空区回填、固定边坡、陷坑覆土等，然后在采用先进的科学手段，对土壤进行改良，直至适合植物生长。根据这个流程，土地复垦的实现路径大体为“土地平整-土壤质地改善-生物恢复”。

土地平整：消除矿山开采中形成的附加坡度，将土地平整为适合作物生长、方便田间管理、适合机械化操作、利于排水灌溉与耕作等要求的标准耕地。土地平整模式与技术方法一般包括边采边复、挖深垫浅技术、充填复垦、水体修复等。边采边复是指在矿山开采的过程中，利用地表剥离物对采空区进行回填，并采用先进的内排土技术，在先进的采矿理念下，构建“剥离-开采-回填-再利用”的循环作业模式。挖深垫浅技术是针对矿山地表沉陷区的条件下，对沉陷区进行深挖改造，设计成水塘，转向水产养殖方向，而挖出的泥土则回填地表沉陷较浅的区域，实现土地平整。挖深垫浅可采用阶梯方法进行土地平整，形成阶梯状台阶，并于阶梯上覆土与种植植被，这能够有效防止水土流失。水体修复是实现生态治理的关键，一般采用生态演替式水体修复技术，通过各种技术手段建立人工生态［8］。

土壤质地改善：通常矿山开采过程中，并不会严格按照地表土地分层取走保存的操作规范，这使得矿区土壤受到严重破坏。土壤质地改良的方法有物理改良与化学改良两种，物理改良技术方法一般是用于土壤污染程度较低，或者污染土层仅为表层的情况，通过深翻、土壤半更新等方式，改善耕层土壤质地。化学改良技术方法，一般是用于土壤污染较为严重的情况，具体方法是通过使用化学试剂，采用热解析法、吸附法等降低土壤中的重金属含量，或者采用碱性物质中和酸性污染土壤等。

动植物生态恢复：在综合生态学、土壤学、环境学、微生物学等专业知识的基础上，通过改良土壤、增加微生物、植被覆盖等方法恢复土地生产力。生态恢复治理的生物途径，是目前生态恢复技术中最为提倡、也是最具前景的技术方法之一，主要包括植物修复、动物修复与微生物修复三种。植物修复一般是通过栽植抗逆性强、生长快、重金属耐受度高、具有改善土壤机理作用的植物，改善土壤质地，净化土壤污染。动物修复一般是在植物修复取得一定的成效后，在土壤中饲养一些低等动物来改善土壤结构，比如蚯蚓等。微生物修复则是利用微生物的生命代谢活动，降低土壤中有毒有害物质的浓度，加速自然土壤向农业土壤的转化过程，进而缩短复垦周期。

3.3 景观再生方式

矿区所处地理环境、区位环境等不同，也一定程度上影响矿上地质灾害区生态恢复治理方式的选择，尤其是作为城市环境系统的重要组成部分，矿山生态恢复不仅是经济与生态的需求，也是社会与景观形态的需求。土地复垦治理远不能满足多元化的需求，景观再生则成为另一种科学合理的选择。景观再生形式主要是围绕矿区生态资源与区位资源，以保护景观生态与恢复景观环境功能为基础，以旅游业为主要形式的生态资源整合再利用形式，从而实现经济、生态与社会效益目标。虽然矿山地质灾害区生态恢复治理的生态系统具有同质性，但景观再生方式具有异质性的，因此，矿山生态恢复的景观再生可分为工业文化旅游、农业文化旅游、景观再生社会化等多种方式。

3.4 管理体制保障

矿山地质灾害生态恢复治理是国家生态文明建设的重要组成部分，由于矿山生态恢复涉及到多个部门与多方利益关系，这就要求相关部门做好管理体制改革。一是要加强矿山地质灾害生态恢复治理的顶层设计，专门设置专项小组，对矿山生态恢复进行重点关注。二是明确与城市建设相结合的目标，坚持异质性原则，保持城市建设与矿山生态恢复的异质性结合，促进矿山生态治理。三是明确矿山生态恢复相关各管理机构职能，遵循权责一致的原则，合理界定权利责任，建立科学的考评标准。

3.5 管理机制保障

矿山地质灾害生态恢复治理是一项复杂的系统性工程，涉及到的部门与利益参与方较多，这就需要建立完善的管理机制作为基础保障。加强公众参与机制建设，积极吸纳全社会的力量参与，尤其在决策中强化社会参与，充分了解社会公众对矿山生态恢复的态度，同时鼓励社会机构参与。建立完善的科研保障机制，依托多方力量整合高校、科研机构、企业等资源，进行矿上地质灾害生态恢复治理的专题或项目研究，建立矿山生态恢复相关研究基地。健全矿山生态恢复的投融资机制，拓宽政府资金渠道，创新政府与企业合作渠道，全面推行保证金制度。