張杰西，趙斌，房彬，張玲

（中華全國(guó)供銷(xiāo)合作總社天津再生資源研究所，天津300191）

礦山生態(tài)修復(fù)方法及工程措施研究

張杰西，趙斌，房彬，張玲

（中華全國(guó)供銷(xiāo)合作總社天津再生資源研究所，天津300191）

礦山開(kāi)采過(guò)程中對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞極大，從而危及人類(lèi)的生存與健康。開(kāi)展礦山生態(tài)修復(fù)極為必要，對(duì)實(shí)現(xiàn)科學(xué)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。在敘述國(guó)內(nèi)外礦山生態(tài)修復(fù)研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，介紹了目前礦山生態(tài)修復(fù)中的主要方法和工程措施，綜合應(yīng)用礦山生態(tài)修復(fù)技術(shù)，才能使礦山生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，功能完整,從而保證修復(fù)后礦山生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)自然維持，達(dá)到礦山生態(tài)修復(fù)的目的。

礦山；生態(tài)系統(tǒng)；生態(tài)修復(fù)

礦產(chǎn)資源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)[1]。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，礦產(chǎn)資源開(kāi)采也迅速崛起，因礦山開(kāi)采而造成的各種生態(tài)環(huán)境破壞的問(wèn)題也日益嚴(yán)重，主要表現(xiàn)為地表景觀破壞、誘發(fā)地質(zhì)災(zāi)害、水質(zhì)污染與水文干擾、微氣候擾動(dòng)與大氣污染、土地資源占用與破壞、土壤污染與退化、生物多樣性損失等[2]。因此，開(kāi)展礦山生態(tài)修復(fù)顯得極為必要，綜述了礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)方法及工程措施，為我國(guó)礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)提供一定的理論依據(jù)。

1 研究進(jìn)展

美國(guó)很早就注意到礦山開(kāi)采對(duì)環(huán)境造成的危害，是最早進(jìn)行礦山生態(tài)修復(fù)的國(guó)家之一，19世紀(jì)末，美國(guó)就開(kāi)展了礦山生態(tài)修復(fù)的基礎(chǔ)性研究，制定相關(guān)的法律體系，并強(qiáng)制執(zhí)行法規(guī)。生態(tài)修復(fù)不僅僅是種植草木，而是要建立一個(gè)能夠自我維護(hù)和運(yùn)行的完整的生態(tài)系統(tǒng)[3-5]。20世紀(jì)中后期，德國(guó)、法國(guó)、英國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家在礦山生態(tài)修復(fù)領(lǐng)域也進(jìn)行了大量的研究和工程實(shí)踐，并制定相關(guān)法規(guī)，取得了極其顯著的成效。相對(duì)而言，我國(guó)的研究和立法都很滯后，從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，政府將礦山生態(tài)環(huán)境保護(hù)列入議事日程并逐步開(kāi)始建立法規(guī)，同時(shí)加大投入力度，加緊礦山生態(tài)環(huán)境整治工作，但法規(guī)執(zhí)行力度和生態(tài)修復(fù)效果都很不理想。因此，大量的治理工作還有待逐步發(fā)展。

2 礦山生態(tài)修復(fù)方法

2.1 穩(wěn)定化處理方法

穩(wěn)定化處理分為物理和化學(xué)法兩種。物理法是生態(tài)修復(fù)的前期處理，主要包括排矸場(chǎng)和采礦區(qū)的穩(wěn)定化處理，排土場(chǎng)、排矸場(chǎng)和尾礦庫(kù)的熟土覆蓋，以及采礦區(qū)填埋等。地表景觀和礦山廢棄物是物理法的主要穩(wěn)定對(duì)象?；瘜W(xué)法是在尾礦表面使用化學(xué)穩(wěn)定劑后,在尾礦表面形成一層殼膜，防止侵蝕。目前，國(guó)內(nèi)在礦山生態(tài)修復(fù)中主要采用物理法和植被修復(fù)結(jié)合；化學(xué)法不但成本高，且容易造成二次污染，因而很少使用。

2.2 礦山植被恢復(fù)

礦山植被恢復(fù)主要分為直接植被和覆土植被兩種方式，具體選用哪種方式要根據(jù)礦山的物理和營(yíng)養(yǎng)條件，以及土壤毒性和物種的適應(yīng)性。直接植被是一種成本最低、最簡(jiǎn)便的修復(fù)方法，但大多數(shù)礦山廢棄地處于裸地階段,土壤動(dòng)物如蚯蚓、線蟲(chóng)、螞蟻等大部分消失,土壤微生物的數(shù)量大量減少，這些都會(huì)影響植被的恢復(fù)與重建。覆土植被是一種最常見(jiàn)，且行之有效的生態(tài)修復(fù)方法，覆蓋土壤厚度過(guò)高，成本太大，太薄又起不到作用，研究證明，要滿足植物的萌發(fā)和生長(zhǎng)，覆蓋土壤厚度必須在5～10 cm。有研究表明，種植豆科植物和其他類(lèi)固氮植物是最為經(jīng)濟(jì)的方法，且操作簡(jiǎn)單。在對(duì)礦山進(jìn)行土壤改良時(shí)，對(duì)植物生長(zhǎng)最有利的是覆土與尾礦砂的比例為1∶1。在礦區(qū)為了成功恢復(fù)植被，有時(shí)必須進(jìn)行土壤基質(zhì)改良和先鋒物種選擇等試驗(yàn)。

2.3 微生物及土壤動(dòng)物恢復(fù)

（1）微生物修復(fù)。礦山生態(tài)修復(fù)在植被恢復(fù)的同時(shí)，還需要對(duì)礦山微生物進(jìn)行恢復(fù)，這樣才能保證礦山生態(tài)系統(tǒng)的完整性，只有完整的生態(tài)系統(tǒng)才能使恢復(fù)后的礦山生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)自然維持?；謴?fù)的微生物主要包括該地區(qū)原有的微生物，也可適當(dāng)引進(jìn)其他外來(lái)的微生物，可以去除或減少污染物。

（2）土壤動(dòng)物的作用。土壤動(dòng)物在生態(tài)系統(tǒng)中扮演著消費(fèi)者和分解者兩個(gè)重要的角色。土壤動(dòng)物不僅可以改善土壤結(jié)構(gòu)，而且可以分解枯枝落葉，增加土壤肥力，從而促進(jìn)營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的循環(huán)等。因此，要使重建后的礦山生態(tài)系統(tǒng)功能更加完善，在礦山生態(tài)修復(fù)中對(duì)土壤動(dòng)物的恢復(fù)顯得極為必要。

3 礦區(qū)生態(tài)修復(fù)工程措施

礦山生態(tài)修復(fù)要按照科學(xué)發(fā)展觀，實(shí)現(xiàn)礦山可持續(xù)發(fā)展。本著人與自然和諧相處的思想，充分發(fā)揮自然生態(tài)自我修復(fù)的能力，同時(shí)通過(guò)工程措施和生物措施結(jié)合，因地制宜。工程措施要考慮安全性，植物措施應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)和適應(yīng)性，結(jié)合修復(fù)地條件，合理布局。生態(tài)修復(fù)工程基本要求是生態(tài)環(huán)境修復(fù)類(lèi)型應(yīng)與礦區(qū)周邊土地利用方式及景觀相協(xié)調(diào)，同時(shí)修復(fù)要能夠滿足更正用地要求[6－9]。

3.1 采礦區(qū)生態(tài)修復(fù)

坑下開(kāi)采礦山應(yīng)采用減輕地表沉陷的開(kāi)采技術(shù)，并推廣使用充填采礦工藝。盡量減少地表沉陷面積，對(duì)已造成地面裂縫的地方，應(yīng)采取廢石充填和表土覆蓋，最后恢復(fù)植被。露天礦開(kāi)采后，多形成坡度陡的巖石邊坡，以及寬度不大的臺(tái)階，因此,在對(duì)露天采礦區(qū)進(jìn)行生態(tài)修復(fù)時(shí)，要對(duì)其形成的坡面進(jìn)行不同程度處理,對(duì)邊坡坡度大于75°的，在保證邊坡穩(wěn)定的前提下，進(jìn)行生態(tài)環(huán)境修復(fù)措施；對(duì)邊坡坡度在35°～75°，先對(duì)邊坡進(jìn)行削坡處理，或改造成臺(tái)階狀，保證邊坡穩(wěn)定后，再進(jìn)行生態(tài)環(huán)境修復(fù)；對(duì)邊坡坡度在35°以下的地區(qū)，可直接進(jìn)行生態(tài)環(huán)境修復(fù)。

3.2 排土場(chǎng)復(fù)墾

排土場(chǎng)生態(tài)環(huán)境修復(fù),首先要保證邊坡穩(wěn)定，其次采取工程措施與植物措施相結(jié)合，主要是植樹(shù)種草。對(duì)存在安全隱患的邊坡要進(jìn)行工程措施處理，其主要包括修建攔河壩、削坡開(kāi)級(jí)、修建抗滑樁、深空預(yù)應(yīng)力錨、長(zhǎng)錨桿加固等工程措施。排土場(chǎng)植物措施所選擇的植物樹(shù)種要抗性強(qiáng)、品質(zhì)好，栽植樹(shù)木的方法主要包括堆土袋、掛網(wǎng)綠化、植生袋、植生盤(pán)等。排土場(chǎng)修復(fù)為林地時(shí)，應(yīng)在其表層覆土，厚度應(yīng)大于30 cm；若采用坑栽，可在坑內(nèi)填入少量的客土；在邊坡小于35°的人工挖土緩邊坡地帶可種植一般的林木；在小于20°的邊坡地帶，可栽植一些果樹(shù)或經(jīng)濟(jì)林種。同時(shí)，栽植林木的場(chǎng)地周?chē)藿ㄍ晟频呐潘胧┖捅Ｋ７蚀胧?。工程措施和植物措施有效地結(jié)合，將促進(jìn)排土場(chǎng)生態(tài)修復(fù)的速度。

3.3 尾礦庫(kù)復(fù)墾

尾礦庫(kù)生態(tài)修復(fù)要在尾礦庫(kù)閉庫(kù)后，其工程設(shè)施趨于穩(wěn)定并且已滿足要求的情況下進(jìn)行。根據(jù)尾礦性質(zhì)的不同要進(jìn)行相應(yīng)的處理。無(wú)論尾礦為酸性還是堿性，要根據(jù)場(chǎng)地的利用方向?qū)ζ溥M(jìn)行深度處理；尾礦中含有放射性、有毒物質(zhì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)其含量水平確定是否有必要設(shè)置隔離層，并盡可能深度覆蓋；尾礦所含鹽分較大時(shí)，應(yīng)對(duì)其進(jìn)行除鹽處理，或者深度覆蓋處理。同時(shí)，要在尾礦庫(kù)周?chē)O(shè)置排水設(shè)施，排水設(shè)施必須滿足一定防洪標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)國(guó)內(nèi)外的生態(tài)修復(fù)成果，對(duì)尾礦庫(kù)進(jìn)行生態(tài)修復(fù)時(shí)需要在其表層覆蓋厚度大于5 cm的土壤，并設(shè)置各項(xiàng)防止水土流失的措施。

3.4 排矸場(chǎng)生態(tài)修復(fù)

排矸場(chǎng)生態(tài)修復(fù)首要工作是對(duì)以坡地和丘陵為主的排矸場(chǎng)進(jìn)行邊坡穩(wěn)定，主要措施包括水平階整地，穩(wěn)定坡面，降低矸石山的相對(duì)高度。在矸石堆放前，必須對(duì)溝底進(jìn)行推平、夯實(shí)處理，堆放矸石以3 m為一層進(jìn)行分層堆放，且臺(tái)階的寬度要大于3 m。堆放順序?yàn)閺臏侠锵驕峡谶M(jìn)行，層層壓實(shí)，同時(shí)在溝口設(shè)置攔渣壩和漿砌石排水溝。在邊坡地帶以15 m為間隔設(shè)置導(dǎo)流渠，且層與層之間錯(cuò)落布設(shè)排列呈“品”字狀；其次在排矸場(chǎng)上進(jìn)行表土覆蓋；最后根據(jù)土壤的性質(zhì)和當(dāng)?shù)貧夂驐l件選擇適宜的植被栽植。

4 結(jié)論

礦山生態(tài)修復(fù)是一項(xiàng)復(fù)雜而漫長(zhǎng)的過(guò)程，應(yīng)根據(jù)礦山自然環(huán)境的具體情況作出長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃。礦山生態(tài)修復(fù)應(yīng)結(jié)合礦山開(kāi)采過(guò)程中對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞程度以及礦山廢棄地的類(lèi)型和特點(diǎn)，開(kāi)展相應(yīng)的工程措施，同時(shí)以生態(tài)學(xué)理論為指導(dǎo)，把土壤、植被、微生物和土壤動(dòng)物的恢復(fù)方法加以綜合利用，采取工程措施和生物措施相結(jié)合的方式，有效地修復(fù)被破壞的生態(tài)環(huán)境，只有這樣才能夠使修復(fù)后的礦山生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)結(jié)構(gòu)合理，功能完整，保證修復(fù)后礦山生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)自然維持，實(shí)現(xiàn)礦山生態(tài)修復(fù)的目的。同時(shí)，加強(qiáng)生態(tài)修復(fù)理論與技術(shù)研究；建立完整的監(jiān)管體制和法律體系，制約礦山的生態(tài)環(huán)境污染，制止生態(tài)環(huán)境惡化；建立有效的行業(yè)規(guī)范，推動(dòng)礦山修復(fù)工程的發(fā)展，標(biāo)本兼治，才能取得長(zhǎng)久的效益。

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Research on method and engineering measures of mines ecological restoration

ZHANG Jiexi,ZHAO Bin,FANG Bin,ZHANG Ling
（Tianjin Recyclable Resources Institution,All China Federation of Supply and Marketing Cooperatives,Tianjin 300191,China）

The environment damages caused by mining process have made crisis to the health of human life. Carrying out mine ecological restoration is extremely necessary,but that also has important practical significance to achieve scientific development.This paper focused on the research progress of mine ecological restoration,and summarized the current main methods and engineering measures in the mine ecological restoration.The mine ecological restoration must be integrated with the application of these technologies in order to make a rational structure and complete functionality of mine ecological environment system.Then the mine ecological environment system natural maintenance and the goal of mine ecological restoration can be achieved.

mine ecosystem;ecological restoration

X171.4

A

1674-0912（2014）12-0031-03

2014－08－29）

張杰西（1986-），男，陜西延安人，碩士，研究方向：土壤污染修復(fù)。