張淑嫻

（易景環(huán)境科技（天津）股份有限公司 天津 300000）

引言

礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用促進了人類社會巨大發(fā)展的同時，也產(chǎn)生了地質災害和生態(tài)破壞等問題。大面積地礦山開采占用和破壞了大量的土壤資源，使植被破壞，景觀退化，地質災害頻發(fā)。在綠色發(fā)展理念深入人心的今天，廢棄礦山修復工作越發(fā)重要和緊迫。

1 礦山地質及生態(tài)環(huán)境問題現(xiàn)狀

礦產(chǎn)開采及廢棄礦山易引起的主要問題有地質災害、地貌景觀破壞、土地資源破壞、土壤及水資源污染等[2]。礦山修復是指對廢棄礦山或正在從事開采業(yè)務的山體進行治理和修復，包括礦區(qū)環(huán)境的治理、土地功能的恢復以及礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的保護等。礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的修復是指恢復礦區(qū)的景觀。通過修復使礦山損毀的地貌得以恢復，減少塌陷、滑坡等地質災害。礦山治理修復通常需要先分析礦山潛在的災害風險，消除安全隱患，之后再進一步開展植被恢復和生態(tài)修復等工作，最終使礦山山體穩(wěn)定，生態(tài)環(huán)境得以恢復。

1.1 礦山地質災害

地下采礦較易形成采空區(qū)，隨著采空區(qū)面積增大容易造成地面的塌陷和地裂縫。而露天采礦后的采礦場易遺留較多的開采邊坡，坡度較大，部分開采面若較破碎，形成獨立塊石，在長期的雨水沖刷、風化及其它外部因素的作用下，較易引發(fā)崩塌、滑坡等地質災害。礦區(qū)堆放的礦渣等也易在強降雨的條件下，隨著自身重力順坡沖下，形成泥石流。這些地質災害會給周邊及下游居民生活帶來生命危險和財產(chǎn)損失。

1.2 地形地貌破壞

礦山地表多為山地，地形和地質構造復雜，自然環(huán)境中的風化侵蝕導致山體的巖石結構易碎，礦產(chǎn)資源的開發(fā)更是進一步加劇了地形地貌的破壞，造成水土流失和石漠化。礦山的開采尤其是露天開采，需要剝離山體表面的植被，給山體的地貌造成較大的破壞。礦山開采形成的采石陡坡、采石平臺、礦渣堆嚴重影響著礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境，破壞自然地貌的完整性，使山體和景觀破碎化。裸露的巖石、殘破的山體與周邊未開采區(qū)域植被茂盛的景象對比明顯，環(huán)境極不協(xié)調。地下采礦較易引起的地形地貌破壞是地表的塌陷與開裂，地下開挖破壞含水層也會間接影響地表植被的生長，使地表的生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生演替，地貌發(fā)生變化。

1.3 土地資源破壞

礦山開采中排土場、尾礦庫會占用大量的土地，幾乎所有的礦區(qū)都存在固體廢棄物壓占及損毀土地的情況。露天采場及地下采礦區(qū)會破壞性山體的結構和穩(wěn)定，引發(fā)礦山所在區(qū)域地質環(huán)境的改變。挖損壓占土壤加據(jù)了土地資源的破壞。開采前礦山表面土層剝離，林草覆蓋率降低，增加了水土流失的危害。同時礦山開采使得原有的土壤結構和理化性質改變，土壤中富含的養(yǎng)分流失，土壤質量下降，原有的土地功能退化甚至喪失。

1.4 土壤、水體污染

礦產(chǎn)資源在開采作業(yè)過程中，重金屬等污染物較易進入土壤和水體，隨著時間的推移易富集累積造成污染，使土壤的性質和功能改變，影響植被的生長發(fā)育，嚴重的會使植物死亡。水體中的污染物會隨著地下水或地表水的流動遷移至較大范圍內，最終可能會影響到人類的生產(chǎn)生活。由于土壤及地下水污染具有隱蔽的特點，不易被發(fā)現(xiàn)，當影響到植被的生長和人們的生活時，污染往往已經(jīng)達到比較嚴重的程度，修復難度加大。水體的污染主要是礦坑水和尾礦水灌溉或泄漏引起的。污染物經(jīng)地下和地表水系擴散，所形成的污染羽通常是沿河流呈枝狀或片狀分布。

2 礦山修復對生態(tài)環(huán)境建設的作用

2.1 治理山體結構，減少隱患

礦山開采過程破壞了山體原有的結構，形成大量邊坡，治理修復可以將陡峭的邊坡進行修整，清理多余的碎石，消除安全隱患，有效地穩(wěn)定邊坡。在山體治理時通常會將山體的邊坡坡度降低，這樣可以減少山體崩塌的風險，之后再布設植物措施，提高項目區(qū)植被覆蓋率，有效地增強水土保持的功能，使破壞的山體得到恢復。

2.2 改善土壤質量

礦山修復中一個很重要的環(huán)節(jié)是礦區(qū)土壤質量的改善，主要包括礦區(qū)周邊土壤環(huán)境的治理改善，壓占土地的恢復，裸露山體表面土壤的回覆。礦產(chǎn)開采引起的土壤污染采用物理、化學、生物等方法治理。土壤基層的改良可以在其他區(qū)域取適量土壤回覆到礦山土壤受損較嚴重的區(qū)域，使植物能夠正常生長，植物的生長一方面促進了土壤質量的改善，另一方面又可以起到穩(wěn)固土層的效果。在改善土壤和綠化的過程中，可以在貧瘠的土壤中人為添加改良劑，做好土壤的增肥工作，提高土壤的物理和化學性能，使植物成活率得到保障，為后期礦山的長期穩(wěn)定恢復奠定基礎。土壤質量的提高，植被的恢復又可以起到涵養(yǎng)水源的作用，使礦區(qū)的生態(tài)進入良性的循環(huán)和發(fā)展。

2.3 恢復植被

礦山治理修復過程中，綠化工程的實施加速了礦區(qū)植被的生長和恢復。通常選擇環(huán)境適應能力強，易成活，護破固坡以及防治水土流失效果好的本土植物。制定治理修復方案時考慮技術可行及經(jīng)濟合理等因素，因地制宜選擇相應地植被恢復方式，如砂石堆場所形成的緩坡，通常選擇液力噴播工藝，將草種、保水劑、菌肥等經(jīng)噴播機混合均勻后，噴灑至坡面，形成一層可耐雨水、耐風蝕的多孔土壤結構，基材通常選用秸稈、復合肥、粘合劑混合，利于草種根系的生長。在山頂位置可以栽植攀援植物，造林植物通常結合當?shù)貧夂驐l件，選擇抗性好的先鋒植物種植。修復時，對地形進行近自然地形地整理。邊坡的植被修復通常與景觀建設相結合。通過景觀的設計和植被種類的搭配，使修復后的的坡面植被在生物群落及垂直結構和最終呈現(xiàn)的景觀效果方面與周圍環(huán)境相協(xié)調適應，能夠與自然環(huán)境有機結合。

3 礦山修復治理措施

3.1 危巖清理和廢石填充

山體在礦產(chǎn)資源開發(fā)的過程中會被嚴重破環(huán)，導致部分區(qū)域坡高壁陡，在治理修復這些區(qū)域時，需要先清理危巖和削坡修整，使用挖掘機等機械設備將存在于山體邊坡表面的碎石塊、松散土層以及突出的獨立巖石清除，清理達標后的坡體消除了崩塌等地質災害隱患。治理時清理出的土石方資源，可以用于修復過程中擋土墻等工程措施的砌筑，或者用于坑洼地區(qū)的填平，或者出售用作建筑石料。所獲得的收益可以歸入當?shù)毓嫘允杖?，用于礦山的修復。清理出的土壤需集中堆放，后期可作為覆土的土源，用于植被恢復。對于地下開采的礦山，應采取充填采礦技術減輕地面的沉陷。已經(jīng)形成地面塌陷和裂隙的區(qū)域，利用治理修復時清理出的廢石充填，并回覆表土。

3.2 邊坡防護工程

平地邊坡治理需要將邊坡前緣堆放的礦渣清理掉，并對邊坡進行削坡和修整，為了增強穩(wěn)定性，在邊坡的下部做砌石格構，再圍繞邊坡的底部修建擋土墻、排水邊溝等。若是只削坡修整，隨著時間的推移，遇到降雨易牽動土體的位移，發(fā)生水土流失，且部分植被也可能會被沖刷失穩(wěn)，導致滑坡。為了避免滑坡，需設置二級卸荷平臺，并在坡頂設置截排水溝。存在崩塌和滑坡地質災害隱患的區(qū)域，需使用液壓破碎機和挖掘機等大型機械設備削坡降坡。坡面空間不足，較難開展施工的區(qū)域，可以結合周邊地形及敏感目標分布情況，在保證安全的前提下，采用松動爆破等施工工藝。如邊坡高差較大時，需要削放坡以降低邊坡的高度，同時輔以植物措施，降低滑坡風險。坡面出露的軟弱夾層需徹底清除，使坡面達到無懸?guī)r險石的穩(wěn)定狀態(tài)。

3.3 場地平整及擋墻工程

場地平整工程主要應用于采礦平臺、礦渣堆等區(qū)域，根據(jù)項目區(qū)的地形地貌、采礦平臺的面積、廢棄礦渣堆放的面積等，合理劃分整平單元，各單元內推高填低。經(jīng)過平整后的區(qū)域給下一步治理修復工作提供了操作空間，便于施工工程的開展。場地平整可以將采礦的不同時期所形成的采礦平臺整合，最大程度上恢復可利用的土地資源。在設計治理方案時，應充分考慮減少土石方的開挖，實際施工時對治理區(qū)殘破的山體和渣坡等有安全隱患的位置進行清除，其余區(qū)域避免大量土石方的開挖。場地整治要考慮與周邊環(huán)境的協(xié)調性，因地制宜設計整平方案，降低平整工程給地質環(huán)境和自然景觀造成的影響。經(jīng)過平整后的區(qū)域便于后期開展綠化工程，回覆土壤以及種植植物等。在地形經(jīng)過整平后，為了防止水土流失，減少落石危險，可在坡腳處設置擋墻工程。

3.4 截排水工程

截排水溝可以設置在礦渣堆放場的坡頂，避免在降雨時雨水沖刷導致邊坡后緣失穩(wěn)位移。在設計截排水工程時，需要考慮項目區(qū)所處位置的氣候狀況及邊坡極端匯水流量，優(yōu)化計算設計，達到較好的截排水效果。坡頂?shù)慕嘏潘疁享毰c坡腳的排水溝相連貫通，匯水的方向應設計為由坡頂中間向兩側排水，之后排至坡腳排水溝[3]。邊坡為空隙較大的碎石土且邊坡坡度較大的情況下，雨水作為基本無粘滯性的液體，在沖刷堆體的時候形成的滲透流速較大，動能較大，設置截水溝可以有效削弱雨水對邊坡的滲透，降低降水對邊坡的破環(huán)作用。

3.5 綠化工程

自然狀態(tài)下，礦區(qū)綠植的恢復需要較長的時間，礦區(qū)治理過程中綠化工程的實施有利于加速生態(tài)的修復，使生態(tài)修復的效果更有保障。目前常用的礦山綠化修復技術有噴混植生技術和植生袋技術等[4]。噴混植生技術常與邊坡防護工程相結合，將含草種、肥料及粘結劑的土壤噴射至巖面上，由于該方法具有較好的抗侵蝕性和抗水土流失的作用，使得植物得以較好地生長，可短時間內實現(xiàn)礦山邊坡表面的綠化。該項技術常用于地質條件較差的裸露巖石表面。粘結劑的加入使得邊坡的抗沖刷性提高，后期植被生長又進一步增強了保水保土的作用。植生袋技術是指在兩層易降解無紡布之間，填充混合好的材料，材料是植物的種子、有機質肥料等，在表面外覆抗老化綠網(wǎng)，制作成袋狀。在地形不規(guī)則的條件下，若對裸露巖石邊坡進行綠化可采取該項技術，可使得坡面快速全面得到治理，給后期植被的生長營造好的環(huán)境條件。

為了改善礦區(qū)的景觀效果，同時達到增強邊坡的穩(wěn)定性的目的，需要在邊坡上開展生態(tài)工程修復，修復時需要考慮的因素有生物的適應性，邊坡坡角對植物的宜植性以及覆土的穩(wěn)固性等。缺乏全面的考慮，則有可能導致修復效果不佳，生態(tài)護坡失效。在邊坡上進行生態(tài)修復和綠化可以有效地防護裸露的坡面，植物措施與工程護坡措施相結合可相輔相成，使得護坡穩(wěn)定性和景觀效果更優(yōu)。邊坡綠化應當堅持安全性、協(xié)調性和經(jīng)濟性原則，安全性是指在邊坡穩(wěn)定和安全的前提下實施綠化，協(xié)調性是指綠化應與周邊的環(huán)境相協(xié)調，選擇的植物應當適應當?shù)氐臍夂蚺c環(huán)境條件，且具有美觀的效果。經(jīng)濟性是指選用經(jīng)濟適用的綠化方法，且保證成活率，節(jié)省人工維護和管理成本。

3.6 礦山修復監(jiān)測

礦山治理修復所涉及的地理范圍通常較廣，傳統(tǒng)的全站儀全野外測量方式勞動強度大，監(jiān)測耗時長，且面對地勢高低起伏，復雜多變地形有諸多限制。野外環(huán)境條件下開展測繪工作也給監(jiān)測技術人員的人身安全帶來一些隱患。近些年無人機遙感技術的興起使得礦山修復監(jiān)測變得更加準確、便捷。礦山修復工作開展的基礎是掌握礦山的現(xiàn)狀、地形地貌等基礎資料，無人機在收集這些資料方面具有快速、精準，實時、高機動性等多種優(yōu)勢。無人機監(jiān)測可快速獲取礦山各角度的高分辨率影像數(shù)據(jù)，通過對比不同階段無人機的監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以分析出礦山的修復面積、記錄治理修復過程，實時了解和掌握修復工作的進展，監(jiān)督修復進程，實現(xiàn)礦山修復的全過程記錄。為了高效完成礦山治理修復，需要充分掌握礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境破壞程度、修復目標區(qū)域基本情況，在此基礎上開展修復工程綜合設計工作。無人機遙感技術在礦山治理修復行業(yè)的使用可以使礦山修復措施更有針對性和科學性，實時監(jiān)督動態(tài)修復的結果，提高工程的建設質量。目前無人機遙感監(jiān)測處于前期發(fā)展的階段，為了提升監(jiān)測效果，使其發(fā)揮更大的作用，需要探索和建立完整的工作體系。如在開展監(jiān)測前規(guī)劃合理的航測路線圖，便于獲得完整和準確的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)采集后使用專業(yè)軟件對數(shù)據(jù)進行分析和提取，充分解析所獲得的數(shù)據(jù)，并將分析得到的結果應用于礦山治理修復方案的制定和修正中。另外采集的數(shù)據(jù)也可以對礦區(qū)進行三維建模，更直觀地了解礦區(qū)現(xiàn)狀。高精度、準確、實時的地理信息數(shù)據(jù)為科學有效地制定礦山治理修復方案提供了重要的基礎，無人機遙感將成為礦山修復過程中重要的技術力量。

4 礦山修復中存在的問題

4.1 植被成活率低

礦山植被種植有利于快速重建被破壞的生態(tài)環(huán)境，但礦山修復時種植的植被往往成活率較低，這一方面是因為礦山土壤質量差，植被生存條件不好，另一方面是后期養(yǎng)護不到位。大量植物死亡會導致前期的治理修復資金被浪費，因此在治理修復過程中要提高植被的覆蓋率，并重視土壤肥力的提高工作。對于成活率低于85%的區(qū)域要及時補植，且在植物栽植后的幾年內要定期撫育和管理，掌握植被生長的狀態(tài)，及時了解礦區(qū)植被病蟲害問題，對癥治理。

4.2 修復所需資金量大

礦山綜合治理和修復是一項大工程，資金需求量大，資金投入不足限制著礦山修復的進展和治理的效果。目前資金的來源主要有以下幾種。一是中央和地方政府出資，以中央財政專項補助的方式提供資金，調動礦山修復的積極性，促進該項工作的開展。二是礦山企業(yè)出資，在礦山生產(chǎn)期將一定比例的收益劃至指定賬戶，作為未來礦山治理修復的資金。三是政府和社會資本合作的方式。廢棄的礦山經(jīng)治理修復后形成的可供開發(fā)使的土地資源、生態(tài)旅游公園、地質公園等，可以作為一種資產(chǎn)。通過礦山企業(yè)與政府部門合作，吸納社會資本參與到礦山治理修復過程中。除此之外，還應積極地探索多種資金模式，保障修復資金的到位，給礦山修復提供堅實地資金支持。

4.3 缺乏統(tǒng)一規(guī)劃

礦山修復是一項綜合性很強的工程，需要在前期開展科學的規(guī)劃和設計，對修復的礦區(qū)進行詳細調查，了解礦山周邊的環(huán)境、氣侯情況，并結合當?shù)氐慕煌ōh(huán)境以及經(jīng)濟發(fā)展情況，有針對性地制定修復方案，使修復后的礦山與周邊環(huán)境及發(fā)展定位協(xié)調統(tǒng)一，避免成為作用單一、脫離實際的修復案例。但由于礦山所屬主體責任單位不同，在實際工作開展時，往往容易形成一個礦山一個治理修復方案的局面，同一區(qū)域的不同礦山獨立實施修復，使得修復后的礦山在生態(tài)功能和產(chǎn)業(yè)功能上大同小異，缺乏針對性和差異化，無法有效結合成有機的整體，發(fā)揮整體效益。

4.4 缺乏效益評估體系、標準

礦山修復的效果，目前缺乏相應的評價指標和體系，無法對修復技術及效果進行針對性的、專業(yè)的評價。探索礦山生態(tài)效益評估計算方法，建立完整、科學、實用的生態(tài)效益評估體系，對礦山治理修復效果進行評價，計算治理修復所產(chǎn)生的生態(tài)功能價值，可以使礦山治理修復效果更直觀、科學，有利于推動礦山修復的規(guī)范化。未來以政府發(fā)布的環(huán)保政策為導向，更多相關學科專業(yè)學者從事專門的研究，不斷豐富和完善礦山修復相關的評價體系，總結實際治理修復過程中的經(jīng)驗和方法，促進形成規(guī)范的礦山治理修復相關的標準。礦山治理修復相關法規(guī)及標準體系的建立，有助于推動實現(xiàn)礦山治理修復工作的持續(xù)良好發(fā)展。

結語

礦山開采帶來的一系列地質問題、環(huán)境問題需要積極地應對和治理，修復工作是積極響應我國生態(tài)文明建設的舉措，礦山經(jīng)過治理修復后，消除了地質災害隱患，被壓覆和挖損的山林山地恢復原貌，損壞的山體重新種上綠植，水土流失減少，礦區(qū)生態(tài)逐步得到恢復，給當?shù)貛砩鷳B(tài)效益、經(jīng)濟效益，這對于生態(tài)環(huán)境建設有著重要的意義。通過礦山修復治理措施的研究，探索可行的治理方式，有助于礦山生態(tài)環(huán)境治理和修復。修復工程涉及水利，地質，環(huán)保等多學科，要充分結合學科理論，注意將不同的措施方法相結合，針對礦區(qū)實際情況采取合理的治理修復措施，才能更好地達到生態(tài)修復的目標，起到較好的綜合治理效果。

目前的礦山治理修復過程中還存在著一些問題需要去解決，需要政府、企業(yè)以及專家學者等從多維角度共同去思考和應對，積極推動礦山修復工作向規(guī)范化、科學化、專業(yè)化的方向發(fā)展。