礦山生態修復方法及工程措施研究

張杰西，趙斌，房彬，張玲

（中華全國供銷合作總社天津再生資源研究所，天津300191）

礦山生態修復方法及工程措施研究

張杰西，趙斌，房彬，張玲

（中華全國供銷合作總社天津再生資源研究所，天津300191）

礦山開采過程中對生態環境破壞極大，從而危及人類的生存與健康。開展礦山生態修復極為必要，對實現科學發展具有重要的現實意義。在敘述國內外礦山生態修復研究進展的基礎上，介紹了目前礦山生態修復中的主要方法和工程措施，綜合應用礦山生態修復技術，才能使礦山生態環境系統結構合理，功能完整,從而保證修復后礦山生態環境系統自然維持，達到礦山生態修復的目的。

礦山；生態系統；生態修復

礦產資源是國民經濟和社會可持續發展的物質基礎[1]。隨著國民經濟的快速發展，礦產資源開采也迅速崛起，因礦山開采而造成的各種生態環境破壞的問題也日益嚴重，主要表現為地表景觀破壞、誘發地質災害、水質污染與水文干擾、微氣候擾動與大氣污染、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，開展礦山生態修復顯得極為必要，綜述了礦山生態環境修復方法及工程措施，為我國礦山生態環境修復提供一定的理論依據。

1 研究進展

美國很早就注意到礦山開采對環境造成的危害，是最早進行礦山生態修復的國家之一，19世紀末，美國就開展了礦山生態修復的基礎性研究，制定相關的法律體系，并強制執行法規。生態修復不僅僅是種植草木，而是要建立一個能夠自我維護和運行的完整的生態系統[3-5]。20世紀中后期，德國、法國、英國等發達國家在礦山生態修復領域也進行了大量的研究和工程實踐，并制定相關法規，取得了極其顯著的成效。相對而言，我國的研究和立法都很滯后，從20世紀80年代開始，政府將礦山生態環境保護列入議事日程并逐步開始建立法規，同時加大投入力度，加緊礦山生態環境整治工作，但法規執行力度和生態修復效果都很不理想。因此，大量的治理工作還有待逐步發展。

2 礦山生態修復方法

2.1 穩定化處理方法

穩定化處理分為物理和化學法兩種。物理法是生態修復的前期處理，主要包括排矸場和采礦區的穩定化處理，排土場、排矸場和尾礦庫的熟土覆蓋，以及采礦區填埋等。地表景觀和礦山廢棄物是物理法的主要穩定對象。化學法是在尾礦表面使用化學穩定劑后,在尾礦表面形成一層殼膜，防止侵蝕。目前，國內在礦山生態修復中主要采用物理法和植被修復結合；化學法不但成本高，且容易造成二次污染，因而很少使用。

2.2 礦山植被恢復

礦山植被恢復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礦山的物理和營養條件，以及土壤毒性和物種的適應性。直接植被是一種成本最低、最簡便的修復方法，但大多數礦山廢棄地處于裸地階段,土壤動物如蚯蚓、線蟲、螞蟻等大部分消失,土壤微生物的數量大量減少，這些都會影響植被的恢復與重建。覆土植被是一種最常見，且行之有效的生態修復方法，覆蓋土壤厚度過高，成本太大，太薄又起不到作用，研究證明，要滿足植物的萌發和生長，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固氮植物是最為經濟的方法，且操作簡單。在對礦山進行土壤改良時，對植物生長最有利的是覆土與尾礦砂的比例為1∶1。在礦區為了成功恢復植被，有時必須進行土壤基質改良和先鋒物種選擇等試驗。

2.3 微生物及土壤動物恢復

（1）微生物修復。礦山生態修復在植被恢復的同時，還需要對礦山微生物進行恢復，這樣才能保證礦山生態系統的完整性，只有完整的生態系統才能使恢復后的礦山生態環境系統自然維持。恢復的微生物主要包括該地區原有的微生物，也可適當引進其他外來的微生物，可以去除或減少污染物。

（2）土壤動物的作用。土壤動物在生態系統中扮演著消費者和分解者兩個重要的角色。土壤動物不僅可以改善土壤結構，而且可以分解枯枝落葉，增加土壤肥力，從而促進營養物質的循環等。因此，要使重建后的礦山生態系統功能更加完善，在礦山生態修復中對土壤動物的恢復顯得極為必要。

3 礦區生態修復工程措施

礦山生態修復要按照科學發展觀，實現礦山可持續發展。本著人與自然和諧相處的思想，充分發揮自然生態自我修復的能力，同時通過工程措施和生物措施結合，因地制宜。工程措施要考慮安全性，植物措施應考慮經濟和適應性，結合修復地條件，合理布局。生態修復工程基本要求是生態環境修復類型應與礦區周邊土地利用方式及景觀相協調，同時修復要能夠滿足更正用地要求[6－9]。

3.1 采礦區生態修復

坑下開采礦山應采用減輕地表沉陷的開采技術，并推廣使用充填采礦工藝。盡量減少地表沉陷面積，對已造成地面裂縫的地方，應采取廢石充填和表土覆蓋，最后恢復植被。露天礦開采后，多形成坡度陡的巖石邊坡，以及寬度不大的臺階，因此,在對露天采礦區進行生態修復時，要對其形成的坡面進行不同程度處理,對邊坡坡度大于75°的，在保證邊坡穩定的前提下，進行生態環境修復措施；對邊坡坡度在35°～75°，先對邊坡進行削坡處理，或改造成臺階狀，保證邊坡穩定后，再進行生態環境修復；對邊坡坡度在35°以下的地區，可直接進行生態環境修復。

3.2 排土場復墾

排土場生態環境修復,首先要保證邊坡穩定，其次采取工程措施與植物措施相結合，主要是植樹種草。對存在安全隱患的邊坡要進行工程措施處理，其主要包括修建攔河壩、削坡開級、修建抗滑樁、深空預應力錨、長錨桿加固等工程措施。排土場植物措施所選擇的植物樹種要抗性強、品質好，栽植樹木的方法主要包括堆土袋、掛網綠化、植生袋、植生盤等。排土場修復為林地時，應在其表層覆土，厚度應大于30 cm；若采用坑栽，可在坑內填入少量的客土；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，可栽植一些果樹或經濟林種。同時，栽植林木的場地周圍要修建完善的排水措施和保水保肥措施。工程措施和植物措施有效地結合，將促進排土場生態修復的速度。

3.3 尾礦庫復墾

尾礦庫生態修復要在尾礦庫閉庫后，其工程設施趨于穩定并且已滿足要求的情況下進行。根據尾礦性質的不同要進行相應的處理。無論尾礦為酸性還是堿性，要根據場地的利用方向對其進行深度處理；尾礦中含有放射性、有毒物質時，應根據其含量水平確定是否有必要設置隔離層，并盡可能深度覆蓋；尾礦所含鹽分較大時，應對其進行除鹽處理，或者深度覆蓋處理。同時，要在尾礦庫周圍設置排水設施，排水設施必須滿足一定防洪標準。根據國內外的生態修復成果，對尾礦庫進行生態修復時需要在其表層覆蓋厚度大于5 cm的土壤，并設置各項防止水土流失的措施。

3.4 排矸場生態修復

排矸場生態修復首要工作是對以坡地和丘陵為主的排矸場進行邊坡穩定，主要措施包括水平階整地，穩定坡面，降低矸石山的相對高度。在矸石堆放前，必須對溝底進行推平、夯實處理，堆放矸石以3 m為一層進行分層堆放，且臺階的寬度要大于3 m。堆放順序為從溝里向溝口進行，層層壓實，同時在溝口設置攔渣壩和漿砌石排水溝。在邊坡地帶以15 m為間隔設置導流渠，且層與層之間錯落布設排列呈“品”字狀；其次在排矸場上進行表土覆蓋；最后根據土壤的性質和當地氣候條件選擇適宜的植被栽植。

4 結論

礦山生態修復是一項復雜而漫長的過程，應根據礦山自然環境的具體情況作出長遠規劃。礦山生態修復應結合礦山開采過程中對生態環境的破壞程度以及礦山廢棄地的類型和特點，開展相應的工程措施，同時以生態學理論為指導，把土壤、植被、微生物和土壤動物的恢復方法加以綜合利用，采取工程措施和生物措施相結合的方式，有效地修復被破壞的生態環境，只有這樣才能夠使修復后的礦山生態環境系統結構合理，功能完整，保證修復后礦山生態環境系統自然維持，實現礦山生態修復的目的。同時，加強生態修復理論與技術研究；建立完整的監管體制和法律體系，制約礦山的生態環境污染，制止生態環境惡化；建立有效的行業規范，推動礦山修復工程的發展，標本兼治，才能取得長久的效益。

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[2] 趙默涵.礦山廢棄地土壤基質改良研究[J].中國農學通報，2008，24(12):128-131．

[3] Suding K N，Hobbs R J.Threshold models in restoration and conservation:a developing framework[J].Trends in Ecology and Evolution，2009，24(5):271-279．

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[5] Palmer M A，Filoso S.Restoration of ecosystem services for environmental markets[J].Science，2009，325:575-576．

[6] 祝怡斌，周連碧，林海.礦山生態修復及考核指標[J].金屬礦山，2008(08):678-684．

[7] 郭寧.礦山環境評價及審查的主要問題[J].西昌學院學報(自然科學版)，2010，24(2):765-769.

[8] 曾華星.礦山生態修復可持續發展分析[J].能源研究與管理，2010(04):234-239.

[9]馬康.廢棄礦山生態修復和生態文明建設淺論——以北京門頭溝區為例[J].科技資訊，2007，35:432-436．

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。