礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)與重建技術(shù)探討

李 野，孫大磊

（遼寧水文地質(zhì)工程地質(zhì)勘察院有限公司，遼寧 大連 116037）

經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展離不開礦產(chǎn)資源開采，隨著開發(fā)規(guī)模與強(qiáng)度的不斷變大，礦山廢棄面積變得愈來愈多，對(duì)生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來很大的影響，已經(jīng)變成需要解決的社會(huì)問題，礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)與重建已經(jīng)變得迫在眉睫。生態(tài)恢復(fù)是進(jìn)行礦山廢棄治理的重要措施，已經(jīng)在很多國(guó)家普遍采用，可以更好地恢復(fù)地貌景觀，起到美化環(huán)境、增加農(nóng)田的效果，對(duì)構(gòu)建人與自然和諧發(fā)展起到很好的促進(jìn)作用。

1 地質(zhì)環(huán)境和地質(zhì)災(zāi)害的形成

1.1 地質(zhì)環(huán)境

地質(zhì)環(huán)境屬于自然環(huán)境的一種表現(xiàn)形式，通常情況下地質(zhì)環(huán)境都是由水圈、巖石圈以及大氣圈所組成的環(huán)境系統(tǒng)，經(jīng)常長(zhǎng)期的地質(zhì)演化，三者之間會(huì)發(fā)生相互形式的物質(zhì)轉(zhuǎn)移和能量轉(zhuǎn)化，從而形成一個(gè)較為穩(wěn)定和平衡的環(huán)境開發(fā)系統(tǒng)。對(duì)于地球上的人類和其他生物來說，其賴以生存的地球是處于不斷變化和運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)中，而人們?cè)谝蕾嚨刭|(zhì)環(huán)境的同時(shí)，也在加速著地質(zhì)環(huán)境的變化。因此在未來的發(fā)展過程中，人們要能夠?qū)ιa(chǎn)行為中可能出現(xiàn)的地質(zhì)災(zāi)害進(jìn)行預(yù)測(cè)分析，并結(jié)合地質(zhì)規(guī)律制定相應(yīng)的防控措施，盡可能降低地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生時(shí)對(duì)經(jīng)濟(jì)和資源造成的損失。

1.2 地質(zhì)災(zāi)害

地質(zhì)動(dòng)力活動(dòng)和地質(zhì)環(huán)境異常變化的存在，是導(dǎo)致地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的主要原因，在地球內(nèi)動(dòng)力、外動(dòng)力以及人為地質(zhì)動(dòng)力的作用下，地球在運(yùn)行的過程中會(huì)出現(xiàn)異常的能力釋放、物質(zhì)運(yùn)動(dòng)以及巖土的變形位移問題，這些變化一旦出現(xiàn)，就會(huì)給人們的生活、經(jīng)濟(jì)活動(dòng)、生命財(cái)產(chǎn)以及賴以生存的生態(tài)環(huán)境帶來巨大的威脅。在當(dāng)前階段地質(zhì)環(huán)境不斷惡化的過程中，人為因素是最主要的影響因素，由于地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生會(huì)產(chǎn)生非常嚴(yán)重的后果，因此各個(gè)地區(qū)都提高對(duì)地質(zhì)災(zāi)害防治工作開展的重視程度。現(xiàn)階段常見的地質(zhì)災(zāi)類型包括滑坡、泥石流、地面沉降、地面塌陷、地震等，不管發(fā)生哪種類型的地質(zhì)災(zāi)害，都會(huì)帶來非常嚴(yán)重的后果，因此必須要能夠在災(zāi)害分析的基礎(chǔ)上，制定相應(yīng)的防控預(yù)案，做好全面的地質(zhì)災(zāi)害防護(hù)工作。

圖1 礦山開采滑坡

2 礦山地質(zhì)災(zāi)害的主要類型和成因

2.1 滑坡、崩塌災(zāi)害

當(dāng)前階段礦產(chǎn)資源的開采方式主要有兩種，分別是露天開采和地下開采，不管采用哪種開采形式都會(huì)導(dǎo)致礦山開采的過程中出現(xiàn)崩塌和滑坡等災(zāi)害，同時(shí)不管發(fā)生哪種類型的災(zāi)害，都會(huì)給礦產(chǎn)企業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)會(huì)給一線工作人員的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來巨大的威脅，同時(shí)還會(huì)影響到礦山所處區(qū)域的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會(huì)發(fā)展。在不同類型的作業(yè)環(huán)境中，其災(zāi)害的產(chǎn)生形式也是有所不同的，在露天開采的環(huán)境下主要會(huì)在礦山邊坡區(qū)域發(fā)生滑坡和崩塌，同時(shí)隨著山體表皮的剝落，還會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的泥石流災(zāi)害 ；而在地下開采的環(huán)境下，崩塌是最為常見的災(zāi)害。

2.2 礦體內(nèi)在原因引發(fā)的災(zāi)害

隨著礦山開采工作地不斷推行，礦山附近的地質(zhì)環(huán)境也會(huì)逐漸發(fā)生改變，在對(duì)礦山進(jìn)行開采之后，如果不能對(duì)開采區(qū)域進(jìn)行有效的填充，礦山缺失所導(dǎo)致的地質(zhì)環(huán)境的破壞也是難以恢復(fù)的，同時(shí)伴隨著地層風(fēng)化和地殼運(yùn)用因素的存在，會(huì)進(jìn)一步加劇破壞的后果，進(jìn)而引發(fā)更加嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，例如地表下沉、瓦斯爆炸等，任何一種形式災(zāi)害的出現(xiàn)，都會(huì)造成無法估量的后果，在對(duì)人身安全帶來威脅的同時(shí)，還會(huì)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。

2.3 礦山地下水位變化引發(fā)的災(zāi)害

在整個(gè)地質(zhì)災(zāi)害中，礦山水文變化災(zāi)害是其中發(fā)生頻率最高的災(zāi)害之一，并且危險(xiǎn)性也是非常高的。在礦山開采工作開展的過程中，加強(qiáng)對(duì)地下水量的估算是非常重要的，在每一開采工作開展之前，都要能夠提前對(duì)礦井內(nèi)的涌水量和突水量進(jìn)行測(cè)量，得到的測(cè)量結(jié)果是開展后續(xù)采礦工作的重要依據(jù)。除了測(cè)量結(jié)果的精確度以外，還有其他類型的因素會(huì)對(duì)地下水位帶來一定的影響，常見的因素包括裂隙水、大氣降水等。

3 礦山地質(zhì)災(zāi)害防治和地質(zhì)環(huán)境保護(hù)對(duì)策

3.1 做好礦山開采前的調(diào)查、準(zhǔn)備工作

要想提高礦山地質(zhì)災(zāi)害綜合防治工作的質(zhì)量和效率，做好礦山開采前的準(zhǔn)備工作是非常重要的。在正式開展礦產(chǎn)資源開采工作之前，相關(guān)工作人員必須進(jìn)行實(shí)地考察，對(duì)礦山區(qū)域內(nèi)的環(huán)境和地質(zhì)構(gòu)造情況有著全面地掌握和了解，并在此基礎(chǔ)上制定后續(xù)的礦山開采計(jì)劃，從而能夠有效避免在開采過程中突發(fā)的巖石碎裂或者變形問題。除此之外，工作人員還要加強(qiáng)對(duì)礦區(qū)邊坡的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，并針對(duì)邊坡做好相應(yīng)的加固工作，對(duì)于容易發(fā)生災(zāi)害的區(qū)域要進(jìn)行特殊標(biāo)注，并在開采的過程中做好相應(yīng)的預(yù)防工作。

3.2 加強(qiáng)對(duì)于礦山開采現(xiàn)場(chǎng)的管理工作

在開采現(xiàn)場(chǎng)，首先要在容易掉落碎石的地區(qū)設(shè)置相應(yīng)的防護(hù)網(wǎng)，降低碎石掉落造成的安全威脅，同時(shí)還要安排專業(yè)的管理人員在整個(gè)開采現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行定時(shí)的巡視，這樣就能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)開采過程中存在的險(xiǎn)情以及一線工作人員操作上的錯(cuò)誤，并及時(shí)的整改和制止。最后礦產(chǎn)開采企業(yè)還要針對(duì)一線的技術(shù)人員，開展定期的安全教育宣傳工作，從而能夠使全體工作人員的安全意識(shí)得到大幅的提升。

3.3 實(shí)施爆破措施

爆破是礦產(chǎn)資源開采工作中最常用的一種技術(shù)手段，爆破技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用的過程中，其技術(shù)要求是非常高的，同時(shí)其危險(xiǎn)發(fā)生概率也非常高，因此在山體爆破工作開展的過程中，要能夠?qū)鹚幈浦谢鹚幍氖褂昧窟M(jìn)行精確的計(jì)算，并合理確認(rèn)安裝位置。爆破技術(shù)手段的靈活運(yùn)用，不僅能夠給礦山開采工作帶來巨大的便利，使整個(gè)開采工作的效率和經(jīng)濟(jì)效益都得到巨大的提升，還能使后期開采過程中地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生概率顯著降低，所以對(duì)于現(xiàn)代化礦區(qū)的發(fā)展有著非常重要的意義。在當(dāng)前階段爆破技術(shù)運(yùn)用的過程中，要能夠?qū)饷姹萍夹g(shù)進(jìn)行合理地運(yùn)用，其中加強(qiáng)對(duì)炸藥使用量的控制，能夠在最大程度上降低爆破開采工作對(duì)生態(tài)環(huán)境帶來的影響。

3.4 落實(shí)礦山恢復(fù)治理和地質(zhì)環(huán)境保護(hù)工作

①要嚴(yán)格按照開采前制定的開采計(jì)劃開展開采工作，嚴(yán)禁出現(xiàn)違規(guī)開采行為。②對(duì)于礦山開采過程中產(chǎn)生的廢料和渣土來說，嚴(yán)禁胡亂堆棄，要放置在規(guī)定區(qū)域內(nèi)。③開采單位還要加強(qiáng)對(duì)渣土堆放區(qū)域內(nèi)的管理工作，要安排專門的技術(shù)人員加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)管理的巡查和監(jiān)視。④開采單位要針對(duì)整個(gè)礦區(qū)進(jìn)行全面的監(jiān)控，并需要進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)開采人員的監(jiān)管，從而可以有效避免人工操作失誤問題的出現(xiàn)。

4 礦山地質(zhì)環(huán)境重建技術(shù)應(yīng)用

4.1 土壤改良

化學(xué)改良物可以進(jìn)一步提升土壤肥力。植物正常生長(zhǎng)離不開氮、磷等成分，礦山廢棄地區(qū)沒有栽種植物，土壤中原有的氮、磷等都幾乎消失殆盡，無法滿足植物正常生長(zhǎng)的需要，應(yīng)該在礦山廢棄區(qū)域施加含有氮、磷物質(zhì)的肥料，對(duì)原有的土壤進(jìn)行改良。可以采用優(yōu)質(zhì)的農(nóng)用肥料，比如草木灰、農(nóng)家肥等，也可以適量施加化學(xué)肥料，可以快速提高土壤的肥力，調(diào)節(jié)土壤的 pH。采用含有 Ca2+化合物的肥料可以降低土壤中重金屬物質(zhì)的毒性，因?yàn)槿芤褐胁煌x子相互間具有促進(jìn)、抑制作用，提高某種離子濃度植物則會(huì)對(duì)其他物質(zhì)的吸收量產(chǎn)生變化，對(duì)其他化學(xué)物質(zhì)吸收起到一定的抑制作用，重金屬離子由于Ca2+的存在而變得緩和。Ca2+對(duì)土壤中的金屬離子會(huì)產(chǎn)生抑制效果，采用 CaSO4·2H2O、CaCO3成分的肥料，可以進(jìn)一步減小土壤中重金屬物質(zhì)的毒性，有利于植物的健康成長(zhǎng)。石灰可以對(duì)土壤的 pH 進(jìn)行調(diào)整，在進(jìn)行土壤改良以前需進(jìn)行pH檢測(cè)，按照酸堿中和原理進(jìn)行處理，針對(duì)具有酸性的礦山廢棄地，可以采用熟石灰等材料進(jìn)行中和，應(yīng)該嚴(yán)格控制使用量，以少量多次的原則進(jìn)行施加。具有堿性的廢棄地，可應(yīng)用硫酸或硫酸氫鹽等物質(zhì)進(jìn)行改良，使土壤可以實(shí)現(xiàn)酸堿平衡，更好地進(jìn)植物生成。

4.2 微生物修復(fù)

土壤中大量微生物進(jìn)行新陳代謝，可以分解出很多有機(jī)物質(zhì)，采用微生物修復(fù)技術(shù)對(duì)礦山開采廢棄土壤中的有害物質(zhì)可起到很好的中和作用，已經(jīng)在水污染治理方面得到了廣泛應(yīng)用，而微生物對(duì)礦山地質(zhì)環(huán)境進(jìn)行修復(fù)才開展10多年，主要采用施加生物肥料、營(yíng)養(yǎng)添加法等。根瘤菌肥料為一種具有提升土壤固氮能力的植物，為植物生長(zhǎng)提供所需的氮化物。葉面固氮菌肥可以使植物葉面吸收空氣中的氮元素，磷細(xì)菌肥料中具有有機(jī)磷、無機(jī)磷化合物，遇到土壤中的水分則可以形成有機(jī)磷，會(huì)促使土壤中生成氮菌、消化細(xì)菌。鉀細(xì)菌肥料可以將磷石、長(zhǎng)石等進(jìn)行分解，把鉀、磷元素分離到土壤中，可以促進(jìn)植株健康生長(zhǎng)。均根肥中含有微生物，可以使植物根系得到很好的生長(zhǎng)，有利于吸收土壤中的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，還可以提升植物的抗旱能力。

4.3 植物修復(fù)

植物根系具有更好的生物修復(fù)能力，可以將礦山廢棄土壤改造為良田，很多國(guó)家都對(duì)植物修復(fù)技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。我國(guó)對(duì)植物修復(fù)土壤方面也開展了很多實(shí)驗(yàn)，利用楊樹對(duì)汞、鎘等污染物進(jìn)行消除，對(duì)種植過水稻的區(qū)域改種為芝麻，使兩種不同植物的根系微生物得以共同作用，對(duì)提高土壤肥力有著很好的效果。植物降解是利用植物根系與微生物的相互促進(jìn)作用，對(duì)土壤中有害的物質(zhì)進(jìn)行降解處理，使有毒分子結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，逐漸變成沒有毒性的物質(zhì)。植物具有十分龐大的根系，有著很好的土壤固定作用，也可以將土壤中的污染物進(jìn)行緊固，避免對(duì)附近生態(tài)環(huán)境造成破壞，植物在不斷的生長(zhǎng)過程中，可以將污染物與養(yǎng)分同時(shí)吸入到植物體內(nèi)，土壤中的污染物質(zhì)含量則會(huì)相應(yīng)地減少。

綜上所述，礦山地質(zhì)環(huán)境治理應(yīng)該對(duì)現(xiàn)有情況進(jìn)行詳細(xì)調(diào)查，制定出符合實(shí)際需要的措施，遵循環(huán)境治理理論與生態(tài)學(xué)原理，采用切實(shí)有效的生態(tài)恢復(fù)技術(shù)與重建技術(shù)，對(duì)土壤進(jìn)行改良，保證植被的有序恢復(fù)。