露天廢棄礦山治理存在的問題及對策

貴州省大方縣自然資源局 葛永均

一、礦山開發的基礎環境

從環境影響因素的角度分析，礦山開發環境主要分為礦山區域環境影響因素、生態環境影響因素和環境污染影響因素。從三類因素的最新情況來看，我國礦山環境的開發并不樂觀，從開墾的面積上分析，仍然存在較多環境污染和環保問題，亟待整治和處理。

二、露天廢棄礦山廢棄地的分類特點及修復現狀

（一）礦山廢棄地的分類特點

依據礦山廢棄地的形成機理，集合相關勘察調研的結果分析，可得出表1中的礦山廢棄地的分類特點。

表1 礦山廢棄地的分類特點

（二）礦山廢棄地修復現狀分析

近幾年，尤其是針對各個行業領域提出的節能環保可持續發展理念的落實，礦山廢棄地環境的整治與預防修復加大了資金投入，截至2020年底，累計投入達到1000多億元，已經修復完成的礦山廢棄地面積也達到90萬hm2，但是總體看，治理的總有效率僅為29.9%。總體來看，我國礦山廢棄地的環境整治及治理的歷史痕跡相對較多，治理存在較大的壓力，目前從治理資金的來源看，主要以財政補貼和政府財政撥款為主，但是更多的礦山修復企業的資金來源于自給自足，需要更多企業自行承擔修復的成本。目前，我國在礦山廢棄地的治理合作方面缺乏綜合性的合作模式，在土壤污染修復領域，由于具有較高的商業開發價值和較高的社會參與度，修復場地在技術和市場上已經開始成熟，成為目前土壤修復的主要市場。由于耕地直接關系到食品安全，政府已經啟動了大規模的建設項目示范，而礦用地相對偏遠，還沒有探索出好的市場模式。但是，從土壤治理環境來看，礦山土地污染巨大，具有積累性、隱蔽性和不可逆性，礦山環境整治治理問題迫在眉睫。

三、當前廢棄礦山面臨的環境問題

（一）土地占用

礦山露天開采之后，產生的大量廢石，大量廢石的堆載會占用礦區附近的農田。廢棄后的礦區臨時建筑和臨時性道路也會占用土地資源，加劇了土地資源的緊張，會給當地經濟社會發展造成一定的影響。據不完全統計，礦山在不斷開采時，產生的大量廢棄礦石的外排占用的面積會是開采所占用土地面積的10倍以上，造成極大的土地資源浪費。

（二）生態惡化

礦山的開采會對原有植被造成巨大影響，采礦時必須將附著在山體的植物剔除，此外，產生的廢石堆積在整個礦區也會導致植物數量減少，甚至無法存活。植物的減少也影響了地區生物多樣性，生態系統會進一步惡化。整個礦區會喪失之前的綠水青山、整個景觀會顯得異常生硬、單調。此外，礦山開采還會影響地下水循環系統，造成水資源的枯竭，挖掘出的礦物質和地下的土壤如果富含有害物質，長期在自然環境中，在雨水作用下，有害物質會滲透到土壤中去，使得地下水體受到污染，從而使得地下水體進一步影響到動植物和人類的生產生活。

（三）地質災害問題

礦產資源的大肆開采，會產生大量的危險巖壁和一些穩定性較差的邊坡。這些不良地質體一旦受降雨、施工擾動或地震的影響非常容易釀成地質災害，同時廢棄礦區形成的大量的廢棄礦石的堆積物，也容易產生地質災害，對礦區周邊的單位和人民群眾造成巨大威脅。

（1）崩塌。廢棄礦山崩塌地質災害主要由于不合理的開采形成了陡峭的巖壁和懸崖，這些陡峭的巖壁和懸崖，在重力作用下，非常容易在結構面發生崩塌。

（2）滑坡。滑坡災害的形成非常復雜，不僅受到地質構造和地貌條件控制，還會受人為作用和內外動力作用影響。礦區的滑坡類型分兩種:一是無層滑坡，即礦山被開挖后，產生的大量廢渣，被無序堆放，形成大型邊坡，這些礦渣非常松散、未膠結，極易產生滑坡。二是順層滑坡，這種類型的滑坡是由于邊坡和巖層的傾向相近，巖層傾角小于邊坡坡角時形成滑坡。

（3）泥石流。泥石流災害經常發生在溝谷區域，這種區域地勢險峻，非常容易累積砂石，廢棄礦區本身大量的碎石源，是泥石流災害最易形成的天然場所。在雨水作用下，水、泥和石子形成泥石流，嚴重威脅群眾生命財產安全。

四、礦山廢棄地生態環境修復技術

自然生態環境下，礦山廢棄地經過了自然更替，不僅能夠高效地恢復原貌，還能夠形成可持續發展的環境等，但是這需要很長的路要走，也需要較長的恢復時間。因此，基于人工干預的方法，能夠在較短的時間，高效實現礦山廢棄地生態環境的修復和治理。

（一）基質改良、土地重構及地貌重塑

為了能夠實現礦山廢棄地區域生態功能的可持續發展，不僅要創造更多適宜植被生長的生態環境，同時要加強對水資源、生物資源等的相互關聯，構建可持續發展的礦山廢棄地生態環境修復。由于土壤是植被、微生物等生長的主要基質，限制礦區植物的生長，對于基質結構及養分等的缺乏具有積極意義，基質改性中，主要方法包含有物理法、化學法和生物法。其中，物理法主要借助于地表土進行回填實現。按照礦山修復的相關技術規范內容可知，在堆場、礦山和尾礦庫等專用礦山區域建設之前，需要按照規范施工，防止出現水土流失的現象。

生態修復前，生態修復區地表裸露，土層缺失，地勢陡峭，坡度不穩，幾乎沒有植被。通過對礦山修復的研究發現，生態修復采用覆蓋廢棄礦山（礦區和渣場）的方式，覆蓋土壤主要為建筑垃圾、玄武湖隧道施工廢土和湖泊清淤，修復面積1.3m，平均土厚7m。生態修復前，對建筑垃圾產生的混泥土和湖底淤泥進行疏浚，有效提高了土壤有機質含量，從而改善了土壤結構，為植物生長提供了良好的基礎[2]。

地質邊坡穩定與排水措施。廢棄尾礦地，礦體主體為各種礦化氧化的中細花崗巖，結構松散，強度低，砂石多，非常貧瘠，持水能力差，抗軟化能力弱，低剪切強度和相對較差的邊坡穩定性。

（二）物理修復技術

物理修復是借助于物理學方法，如隔離、固化、電動力學等，對于環境土壤進行有針對性的處理；隔離法主要以利用水泥、黏土及板材等材料，對于容易受到污染的土壤進行隔離，實現水體分離，以減少或者防止出現污染的現象。在常用的物理修復技術中，主要包含有振動梁擋土墻、平墻及薄膜墻等結構，此種處理方法，往往用于受到污染較為嚴重的礦山廢棄地，且污染后容易被擴散，污染物經過了一段時間的分離后，會受到較大的限制。結果表明，電動修復技術可以同時去除土壤中的多種重金屬污染物，在陰極加入乙二胺四乙酸(EDTA)可以提高修復過程中的電流，增強電動修復的效果。EDTA污染土壤中總銅、總鉛和總鎘的去除率分別為90.2%、68.1%和95.1%。韓璐等在湘西華源鉛鋅尾礦中使用Cd、Pb、Zn等鈍化劑，發現它們對Cd、Pb、Zn的遷移率和生物有效性以及凝固有顯著影響。同時，研究表明，向土壤中添加不同形式的磷改性劑，可以有效地將土壤中的鉛從非殘留狀態轉變為殘留狀態，從而降低土壤中鉛的遷移率和生物有效性。物理修復的優點是修復效果好，但修復成本高，修復后難以培養。因此，本文提出的方法僅適用于重污染和小污染區域。

（三）化學修復技術

化學修復是指與土壤中的重金屬發生化學反應，降低重金屬在土壤中的溶解性、遷移性和生物有效性。

鐵鹽、鐵酸鹽和三氧化二鐵，特別是硫酸鐵，能有效降低砷的遷移率，抑制植物對砷的吸收。對廢棄礦區進行生態恢復首先要對礦坑進行回填，以減少礦區內的陡坡和溝整，對部分地區還要進行工程處置，如護坡、削坡。對不良地質體要進行加固，保證巖土體的穩定性。礦區巖土體的長期裸露，經受自然風化嚴重，要對表面的浮石、浮土加以處理，排除隱患。此外，還必須對地貌環境予以治理，要對動植物生態體系予以恢復。地貌恢復經常使用的方法有客土噴播和植生卷鋪蓋。這兩種方式適應不同的地貌環境，植生卷鋪蓋適合坡度較緩的土質邊坡，客土噴播則主要用于地形條件差、土層薄的環境。

（四）生物修復技術

目前文獻報道的生物修復技術主要有植物修復技術、生物修復技術、動物修復技術、生物材料修復技術、物理修復技術、微生物修復技術和化學修復技術等。其中，植物修復技術是指利用植物對環境介質中有毒有害污染物進行轉移轉化，進而對污染土壤進行修復和處理的技術。近10年來，我國植物恢復技術的成就主要體現在以下四個方面：（1）恢復植物物種數據庫不斷豐富。我國學者不斷發現，它可用于修復受污染的土壤，如含鉛金草和超富植物。王飛將低生物量富砷植物紫檀轉化為高生物量擬南芥Chelase基因PvPSVI，構建了砷污染土壤修復工程植物。利用基因工程技術，劉慧芳等發現GSH汞轉移酶基因可以調節植物氧化應激，提高植物汞積累能力。（2）修復處理技術更加環保、經濟。恢復受污染的植物豐富的荒地。，對于富含重金屬的植物。如果處理不當，可能會導致二次污染。近年來，國內學者一直在探索更加環保、高效、經濟的處理方法，如植物冶金、水熱改性、生物解吸、水熱液化等。目前植物修復技術尚處于研究階段，在工藝設計、處理效果、資源利用等方面仍存在爭議，一定程度上阻礙了植物修復技術的推廣應用。

1.微生物修復技術

微生物修復技術是利用微生物對污染土壤中的污染物進行降解、轉化、吸收、去除或過濾，以修復污染土壤。近年來，菌根技術已成為污染土壤修復的研究趨勢，并取得了良好的效果。

2.動物修復技術

動物修復技術是指通過一些低等動物（蝴蝶、線蟲、甲螨等）對污染土壤進行直接或間接修復。蚯蚓是最常用的土壤修復動物，有學者對蚯蚓的污染物富集規律及蚯蚓含量的影響進行了研究，但由于土壤動物不易從土壤中清除，因此目前仍很少使用。動物修復技術能直接修復受污染的土壤，而且大部分是土壤動物的間接作用，增強了植物和微生物的修復作用。

廢石利用：由于我國工程建設規模龐大，各類混凝土需要大量的砂石作為骨料，砂石的開采同樣對環境造成非常大的負擔。部分廢棄礦石由于力學性質較好，耐久性強，可以將這些廢石進行破碎、篩分得到不同粒徑級配的砂石骨料。此外，還可以將骨料用來制作砌體材料，如蒸壓磚、透水磚等。某些廢棄礦石內部往往存在非常多的伴生礦物，這些礦物具有一定的經濟價值，可以將這些伴生礦物提煉出來，使其獲得較好的利用。隨著生產工藝的發展，很多難以回收的礦物能在較低成本的情況下提煉出來，取得較好的效益，大大減輕對環境的影響。充填塌陷區或鋪設路基礦山開采容易造成礦區附近形成塌陷，將廢石進行填充可以減輕地面塌陷、開裂等災害，同時還可以用來鋪設周邊的路基，作為地基處理材料。

在治理環境破壞和污染問題時，需要從根源出發進行嚴格管控，只有這樣，才能確保良好效果。比如利用科學方式開采，降低對環境的破壞程度。在開采工作即將完成時，要積極治理和恢復被破壞的環境，最大限度恢復其原有面貌。對于相關領導層而言，應提前制定保護環境相關制度，明確規定破壞環境需要負哪些責任。與此同時，充分利用法律法規，強制企業履行責任。對于管理人員而言，需要從當地實際情況出發，將環境保護標準建立起來，讓企業按照制度規范開采，給企業提供可以遵循的規章制度，一定程度上減少對環境的破壞。完善法律法規，要求企業在開采礦山之前，制定開采資源方案和恢復治理方案，經過審核人員審理合格后才能開展相應施工。

除此之外，在實施露天開采中需要采取新科技，促進技術不斷更新換代。合理利用資源，提高植被覆蓋率，增加土壤肥力，促進大氣質量不斷提升。施工中一旦出現突發情況，就需要尋求專業技術人員幫助，必須親臨現場開展實際調查工作。保障機器具有高度安全性和可靠性，采用正確技術，高效完成露天開采任務。

五、結束語

當前，我國提出要建設生態文明的自然環境，這需要共同努力。在大氣環境污染、地質環境污染和相關環境復雜影響因素下，如何實現環境治理的有效性，優化和提高環境治理的質量和效率是關鍵。鑒于此，本文從礦山廢棄地的環境影響因素及生態修復治理角度進行了詳細的分析，期望能夠給同領域技術人員提供一定理論參考。廢棄礦山對環境有非常大的影響，會造成土地占用、植被破壞、環境污染、地質災害等一系列的環境問題，必須加以治理。在對廢棄礦山的治理過程中必須遵循安全第一的原則，因地制宜、科學規劃，生態性、經濟性原則和可持續性原則。具體實施時，首先要對廢棄礦區進行生態修復。同時還要對存在的廢棄礦石加以綜合利用。此外，還可以以廢棄礦山為依托開發礦區旅游資源，以實現廢棄礦山的可持續性發展和生態穩定。