西部典型寒旱區某鐵礦排土場生態修復方案研究

中圖分類號：X171.4 文獻標志碼：A 文章編號：1003-5168（2025）07-0108-05

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2025.07.021

Research on Ecological Restoration Plan for Iron Ore Dump Site in Typical Western Cold and Arid Region

DU Xiaofei1.2.3

（1.North China Engineering Investigation Institute Co.，Ltd.，Shijiazhuang O5Oo21， China;

2.Technology Innovation Center for Groundwater Disaster Prevention and Control Engineering for

Metal Mines Ministry of Natural Resources，Shijiazhuang O5o021， China; 3.Technological Innovation Center for Mine Groundwater Safety of Hebei Province，Shijiazhuang O5Oo21， China）

Abstract：[Purposes]Basedon the analysis of the ecological and geological environment status of a typical iron ore dump in the western cold and arid region，a scientific and reasonable ecological restoration plan is formulated to restore the service functions of the damaged ecosystem in the area and promote biodiversity restoration.[Methods] Taking an open-pit iron mine dump in the piedmont of the southwest edge of the central Altay Mountains in Xinjiang as an example，this paper puts forwardan ecological restoration scheme combining slope cutting engineering，drainage ditch engineering and net hanging and seeding engineering.[Findings] This ecological restoration plan provides the process flow and design parameters for each construction technology，and selects ecological restoration plants for typical cold and arid dump sites in the western region from four directions： plant species diversity，stability of pioneer species，stress resistance of plant growth，and combination of dominant plants and native plants.[Conclusions]This ecological restoration plan provides reference and inspiration for the ecological restoration and green development of typical open-pit mine waste dumps in the cold and arid regions of western

China. Keywords： western cold and arid region; dump site; ecological restoration; earth spraying

0 引言

近年來，西部礦產資源的勘探與開發不斷加速。這一方面促進了西部地區經濟的發展和轉型升級，為我國的礦產資源供應提供了有力保障；另一方面礦產資源的開發利用往往伴隨著生態環境的破壞，特別是在氣候干旱、生態脆弱的寒旱區，礦山開采活動對環境的負面影響尤為顯著[2]。

西部寒旱區具有干旱少雨、地貌復雜、植被稀疏、土壤鹽堿化和資源型缺水等生態特點[3。這些特點使該區域的生態環境保護和礦產資源開發面臨嚴峻挑戰[4]。與此同時，西部寒旱區排土場的生態修復難點主要在于水資源短缺、土壤貧瘠與鹽堿化、植被恢復困難、氣候極端，以及技術與管理難題等方面。針對這些難點，需要采取綜合措施，確保生態修復工作的順利開展5。眾多學者針對西部寒旱區獨特的生態特征（如氣候干旱、降水稀少、溫差大、植被覆蓋度低且生長緩慢等），從多個維度深入探索并實踐了有效的礦山生態修復方法。袁穎等針對西部石灰巖礦山提出了地質災害隱患消除一生態地質環境評價一立地類型劃分選區試驗一土壤重構一植被重建一后期管護的石灰巖礦山生態修復新模式。許銳等基于遙感信息提取數據分析，構建了礦山地質環境評價指標體系，最終得出了以礦山為單元的評價等級分區。西部寒旱區礦山排土場生態修復植被恢復技術主要包括篩選適宜的先鋒植物種類、優化種植結構、采用保水保肥技術等，提高植被成活率和生態系統穩定性。土壤改良技術是通過添加有機物料、微生物制劑、化學改良劑等手段，改善土壤結構，提高土壤肥力，促進植被生長。梁中和李吉玫針對新疆阿爾泰山礦山修復的難點，從地貌修復、土壤與植被修復等方面探索生態修復技術，為攻克修復關鍵技術難關和保障新疆阿勒泰生態安全、提高環境質量提供新方法和新思路。胡佳佳等統計了大同礦區某礦山棚戶區、矸石山及周邊礦業廢棄地的現有綠化樹種，選擇典型區域對綠化樹種進行抽樣調查，實地觀測其生長指標，結合保存率、生長勢等相關參數，綜合評價其生態適應性。

本研究以西部典型寒旱區某大型露天礦山排土場為例，在系統分析排土場區域地質和水文條件的基礎上，結合排土場的區域地質和生態特點，設計了礦山生態修復方案。該方案可以為寒旱區典型排土場的生態修復和綠色發展提供參考和借鑒。

1 研究區概況

1.1工程地質特征

該礦區位于阿爾泰山脈中部西南邊緣山前地帶，為中低山區，屬構造剝蝕侵蝕型中低山地貌，總體地勢北高南低，海拔 1 0 0 0～1 4 0 0 m ，相對高差 5 0 ～ 4 0 0 m ，地形變化較大，地形坡度一般 ，局部地形較陡，坡度 ，切割深度 5 0～1 0 0 m 。礦區及周邊溝谷較發育，多為“V\"形溝谷，溝谷全長 溝底寬 5～1 5 m ，匯水面積約為 ，溝谷平均縱坡 ，在降雨和融雪期間有暫時性流水。礦區周邊的排土場位于露天采場西南部 5 0 m 處的寬闊山坡上，原始地形坡度約 。該排土場堆棄的主要為采礦削離產生的廢棄渣土，成分為黏土、塊石。塊石含量較高，粒徑主要分布在 5 ～ ，少量塊石粒徑超過 3 0 c m ，排土場遙感影像如圖1所示。

該排土場包含12個排渣邊坡，分別位于1182＼～ 1 1 7 6 m. 1 1 2 8～1 1 3 5 m ；坡面面積分別為 、 ，合計面積為 。

1.2水文地質特征

根據礦區及周邊布局內地層巖性、地下水的賦存條件、水理性質、水力特征等，該礦區內主要為基巖裂隙潛水含水層和第四系透水不含水層。礦區位于阿爾泰山脈中段南緣的中低山區，處于區域水文地質單元的徑流帶，地下水總體流向為由北東向南西徑流，南距礦區 3 k m 的喀拉額爾齊斯河為排泄區。礦區北部及北東部的低中山區為區域水文地質單元的補給區，地下水主要接受大氣降水的補給，特別是春季冰雪融水，通過基巖裂隙補給地下水，是地下水的主要補給來源。礦區所處徑流帶主要接受中低山區地下水徑流的側向補給，但在春季由于同時接受融雪水的補給，地下水位有明顯的升高，上升幅度為 。礦區南部哈拉額爾齊斯河區域侵蝕基準面，為本區水文地質單元的排泄區，排泄區地下水一部分通過地下徑流方式排泄區外，一部分以地表徑流的形式排泄，排泄方式以徑流排泄為主，大氣蒸發為輔。

2生態修復治理方案

2.1整體施工工藝流程

本次治理措施主要采用的是坡面削坡降工程、排水溝工程和掛網噴播工程。結合本項目的地質和水文特征，同時確保施工進度，排渣邊坡和平臺施工同時進行，整體施工工藝流程如圖2所示。

2.2坡面削坡降段施工方案

進場后按計劃做好各擬治理區域場地整理工作，以安全施工為前提，遇到不明情況及時向相關單位咨詢，并請相關人員到現場認定，做好標記，在確保萬無一失的情況下施工。施工前應對邊坡進行全面檢查，修整臨時施工道路，清除作業面雜物、坡面較大及碎屑物，使用機械設備將原坡面整形并按設計要求進行分級，并設置平臺。坡面削坡降段采用挖高填低的原則進行，把較大的塊石、渣堆清理倒運到坑洼的地方。在削坡時用挖掘機坡頂堆砌擋水坎，在坡腳處設置排水溝，廢棄土石方平整到邊坡上。施工過程中派專人看管，防止交叉施工造成人員機械傷害。當大塊塊石無法掩埋時，采取運走或就地破碎方式處理。削坡卸載后坡面巖石空隙較大時用廢棄細料進行充填。典型坡面邊坡修整工藝如圖3所示。

施工前進行地形測量，確定挖方區域和填方區域，做到挖填平衡不產生外運，施工時開挖自上而下，逐層逐級開挖。由于山坡較高，挖掘機由山頂開始開挖，根據坡頂和坡腳總體高度確定是否設置臺階，根據設計要求高差大于 3 5 m 時設置臺階，臺階寬度為 ，在臺階邊緣設置擋水坎。每級平臺分多次開挖，每次開挖高度不大于 6 m ，挖至控制平臺標高時，進行下道工序，直至所有工序完成后，方可繼續向下削坡。所有坡面頂端和平臺內緣設置一道擋水坎：底寬 1 m ，上頂寬 8 0 c m ，高 5 0 c m ，所有邊坡坡腳修建排水溝。排水溝無須砌筑，用鉤機挖出地形、人工整平即可。排水溝采用梯形斷面，過水斷面頂寬 1 . 0 m ，底寬 0 . 5 m ，深 0 . 6 m （如圖4所示）。

2.3椰網掛設、客土噴播施工方案

椰網掛設、客土噴播施工工藝流程如圖5所示。

排渣邊坡主要是由廢棄礦渣和廢棄礦石傾倒堆積而成，削坡卸載后坡面仍然凹凸不平時，覆蓋一層種植土進行平整坡面，同時能夠增強坡面后期持水能力，土層覆蓋厚度為 1 0～1 2 c m 。覆土采用運輸車輛進行拉運，并傾倒至邊坡，使用人工進行整平，由于本項目的種植土含砂量較大，塊石較多，現場采用 網眼的篩土機進行篩選處理后使用。

椰網采用人工進行掛設，沿坡體自上而下掛設，椰網采用5 網孔，掛設時應將整張椰網在坡面上展開，先固定好網體的上端部，方可向下固定，椰網應牢固固定于坡面。邊坡上部邊緣區域延展長度應 ，并包裹擋水坎，用木樁固定。椰網固定采用木樁固定，木樁長 5 0 c m ，寬度 尖頭，間距 ，呈梅花形布置，入土深度35c m ，外露 1 5 c m 。木樁采用梅花形布置。橫向和豎向相鄰椰網之間應搭接，搭接寬度為 5 c m ，搭接處用木樁固定，沿搭接方向木樁間距可適當加密。

客土噴播分兩層進行噴播：第一層噴播營養基材，第二層噴播種子層（如圖6所示）。營養基材配制材料為過篩種植土、營養土、草纖維、稻殼、復合肥、保水劑、黏合劑、水等按照比例進行配置。基質層噴射厚度為 6～8 c m ，分2＼～3次完成。基質層中黏性種植土應進行過篩。將混合好的基材，用專業的噴播機噴射到掛好網的坡面上。基層質量配比為種植土：營養土：稻殼：草纖維：復合肥：保水劑：黏合劑 = 1 6 0 0 ： 2 5 ： 2 5 ： 2 . 5 ： 1 . 2 5 ： 0 . 2 5 ： 0 . 2 5 。種子層配置材料為過篩種植土、營養土、草纖維、稻殼、生物有機肥、保水劑、黏合劑、水、植物種子等，種子層噴播應均勻，厚度為 2～3 c m ；噴播順序應先上后下，先難后易，噴播厚度應均勻，不得漏噴；在噴播施工過程中，噴播基質不得有流失現象，如發生基質流失、剝落，必須重新噴播。基層質量配比為：種植土：營養土：稻殼：草纖維：復合肥：保水劑：黏合劑：種子 σ= σ 1 6 0 0 ： 2 5 ： 2 5 ： 2 . 5 ： 1 . 2 5 ： 0 . 2 5 ： 0 . 2 5 ： 0 . 6 2 5 。噴播種子后覆蓋水保草毯，草毯能起保濕、保溫及防止種子被雨水沖刷的作用。草毯覆蓋時用U型釘固定，U型釘尺寸為 ，間距 1 . 0 m ，不留接縫。

3生態修復植物選擇

植物選擇的原則以適應生態學理論為依據，尊重自然、正視自然、保護自然、恢復自然，兼顧生態效益、經濟效益和社會效益。在邊坡上應考慮采用不同草種或草灌混栽技術，一年生草本（或越年生）與多年生草本搭配，再混栽一定比例的灌木或小型喬木。起初一年生草本迅速生長，固土護坡、防止沖刷效果明顯，以后多年生草本和灌木成為優勢種，固土護坡及景觀功能進一步加強。植物選擇的主要原則如下。

① 植物種類的多樣性。選擇多種植物類型進行礦山排土場的生態修復，可以增強植被系統的穩定性，有利于礦山生態系統的恢復。選擇植物時，需組合考慮多種植物，對灌木、草本及野花等植物進行結合，組成具有規律且相互協調的穩定組合，構成多樣而穩定的植物群落結構，實現礦山生態環境修復。

② 先鋒物種的穩定性。排土場以廢渣為主，這些土壤往往缺乏植物生長所必需的營養成分，而豆科植物可以固定氮素營養，提高土壤養分，蓄積土壤肥力，因此，大部分排土場邊坡修復時選擇豆科植物作為先鋒物種。排土場復綠一般要求在較短時間內達到綠化的效果，因此，選擇一些生長速度快、適應性強的植物，以實現排土場環境修復的目的。

③ 植物生長的抗逆性。不同植物的生長適應性不同，排土場修復所選用的植物應更加耐瘠薄，選擇抗逆性更強的植物品種，進行合理配比種植，才能適應排土場邊坡的生長環境。因此在選擇植物種類時，應當根據待修復排土場的氣候和土壤條件進行選擇，以便保證植物的存活率和綠化效果，使植物生長不會受到外界環境的限制，實現植被的穩定生長。

④ 優勢植物與鄉土植物相結合。在早期引入植物進行排土場修復時，應采用環境適應性強、生長速度快的植物種類，對排土場邊坡進行綠化覆蓋，對植物生長的土壤環境進行改良，進一步為后期鄉土植物提供良好的基礎條件，從而讓鄉土植物在后期的生態環境恢復中發揮關鍵性作用，然后形成長期穩定的植被群落。

⑤ 植物種子的選擇。本項目地點位于新疆北部，屬于中溫帶大陸氣候。根據施工作業面土壤或排土場性質、當地氣候條件、施工季節，并結合各種植物生長特性選擇根系發達的草本植物及灌木種子，增加當地類似地貌作業面上的同類樹種，使次生植被在今后的數年逐漸與自然生態植被融合。按設計要求，植物種子選擇主要以耐寒、耐旱、本地化、草灌花相結合的原則進行配置，具體如下： ① 草本類植物：高冰草、冰草、披堿草、紫花苜蓿、白三葉、多年生黑麥草； ② 灌木類植物：紫穗槐、檸條、黃花草木犀、沙棘、黃刺梅； ③ 花卉類植物：野花組合。

在噴播前對批量種子發芽率進行測定，并根據實際情況測定面積計算種子用量，確保噴射效果及質量。根據季節不同的植物種子進行混播，根據各施工期的發芽率及基材混播方法調整各種子用量、每平方米播種量為 左右；草本占 4 0 % ，灌木占6 0 % 。噴播后第1個生長季節內，喬、灌、草個體生長優勢不突出，呈現齊頭并進的局面；第2個生長季節，喬灌的個體優勢充分顯現出來；第3個生長季節，草本植物逐步退縮，植物種類以喬灌為主。施工前應仔細對復墾范圍內局部已有植被和礦山內植被分布情況進行調研和統計，篩選當地優勢物種，優化植物品種配置后再行綠化工作。

4結語

寒旱區露天礦排土場生態修復對于保護區域生態環境、促進可持續發展具有重要意義。通過科學合理的生態修復措施，可以有效改善寒旱區的生態環境質量，保障礦山可持續發展。

本研究以新疆阿爾泰山脈中部西南邊緣山前地帶的某露天鐵礦排土場為例，充分分析了該排土場的工程地質特征和水文地質特征，提出了坡面削坡降工程、排水溝工程、掛網噴播工程相結合的生態修復方案，并給出了每種施工工藝的施工工藝流程。同時，對西部典型寒旱區排土場的生態修復物種的甄選原則進行了深入分析，為寒旱區典型排土場的生態修復和綠色發展提供參考和借鑒。

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