露采矿山生态环境的破坏与治理

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　　摘要：矿产资源的开发在保证国民经济与社会发展需求的同时，也带来了一系列的环境问题。露采矿山开发首先需要进行大量的表土剥离，在很大程度上破坏了原来稳定的土壤和植被，容易造成水土流失，形成土地荒芜、岩石裸露、弃石满地的矿业荒漠化现象;同时也可能产生崩塌、滑坡等地质灾害，造成生命财产损失甚至人员伤亡。露采矿山依据开发阶段划分为新建矿山、生产矿山和闭坑矿山。根据新沂市矿产资源开发利用现状，主要研究具有普遍性的露采矿山开采可能引起的地形地貌、土地占用、土壤侵蚀、地表水水质、景观格局等方面对环境的影响，同时深入研究了露采矿山生态修复治理的工艺技术，包括露采场采空区的修复治理工艺、露采场边坡的治理技术和露采场生态环境的恢复。

　　关键词：废弃矿山,露天开采,生态治理 ,环境修复 ,技术

　　一、前言

　　(一)论文研究的背景

　　为加强废弃矿山矿业用地整治，是促进资源合理开发利用的重要内容，也是促进经济、社会和生态可持续发展的必然要求。近几年来，江苏新沂市积极探索矿山生态环境治理和废弃矿山矿业用地整治的新路子，在开展矿山生态环境治理、实施露采矿山生态环境整治示范工程等方面，取得了可喜的成绩。但由于历史的、技术的和资金的原因，废弃矿山的矿业用地整治任务仍然十分繁重、矛盾仍很突出。据统计，截至2006年底全市已关闭的44个矿山中，需要治理的废弃矿山20个，需要整治的矿业用地面积近万亩。从2003年11月起，新沂市国土资源局就致力于废弃矿山用地整治研究，把推进矿山生态环境治理特别是矿业用地整治，作为贯彻落实市委、市政府提出的“建设生态市”，为新沂经济社会发展提供资源保障的重要措施，作为开发土地后备资源解决全市耕地资源紧缺的重要途径。根据全市废弃矿山分布区域和矿地整治的现状，选择了有代表性的马陵山风景区和北沟、双塘、王庄、新店等镇开展调研活动，实地察看了废弃矿山的矿业用地和正在治理的矿业用地现场，查阅了有关资料，在此基础上提出新沂市矿山生态环境治理中的矿业用地整治的模式和机制探讨。

　　新沂市马陵山废弃矿山紧邻249省道，坐落于马陵山风景区西部，紧邻黄巢关水库，总占地面积为8hm2。马陵山废弃矿山是走向近南北的一个废弃矿带，白垩系王氏组砂岩是废弃矿区的主要地层，岩层多呈厚层状一块状，较为坚硬。矿区的地下水类型主要为基岩裂隙水，富水性受地层岩性和构造断裂控制，单井涌水量多小于lOOm3/d。矿山停采后遗留下来的石堆、沟叉、坑穴和小型削壁导致该区域变得支离破碎，破坏了当地和谐的水土相融、季相更替的自然特征。

　　(二)论文研究的主要内容

　　根据新沂市矿产资源开发利用现状，本文主要研究具有普遍性的露采矿山开采引起的地形地貌、土地占用、土壤侵蚀、地表水水质、景观格局等方面对环境的影响，同时深入研究了露采矿山生态修复治理的工艺技术，包括露采场采空区的修复治理工艺、露采场边坡的治理技术和露采场生态环境的恢复。

　　二、露采矿山生态环境破坏

　　新沂市的矿产资源开发利用程度低，潜力大，矿山开采规模小，资源浪费严重，采矿毁坏土地和植被，破坏生态环境，对自然地貌景观破坏严重;采矿掘进面高差大，边坡陡立，埋下诱发山体崩塌、滑坡等地质灾害隐患，易造成人员伤亡事故。结合下图(图2-1)露采矿山破坏实景，总结出我国露采矿山产生的生态环境问题主要包括以下几个方面：

　　(一)景观碎裂化

　　景观的退化从形式上可分为景观结构退化和功能退化。结构退化指景观中各生态系统之间的各种功能联系断裂或连接度减少的现象;而功能退化指由于景观异质性的改变而导致稳定性和服务功能的衰退现象。露天开采剥离表土，挖损土地，破坏地被，以及堆放尾矿、煤矸石、粉煤灰和冶炼渣，地下开采造成采空区，引发地面塌陷，造成地面建筑、管道、道路、桥梁等设施变形及破坏。土地面貌变得千疮百孔、支离破碎，直接影响景观的环境服务功能。

　　(二)污染及扩散

　　露天堆放的矿产品与废弃物，开采产生的矿井废水和有毒矿物元素等对周边地区环境带来严重的污染。露天堆放的矿产品与废弃物易发生氧化、风化和自燃，大量如二氧化碳、二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮等有害气体及矿物灰尘会威胁人体健康，影响空气质量，污染周围环境。而露天堆放的矿物经雨水淋溶，地表水冲刷以及人为的洗煤会污染水系，形成浊流。同时有毒矿物元素会存在于尾料中，随废弃物堆放会加剧土壤的污染和退化，对植物的生长产生不利作用。

　　(三)破坏水的过程

　　采矿破坏植被，造成水分涵养下降，破坏了地表径流的下渗过程。河流作为水的运输通道，在矿区往往被作为废水排放的直接途径，河床常当作堆场阻碍行洪。而河岸植被带，如河岸防护林、乡土水生和湿生植物群落起着涵养水分、提供生境的作用，但往往在固化处理中被破坏，直接影响河流的生态效应的发挥。

　　(四)破坏生物栖息生境

　　生物多样性降低　采矿活动破坏了一些地区的原生生境，如作为物种源的大型植被破碎为一些小型的残遗斑块，影响作为跳板的林地斑块的功能发挥，造成生物迁徙受到阻隔。乡土植物群落并且受到破坏，植被急剧发生向下的演替过程。这些都直接影响了内部物种的数量和质量，造成野生物种如鸟类栖息数量和种类的减少，多样性降低。

　　(五)诱发灾害

　　地表植被的破坏，水系的紊乱以及采空区的形成会加剧水土流失，带来极具破坏力的灾害，如泥石流和山洪暴发，更严重可能会加速荒漠化。如北京房山区地处首都西部，被称为北京市“五大风口”之一，但由于采矿活动十分严重，因此作为西部生态屏障的一部分，其生态恢复和建设意义重大。

　　三、露采矿山生态环境治理研究

　　露采矿废弃地的生态恢复与重建的核心在于恢复生态系统的结构和功能，进而提高生态系统生产力和稳定性。因此，通过工程技术和生物技术等措施进行生态恢复与重建，使之恢复到可以再利用的状态，是采矿废弃地可持续景观设计的基础。根据新沂市矿产资源开发利用现状，我国露天采矿场生态恢复与重建目前根据实际情况主要包括露采场采空区的修复治理工艺、露采场边坡的治理技术和露采场生态环境的恢复。

　　(一)露天采矿场采空区的修复治理

　　露天采矿场采空区是指露天剥离与回采后形成的空场。露天采空区地表自然景观与生态环境遭到了彻底的破坏，自然恢复过程相对缓慢，因此必须进行生态重建。目前我国露天矿采区生态重建主要有以下三种模式。

　　1、农林利用生态重建模式

　　对于较平缓或非积水的露天采空可以采用农林利用为主的生态重建模式。具体的工程措施是将露天采空区充填、覆土、整平，然后进行农林种植。根据充填物质的不同，又可将其分为剥离物充填、泥浆运输充填和人造土层充填种重建类型。

　　2、蓄水利用生态重建模式

　　对于常年积水的挖损大坑，以及开采倾斜和急倾斜矿床形成的矿坑，可以作为蓄水体加以利用，如渔业、水源、污水处理池等。

　　3、挖深垫浅，综合利用生态重建模式

　　对季节性积水或某不积水的挖损坑，可采用挖深垫浅的措施，一部分开挖成水体，发展水产养殖、用作水源等，一部分发展种植业。

　　4、此外，对城市景观影响较大的如离交通线或者旅游点较近，且可视面积较大的采空区，可以考虑结合城市片区规划和小区设计，从文化艺术与体育的视角进行整治，对采空区进行景观再造，或用植物造景，美化环境。

　　(二)露天采矿场边坡的治理

　　露采石矿大多位于人们生产、生活频繁出入的区域，因此，对于已经废弃的露采石矿，在进行矿山生态环境治理的工程开始之前，应首先了解露采场边坡的特点，并进行露采场边坡的安全评估，然后开始治理。

　　1、露采场边坡的特点

　　在进行矿山生态环境治理的工程时，矿山边坡治理是“复绿”的基础工作，其中边坡的稳定性治理是生态治理的前提，它直接关系到人身和财产的安全。边坡的特点主要有：

　　(1)露天矿边坡一般比较高，走向长从几百米到数公里，因而边坡揭露的岩层多;各部分地质条件往往差异大，变化复杂;

　　(2)边坡最终是由上而下逐步形成，上部边坡服务年限可达几十年，下部边坡则服务年限较短，底部边坡在采矿结束时即可废止，因此上下部边坡的稳定要求也不相同;

　　(3)在未停采的石矿，由于矿场每天频繁的穿孔、爆破作业和车辆行走，使边坡岩体经常受到震动影响;

　　(4)边坡是用爆破、机械开挖等手段形成的，暴露岩体一般未加维护，因此边坡岩体较破碎，并易受风化等影响产生次生裂隙，破坏岩体的完整性，降低岩体强度。

　　2、露采场边坡稳定性治理

　　结合露采场边坡的特点，边坡生态环境治理，主要是边坡的排险，消除崩塌和落石隐患，这是生态恢复的基础。

　　一般石矿边坡的治理方法有以下几种：

　　(1)对于坡度不符合要求，开采面已过山顶的边坡进行削坡减载。对于高度不大的此类边坡，也可填方乐坡脚;

　　(2)对富水地区边坡必须进行疏f排水，必要时可钻引水孔排水;

　　(3)对于地质条件易造成滑坡或小范丽岩层滑动的岩体，须采用抗滑桩、挡石坝方法治理;

　　(4)对局部受地质构造影响的破碎带，采用锚杆、钢筋网喷砼护面;

　　(5)对深部开裂、体积较大的危岩，宜采用深孔预应力锚索、长锚杆进行加固;

　　(6)对于边坡石质较软，岩石风化严重，易造成小范嗣塌方的削坡后低处宜用挡土墙支挡，高处可采用框格式拱墙护坡;

　　(7)为防止滚石伤人，坡面要进行严格的检查撬毛工作，然后可结合绿化下程存坡上铺设金属网或塑料格栅网挡石;

　　(8)对于地势较高的矿山，须检查矿山废碴场(堆)有无可能形成泥石流和坍塌，若不符合安全要求须进行清理或建拦碴坝拦挡;

　　(9)此外，对城市景观影响较大的如离交通线或者旅游点较近，且可视面积较大的石壁，可以考虑结合城市片区规划和小区设计，从文化艺术与体育的视角进行整治，对石壁进行景观再造，将石壁整形、雕塑或用植物造景，美化环境。

　　(三)露天采矿场生态环境的恢复

　　露采矿山生态环境的恢复主要是植被的恢复，充分发挥植被的固土、滞尘、涵水、同化和改善气候的生态功能，这是治理的目的。

　　1、植被的恢复

　　(1)矿区的表土和植被往往被破坏的面目全非，整体的生态系统受到损害。短期内采矿地植被恢复的主要目标是控制水土流失，减少灾害，且对保护土壤防止侵蚀、促使形成良好的微粒及聚集营养等起到重要的作用。生态系统的恢复可以通过自然的过程来实现，即通过生态演替。利用乡土植物来恢复植被群落十分重要。通过观察什么样的植物在废弃地最先自然的生长出来，而不是人工引种的，可以合理选择植物种类。尤其那些在矿业废弃地上自然定居的植物能适应极端条件，具有很强的忍耐性和可塑性，与栽培植物组成多层次的植物群落，可以形成多结构的生态系统，应该作为优先考虑的植物。恢复需要以低成本和有效的方式来进行，因此利用自然演替是较为可行的途径。

　　(2)国外由于采石有严格的法律法规约束，岩质边坡坡度超过60°时一律要求台阶式开采，所以石壁很少有陡高坡，因而国外采用种子喷播法、客土喷播法、植生卷铺盖法、纤维绿化法以及客土袋液压喷播植草法等等一系列的坡壁绿化工程技术能达到预期的效果。而我国大部分地区的石壁的坡度都超过60°甚至达90°，因而直接模仿和引进国外技术方法，效果不甚理想，而且成本过高，不适合我国国情。如目前国内较常用的喷播技术，由于喷浆与岩体的黏结很差，防护效果也不理想。石壁实现绿化需具备两个条件：一是坡面上必须有植物能赖以持续生长的种植基质;二是种植基质能永久固定在岩面上。

　　四、废弃矿山矿业用地整治的特点及对策

　　(一)新沂废弃矿山矿业用地整治的特点

　　从调查的情况来看，为符合现行的废弃矿山地质环境恢复治理的有关规定，按照一定的程序规范运作，达到整治恢复用地的目的，新沂市废弃矿山的矿业用地整治特点可归纳为以下几点：

　　1、矿山开采的年代久、规模小。

　　新沂市的原有矿山大部分为上个世纪七八十年代的产物，多以集体企业为主，近10年多以个体企业为最。一般规模比较小，年开采量不大，约在3万吨左右。因规模小，占用土地面积少，达不到土地复垦的立项标准。

　　2、矿地整治的成本高、周期长。

　　一般矿业用地经开采后，残壁断垣，高低不平，甚至峻峭陡立，需要削减坡度，降低标高，回填整平，挖沟、造渠、修路，资金投入量大，加之复绿费用，所需的成本较高。而且整治工程复杂，工程量大，一般需要1—2年才能完成。

　　3、矿地整治的土地收益差距大。

　　马陵山风景区内的矿业用地经整治后可作为景观用地，经济效益很快显现出来，有些土地的产出效益抵不上治理成本，影响了矿业用地整治的积极性。

　　4、部门管理职能分割、矿地整治难度大。

　　废弃矿山的治理和矿地整治涉及到农业、园林、旅游、水利、环保等部门，必须由政府协调。

　　(二)废弃矿山矿业用地整治的对策

　　根据新沂废弃矿山矿业用地整治的特点，各级政府和主管部门要切实把废弃矿山矿业用地的整治纳入国土资源工作的重点，研究制定具体政策加以扶持，制定标准加以规范，发挥矿地整治后的作用。

　　1、加大整治宣传力度，不断提高干部群众思想认识。

　　新沂市人多地少，土地后备资源稀缺。近年来，随着经济社会的快速发展，对建设用地的需求量激增，土地供求矛盾十分突出。加强废弃矿山矿地整治，无疑已经成为我市开发土地后备资源的重要途径之一。因此，要大力宣传废弃矿山矿业用地整治的目的、意义和作用，使全市广大干部群众高度关注这项工作，作为落实科学发展观的一项重要举措来抓。

　　2、加大规划管理力度，认真做好矿产资源规划修编。

　　《新沂市矿产资源总体规划》明确提出了“打造绿色矿山”的目标，对废弃矿山的矿业用地坚持因矿制宜的原则，“宜耕则耕、宜林则林、宜景则景、宜复垦为建设用地则复垦为建设用地”，充分利用闭坑矿山的每一寸土地，把矿业用地纳入土地利用总体规划之中。

　　3、加大政策扶持力度，建立矿地整治资金筹措机制。

　　废弃矿山的矿地整治不同于土地复垦和园林绿化，各级政府和有关部门要给予政策扶持，将有条件的矿业用地整治项目列入省政府的“百矿整治”计划，接受省政府资金的注入。

　　4、加大政府支持力度，建立整治工作新机制。

　　需要建立以“政府主导、部门参与、企业为主体”为主要内容的废弃矿山矿地整治工作的新机制，全面实行市场化运作，同时坚持“谁投资、谁受益”的原则，建立治理资金投入和利益补偿机制，推动矿山矿地整治工作的开展。

　　六、结语

　　采矿地类型多样，应根据实际问题采取措施。相关生态和工程学科的协作可以对废弃地退化景观进行处理，而通过景观设计学，可以达到重新利用和“变废为宝”的目标，以平衡生态退化带来的土地资源不足，遏制环境进一步恶化。因此，采矿废弃地的生态恢复与可持续景观设计涉及生态、工程、美学、经济以及社会等多方面的内容，具有很强的研究价值和广泛的现实意义。我国的采矿废弃地、垃圾堆场以及工业废弃地等退化景观规模巨大，针对有限的土地资源，应力求通过对退化景观的治理与可持续利用来达到缓解人地矛盾，争取更大的社会经济发展空间，推进我国建设资源保护型和环境友好型社会。未来退化景观的恢复与设计领域将会有广阔的发展前景。

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《露采矿山生态环境的破坏与治理》