探討礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)治理技術(shù)
——以紫金山金銅礦為例

劉珊珊，謝桂芳（紫金礦業(yè)集團股份有限公司，福建　上杭　364200）

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探討礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)治理技術(shù)
——以紫金山金銅礦為例

劉珊珊，謝桂芳（紫金礦業(yè)集團股份有限公司，福建上杭364200）

礦山廢棄地是礦山開發(fā)的必然產(chǎn)物，會對周圍的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生極大破壞，如何有效地開展礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)，是礦山在可持續(xù)發(fā)展過程中所面臨的重大問題。本文以福建紫金山金銅礦為例，總結(jié)其在礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)方面的技術(shù)措施，以及在恢復(fù)過程中，立足發(fā)展多元化生態(tài)景觀建設(shè)，從而為同類礦山廢棄地的修復(fù)提供參考。

礦山廢棄地；生態(tài)恢復(fù)；紫金山金銅礦；技術(shù)措施

礦山在開采過程中，不可避免地會形成大量不同類型的礦山廢棄地，對周圍環(huán)境造成一定程度的負面影響，如改變原有的自然景觀、破壞地表植被和土壤理化性質(zhì)、誘發(fā)山體滑坡、造成水土流失、降低生物多樣性等一系列生態(tài)環(huán)境問題［1～2］；同時，礦山廢棄物的排放和堆存也會造成土地資源的浪費、土壤退化、局部地區(qū)重金屬污染等危害［3］。因此，礦山廢棄地作為一個嚴重的環(huán)境問題，需要在生態(tài)學(xué)、土壤學(xué)和環(huán)境科學(xué)理論的基礎(chǔ)上，全面分析其特征，針對突出問題和難點問題加以突破，以實現(xiàn)礦山廢棄地的生態(tài)恢復(fù)與重建。目前，生態(tài)環(huán)境恢復(fù)和重建的主要措施有：礦山廢棄地的重新整理［4］；基質(zhì)改良法；微生物的應(yīng)用［5］；植物重建與景觀再造。此外，在植被重建過程中，還要考慮周圍景觀的空間配置和格局，增強各景觀要素間的鑲嵌性，以提高礦區(qū)的生物多樣性和景觀娛樂功能［6］。本文以福建省紫金山金銅礦為例，介紹金屬礦山廢棄地的生態(tài)恢復(fù)實踐技術(shù)。

1　紫金山金銅礦基本情況概述

紫金山金銅礦是我國20世紀80年代發(fā)現(xiàn)并探明的特大型有色金屬礦山之一，是一個典型的上金下銅、金礦床和銅礦床均達到特大型規(guī)模的斑巖型礦床。礦區(qū)內(nèi)的陸地生態(tài)系統(tǒng)主要是森林生態(tài)系統(tǒng)，以常綠闊葉林、針葉林和毛竹林為主，林草覆蓋率達70%，其中，暖性針葉林是該區(qū)域分布面積最大、最主要的植被類型，該區(qū)域的暖性針葉林主要是馬尾松和杉木林；闊葉林以次生闊葉林為主，主要為中、幼齡林，樹種主要為米櫧、甜櫧、楓香、羅浮栲、細柄阿丁楓等。

2　紫金山金銅礦主要廢棄地類型及生態(tài)恢復(fù)技術(shù)措施

紫金山金銅礦采用露天與硐坑相結(jié)合的開采技術(shù)，金礦的選冶主要以堆浸為主、炭漿吸附為輔；銅礦是采用“分步優(yōu)先選銅再選硫”的浮選工藝生產(chǎn)銅精礦和“堆浸-萃取-電積”濕法冶金工藝生產(chǎn)陰極銅。因此，在開采和選冶過程中就會形成大量的廢棄地，主要分成采礦廢棄地、選礦尾碴廢棄地和礦山附屬設(shè)施建設(shè)形成的廢棄地三大類。

2.1采礦廢棄地生態(tài)恢復(fù)技術(shù)措施

采礦廢棄地是在露天開采過程中，剝離了地表的植被、土壤和巖石，形成的大面積裸露地面以及堆放廢土廢渣的排土場。

紫金山金銅礦露天采礦場由陡幫開采形成的邊坡，主要分為陡幫開采邊坡和靠幫邊坡兩種，陡幫開采邊坡坡度為60～85°，分級分層爆礦鏟裝開采，每層邊坡垂直高度為12m，由于目前仍處于開采作業(yè)階段，暫未對此類邊坡實施植被恢復(fù)；靠幫邊坡由預(yù)裂爆破形成，坡度在 60°以上，每層坡長約24～25m，該類邊坡是以花崗巖為主巖石構(gòu)成的巖質(zhì)邊坡，邊坡較陡，高差大，巖性不穩(wěn)定，植被恢復(fù)極難，目前只有試驗性的植被恢復(fù)工作。

排土場主要堆放了露天開采產(chǎn)生的大量廢土廢碴，其表現(xiàn)出的性質(zhì)：①強酸性。pH的平均值約2.47。②重金屬含量高，特別是鉛、銅和砷。③產(chǎn)酸潛力大。NAG-pH實驗結(jié)果的平均值為1.90，低于原始pH值，表明該區(qū)域的土壤存在很強的酸化能力。④土壤貧瘠，N、P、K、有機質(zhì)等基本營養(yǎng)元素嚴重缺乏。

礦區(qū)目前仍處于生產(chǎn)階段，排土場也正在使用，因此，現(xiàn)階段并未開展植被恢復(fù)工作，主要是采取疏清堵濁、渣水分流的方法，把排土場80%以上的匯水引到排土場以外，防止邊坡大面積塌方，同時在排土場下方設(shè)置攔截壩，防止地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

2.2選礦尾渣廢棄地

選礦尾渣廢棄地主要包括金礦尾渣廢棄地、銅礦堆浸渣廢棄地和尾礦庫廢棄地。

2.2.1金礦尾渣廢棄地的生態(tài)恢復(fù)技術(shù)措施

（1）紫金山金礦屬低品位礦，含金礦石經(jīng)堆浸后會產(chǎn)生大量的廢棄礦碴。這類礦碴呈弱堿性，pH值在8.0～9.5，邊坡坡度在35～40°，礦主體為各種已礦化及氧化的中細?；◢弾r，結(jié)構(gòu)松散，強度低，含砂石多，非常貧瘠，持水能力差，抗軟化能力弱，抗剪切強度低，故邊坡的穩(wěn)定性相對較差。

該類廢棄地修復(fù)的第一步是固坡。采取分級削坡和修筑馬道削坡，減緩上部陡坡，通過削坡取碴，減輕滑坡體上部的荷載和減小滑體的體積，然后將其反壓在下部緩坡（阻滑體）上，形成自然安息角，增加阻滑體的阻滑力量，防止上部邊坡向下滑動。

（2）進行排碴邊坡水路引導(dǎo)工程，減小地表水對邊坡的沖刷。主要有兩種方法：邊坡周邊截水和坡面徑流引流。邊坡周邊截水法是在邊坡邊界設(shè)置截流溝，充分利用斜坡坡頂現(xiàn)有的平臺和道路，并對坡頂馬道進行硬化，用混凝土加固外側(cè)擋墻，在馬道與擋墻間形成U形排水溝，將馬道、道路面修成內(nèi)低外高的斜面，以利于內(nèi)側(cè)的排水溝匯集水流。坡面徑流分流法是在每級邊坡頂部修建擋水墻和截流溝，引流上部邊坡匯水，目的是不讓邊坡頂部的匯水沖刷邊坡，同時，在邊坡合適位置修建消能臺階，減少水流的貫性，以防止匯水流速過快、過猛，沖刷邊坡。

（3）進行植物品種的選擇。根據(jù)礦區(qū)當(dāng)?shù)貧夂蚝屯寥罈l件，通過實驗室模擬種植、現(xiàn)場種植、經(jīng)驗類比等方法選擇確定。禾本科和豆科植物往往是很好的選擇，如狗牙根、類蘆、香根草、百喜草、雀稗等是應(yīng)用較廣的植物品種。

（4）進行植被修復(fù)。先鋪種本地草進行固坡綠化，然后再種樹造林綠化。經(jīng)過二次破碎的高品位礦石的尾礦碴邊坡可直接鋪種本地草；但未經(jīng)破碎直接入堆的尾礦渣，顆粒度非常不均勻，塊度大的廢石全部滾至坡底，需先人工將石塊整理鋪平，再用客土回填，將礦碴石縫隙補滿，填土厚度最好在5cm以上，以保證草坪正常生長，邊坡修整好后，將成塊的草皮用竹釘固定在邊坡上，草皮間隙處填補一些草皮碎屑或草皮土，鋪植的厚度在8～10cm為宜，鋪植好后用鐵鍬等拍打夯實，使草坪土壤與邊坡緊密結(jié)合，防止雨水沖刷。本地草固坡綠化后，第二年可以開始種植馬尾松、桉樹等先鋒樹種造林綠化。

2.2.2銅礦堆浸渣廢棄地的生態(tài)恢復(fù)技術(shù)措施

銅礦堆浸場主要由堆浸廢石堆棄而成，坡面松散，含有硫化礦物，沒有土層，pH值低，約為2.0，并含有大量銅離子，后期如果與水接觸會有很強的產(chǎn)酸潛力，且產(chǎn)酸過程中會伴隨產(chǎn)熱，最高溫度可達60～70℃。該類廢棄地生態(tài)治理最大的難點在于：①坡面松散，后期施工穩(wěn)定性較差；②酸化程度高，嚴重制約植物的正常生長；③后期持續(xù)的噴淋會對坡面土壤和植被造成嚴重的酸性污染，制約生態(tài)工程的實施。

針對該類型的廢棄地可采取有效的隔離和覆蓋措施，減少降水入滲，并采用化學(xué)中和法改變銅礦渣的化學(xué)性質(zhì)，使其成為能適宜植物生長的介質(zhì)。但是由于銅礦的堆積面積大，需要大量石灰，恢復(fù)成本較高，且礦渣堆積厚度深，很難保證下層的銅礦渣反應(yīng)完全，該方法僅適用于局部地區(qū)的恢復(fù)；或者通過引入外源微生物，利用細菌還原細菌，有機微生物在繁殖時消耗銅礦渣體反應(yīng)產(chǎn)生的大量酸，使原來在酸性環(huán)境下生長的細菌活性逐漸下降，改變渣體的化學(xué)性質(zhì)，還原成可供植物生長的渣體，再覆土恢復(fù)植被，該方法可從根本上改變渣體的化學(xué)性質(zhì)；或利用防滲材料對銅礦渣體進行覆蓋，形成一層防滲隔離層，再回填1～2m厚度的金礦渣體和土壤，鋪種草坪和種植喬灌木恢復(fù)植被。以上三種恢復(fù)方法具體選擇哪種還有待于繼續(xù)探索研究，由于目前紫金山的銅礦堆場還在繼續(xù)往上堆，暫時無法恢復(fù)，但是為了后續(xù)工作能夠順利開展，也在積極地探索最適合的方法。

2.2.3尾礦廢棄地的生態(tài)恢復(fù)技術(shù)措施

尾礦的堆放侵占了大量土地資源，還會對周圍的水環(huán)境、大氣環(huán)境、土壤環(huán)境等造成一定影響。尾礦在選礦過程中經(jīng)受了破磨，質(zhì)量減小，表面積變大，堆存時易流動和塌漏，尾礦成分及殘留選礦藥劑對生態(tài)環(huán)境破壞，尤其是含金屬的尾礦，其中硫化物產(chǎn)生酸性水進一步淋浸金屬，如果流失將對整個生態(tài)環(huán)境造成危害。目前紫金山尾礦庫正在使用中，主要是對尾礦壩坡面上進行復(fù)墾植被。

2.3礦山附屬設(shè)施建設(shè)形成廢棄地

在礦山開發(fā)過程中，為生產(chǎn)用地需要，會通過開挖回填土方，平整場地，形成相對開闊的工業(yè)場地，這個過程不可避免地會破壞地表自然植被，形成表土裸露。填方邊坡主要由棄土及棄石堆積而成，壓占原有的自然植被，且在雨水的作用下，極易產(chǎn)生徑流溝，造成水土流失。道路上裸露的邊坡一般是為興建道路從原始山體直接爆破和開挖而成，坡面大多屬于巖石和強風(fēng)化巖，邊坡相對較短且較穩(wěn)定；道路下邊坡主要是由上部土石堆積而成，結(jié)構(gòu)較松散，易發(fā)生溜方、滑坡。

道路內(nèi)側(cè)邊坡可采用藤本植物垂直綠化或客土噴播綠化，在邊坡腳砌花池，在花池里放入比較肥沃的土壤與有機肥，有機肥可采用草炭土或發(fā)酵過的農(nóng)家肥，然后再種植爬山虎、炮仗花、中華常春藤等藤本植物垂直綠化。道路下邊坡可采用多種草籽混合直接點播和撒播的方式進行植被恢復(fù)。另外，還可以在緩坡上種植巨尾桉等速生樹種，以起到快速恢復(fù)植被的作用。

3　結(jié)語

礦山生態(tài)恢復(fù)工作是一項繁雜而漫長的工程，需要根據(jù)礦山具體環(huán)境條件做出長期規(guī)劃，因地制宜，采取工程和植物措施相結(jié)合的方式，以最小的經(jīng)濟投入獲取最大的生態(tài)恢復(fù)治理效果。本文通過對紫金山金銅礦礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)技術(shù)的總結(jié)，為同類礦山廢棄地的修復(fù)提供參考，針對修復(fù)過程中存在的重點難點問題，還有待于繼續(xù)探索研究，從而推動我國的礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)事業(yè)不斷發(fā)展。

［1］王 林，曹 珂，車 軒，等.礦山廢棄地生態(tài)恢復(fù)研究進展［J］.現(xiàn)代礦業(yè)，2013，536（12）：170～172.

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［5］汪成成，劉紅民，劉 暢，等.我國礦區(qū)廢棄地土地復(fù)墾技術(shù)研究綜述［J］.遼寧林業(yè)科技，2014（1）：36～38，51.

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劉珊珊（1989-），女，漢族，河南洛陽人，助理工程師，碩士，主要從事礦山生態(tài)恢復(fù)與環(huán)境污染治理工作。

S153

A

2095-2066（2016）13-0102-02

2016-4-10