豫北地區(qū)露天礦山生態(tài)恢復(fù)治理技術(shù)方法研究

武少菁

（河南省航空物探遙感中心，河南 鄭州 450053）

露天開采是指把覆蓋于礦體上方的表土和基巖剝離之后，對礦體進行直接開采的工藝。露天礦通常由露天采礦場、內(nèi)、外排土場（剝離表士和基巖的排棄場）、工業(yè)場地等組成。露天開采對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響較井工開采更為嚴重，露天開采將大量破壞土地資源，并對周圍水環(huán)境和大氣造成一定污染。特別是大規(guī)模露天開采，使得大量農(nóng)田被破壞，露天開采對區(qū)域生態(tài)環(huán)境的影響也更為突出。河南省是礦業(yè)大省，截至2018年，已發(fā)現(xiàn)的礦種達128種，查明資源儲量的礦種共計75種，已開發(fā)利用的為86種，礦業(yè)產(chǎn)值連續(xù)多年處于全國前5位。河南省特別是豫北地區(qū)礦產(chǎn)開采的一大特點是露天礦較多加粗放型開采，露天礦多見灰?guī)r礦、鐵礦、鋁土礦等，多年的露天礦山開采對礦區(qū)環(huán)境造成了極大的破壞，地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)，采礦導(dǎo)致地表土體和植被遭到損毀，水土流失嚴重，造成礦區(qū)生態(tài)失調(diào)，經(jīng)濟貧困。對河南省豫北地區(qū)進行露天礦山生態(tài)恢復(fù)治理技術(shù)研究，不僅能夠改善地質(zhì)環(huán)境和生態(tài)環(huán)境，也是地方經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的需要。

1 研究方法

研究采用的是理論調(diào)查研究-實踐分析相結(jié)合的綜合研究方法。通過全面收集礦山生態(tài)恢復(fù)理論和實踐的相關(guān)資料和信息，綜合分析露天礦山生態(tài)恢復(fù)的技術(shù)方法，并結(jié)合豫北地區(qū)已開展的礦山環(huán)境治理項目，開展工作，研究露天礦山水土保持關(guān)鍵技術(shù)、土壤人工熟化技術(shù)和植被配置技術(shù)。

本次研究的技術(shù)路線如圖1。

2 露天礦山生態(tài)環(huán)境恢復(fù)方法

露天礦山生態(tài)環(huán)境恢復(fù)主要包括兩個方面：一是邊坡整治，即對采礦殘留礦柱、陡壁和陡坎邊坡采取必要的措施進行整治，以達到減輕地質(zhì)災(zāi)害的危險性，排除安全隱患的目的；二是礦區(qū)復(fù)綠，即對采礦殘留礦柱、陡壁、陡坎邊坡和采礦廢棄地進行綠化。

圖1 技術(shù)路線圖

（1）采礦廢棄地綠化技術(shù)。栽培技術(shù)與栽后管理是礦山開采后廢棄地綠化管理的關(guān)鍵。在多數(shù)采礦廢墟上，廢棄的礦渣、石粉等物質(zhì)占據(jù)土地表面的一定厚度，影響植被的生長，我們通常使用的治理方法是對地表上層的礦渣進行換土處理，或者將裸露地表填充覆客土，并且結(jié)合其它多種栽培方法。栽培時利用大苗、帶營養(yǎng)缽大穴移栽。同時我們栽培品種在栽前依照不同地區(qū)實際條件與景觀需求而來，通常情況下我們選取抗干旱、快速生長的喬木及耐貧瘠的樹種。

①土壤物理性質(zhì)的恢復(fù)。出現(xiàn)干燥疏松的土壤一般都是剛剛經(jīng)過客土或換土，土中水穩(wěn)性團聚體存在數(shù)量少，土壤保熵、保水物理性質(zhì)較弱，因此采用維持、培育及覆蓋表層土對土壤進行有效改良，防止土壤被侵蝕。另外，我們除了可以通過壓實、分級、分離、排放、粉碎等技術(shù)手段對礦山開采區(qū)域客土土壤進行物理性質(zhì)改良以外，可以使用設(shè)置穩(wěn)定塘、開挖排、流水道、施放有機肥、對表層土壤進行覆蓋等等方法。②土壤化學(xué)性質(zhì)的恢復(fù)。礦區(qū)周邊土壤中多種有機質(zhì)的含量是對土壤肥沃程度進行衡量的一項重要指標(biāo)，與此同時土壤的酸堿含量也對土壤肥沃產(chǎn)生一定影響。

如果礦區(qū)周邊土壤出現(xiàn)極端酸堿性，而土壤中磷、氮、鉀等物質(zhì)含量又很低的情況下，土壤中金屬物質(zhì)含量會急劇增加，對土壤化學(xué)性質(zhì)進行恢復(fù)過程中，對于不同區(qū)域礦區(qū)土壤可開發(fā)利用狀態(tài)及土壤化學(xué)性質(zhì)差異，可適量在土壤中加入無機物或有機物。

（2）邊坡復(fù)綠方法。礦區(qū)邊坡裸露，坡度大，無土壤，難以保水保肥，對植物生存生長極為不利，生態(tài)恢復(fù)非常困難。目前國內(nèi)外采取的邊坡植被恢復(fù)方式主要有液壓噴播植草護坡、客土植生植物護坡、厚層基材植物護坡、土工網(wǎng)墊植草護坡、土工格室植草護坡、框格內(nèi)填土植草護坡、生態(tài)石籠護坡、植生帶（袋）護坡、香根草技術(shù)（VGT）植被護坡、人工植生盆法、板槽法、平臺法和景觀再造法等。

3 生態(tài)恢復(fù)的植物選擇

（1）固氮植物。種植固氮植物是經(jīng)濟效益與生態(tài)效益俱佳的土壤基質(zhì)改良方法。固氮植物可以是豆科的，也可以是非豆科的，主要包括與根瘤菌共生的植物，與弗蘭克氏菌共生的植物和與藍藻類共生的植物等。

（2）先鋒植物。先鋒植物種類憑其種群優(yōu)勢影響后入侵者的定居與生長發(fā)育，它往往決定裸地最初形成的群落類型。因此采石場的植被恢復(fù)可以采用人工方法，利用當(dāng)?shù)叵蠕h植物來建礦區(qū)早期植物群落。

（3）鄉(xiāng)土植物與外來植物。礦區(qū)土壤恢復(fù)過程中有無外來物種入侵是一個爭議較大的研究課題。通常情況下，我們無論從生物物種安全方面還是從生態(tài)學(xué)的角度出發(fā)，礦區(qū)周邊生態(tài)環(huán)境恢復(fù)過程中要先考慮適合生存的鄉(xiāng)土物種，少引入外來的植被。實際應(yīng)用中為了快速見效，選取一部分外來植物用在采礦場的生態(tài)恢復(fù)也是較為常見的辦法，最主要的植被生態(tài)恢復(fù)以鄉(xiāng)土物種為主，這種方法符合生物學(xué)的發(fā)展原理，具有其突出優(yōu)勢。

（4）植物品種組合配置。礦山開采區(qū)域生態(tài)物種重新組建，既要不同種類植物之間相互配合同時也要根據(jù)地區(qū)特點適當(dāng)選擇植物種類。依據(jù)礦山邊坡特點、區(qū)域地形、溫度、光照、氣候、水、土質(zhì)等因素，在生態(tài)系統(tǒng)演替理論指導(dǎo)下，重視植物品種的配置與選擇，將植物進行組合。

4 結(jié)語

青山綠水是人民群眾的呼聲，開展露天礦山生態(tài)恢復(fù)治理是也是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的要求，同時也是現(xiàn)代采礦技術(shù)的重要組成部分。

近年來國內(nèi)外在礦山生態(tài)學(xué)、恢復(fù)生態(tài)學(xué)、環(huán)境巖土工程等新興學(xué)科的興起與發(fā)展為露天礦山生態(tài)恢復(fù)奠定了良好理論基礎(chǔ)，還開發(fā)了一系列與露天礦山生態(tài)恢復(fù)治理相關(guān)的技術(shù)，實踐證明是可行的。傳統(tǒng)觀念下礦山生態(tài)環(huán)境改善與推動較難，因此我們要改變傳統(tǒng)觀念，多關(guān)注采區(qū)開采后的生態(tài)恢復(fù)建設(shè)工作，并且在開采過程中就要重視環(huán)境保護，將生態(tài)環(huán)境保護觀念貫穿于礦山開采整個過程之中，在生態(tài)學(xué)理論指導(dǎo)下科學(xué)恢復(fù)礦山生態(tài)環(huán)境。同時還需要以經(jīng)濟學(xué)加以指導(dǎo)，使礦山生態(tài)保護與恢復(fù)治理成為礦山企業(yè)的自覺行為。