金屬礦塌陷區(qū)地質(zhì)環(huán)境治理與生態(tài)修復(fù)研究

王振華

（甘肅省自然資源規(guī)劃研究院，甘肅 蘭州 730000）

金屬礦產(chǎn)資源作為一種不可再生能源，是由地質(zhì)礦化形成的天然物質(zhì)，市場需求量很大，但由于金屬礦產(chǎn)資源的大規(guī)模開采，目前的生態(tài)環(huán)境很難控制。特別是在深礦區(qū)以及開采沉陷區(qū)，地質(zhì)災(zāi)害較多，甚至形成了一系列的地質(zhì)災(zāi)害鏈，因此如今需要采取有效措施對其進行治理。為了能夠讓開采的金屬礦塌陷區(qū)進行有效的環(huán)境治理，就需要因地制宜，根據(jù)不同區(qū)域的地質(zhì)環(huán)境條件，制定不同的治理模式。所以，研究環(huán)境治理模式是當前工程項目的重中之重。

1 金屬礦塌陷區(qū)的災(zāi)害類型分析

1.1 潛在泥石流

就比如在金屬礦洼地內(nèi)，有金屬廢渣﹑建筑垃圾和各種垃圾形成的松散堆積物，泥石流等災(zāi)害易在暴雨等惡劣天氣條件下發(fā)生，不僅對環(huán)境造成了嚴重破壞，也會影響附近原住民的生命財產(chǎn)安全。

1.2 不穩(wěn)定邊坡

在工程邊坡和金屬礦采空區(qū)塌陷的共同作用下，塌陷區(qū)有許多邊坡，其中大部分為巖石邊坡，部分為黃土邊坡。在巖石邊坡位置涵蓋了砂巖﹑泥巖等，而且由于邊坡的風化較為嚴重，所以裂縫也更為明顯，這就導致工程的整體穩(wěn)定性變差。如果出現(xiàn)突發(fā)的大降雨，還有可能導致土質(zhì)疏松，繼而影響到山體的局部坍塌。

1.3 滑坡

金屬礦塌陷區(qū)會出現(xiàn)較多的滑坡區(qū)，滑坡有三種類型，即楔形巖滑﹑巖滑（巖滑形式為扶手椅式）和黃土滑坡。對于滑坡，這將難以確保山體在開采過程中的穩(wěn)定性。同時，如果出現(xiàn)工程施工的變化，那么極有可能在塌陷區(qū)出現(xiàn)滑坡這一不良現(xiàn)象。

2 金屬礦塌陷區(qū)地質(zhì)環(huán)境治理措施

2.1 塌陷坑的處理

現(xiàn)階段，在自然資源的勘探和利用過程中，由于在金屬開采過程中忽視了地質(zhì)環(huán)境的保護，對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了嚴重影響。因此，從礦區(qū)與人﹑自然和諧相處的目標出發(fā)，加強金屬采礦沉陷區(qū)地質(zhì)環(huán)境的管理，必須不斷更新環(huán)境管理觀念，理清思路，最大限度地實現(xiàn)經(jīng)濟效益有機統(tǒng)一，提高金屬礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境的改善。針對當前采礦深陷區(qū)的環(huán)境治理，其主要的措施主要體現(xiàn)在以下幾方面：

（1）對于2m以下的塌陷井，可劃分為塌陷a類。對于此類塌陷井，由于周圍土壤結(jié)構(gòu)均勻，水文地質(zhì)條件良好，濕度適中，因此在處理過程中，我們不能開挖，而是通過使用土方直接進行填充。

（2）河床外2m以上的坍塌井屬于B類坍塌，此類坍塌井可采用傾斜開挖處理，開挖高度的寬必須根據(jù)開挖坡度值確定，在實際施工過程中，無論井底是否有裸露巖石，都必須被挖掘出來。在具體實施方面，首先需要使用挖掘機清除井內(nèi)的軟土層，并通過水泥漿澆筑井底，以堵塞坍塌通道。在堵塞進程過后，就應(yīng)該使用礫石還有黏土填充來壓實土層表面。

（3）河床塌陷坑可歸類為C類塌陷，處理此類塌陷時，需要清除塌陷坑邊緣的軟土層，然后通過水泥砂漿和混凝土板進行處理。

（4）然而，如果河床中有坍塌井，底部有沉降問題，并且沒有坍塌井，則可歸因于當?shù)氐腄類沉降。為了能夠?qū)Υ祟悎龅厮葸M行處理，可以使用挖掘機對裂縫中的軟土層進行清除，通過礫石與混凝土結(jié)合，開展對土壤填充與埋置。

2.2 排水和灌溉系統(tǒng)的處理

2.2.1 河流修復(fù)

在河流修復(fù)工作中，主要是清理采礦控制區(qū)內(nèi)的河流，并在河流兩側(cè)進行適當?shù)姆罎B工作。在具體的實踐過程中，為了河流的防滲透應(yīng)用，在河流的兩岸位置應(yīng)該使用砌筑砂漿進行涂抹處理。

2.2.2 排水溝的施工

作為解決金屬礦區(qū)塌陷與滲水的主要舉措，排水溝的設(shè)置是必要的，主要針對金屬礦區(qū)治理范圍內(nèi)的林地和旱地。在施工過程中，我們需要按照以下原則開展工作：金屬礦區(qū)處理區(qū)內(nèi)降水產(chǎn)生的地表水應(yīng)截流至處理區(qū)；其次，截排水溝渠底要保證不清不淤的管理理念，即水流速度必須控制在一定范圍內(nèi)，不造成泥沙淤積，不影響溝渠結(jié)構(gòu)。

2.2.3 河床治理

在一些礦區(qū)的舊河床中，由于大量地表沉降，整個地塊高度不均，將對處理區(qū)的土地利用產(chǎn)生相對不利的影響。對于金屬礦區(qū)內(nèi)的舊河床，采用機械開挖運輸和挖掘機進行開挖整平，即先在塌陷坑底部填充碎石，然后必須再次填充礫石，最后填充黏土，使處理后的舊河床土壤的高程等于兩岸土壤的高程。

2.3 經(jīng)濟林業(yè)

針對金屬礦區(qū)的塌陷問題，其治理工作最主要的目的就是生態(tài)恢復(fù)，這也是完善當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)的初衷，其中的工作內(nèi)容主要包括了樹苗的挑選與分配，而部分樹苗對于環(huán)境的要求也是相對苛刻的，所以需要通過對環(huán)境條件進行甄別，放置適宜當前環(huán)境的樹種讓其穩(wěn)定生長，用以改善當前的礦區(qū)綠化。因而必須要將生態(tài)恢復(fù)作為選擇樹種的重要評估標準，在充分考慮和研究當?shù)赝寥鲤B(yǎng)分﹑水分條件及物理條件的前提下，進行林業(yè)樹種的挑選與種植工作。

2.4 水產(chǎn)養(yǎng)殖的發(fā)展

對于年代長﹑面積大的金屬塌陷盆地，可根據(jù)地表沉降分布情況，在地表較深的區(qū)域修建養(yǎng)殖池，在保持經(jīng)濟發(fā)展的同時，控制原有地質(zhì)條件。如果是地面相對平坦的養(yǎng)殖池，就可以種植水生植物。對于池塘平坦的地區(qū)，可以選擇種植水生植物。這種方法特別適用于強降雨和潮濕氣候的地區(qū)。

3 金屬礦采礦塌陷災(zāi)害特征

3.1 災(zāi)害機制

對于金屬礦區(qū)塌陷的異?，F(xiàn)象，通常是由于采礦作業(yè)期間相關(guān)地下區(qū)域的地下水位發(fā)生了一定變化，地下水位下降，導致隧道底板長期缺水，頂板出現(xiàn)大量裂縫。當這些裂縫形成時，它們可以直接滲透到地表，增加地下粘土的滲透性，降低降雨環(huán)境下該地區(qū)土壤的強度，進而產(chǎn)生耕地裂縫和土壤沉降等一系列問題。

3.2 災(zāi)害特征

3.2.1 土壤坍塌

在金屬礦山地質(zhì)中，石灰?guī)r是十分常見的，而且就在這樣的惡劣地質(zhì)條件下，地下水位的變化是崩塌的主要原因，崩塌的程度和大小與巖溶﹑土洞﹑地質(zhì)構(gòu)造﹑地下水徑流和土地形狀有關(guān)。根據(jù)坍塌原因的不同，通常有三種類型：環(huán)境下的土洞或溶洞﹑地下的動力水和上方的巖石。其中，地下水是礦區(qū)塌陷的主要原因。由于地下水位的變化以及巖石和土壤本身的重量，造成土壤的穩(wěn)定性非常脆弱。當?shù)V區(qū)下方的退化程度較高時，水流的流速和坡度將逐漸增大，因此巖溶裂隙的超載和充填將在其被運輸和侵蝕后逐漸增大井底尺寸，并將受到真空侵蝕﹑降水﹑地震等因素的影響，這會導致坍塌的發(fā)生。

3.2.2 泥石流和滑坡

這兩類災(zāi)害都是由于礦區(qū)的塌陷而連帶造成的次生災(zāi)害。如果礦區(qū)存在坍塌問題，則會在該區(qū)域產(chǎn)生大量深度為2m/10m的大型礦坑，導致飛行表面非常陡峭。如果出現(xiàn)大量降雨的情況，那么在這種惡劣的地質(zhì)環(huán)境下，就極易造成地面開裂﹑滑坡等次生災(zāi)害。

3.2.3 水資源的破壞

由于金屬礦區(qū)內(nèi)礦物開采的發(fā)展，往往會對地下水進行疏導，因此原礦區(qū)的地下水會出現(xiàn)驟減的現(xiàn)象。同時，由于公司對采礦產(chǎn)生的殘渣﹑礦渣和金屬塊缺乏良好的處理，將對礦區(qū)周圍的水體造成嚴重污染。同時，如果員工日常生活用水未經(jīng)妥善處理就排入周圍水體，地下水也會因富營養(yǎng)化的發(fā)生而受到嚴重的污染和破壞，這一問題很難處理。

3.2.4 土地盜竊和破壞

當金屬礦區(qū)坍塌時，會造成水土流失，許多國家可能會受到嚴重破壞。如果該國的這一地區(qū)被雨水沖刷多年，其節(jié)水能力將大大削弱，然后土壤結(jié)構(gòu)將在水平和垂直方向上發(fā)生巨大變化，導致該國的貧困和保水保肥能力的惡化。

4 金屬礦塌陷區(qū)生態(tài)修復(fù)方式

4.1 金屬礦生態(tài)修復(fù)應(yīng)遵循的原則

所謂金屬礦生態(tài)恢復(fù)，不僅僅是指對受損場地的恢復(fù)和簡單的綠化。金屬礦山生態(tài)修復(fù)是一項系統(tǒng)工程，主要針對金屬礦山破壞﹑規(guī)劃和建設(shè)的復(fù)雜工程。應(yīng)該在規(guī)劃初期就理解恢復(fù)地質(zhì)生態(tài)的目的，明確土地利用恢復(fù)的生態(tài)結(jié)構(gòu)和功能。因此，作為金屬礦山生態(tài)修復(fù)的目標應(yīng)該要學會遵守以下六個基本原則：尊重自然，以人為本；根據(jù)當?shù)氐木唧w情形調(diào)整措施，并優(yōu)先考慮環(huán)境效益和經(jīng)濟效益；優(yōu)先恢復(fù)地質(zhì)環(huán)境與原本的經(jīng)濟效益﹑草地和森林面積。

4.2 加強金屬礦生態(tài)修復(fù)基礎(chǔ)研究

在國內(nèi)經(jīng)歷了多年的礦山生態(tài)恢復(fù)事跡來看，發(fā)現(xiàn)計劃趕不上變化，很多情況下的生態(tài)修復(fù)由于理論技術(shù)的落后，會因為缺乏技術(shù)性的科學理論而導致最終的失敗。事實證明，理論和實踐之間存在脫鉤。為了修復(fù)采礦造成的環(huán)境破壞，許多地方自發(fā)地進行了修復(fù)，并利用了受損的土地和生態(tài)環(huán)境。作為生態(tài)恢復(fù)的三大主要要素，水﹑土壤和植被是缺一不可的。圍繞這三個要素的恢復(fù)技術(shù)是地貌恢復(fù)﹑土壤重建和植被恢復(fù)的核心技術(shù)。

（1）根據(jù)金屬礦區(qū)地形地貌特征，結(jié)合采礦規(guī)劃﹑采礦工程和土壤退化方法，通過有序處置﹑土地規(guī)劃等措施，減少影響因素，地貌重建形成與周邊景觀相協(xié)調(diào)的新的土地形態(tài)，在很大程度上消除和緩解植被的恢復(fù)和土地生產(chǎn)力的提高。

（2）土壤重建的目的是為了能夠在較短的時間內(nèi)提升土壤方面的重建生產(chǎn)力，加大力度改善重建土壤的環(huán)境質(zhì)量，通過適當?shù)闹亟夹g(shù)重建適當?shù)耐寥榔拭妗?/p>

（3）植被的恢復(fù)是以原始形態(tài)作為基準的。針對當前礦山的不同類型和程度上的土壤破壞，結(jié)合當?shù)貧夂颟p高度﹑坡向﹑地表物質(zhì)組成和土層厚度的有效范圍，選擇適合不同類型破壞土壤的植物進行配置﹑種植和管理，以確保恢復(fù)植物群落的可持續(xù)穩(wěn)定性。在地貌重建﹑土壤重建和植被恢復(fù)中模擬自然已成為共識，但如何定義和執(zhí)行模擬自然恢復(fù)仍然是目前需要考究的一個難題。

目前的情況而言，許多案例失敗的原因在于，它們只模仿了原始生態(tài)環(huán)境的部分結(jié)構(gòu)，或者模仿不存在的生態(tài)結(jié)構(gòu)，導致出現(xiàn)土地形態(tài)重建不合理﹑土壤生產(chǎn)力低下﹑植被種群配置不當?shù)葐栴}。所以，一味地模仿不能夠讓生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)一蹴而就，因為其是一個循序漸進的一個動態(tài)過程，需要結(jié)合具體的修復(fù)方案進行科學規(guī)劃，同時考慮集水連通性﹑景觀連通性和生態(tài)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，并考慮礦區(qū)的原始地貌特征。因此，應(yīng)該進一步深入研究地貌環(huán)境的重建﹑土壤重建以及植被恢復(fù)這三大基礎(chǔ)理論的探討，盡快在模擬自然恢復(fù)的理論實踐中取得重大的技術(shù)性突破。

5 金屬礦地質(zhì)環(huán)境保護問題及解決措施

在大力發(fā)展礦產(chǎn)行業(yè)的基礎(chǔ)上，有關(guān)管理制度的設(shè)立也是極為重要的，需要定期對礦山地質(zhì)環(huán)境的保護問題進行探討與有效治理。

5.1 建立健全金屬礦地質(zhì)環(huán)境管理體系和礦區(qū)治理項目

建立礦山地質(zhì)環(huán)境治理專項管理制度和機制，加強礦區(qū)環(huán)境保護和監(jiān)測，深入了解礦山地質(zhì)環(huán)境特點，將科學開發(fā)與當?shù)氐膶嶋H情況相結(jié)合。與此同時，如果想要對這一管理體系進行完善，就應(yīng)該吸取足夠的教訓。從這個角度出發(fā)，我們可以總結(jié)和分析已開展的采礦歷史環(huán)境治理項目，找到切入點，識別所有聯(lián)系，識別項目實施過程中存在的問題，以防止今后出現(xiàn)類似問題，提高管理效率。例如，在申請的審批過程中，必須嚴格審查技術(shù)措施，以避免虛假報告。項目必須要設(shè)置相應(yīng)的監(jiān)控系統(tǒng)，在驗收過程中，嚴格控制工程質(zhì)量，必須觀察處理后的后續(xù)檢查，確保處理效果的鞏固。

5.2 擴大地質(zhì)環(huán)境保護、金屬礦山恢復(fù)治理專項資金投入，加強資金管理

金屬礦業(yè)和各種采礦業(yè)的快速發(fā)展不僅對經(jīng)濟和社會發(fā)展起著重要作用，而且也帶來了許多地質(zhì)環(huán)境問題。所以，要實現(xiàn)對采礦地質(zhì)開展環(huán)境的恢復(fù)治理，就必須要配備足夠的資金。然而，經(jīng)過多方的調(diào)查研究發(fā)現(xiàn)，相關(guān)地區(qū)和公司對地質(zhì)保護和礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理專項資金的重視不夠，投資水平低，這也是礦山地質(zhì)環(huán)境存在問題的原因之一。

從采礦環(huán)境的治理開始，國家就應(yīng)該責令采礦負責人完成治理與保護，同時提供相應(yīng)的工程補貼，使其支付相關(guān)的礦山地質(zhì)治理恢復(fù)的保證金，數(shù)據(jù)顯示，中國多達三十個省份已經(jīng)開始建立和實施存款制度，只有在保障發(fā)展的前提下，才能長期解決相關(guān)問題。有關(guān)人士表示，今后的關(guān)鍵是要抓好落實，使存款有效。作為環(huán)境保護治理的專有資金，不能夠挪用此類資金用于其他風險投資。同時，我們不應(yīng)收取太高的費用，但儲存應(yīng)符合治理和補救計劃，以確保在不影響相關(guān)采礦權(quán)持有人利益的情況下恢復(fù)環(huán)境。最重要的是制定標準的收費標準和動態(tài)評估機制，以最大限度地發(fā)揮存款的實際效益。

5.3 金屬礦地質(zhì)環(huán)境的防治措施

如果在此過程中出現(xiàn)了環(huán)境污染問題，需要及時對問題進行有效解決，雖然在使用過程中會造成一定程度上的經(jīng)濟損失。但是，為了能夠?qū)p失的資金減少，那么就必須要對可能會出現(xiàn)的環(huán)境污染做出基本的預(yù)防工作。

（1）在礦山塌陷區(qū)域進行地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)防工作：這一預(yù)測工程要能夠?qū)ΦV區(qū)的地理條件有足夠的深入了解，而且通過對潛在地質(zhì)災(zāi)害的環(huán)境威脅進行甄別，同時根據(jù)地質(zhì)災(zāi)害的嚴重性，給出相應(yīng)的可行性較高的預(yù)防措施方案；為有效避免地質(zhì)災(zāi)害，建立合理的地下目標，有效保護露天礦邊坡和排水系統(tǒng)。

（2）礦區(qū)含水層損害防治：各區(qū)域含水層不同，需要根據(jù)礦區(qū)地下水結(jié)構(gòu)和地下水賦存條件，結(jié)合采礦工程，采取相應(yīng)的技術(shù)措施，在確保圍城順利進行的基礎(chǔ)上，防止地下水破壞，保持地下水系統(tǒng)的平衡。

（3）避免破壞礦區(qū)的土地和景觀：采礦對當?shù)氐孛驳挠绊懽顬槊黠@和最大。為了盡可能的減少損害造成的損害，礦業(yè)公司必須按照科學發(fā)展觀的精神，采用平行開采和處理的方法，及時恢復(fù)采場植被，及時有效地處理山體破壞和巖石裸露。

6 結(jié)語

綜上所述，對金屬礦塌陷區(qū)的環(huán)境治理與生態(tài)修復(fù)可以很好地解決當前的礦區(qū)損害問題，同時還可進一步加強當?shù)厣鷳B(tài)的環(huán)境衛(wèi)生，這同時也是經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵所在。在具體的實施過程中，可以使用植樹造林打造出完善的農(nóng)業(yè)生態(tài)園與開發(fā)旅游產(chǎn)業(yè)等方式，來開展對于地質(zhì)環(huán)境的治理。與此同時，需要通過資金的籌辦﹑生態(tài)修復(fù)的相應(yīng)國家標準作為鋪墊，針對生態(tài)問題做好修復(fù)作業(yè)，以維護當?shù)氐纳鷳B(tài)地質(zhì)環(huán)境，使得現(xiàn)有的金屬礦山實現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展，同時促進當前社會秩序的發(fā)展穩(wěn)定。