礦山廢棄地生態(tài)修復(fù)研究
——以云南省昆明市東南部滇池畔的礦山為例

趙文鋼

云南能投新能源產(chǎn)業(yè)園投資開發(fā)有限公司

礦產(chǎn)資源開發(fā)對(duì)國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展有著較強(qiáng)的支撐作用，隨著國家對(duì)礦產(chǎn)資源需求的增加，過度開采導(dǎo)致礦山生態(tài)環(huán)境遭受嚴(yán)重的破壞。由采礦所形成廢棄地對(duì)礦區(qū)的地質(zhì)、水文、地貌、植被、土壤等均產(chǎn)生了很大影響，并危及人類的生存與健康，影響了區(qū)域生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。因此，需要通過科學(xué)合理的礦山修復(fù)模式和工程措施來對(duì)正在開采或者已經(jīng)廢棄的礦山進(jìn)行生態(tài)環(huán)境的修復(fù)，以改善礦區(qū)人們的生存環(huán)境、推動(dòng)區(qū)域生態(tài)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

1 礦山廢棄地生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀

1.1 礦山環(huán)境概況

云南省昆明市東南部滇池畔的礦山主要是進(jìn)行石材的開采，在區(qū)域內(nèi)為了進(jìn)行石材的開采，對(duì)山體進(jìn)行了大規(guī)模的高角度切坡，這樣就導(dǎo)致采礦面與遺留面之間形成了一個(gè)較為陡峭的斜坡。同時(shí)由于該區(qū)域處于西山斷裂帶，地質(zhì)構(gòu)造特殊，前期的爆破開采導(dǎo)致山體出現(xiàn)很多危石。隨著時(shí)間的推移，在自然條件的作用下，出現(xiàn)滑坡，坍塌的風(fēng)險(xiǎn)增大，對(duì)礦區(qū)居民的生命財(cái)產(chǎn)安全帶來很大威脅。同時(shí)開采的廢石大多數(shù)都堆放在自然溝谷的底部，容易形成滑坡的危險(xiǎn)，以及出現(xiàn)泥石流的情況，嚴(yán)重威脅了礦區(qū)周邊地區(qū)的安全。

1.2 礦山對(duì)地質(zhì)環(huán)境的影響

通過對(duì)該區(qū)域進(jìn)行調(diào)查可以發(fā)現(xiàn)，區(qū)域內(nèi)的礦山地質(zhì)災(zāi)害主要包括滑坡、不穩(wěn)定邊坡、潛在的泥石流等。其中滑坡有3處，不穩(wěn)定邊坡有4處，潛在泥石流溝2條，其中滑坡2個(gè)為小型的土質(zhì)滑坡，1個(gè)為中型的巖質(zhì)滑坡，并且現(xiàn)狀條件較差，具有一定的危險(xiǎn)性。不穩(wěn)定邊坡全部為露天開采形成的高陡坡，高度在20～40 m之間，穩(wěn)定性較差，極易發(fā)生危險(xiǎn)威脅過往行人的生命安全，同時(shí)這些有地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域如果不進(jìn)行工程措施治理，很難自然恢復(fù)，存在較大的潛在風(fēng)險(xiǎn)。潛在的兩條泥石流溝分別是黃土坡大溝和王家營大溝，溝底主要分布的是采石所產(chǎn)生的廢石和廢渣，并且溝岸的松散土層厚度為0.5～3 m，如果出現(xiàn)強(qiáng)降雨天氣，泥石流發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)較高。其中以清水溝南側(cè)滑坡為例，該滑坡處于清水溝村南800 m處，屬于現(xiàn)代巖質(zhì)滑坡，滑坡具有較為清晰的滑坡周界，滑坡的邊緣坎高為6～15 m，前沿陡坡高度是3～5 m，滑坡的長度和寬度分別是80 m和250 m，滑坡體積為300 000 m3，根據(jù)滑坡的數(shù)據(jù)可以判定這次滑坡屬于中型滑坡。從現(xiàn)場(chǎng)的情況分析，滑坡物質(zhì)的組成為石灰?guī)r石塊以及生物碎屑，同時(shí)結(jié)構(gòu)較為松散。石塊的直徑大小為0.2～1 m，較大的不超過2.5 m。造成滑坡的主要原因是由于坡體前沿受到采石開挖的影響，同時(shí)該坡面的傾斜度達(dá)到了60°。該區(qū)域的巖體因采石的原因?qū)е聨r層的構(gòu)造受到了破壞，從而導(dǎo)致巖體的完整性較差，在重力作用下產(chǎn)生了滑坡。后續(xù)在雨水的作用下可能出現(xiàn)二次滑坡的現(xiàn)象。

1.3 礦山對(duì)植被的影響

礦山在進(jìn)行石材開采的過程中對(duì)山體的表土進(jìn)行了剝離、開挖山體以及砍伐樹木等活動(dòng)，對(duì)周圍的植被造成嚴(yán)重破壞，通過測(cè)量，直接被破壞的土地面積達(dá)到5.27 km2。大面積的巖石開采導(dǎo)致山體的巖石裸露，出現(xiàn)“馬賽克”斑痕，加劇了巖石的石漠化，對(duì)礦山周邊的生態(tài)景觀價(jià)值造成嚴(yán)重的影響[1]。同時(shí)開采所產(chǎn)生的廢石廢土存在亂堆亂放的情況，大量占用周圍的土地。沒有制定合理有效的保護(hù)措施，很容易出現(xiàn)植被破壞，最后導(dǎo)致水土流失。

1.4 礦山對(duì)地下水的影響

該區(qū)域的礦山有多年露天開采石灰?guī)r、白云巖等巖石資源歷史，礦石開采區(qū)域處于地下水補(bǔ)給徑流區(qū)，礦石的開采導(dǎo)致巖溶含水層被破壞，并且該區(qū)域的地下水流向黑龍?zhí)栋岛印：邶執(zhí)栋岛邮浅守暥畯S的水源地，也是昆明市的備用水源地，通過調(diào)查發(fā)現(xiàn)，在礦山開采過程中，每年雨季河水都會(huì)變渾，同時(shí)暗河的流量也在逐年下降，流量在20世紀(jì)80年 代 為220.61～1 532.56 m3/s，到2008年 則 是358.04～995.42 m3/s。除氣候等自然條件的影響，最主要的影響就是礦山的開采導(dǎo)致了巖溶裂隙。

1.5 礦山對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響

礦產(chǎn)資源的開采在一定程度上對(duì)原有生態(tài)系統(tǒng)的平衡進(jìn)行了破壞，首先是動(dòng)植物的生存環(huán)境受到了破壞，導(dǎo)致植物的覆蓋率下降，同時(shí)植物的生存能力降低，動(dòng)物也因生態(tài)環(huán)境的破壞而遷徙或者死亡，導(dǎo)致動(dòng)物消失，降低了生物多樣性，對(duì)區(qū)域生物量有較大的影響。礦山關(guān)停后，由于土地的裸露，在自然環(huán)境的作用下導(dǎo)致該區(qū)域的土壤巖石出現(xiàn)粉塵化，隨著風(fēng)力作用使空氣中的粉塵含量超標(biāo)，造成嚴(yán)重的大氣污染并給周圍的居民生活帶來了嚴(yán)重的影響[2]。

2 礦山修復(fù)的原則

礦山生態(tài)修復(fù)需按照一定的原則，一是可持續(xù)發(fā)展的原則，立足當(dāng)前形勢(shì)兼顧長遠(yuǎn)發(fā)展來考慮，從有利于城市發(fā)展方向出發(fā)進(jìn)行合理規(guī)劃，使生態(tài)修復(fù)有利于城市的可持續(xù)發(fā)展。二是協(xié)調(diào)性原則，在進(jìn)行該區(qū)域生態(tài)修復(fù)的同時(shí)將生態(tài)修復(fù)方案與城市的總體規(guī)劃、土地使用規(guī)劃進(jìn)行結(jié)合，保證生態(tài)修復(fù)與城市規(guī)劃等具有良好的協(xié)調(diào)性[3]。三是規(guī)劃修復(fù)與土地開發(fā)相結(jié)合的原則，在進(jìn)行生態(tài)修復(fù)的基礎(chǔ)上，有效結(jié)合土地開發(fā)利用來進(jìn)行，做到生態(tài)保護(hù)與土地開發(fā)的有效結(jié)合。四是工程治理與植被恢復(fù)相結(jié)合的原則，生態(tài)恢復(fù)應(yīng)該結(jié)合工程措施，進(jìn)行合理的植被恢復(fù)，有效地實(shí)現(xiàn)生態(tài)恢復(fù)。五是生態(tài)恢復(fù)與景觀再造相結(jié)合的原則，充分利用景觀生態(tài)學(xué)原理、脆弱生態(tài)帶原理以及水土保持原理來制定一套科學(xué)合理的生態(tài)恢復(fù)方案。六是生態(tài)環(huán)境效益與社會(huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益相統(tǒng)一的原則，充分發(fā)揮昆明市植物多樣性的獨(dú)特資源優(yōu)勢(shì)，在礦山生態(tài)恢復(fù)的同時(shí)有效地發(fā)揮土地資源的利用價(jià)值，在生態(tài)環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益方面發(fā)揮作用。

3 礦山生態(tài)修復(fù)技術(shù)

3.1 穩(wěn)定化處理

礦山生態(tài)恢復(fù)較常用的修復(fù)方式就是穩(wěn)定化處理，通過物理處理或者化學(xué)處理的方式來實(shí)現(xiàn)修復(fù)。物理處理的方式主要用于礦山修復(fù)的前期穩(wěn)定化處理，主要方式就是對(duì)礦山區(qū)域進(jìn)行填埋和排土場(chǎng)等熟土覆蓋。物理處理能夠?qū)ΦV山內(nèi)的廢棄物進(jìn)行合理利用，有利于提高礦山地表景觀區(qū)的穩(wěn)定性。化學(xué)處理主要是針對(duì)礦山生態(tài)恢復(fù)過程中的尾礦處理，通過將化學(xué)物品在尾礦的表面進(jìn)行應(yīng)用，使其在尾礦的表面形成一個(gè)保護(hù)殼，對(duì)尾礦的表面提供相應(yīng)的保護(hù)。通過對(duì)這兩種穩(wěn)定化處理的方式進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)物理處理方式能夠與植被恢復(fù)的方式進(jìn)行有效結(jié)合，且具有較低的應(yīng)用成本，對(duì)礦區(qū)造成二次污染的概率較低，有利于生態(tài)環(huán)境修復(fù)[4]。

3.2 微生物和土壤動(dòng)物恢復(fù)

礦山生態(tài)恢復(fù)主要是對(duì)區(qū)域內(nèi)的微生物和土壤動(dòng)物的恢復(fù)，這也是保持礦山生態(tài)平衡的關(guān)鍵。通過對(duì)礦山進(jìn)行微生物恢復(fù)，可以在一定程度上完善礦山的生態(tài)環(huán)境。在這個(gè)過程中需要注意的是微生物恢復(fù)不僅是恢復(fù)原有的微生物族群，還應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況來對(duì)微生物的種群進(jìn)行有效規(guī)劃，適當(dāng)引進(jìn)能夠提升礦山生態(tài)環(huán)境的微生物種群，來實(shí)現(xiàn)礦山生態(tài)環(huán)境的優(yōu)化。同時(shí)由于礦山的開采導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)的土壤、動(dòng)物變得稀少，所以礦山生態(tài)修復(fù)需要對(duì)礦山的土壤動(dòng)物進(jìn)行恢復(fù)，通過對(duì)土壤動(dòng)物的恢復(fù)來對(duì)礦山的土壤結(jié)構(gòu)進(jìn)行有效改善，利用土壤生物來對(duì)礦山開采產(chǎn)生的廢棄物進(jìn)行分解，實(shí)現(xiàn)礦山區(qū)域生態(tài)營養(yǎng)物質(zhì)的有效循環(huán)，確保礦山生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

3.3 礦山的植被恢復(fù)

植被恢復(fù)是礦山生態(tài)恢復(fù)的基本條件。植被恢復(fù)可分為直接植被恢復(fù)和覆蓋植被恢復(fù)兩種；直接植被恢復(fù)就是通過增加礦山微生物和土壤動(dòng)物的方式來對(duì)礦山的生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)，使礦山生態(tài)系統(tǒng)得到恢復(fù)[5]。而覆蓋式植被恢復(fù)方式則是一種效果更好的植被恢復(fù)方式，但對(duì)土壤的覆蓋厚度有一定要求。所以在進(jìn)行覆蓋式植被恢復(fù)的過程中需要根據(jù)礦山的物理基礎(chǔ)條件及土壤營養(yǎng)條件來進(jìn)行綜合分析，制定合理的植被恢復(fù)方式，為礦山生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)打好基礎(chǔ)。

4 礦山生態(tài)修復(fù)工程措施

4.1 尾礦庫的治理

礦山生態(tài)修復(fù)首先涉及的就是尾礦庫的治理，在對(duì)尾礦庫進(jìn)行完全關(guān)閉之后，需要根據(jù)礦山生態(tài)修復(fù)以及尾礦庫相關(guān)的管理要求，選擇合適的工程手段對(duì)尾礦庫進(jìn)行生態(tài)環(huán)境的修復(fù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)尾礦庫的治理。在這個(gè)過程中由于礦山開采礦石的種類不同，就會(huì)導(dǎo)致礦山的尾礦在特征、性質(zhì)等方面存在一定的差異性，所以在進(jìn)行尾礦庫治理的過程中，應(yīng)當(dāng)充分結(jié)合尾礦的性質(zhì)采取相應(yīng)的生態(tài)環(huán)境修復(fù)方式。根據(jù)礦石酸堿度的差異，對(duì)尾礦的性質(zhì)進(jìn)行分析，然后采取合適的方式進(jìn)行深度的處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)尾礦的生態(tài)恢復(fù)，這樣能夠有效地增加生態(tài)恢復(fù)的深度，為礦山生態(tài)恢復(fù)打好基礎(chǔ)。在進(jìn)行尾礦性質(zhì)分析的過程中，如果發(fā)現(xiàn)尾礦具有放射性物質(zhì)或者有毒物質(zhì)，需對(duì)尾礦的具體情況進(jìn)行判斷，采取隔離處理或深度覆蓋處理方式，決定對(duì)尾礦是否采取隔離處理，然后再用深度覆蓋的方式來對(duì)尾礦進(jìn)行處理，并增加微生物和土壤生物，確保高質(zhì)量完成礦山生態(tài)修復(fù)工作。結(jié)合昆明市滇池東南的采石礦山的實(shí)際情況，由于礦山主要是開采石灰?guī)r和白云巖，在進(jìn)行尾礦庫處理的過程中可以通過覆蓋的方式來進(jìn)行處理，然后再進(jìn)行微生物、土壤動(dòng)物以及植被覆蓋的方式來實(shí)現(xiàn)對(duì)尾礦庫的生態(tài)環(huán)境的修復(fù)[6]。

4.2 采礦區(qū)修復(fù)

礦山區(qū)域生態(tài)修復(fù)過程要對(duì)采礦區(qū)生態(tài)進(jìn)行修復(fù)。在這個(gè)過程中可以通過直接開采的方式來降低礦山發(fā)生地表沉降等問題的概率，以此來降低礦山開采對(duì)區(qū)域生態(tài)環(huán)境的破壞。同時(shí)可通過廢石填充、表土覆蓋再結(jié)合植被恢復(fù)來實(shí)現(xiàn)采礦區(qū)的生態(tài)修復(fù)。巖石邊坡的坡度問題是露天礦場(chǎng)進(jìn)行生態(tài)修復(fù)所面臨的一個(gè)主要的困難，在生態(tài)修復(fù)的過程中需根據(jù)情況對(duì)邊坡進(jìn)行處理，如果邊坡的坡度大于70°，在邊坡穩(wěn)定的情況下可以進(jìn)行生態(tài)修復(fù)；如果邊坡不穩(wěn)定，則需將邊坡進(jìn)行加固處理。如果邊坡的坡度在35°—70°，則需將邊坡進(jìn)行削坡處理，使邊坡的坡度大于70°，然后再進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。昆明市電池東南的采石礦山由于開采過程中對(duì)礦山的土層進(jìn)行了削剝，所以采礦區(qū)需根據(jù)邊坡具體情況適當(dāng)處理，再進(jìn)行相關(guān)修復(fù)。

4.3 礦山廢棄地安全隱患處理

首先是對(duì)不穩(wěn)定邊坡的處理，判斷不穩(wěn)定邊坡的危險(xiǎn)系數(shù)，如果危險(xiǎn)系數(shù)較高則需要將不穩(wěn)定的邊坡進(jìn)行削坡處理來降低其危險(xiǎn)系數(shù)。其次是對(duì)滑坡的處理，用物理的方式對(duì)可能存在滑坡危險(xiǎn)的地方進(jìn)行加固，防止出現(xiàn)滑坡。最后是潛在泥石流溝的處理，需在溝口建立相應(yīng)的攔截措施，防止泥石流的發(fā)生，同時(shí)通過植被來進(jìn)行水土保持，加強(qiáng)礦山區(qū)域的土壤穩(wěn)固。

5 結(jié)語

礦山生態(tài)修復(fù)是一項(xiàng)較為復(fù)雜的系統(tǒng)工程，需要針對(duì)礦山的具體情況并結(jié)合當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境采用合理的修復(fù)技術(shù)與工程措施。云南省昆明市東南部滇池畔的礦山廢棄地通過科學(xué)合理的方式對(duì)礦山的植被、土壤動(dòng)物、微生物等進(jìn)行了合理的修復(fù)，使該區(qū)域礦山生態(tài)環(huán)境得到了較好的恢復(fù)，從而促進(jìn)了區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境效益、社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的提高。