廢棄礦山生態(tài)修復(fù)模式與開發(fā)利用實(shí)踐

摘要：在梳理我國廢棄礦山修復(fù)治理現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合礦山生態(tài)修復(fù)模式的適宜性判別條件，明確礦山生態(tài)修復(fù)的3種模式及其選擇流程，提出6種廢棄礦山生態(tài)修復(fù)策略。最后，闡述各類生態(tài)修復(fù)策略的特性及適用性，并通過應(yīng)用生態(tài)修復(fù)策略的工程案例展示其在廢棄礦山生態(tài)修復(fù)中的實(shí)際運(yùn)用，以期為廢棄礦山生態(tài)修復(fù)提供參考。

關(guān)鍵詞：廢棄礦山；生態(tài)修復(fù)；開發(fā)利用；適用性

中圖分類號：X171.4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1008-9500（2024）08-0-04

DOI：10.3969/j.issn.1008-9500.2024.08.029

Ecological Restoration Mode and Development and Utilization Practice of Abandoned Mines

FU Xiaomin1，3， WANG Ruilong1，2， LENG Qi1，2

（1. Qingdao Geo-Engineering Surveying Institute （Qingdao Geological Exploration Development Bureau）;

2. Qingdao Geologic and Mineral Geotechnical Engineering Co.， Ltd.;

3. Key Laboratory of Geological Safety of Coastal Urban Underground Space， Ministry of Natural Resources， Qingdao 266100， China）

Abstract： On the basis of sorting out the current situation of abandoned mine restoration and management in China， combined with the suitability criteria of mine ecological restoration models， three models of mine ecological restoration and their selection processes are clarified， and six strategies for ecological restoration of abandoned mines are summarized. Finally， the characteristics and applicability of various ecological restoration strategies are elaborated， and their practical application in the ecological restoration of abandoned mines is demonstrated through engineering cases of ecological restoration strategies， in order to provide reference for the ecological restoration of abandoned mines.

Keywords： abandoned mines; ecological restoration; exploitation ; adaptability

礦產(chǎn)資源開發(fā)利用在推動我國經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展過程中至關(guān)重要，其帶來的地質(zhì)環(huán)境問題也日益嚴(yán)重。曾經(jīng)大規(guī)模、高強(qiáng)度以及粗放型的開采模式，造成了生態(tài)環(huán)境的嚴(yán)重破壞，引發(fā)地形地貌景觀破壞、地面塌陷、土地?fù)p毀以及水土流失等問題。隨著雙碳戰(zhàn)略的推行，我國正處于社會轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵期，礦業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展與生態(tài)修復(fù)工作也進(jìn)入新的發(fā)展階段。傳統(tǒng)的礦山生態(tài)修復(fù)方法通常涉及土壤重建、地形修復(fù)、植物再生以及景觀設(shè)計(jì)等工程手段，有時過度依賴人為干預(yù)，反而加劇了能源消耗和碳排放，這與雙碳戰(zhàn)略提出的節(jié)能、減排和增匯等目標(biāo)不相符[1]。因此，選擇適應(yīng)碳中和目標(biāo)的礦山生態(tài)修復(fù)策略至關(guān)重要。

1 我國廢棄礦山修復(fù)治理現(xiàn)狀

1.1 法律法規(guī)及政策

我國礦山生態(tài)修復(fù)工作歷程可劃分為3個階段：1980—2000年，重點(diǎn)在于礦區(qū)土地的復(fù)墾；2000—2015年，同步推進(jìn)礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)與土地復(fù)墾；2016年以來，全面部署和實(shí)施礦山生態(tài)修復(fù)項(xiàng)目[2]。

1.2 我國廢棄礦山及生態(tài)修復(fù)概況

據(jù)中國地質(zhì)調(diào)查局2018年數(shù)據(jù)，我國總計(jì)有9.9萬座廢棄礦山，包括7.5萬座非金屬礦山、1.17萬座金屬礦山以及1.23萬座能源礦山[3]。采礦活動已導(dǎo)致361.05萬hm2土地?fù)p毀，其中134.04萬hm2屬于在建生產(chǎn)礦山采礦損毀，占比37.1%，227.01萬hm2屬于廢棄礦山采礦損毀，占比62.9%[4]。廢棄礦山的歷史遺留問題多、環(huán)境問題嚴(yán)重，治理任務(wù)艱巨。

近年來，全國各地穩(wěn)步推進(jìn)礦山生態(tài)修復(fù)工作。目前，我國對廢棄無主礦山、資源枯竭型城市以及礦產(chǎn)集中開采區(qū)加大資金投入力度。在“十三五”規(guī)劃期間，推進(jìn)重點(diǎn)區(qū)域的歷史遺留廢棄礦山治理總面積約為26.6億m2[5]。

1.3 廢棄礦山生態(tài)修復(fù)技術(shù)

我國的礦山生態(tài)修復(fù)主要采用土壤基質(zhì)改良、地貌重塑、污染土壤修復(fù)以及生態(tài)系統(tǒng)修復(fù)等技術(shù)。不同礦種和不同地理單元礦山，其造成的物理破壞、化學(xué)損害、生態(tài)擾動及環(huán)境變異程度不同，對應(yīng)采取的修復(fù)技術(shù)方法與側(cè)重點(diǎn)也不同。

按礦產(chǎn)資源類型，煤炭礦山和非金屬礦山開采以物理破壞為主，涉及山體破壞、土地壓占、地面塌陷及土地?fù)p毀等問題，修復(fù)工作的主要目標(biāo)是消除地災(zāi)風(fēng)險、恢復(fù)地形地貌、重建植被以及重塑景觀。油氣礦山與金屬礦山開采，會造成水土污染、大氣污染及微生物環(huán)境破壞等，需要采取廢水、廢氣、固體廢棄物處理措施與生物修復(fù)措施，并進(jìn)行重金屬污染治理[6]。

依據(jù)地理單元特征，可將礦山修復(fù)區(qū)域劃分為4個類別。一是丘陵山地的修復(fù)，應(yīng)挑選與當(dāng)?shù)刂脖幌嗥ヅ涞闹参锓N類；對于高陡峭的巖石裸露區(qū)，若不宜綠化，可采取封閉保護(hù)措施，防止過度干預(yù)。二是平原盆地的修復(fù)，適合復(fù)墾為農(nóng)田的礦區(qū)，經(jīng)土地整治后優(yōu)先用于農(nóng)業(yè)。三是城市及周邊的修復(fù)，不適合復(fù)墾的場地，可轉(zhuǎn)化為城市生態(tài)公園或綠地，而有開發(fā)利用潛力的場地則整理為建設(shè)用地。四是荒漠戈壁地區(qū)的修復(fù)，建議對場地實(shí)施封閉養(yǎng)護(hù)；對可能成為風(fēng)沙源頭的地方采取防風(fēng)沙工程，同時避免過度干預(yù)引發(fā)次生環(huán)境問題；有綠化恢復(fù)條件的場地主要依靠生態(tài)系統(tǒng)自身修復(fù)能力，并輔以人工修復(fù)手段，以提高礦區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

2 廢棄礦山生態(tài)修復(fù)模式

礦山生態(tài)修復(fù)模式可概括為自然恢復(fù)、人工修復(fù)以及自然恢復(fù)與人工修復(fù)相結(jié)合。在礦山生態(tài)修復(fù)過程中，自然恢復(fù)力與人為干預(yù)都至關(guān)重要色，以促成礦山生態(tài)系統(tǒng)的良性循環(huán)。

2.1 不同礦山生態(tài)修復(fù)模式適宜性

自然恢復(fù)模式是依賴生態(tài)系統(tǒng)的自我修復(fù)能力，以逐漸恢復(fù)受損的環(huán)境要素與生態(tài)系統(tǒng)至穩(wěn)定狀態(tài)。該模式恢復(fù)后的礦山生態(tài)系統(tǒng)具有較高穩(wěn)定性和可持續(xù)性，但其恢復(fù)周期長。該模式適用情況如下：一是礦區(qū)不存在嚴(yán)重地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險，水質(zhì)、土壤環(huán)境狀況良好，同時具備良好的自然條件以支持植被生長，如年均降雨大于1 000 mm、土層厚度達(dá)10 cm；二是對于生態(tài)環(huán)境脆弱的區(qū)域，如年平均降雨量小于50 mm，年平均氣溫低于10 ℃，人工干預(yù)可能引發(fā)次生環(huán)境損害，且維護(hù)成本高；三是礦區(qū)地處偏遠(yuǎn)，距生產(chǎn)、生活場所超過5 km范圍，開采活動未對生產(chǎn)生活安全造成影響，人工干預(yù)不具經(jīng)濟(jì)性；四是采用現(xiàn)有技術(shù)無法有效修復(fù)的廢棄礦山。

人工修復(fù)模式是采用物理、化學(xué)和生物等一種或多種相結(jié)合的工程技術(shù)手段，以恢復(fù)礦山生態(tài)系統(tǒng)的方法[7]。該方式成本較高，但能夠在短時間內(nèi)完成修復(fù)任務(wù)。適用情況如下：一是當(dāng)?shù)V區(qū)存在可能對農(nóng)業(yè)和工業(yè)生產(chǎn)及居民生活安全構(gòu)成威脅的地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險時，需要立即采取修復(fù)措施；二是礦山位于對生態(tài)環(huán)境修復(fù)的需求緊迫的生態(tài)敏感區(qū)；三是修復(fù)后的礦山具有進(jìn)一步開發(fā)潛力，預(yù)期可以帶來顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

自然恢復(fù)與人工修復(fù)相結(jié)合模式注重運(yùn)用自然生態(tài)系統(tǒng)自身修復(fù)能力，逐步恢復(fù)受損的生態(tài)環(huán)境，同時在必要時采用工程手段作為輔助。這種模式適用于那些人工干預(yù)成本過高或無法僅靠自然過程按預(yù)期完成恢復(fù)的廢棄礦山，以低成本工程手段推進(jìn)生態(tài)修復(fù)和健康發(fā)展。

2.2 廢棄礦山生態(tài)修復(fù)路徑選擇

廢棄礦山大多處于生態(tài)環(huán)境敏感區(qū)域，其修復(fù)需遵循自然演替法則，并綜合考慮經(jīng)濟(jì)與技術(shù)可行性。在修復(fù)策略的選擇上，應(yīng)摒棄將礦山修復(fù)視為工程項(xiàng)目的傳統(tǒng)觀念，要全面評估礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)潛力，并且考慮上位規(guī)劃、區(qū)位條件、可用資源及資金支持等因素，以構(gòu)建適宜的生態(tài)修復(fù)策略。具體選擇流程如圖1所示。

根據(jù)選擇流程，如果礦山生態(tài)環(huán)境在預(yù)設(shè)周期內(nèi)自身恢復(fù)或人工修復(fù)技術(shù)難度大，則采取自然恢復(fù)模式；如果主要任務(wù)是恢復(fù)裸露邊坡和廢棄地植被，且人工修復(fù)方式成本高或投資回報低，則采取自然恢復(fù)與人工修復(fù)相結(jié)合模式適合以提高植被覆蓋率；如果礦山環(huán)境改善可以產(chǎn)生明顯的經(jīng)濟(jì)收益，并且滿足相關(guān)規(guī)劃要求，可采取的人工修復(fù)途徑包括景觀重塑、土地整治、產(chǎn)業(yè)及社會轉(zhuǎn)型等。

3 廢棄礦山生態(tài)修復(fù)開發(fā)利用實(shí)踐

3.1 自然恢復(fù)模式

對于那些地處偏遠(yuǎn)，遠(yuǎn)離交通主干道和城市功能區(qū)域，且不存在地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險的礦區(qū)，如果已經(jīng)具備良好自然植被覆蓋，并表現(xiàn)出明顯生態(tài)恢復(fù)趨勢的待修復(fù)礦山區(qū)域[8-9]，那么適宜采用自然恢復(fù)模式開展生態(tài)修復(fù)工作。據(jù)研究，在一定時期內(nèi)減少或消除外界干擾，退化的植被和土壤能夠自我恢復(fù)至原有狀態(tài)[10]。廢棄礦山在采用自然恢復(fù)模式的過程中，主要依賴如封閉、圍擋和設(shè)置警示牌等簡單工程措施進(jìn)行管理，以清理礦區(qū)環(huán)境為植被的自然生長創(chuàng)造有利條件。例如，宜昌市廖家林村石材礦山的3個廢棄礦山，采礦損毀面積為7.14 hm2，經(jīng)過2019—2022年的自然恢復(fù)，植被覆蓋率達(dá)100%。

3.2 環(huán)境整治模式

環(huán)境整治（生態(tài)復(fù)綠）模式，適用于“三區(qū)二線”和特定生態(tài)保護(hù)區(qū)范圍內(nèi)的露天開采礦山。以高效成熟的植物恢復(fù)手段實(shí)施生態(tài)復(fù)綠工程，從而恢復(fù)破損山體。例如，青島市東部廢棄建筑石材礦區(qū)礦山地質(zhì)環(huán)境治理示范工程。該廢棄采石場位于嶗山水庫北岸，開采活動造成嚴(yán)重的視覺污染，且開挖易引發(fā)高陡邊坡及危巖體的崩塌。為解決以上問題，該工程進(jìn)行了邊坡治理、土地平整以及地質(zhì)災(zāi)害隱患消除，并根據(jù)嶗山水庫及周邊區(qū)域的土壤環(huán)境特征，依照青島市森林與植被自然生長規(guī)律，結(jié)合開發(fā)區(qū)的景觀需求進(jìn)行了植被恢復(fù)，新增林地約為28.33 hm2，在保持水土的同時逐步改善了嶗山水庫水質(zhì)，重建了山水林田湖草一體化生態(tài)環(huán)境平衡。

3.3 土地整治模式

土地整治模式適用于宕口底部或周圍地面較為平整，開采活動未造成嚴(yán)重水土污染，土壤質(zhì)量和肥力無明顯下降的待修復(fù)礦山。采取土地平整、土方回填、土壤改良等手段，將廢棄露天礦區(qū)及其周邊閑置地恢復(fù)到可作為農(nóng)用地的狀態(tài)，通過土地復(fù)墾推動土地資源的再利用和可持續(xù)發(fā)展。位于湖州市德清縣的乾元鎮(zhèn)城北村方山廢棄礦地，占地約為52.70 hm2，項(xiàng)目采用土地平整、表土剝離循環(huán)利用、移土培肥等手段，提高土地質(zhì)量，耗時3年將廢棄礦地和周邊零星地塊打造成64.33 hm2連片優(yōu)質(zhì)的水稻田，進(jìn)行規(guī)?；N植，從而顯著提升農(nóng)田復(fù)墾質(zhì)量和糧食生產(chǎn)力。

3.4 景觀重塑模式

景觀重塑模式適用于鄰近城市、交通要道及旅游景點(diǎn)，具備景觀改造潛力的廢棄露天礦場。結(jié)合礦區(qū)周邊自然環(huán)境與人文特征進(jìn)行景觀重塑，構(gòu)建具有顯著地域特色、人文底蘊(yùn)深厚和主題新穎的典型工程[8]。通過建設(shè)地質(zhì)公園、礦山公園及地學(xué)科普教育基地等方式引入文旅產(chǎn)業(yè)，以實(shí)現(xiàn)廢棄資源再利用和生態(tài)環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。例如，南京市湯山礦坑公園，其前身為南京市江寧區(qū)湯山龍泉、建軍、建設(shè)等多個采石場，占地約40 hm2。由于長期開采及石材加工，山體、植被和水源遭受嚴(yán)重?fù)p害和污染。修復(fù)工程遵循先消除安全隱患再進(jìn)行治理的原則，整合規(guī)劃、建筑、景觀、亮化等多種設(shè)計(jì)方案，將礦坑轉(zhuǎn)化為生態(tài)保護(hù)和城市功能擴(kuò)展的場所，現(xiàn)已成為集科普教育、休閑和溫泉娛樂等多功能為一體的特色礦坑公園。

3.5 產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型模式

對于擁有優(yōu)越自然資源與區(qū)位條件的礦區(qū)來說，實(shí)施產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型是一個可行方案。以產(chǎn)業(yè)發(fā)展為目標(biāo)，通過合理規(guī)劃、科學(xué)開發(fā)以及有效管理來發(fā)掘接續(xù)產(chǎn)業(yè)，逐步從傳統(tǒng)采礦業(yè)轉(zhuǎn)向農(nóng)業(yè)、旅游業(yè)或高新科技領(lǐng)域等其他產(chǎn)業(yè)，將廢棄礦山轉(zhuǎn)化為具有持續(xù)利用價值的資源和產(chǎn)業(yè)基地。例如，位于萊西市的九頂山廢棄礦山，采取創(chuàng)新發(fā)展策略，以廢棄礦山為中心打造葡萄酒莊與葡萄種植相結(jié)合產(chǎn)業(yè)模式，集葡萄酒生產(chǎn)、文化和旅游服務(wù)功能于一體，成為礦山生態(tài)恢復(fù)治理與產(chǎn)業(yè)發(fā)展相結(jié)合的典范。

3.6 社會轉(zhuǎn)型模式

位于鄰近城市、場地安全性高且具有較高開發(fā)利用潛力的廢棄礦山，可以采取社會轉(zhuǎn)型方式進(jìn)行修復(fù)?？梢栽谧裱?guī)劃的前提下推動房地產(chǎn)項(xiàng)目，如建設(shè)環(huán)保型智能制造產(chǎn)業(yè)園、會議中心、大型商業(yè)綜合或住宅區(qū)等。例如，龍巖市紫金山體育公園，其前身為煤礦開采區(qū)，礦山總面積約為533.33 hm2，已開采面積超過1/3，礦區(qū)山體被掏空、廢棄礦渣隨處堆放、水土流失嚴(yán)重，造成嚴(yán)重安全隱患和環(huán)境破壞。自2010年起，該地方采用由政府主導(dǎo)、企業(yè)投資、通過市場平臺出讓的市場化運(yùn)作方式，在廢棄礦山上新增建設(shè)用地，截至2020年，已再造公園景面積超過133.33 hm2，改造出建設(shè)用地面積為100 hm2。該體育公園，配套了學(xué)校、體育場館、商業(yè)街等設(shè)施，打造出融合運(yùn)動、教育、人居、旅游與休閑等功能宜居新城，實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益與經(jīng)濟(jì)效益的雙贏。

4 結(jié)論

根據(jù)我國廢棄礦山修復(fù)治理現(xiàn)狀特點(diǎn)，結(jié)合礦山生態(tài)修復(fù)模式的適宜性判別條件，明確了礦山生態(tài)修復(fù)模式的選擇流程，按照開發(fā)利用方向歸納出6種修復(fù)策略。每種修復(fù)策略都有其特性和適用場景，結(jié)合具體工程實(shí)例，詳細(xì)闡述了礦山生態(tài)環(huán)境問題的分析、生態(tài)修復(fù)措施的選擇以及修復(fù)成效的評估，為礦山生態(tài)修復(fù)實(shí)踐提供借鑒。礦山生態(tài)修復(fù)需要整合技術(shù)措施、社會和經(jīng)濟(jì)因素，并且要與其區(qū)域發(fā)展規(guī)劃相協(xié)調(diào)。構(gòu)建結(jié)構(gòu)合理、功能完整的礦山生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)生態(tài)、社會及經(jīng)濟(jì)效益最大化。

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