废弃矿山环境修复工作系统探讨
作 者：姜鑫 ¹， 滕鸿伟 ¹， 李向东 ¹， 朱鋆川 ¹， 郭楠 ²
单 位：1.甘肃地质灾害防治工程勘查设计院有限公司；2.兰州理工大学土木工程学院
引 言
改革开放四十多年来，我国经济、科技等方面高速发展，人们的物质生活水平不断提高，良好的生活环境已然成为社会的追求。特别是“十八大”以来，习近平总书记围绕生态文明建设作出一系列重要论断，提出“绿水青山就是金山银山”和“山水林田湖草是一个生命共同体”的生态理念，要全力以赴推进生态文明建设，此举关系到中国的可持续且高质量的发展。而解决废弃矿山的生态环境破坏问题是生态文明建设的关键一环。
国外发达国家，尤其是美国，在20 世纪30 年代就开始重视矿山管理，制定了相关法律法规，规范采矿行为，防止出现恶劣的环境破坏问题，一直到70年代，关于美国矿山环境修复的相关法律文件仍在逐步完善。我国矿山环境修复工作始于20 世纪80年代，起步较晚，但几十年来，矿山环境修复工作卓有成效，积累了宝贵的经验，形成了一些生态恢复类、资源利用类和土地复垦类等修复模式。张春燕总结了北京市典型废弃矿山生态修复选用的旅游景观再造模式、农林渔禽模式和植被复绿模式，分析了利用此类模式的修复效果，但修复模式的具体选定流程和方法没有指出；孙晓玲等分析了如何选定修复模式，但修复模式所对应的修复技术没有详细介绍；马跃等提出新的修复模式——资源化生态修复模式，并且分析了与传统修复模式的差异性，但是仅适用于铁矿山。据此，本文建立了一种既能够体现修复模式的选择流程，又能够通过所选择的模式快速锁定对应的修复技术，同时适用领域具有广泛性的废弃矿山环境修复工作系统。
我国废弃矿山环境现状
截至2018 年底，我国因采矿导致损坏土地约3.6 万km2，其中约63%为历史遗留矿山土地。我国历史遗留矿山类型较多，包括金属矿、煤矿和建材矿等，且分布广泛、数量庞大、历史旧账众多，给我国生态环境造成诸多问题，主要包括以下方面。
1）植被景观的破坏。多年的采矿活动对于矿山所在区域的绿色植被产生严重破坏，尤其是对于干旱和半干旱地区，植被自我恢复能力较差，若生态环境被破坏，后期治理难度较大。例如我国西北地区，地质条件较差，降水较少，而且森林覆盖面积小，采矿活动和环境修复工作的不合理对当地的生态环境造成了严重影响。
2）矿山的地质环境破坏。由于矿山的开采导致留下大量的地下采空区、掌子面和采坑等，从而容易出现边坡失稳、地表坍塌和水土流失等地质环境问题，此类地质环境问题极容易诱发地质灾害。
3）水土环境污染和大气污染。国内矿山的水土污染现象比较普遍，其中主要可以分为三种类型，分别是气体颗粒污染、液体污染、固体污染，在金属矿山尤为严重。由于雨水的冲刷作用，矿山的废害物经由地面水渗流进入地下水，再通过地下水由点到面对矿山周围的区域造成水土污染；由于风化作用，矿山的有害固体物风化成细小颗粒弥漫在空气中从而造成大气污染。对于采矿历史比较悠久的矿山，由于污染物的累积作用而导致矿山区域及附近的水土污染和大气污染的程度较高，对于后期的矿山生态环境修复造成严峻的挑战。
废弃矿山环境修复工作系统建立
2.1 基本原则
2.2 地质环境调查与评价
2.3 明确修复目标
2.4 构建修复模式
2.5 修复技术选择
废弃矿山环境修复工程实例
3.1 工程概况
甘肃省定西市岷县某金矿区地理位置为：104°42′～104°44′E，34°25′～34°36′N，矿区西部有G212 公路经过。该地区气候冷暖无常，四季不分，年温差相对较小，昼夜温差相对较大，为典型的大陆性气候特征。森林植被属于冷温带针叶林和针阔叶混交林。主要树种系高山耐寒针叶种，以云杉、紫果云杉、冷杉、柏木为主，多呈纯林分布。
3.2 地质调查分析与评价
根据相关调查结果，矿区形成破坏范围较大，长期开挖剥采形成24 处渣堆，开挖形成的岩质不稳定斜坡6 处，渣堆堆积形碎石边坡6 处，但是现场渣堆内无污染物质。对开挖剥离形成剥离面进行评估，可见其地形地貌景观遭受严重破坏，植被资源受到挖损，矿区地质环境破坏情况（部分）如图5 所示。由于该矿区自然地质环境对人类工程活动十分敏感，破坏后再生性很差，因此造成矿区地质环境恶化，矿区地质环境问题严重，并且易发生山体滑坡和泥石流等地质灾害。
3.3 构建修复模式
通过对矿山地理位置、气候条件和地质环境的逐一分析，构建了矿山的修复模式，见表4。
3.4 修复技术研究
矿区的修复模式采用农牧林草模式，则矿区的修复主要分两步进行：第一步是消除地质灾害威胁；第二步是进行生态环境修复，将矿区的水土涵养能力复原。在修复技术方面，应用了工程修复技术和生态修复技术。
1）工程修复技术。在不稳定斜坡或者渣堆处采取削坡回填处理，采用梯式整修技术对坡面卸荷。边坡坡度为1∶1.5，坡高平均在6～10 m。对于渣堆平整工程，存在坡面碎石较多、坡面较陡、渣石裸露、高低不平的区域，采用平整和清理块石进行平整舒缓地貌。
2）生态修复技术。①人工撒播技术。在地势平坦地区或者分级削坡后的平台区段可以采用人工撒播草籽方式进行绿化。先施肥后撒草籽，根据当地气候、地形地理条件等因素，采用适宜当地生长的披碱草、紫花苜蓿、短柄草、早熟禾，种植配比为3∶3∶3∶1。②覆土绿化技术。首先，在坡面平整清理后开挖坑穴，坑穴为5 cm×5 cm×10 cm（长×宽×深），坑穴采用梅花桩式布设，布设间距上下左右均为15 cm；其次，覆土施肥，施肥标准为48 kg/km2，覆土土质选用腐殖土或拌和肥料的塾土；最后，在坑穴内撒播草籽植草或植树。③挂网喷播绿化技术。喷播基质主要由复合基质、土壤调节材料、黏结材料、肥料、纤维及植物种子等组成。组成种植基质的材料主要有土壤、有机质、化学肥料等。植被混凝土基材厚度10 cm，其中，基层7 cm、表层3 cm，含植物种子，种子选取披碱草、中华羊茅、早熟禾、黑麦草，种植配比为1∶1∶1∶1∶1。以上工程量见表5。
3.5 修复效果评价
1）经治理后，植被率明显提高，改善了区域内地质环境质量，生态系统质量得到提高，水土保持能力大为增强。矿区修复后环境情况如图6 所示。
2）生态环境的修复，可促进畜牧业可持续发展，提高农牧经济效益。经过治理，生态环境恢复的土地面积为136.134 hm2，按480 元/km2 计算，每年可增加经济效益612 600 元。治理总投资额为1 970 万元，平均为1.54 万元/km2，治理绩效符合治理矿山环境破坏实际情况和《甘肃省自然资源厅、甘肃省财政于组织申报2021 年第二批国土综合整治与生态保护修复治理项目的通知》中要求申请治理资金不超过2 000万的要求和1.6 万元/km2 的绩效要求。
3）生态环境的改善有利于促进社会经济高质量发展，一是极大改善了区域生态环境和农牧民生产生活条件；二是助推民族地区乡村振兴战略部署，加快了美丽乡村建设步伐；三是推动了区域内生态保护和高质量发展重大国家战略在定西市落地见效。
结 语
本文根据以往对矿山环境修复相关模式的研究，总结各种工作方法的优缺点，提出了包括废弃矿山环境修复模式在内的工作系统。该工作系统既能够体现修复模式的选择流程，又能够通过所选择的模式快速锁定对应的具体技术，弥补了废弃矿山环境修复工作系统性不足的缺点。该工作系统的工作思路是充分分析矿山地质环境问题、所属地区的地理位置及气候条件→选择恰当修复目标→结合当地的地质情况和地理位置构建修复模式→厘定修复技术。以清晰化和系统化的工作思路和流程促使废弃矿山环境修复工作有条不紊地进行。本文以甘肃省定西市岷县某金矿历史遗留废弃矿山环境修复实例证明该工作系统有可操作性强和修复效果显著等特点。
但是本文所提出的废弃矿山环境修复工作系统没有涉及资金筹集和监督管理等相关工作，而矿山环境修复工作所需资金是一大问题，需引起关注，希望后续能有研究工作解决相关问题。
第一作者简介
姜鑫：男，高级工程师，研究方向为地灾防治、矿山生态修复、水土保持。单位：甘肃地质灾害防治工程勘查设计院有限公司。
引用格式
姜鑫，滕鸿伟，李向东，等.废弃矿山环境修复工作系统探讨[J].中国矿业，2024，33（1）：80-86.
JIANG Xin，TENG Hongwei，LI Xiangdong，et al.
Discussion on environmental restoration work system of abandoned mines[J].China Mining Magazine，2024，33（1）：80-86.
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