废弃矿山生态复绿技术的应用研究

　　摘要：当前我国经济快速发展，对矿产资源的消耗过快导致目前生态环境遭到严重破坏，我国目前已深刻认识到由于以往对矿石过度开采且开采后未采取及时复绿措施造成生态环境恶化的教训，通过制定合理的复绿措施，积极开展对复绿技术的应用研究。

　　关键词：废弃矿山；生态复绿技术；应用研究

　　一、废弃矿山概述

　　(一)废弃矿山的概念

　　矿山是用于开采矿物的独立的生产和操作单位，目的是挖掘工业等生产所需的矿石。矿山主要包括一个或多个矿业车间(穿孔、矿山、开凿坑等)和一些辅助车间。矿山包括煤矿、金属矿山、非金属矿山、建材矿山和化学矿山。废弃矿山因采矿活动受到损害，没有及时采取复绿措施导致今后无法使用，并包括裸露的矿岩口、荒芜的土山、煤炭高山、尾矿池、被污染的植物和其他建设土地、存在潜在的崩塌、泥石流自然灾害的矿山等。

　　(二)矿山废弃地的特点

　　1.地形破碎

　　由于暴力开采矿山和随意丢弃矿渣，造成了矿山地表不平整、地形破碎。矿山所处矿区本身地势起伏较大，加之不合理的开采活动、加重了地形的破碎。开采后没有及时采取行动修复矿山，后续引发坍塌、滑坡等地质灾害使地形更加破碎。特别是民间不规整的开矿行为，无序堆放填埋碎石，导致地形破碎不堪。

　　2.立地条件差

　　矿山所处山区的地质条件较差，本身处于缺水缺肥的状态下，加之人为不合理的开采活动，导致矿区土壤流失，开采后造成的土地污染也使植物失去了生长环境。

　　3.交通运输与供水受限

　　山区的地理位置较差、地形崎岖，特别是开矿为了节约成本，忽视地形，减少对道路的投资，仅仅满足施工车的道路通行，在后续复绿工作中，道路不畅阻碍了水资源的运输，矿区缺乏水资源，导致复绿过程不及时，加大了复绿成本。

　　4.高陡边坡问题

　　开采矿山造成山体不规则、不平整，裸露岩石过于陡峭，增加了复绿的难度和复绿成本；开矿后没有及时对裸露的峭壁进行围网防范，很容易造成山体滑坡，崩塌等地质灾害；水土多的地区遇到雨季极易引发泥石流。

　　5.排水问题

　　开矿时对工业废水不合理排放，污染了下游农田，排放的废渣残渣甚至会堵塞出水口，影响雨季排水从而引发洪涝灾害。

　　6.采空区问题

　　矿区进行地下开采形成的采空区也是复绿的难题。采空区发生崩塌的可能性极大，开采后，地下水位下降，原有生物缺少生长困难；发生崩塌后，不仅地表需要重建，绿植也要大面积重建。在开采过程中，矿山的布局、角度、斜面方向及倾向，以及废土和矿渣的堆叠没有充分考虑，为了填埋需要预购大量的沙土、水、土壤做保护工作。此外，开采遗留下了陡峭的岩壁也加大了种树种草的难度。对矿山植被和土壤结构的破坏性损害使生态学植被难以恢复，远远超出了人们的想象。

　　二、研究区概况及废弃矿山生态复绿的方法

　　(一)研究背景

　　我国成立之初工业产业、农业生产和现代化落后，经过七十多年的角逐，中国发展成为世界第二大经济体。在发展过程中，我国经济建设中矿产资源的需求非常强烈，矿产资源开发利用的基本定位和作用在经济建设中也不断提高。但是，大规模、强度高的矿产资源开发活动，虽然促进了我国经济发展建设，但是造成的环境污染、地表破坏等问题也付出了巨大的成本。长期以来，“无视开发而忽视保护”的不合理的开采和利用方式，留下了许多矿山的生态环境问题，造成了许多废矿。近年来，随着国民环境保护意识的提高，中国废弃矿山的生态恢复工作也越来越受到关注。自十八大以来，国家以史无前例的高度推进了生态文明的建设。废弃矿山的生态复绿是中国生态文明建设的重要课题。但是，由于留下的矿山历史、复杂的生态学问题、严重影响和处理资金不足的投资所留下的问题，生态学的恢复是困难的，矿区的生态学安全状况依然严峻。

　　(二)研究范围

　　我国从2000年以来为了解决遗留的废弃矿山问题，通过开展的两轮全国矿山环境摸底调查，基本摸清状况后，在结合付战勇等学者的修复理论和研究方法，傅伯杰等知名学者开展了我国生态区划研究，提出生态环境胁迫理论与评价指标体系等。根据国内外学者的研究，我国除了土壤修复、植物修复、景观修复等方面的调查研究，还在充分考虑山水田湖草是生命共同体的前提下，提出在开展废弃矿山修复时应充分考虑生态体系的完整性，因地制宜制定各地修复措施。

　　(三)废弃矿山生态复绿的步骤

　　按照生态学的自然利益、经济利益、社会利益的统一原则，遵循矿区的土壤、气候、地形、综合分析了各种自然因素，如生物学、社会经济发展水平和种植习惯等社会因素。合理考察废矿修复后的自然效益和经济效益，根据复绿技术评估了废矿的正和负环境影响和再生可能性，基本确定复绿的步骤：平整土地、合理用地、生态建地、自然封育。

　　1.平整土地：由于矿区附近的农田偏多，其复绿时首要任务是平整土地。特别是平原地区的土地类型满足开矿前的用地所需，但是开采后造成的水土流失、土壤污染等问题也使农户痛不欲生。主要采用挖深垫浅的方式，合理利用周边土壤，减少成本的情况下，最大限度平整土地。平整之后引入当地优势农作物作为对复绿土壤的补偿。潜水坍塌区平整土地采用挖深垫浅的方式不合理，结合水资源的优势，在净化水之后可以发展水产养殖，建立农林牧渔等联合产业，不易发生坍塌的地区应该采用种植人工林，保持水土。平整土地不是一味地打平土地，保持地平线最大化一致，而是针对开采后的矿区形势，优先平整，对于无法平整的地表要采用合理的方式，既能完成复绿，也能维持当地的经济发展。

　　2.合理用地：对于平整后还不适合栽种农作物的用地，在保证缓坡且地层稳沉的状态下，结合物化等工程技术对其地基加以巩固，消除坍塌、泥石流等地质灾害发生的可能性。把废弃矿山复绿和土地开发合理利用，这类土地可以大面积建造工厂、商场等，不仅建设成本低，而且缓解了城市内部用地紧张，合理促进城市转型。例如：福清上迳官元采石场，2011年关闭后，遗留下一个大水塘，不适合种植农作物，但是离县道很近，运输占优势，加上废弃矿坑的坑底设计烟花爆竹仓储用地，节约回填成本，可以作为工业用地上迳镇党委政府收储该宗地，用地面积10518平方米，(合15.777亩)该宗地于2019年2月1日经省政府批准，供地时间为2019年9月9日，现已建成烟花爆竹仓储用地，成功华丽转变。

　　3.生态建地：利用良好的自然生态景观和长期的矿山开发的历史和丰富的采矿文化遗产在矿山附近建设矿山文化公园，把改善城市生态质量和我国的文化资源和自然景观资源可以结合起来，通过创建生态景观公园和矿山主题公园来构建城市旅游品牌。例如：福清福庐山56家矿山2009年关闭后，遗留下许多废弃矿坑，对周边群众安全造成很大的隐患，龙田镇党委政府和各界人士的热心支持下年，着手规划福庐山公园一期工程。在2010年总投资3000万元的公园一期工程告竣，一座以山地岩石为特色，集文化、休闲、娱乐、游览为一体的综合性公园拔地而起。一期工程东入口综合区规划面积13.57公顷，景观上强调其文化性与标志性，再造福庐灵岩夕照、密林探幽、松林听涛等名山意象。2021年，为进一步完善提升福庐山公园，实现“再造名山”的愿景，福清市启动福庐山公园二期工程建设。总占地面积约63公顷，分为南入口景观，历史文化观光区生态休闲区三大功能区域。不仅改善了生态环境，也满足了人们追求高质量生活的需求，同时也宣扬了采矿文化，提高公民的环保意识，长久以往可促进矿山经济的可持续发展。

　　4.自然封育：经过上述三步人工的复绿已经达到预期复绿效果了，对于废弃矿山剩余生态脆弱的地区进行复绿不适合大面积开展人工复绿活动，采取封山育林等自然修复手段为主，减少人类活动，尽可能还原其生态环境。

　　三、废弃矿山生态复绿技术的应用研究

　　(一)废弃矿山生态复绿技术的现状

　　目前我国废弃矿山生态复绿主要营造技术是废弃石壁绿化技术和艺术经管再造技术。

　　1.废弃石壁绿化技术主要针对的是三个角度的石壁。对于40°以下的石壁采用的技术为网格喷薄复绿法，将土壤、黏合剂、种子等混合后喷射在岩石表面，使其形成一层喷播层，保证草种的顺利生长。此法施工方便，短期内适合绿植生长发展，但是随着时间的推移，喷播层会被腐蚀掉落，所以需要及时复绿，造价成本也随之提高。40°~70°的石壁采用分层喷射法，也就是在网格喷薄复绿的基础上研究的一种新技术，喷射层分为三层，整个喷射过程完成后，喷射层较厚，牢固性更高，所以抗腐蚀性就更强，但是始终不能作为长久的复绿之计。70°以上的石壁多采用筑台拉网法，在岩石面按照一定距离利用钢棒等悬空筑造种植台，在花盆内撒入攀爬型绿植，如爬山虎。这种方式虽然操作难度大，费用高，前期需要花费精力呵护绿植，但是后期粗放管理，保水保肥，筑台后耐腐蚀性也较强，减少二次施工的频率。

　　2.艺术景观再造技术。结合岩体结构设计合理的绿植栽种计划，在不同的岩体中观赏不同类别的绿植，并且适当设计溪流等活动性景物，增加整体生动感。绿植随着四季而变，绿植的设计也应包含四季的类别，结合岩石面特有的开采痕迹设计雕塑，丰富景观内容。

　　(二)废弃矿山生态复绿技术的理论基础

　　废弃矿山作为受损生态圈的一部分，复绿时应该考虑整个生态圈的平衡，在矿区的山水湖林田草要互相依存，相互影响，所以对于废弃矿山的复绿应该系统恢复、总体设计和总体推广，逐步修复受损的生态功能。考虑到采矿过程中的环境问题和危害，考虑不同矿区的自然气候条件、地形地貌特征，分析矿山生态修复的适宜性与矿山所在区域的生态功能分区和生态系统特征相一致。本着尊重自然顺应自然的原则，选择合理的复绿方式，优先进行自然修复，在维护好矿区附近人民生命财产安全的情况下，务必最大化消除由于开采矿区引发的地质灾害等问题；在结合生物工程和物理技术，分析矿区特点修复土地形态，考虑到人们渴望更好的生态环境，所以要进行植被重建和景观美化等后续复绿工作。

　　(三)废弃矿山生态复绿技术的实施

　　我国自然地形面积复杂，气候类型多样，根据傅伯杰对我国生态的不同划分，针对废弃矿山生态复绿技术也要分区域实施。

　　1.温带平原农业区

　　该地区的废弃矿山复绿主要考虑保护农田，避免发生地质灾害。采取农林渔复合治理，若无法完全恢复农田，也应创造最大面积的复绿，矿区附近的低矮矿山可因地制宜建造景观，引入人工河流等完善公园景观。

　　2.温带山地丘陵区

　　要优先保障该地区的废弃矿山安全，对能复垦的土地整理复绿为农田，不能复垦的土地根据矿山坡度制定合理复绿计划，矿山森林区要封山复绿，植树造林；由于开矿造成的污染问题要第一时间切断污染源，防止污染源扩散，以及造成的污染问题要采用科学的方法修复。

　　3.黄土高原区

　　黄土高原区的修复要防止水土流失和土地沙化。尽可能采取自然修复的方法，植树造林，在开矿前也应做好预估，合理开矿。对于黄土高原沟壑纵横的地表来说，应平整土地，防止雨季冲刷地表，造成更严重的水土流失，从而危及中下游。

　　4.沙漠区

　　沙漠区的复绿比较困难，由于本身自然地理环境风沙大，裸露的废弃矿更容易出现石漠化，应采用自然修复和工程修复的方法，合理复绿，恢复植被。但石漠化的地理环境给复绿带来极大难度，其修复成本也高。

　　5.戈壁区

　　荒漠戈壁区本身生态环境较差，风沙大。要采用适当的工程手段防风固沙，避免在复绿过程中造成新的生态问题。具备农耕条件的绿洲场地采取自然修复和人工修复相结合的方法，恢复当地农垦状态，改善矿区生态。

　　综上所述，对废弃矿山修复的分区处理提倡工程技术与人工修复相结合，但是切忌采取过多的工程技术，对矿区造成新的生态环境污染。

　　四、废弃矿山生态复绿技术的实例分析

　　(一)废弃矿山基本情况

　　根据中国地质调查局以市、县为单元地全国矿山地质环境调查数据统计，截至2018年，我国共有各类废弃矿山约99000座，按矿产类型分，非金属矿山约75000座，金属矿山11700座，能源矿山12300座。按生产规模分，大型废弃矿山共有2000座，中型废弃矿山共有4200座，小型废弃矿山共有92800座。按开采方式分，露天开采的废弃矿山共有80600座，井工开采的废弃矿山共有16400座，其他混合开采的废弃矿山2000座。全国废弃矿山空间分布极不均匀，有的区域密集，有的区域稀疏，整体呈现出大中型矿少、小型矿多，建材等非金属矿多、能源和金属矿少，东部多西部少的趋势。本文主要以福州市福清市新厝镇漆林玉成采石场“青山挂白”植被恢复治理工程为例，福州市矿产以非金属矿为主，金属矿产少。非金属矿主要有叶蜡石、饰面用花岗岩、高岭土等。由于矿山地质环境保护与治理恢复制度还不够健全和完善，制度实施也不够到位，矿山土地治理恢复率偏低，部分矿山存在可能诱发地质灾害等安全隐患，矿山地质环境保护和治理工作相对滞后。矿产资源开发利用与矿山地质环境保护的矛盾仍然突出，保护矿山地质环境、推进绿色矿山建设的任务艰巨。

　　(二)废弃矿山生态复绿技术的应用

　　1.挡土墙修建

　　根据施工部门勘探的地质条件，可以在合适的坡脚处修建挡土墙，并且开挖排水渠，避免坍塌滑坡等灾害。修建的挡土墙高度要根据实际坡度来决定，主要原料为强度超过MU30的毛石并进行浆砌，并且砂浆的强度也要超过M15。挡土墙必须深埋在岩层中，在墙身上应间隔按照梅花桩的布局保留排水孔。施工人员要使用超过300mm的材料作为过滤层放在排水孔的内侧。

　　2.修建独立排水孔

　　修建独立排水沟是为了对挡土墙下的水进行及时分流，避免墙体坍塌。同时也要在坡底修建截水沟，方便对地表水进行拦截。排水沟的长短也要根据实际情况计算，但是材料务必选择C20型号的混凝土脚注，0.3m的浆砌片作为沟壁，金属排水管要用水泥浇筑并完全埋于地表以下。

　　3.平整坡面

　　施工人员需要及时对矿区的一些危石和堆积材料进行处理，达到平整坡面的效果。需要平整的面积比例也要根据各地实际情况加以计算，确保安全。

　　4.覆土

　　矿区的开采对于地面破坏程度较大，过多岩石暴露在地表上，因此施工人员需要及时进行覆土。普遍常用的方法是收购矿区附近的土壤，确保土壤的运距为10km以便节约成本。对于破坏矿区的绿化部分的覆土工作，还要及时进行植树铺草等活动快速恢复当地绿化。栽种爬山虎是常用方法，因为矿区的岩体陡峭，大面积植树造林不切实际，爬山虎生命力顽强且攀爬能力较强，适合作为美化矿区地首选绿植。

　　经过整改，“青山挂白”植被恢复治理工程总体绿化效果较好。不仅加强了矿山地质环境与保护，还做好水土保持，解决了大部分历史遗留问题。虽然现今福州市的金属矿资源较少，且除了叶蜡石矿以外，金银铜等金属矿的勘察投入不足，也为福州市以后在找矿、开采矿以及后续修复矿山提供经验，切勿为了追求GDP忽视经济的发展。

　　(三)废弃矿山生态复绿技术的优势

　　根据各地废矿所处自然地理环境的不同，结合各种植物材料的习性和特点，多采用的是灌木类和地表类绿植对废矿因地制宜进行生态复绿。首先，根据植物的习性将其种植或者喷射在矿区，不仅满足了其生存环境，绿植能更好生长，而且也推动了矿区复绿的进程。其次，绿植的栽种与矿区修复相辅相成。一些不适合在城市栽种的绿植被栽种在矿区，充分发挥绿植美化环境的作用，给矿区增加生机。一些生命力旺盛的绿植受到季节变化影响较小，一年四季都以自己独特的形态为矿区增加色彩，有效提高了矿区复绿的完整度。

　　五、结语

　　矿山开采的确促进了我国经济发展，也在我国能源领域占有重要地位。在早期开采只重视经济效益忽视生态效益的情况下，给我国生态环境造成了不可逆的伤害。随着科技革命的不断深入，我国要更加注重合理开采矿山，特别在开采完后对于废弃矿山的生态复绿技术的应用。我国越来越重视生态环境，合理处理废弃矿山，保护生态环境已然成为主流，不仅可以缓解人地矛盾，而且促进了城市转型。希望在可持续发展观念的引导下，我国废弃矿山的生态复绿技术可以愈发成熟，同时全方位、多角度规划复绿方案，为我国经济可持续发展注入新鲜血液。

　　参考文献：

　　[1]李建中,张进德．我国矿山地质环境调查工作探讨．水文地质工程地质,2018,45(04):169-172.

　　[2]张进德,称富瑞.我国废弃矿山生态修复研究[J].生态学报,2020,40(21):7921-7930.

　　[3]谭兴元.废弃矿山的生态复绿技术的应用研究[J].世界有色金属,2019(10):224-226.

　　作者：游晓清