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露天矿山开采的生态环境问题及其修复技术研究

2021-01-25

世界有色金属 2020年20期
关键词:排土场采场露天矿

(江西省核工业地质局二六三大队,江西 吉安 343000)

新中国成立以来,我国矿业发展突飞猛进,截止2018年底,已发现矿产173种,探明储量的矿种从十几种增至162种,我国成为世界最大矿产品生产国[1]。随着经济社会的高速发展,矿产资源需求量持续增长,矿产资源开发力度不断加大,矿山开采活动日益剧烈,尤其是露天矿山开采,给矿区及其周边生态环境造成了较大影响,引发了一系列的生态环境问题。

1 矿山生态环境问题

近年来,国家对矿山环境保护及恢复治理工作越来越重视。正确认识和科学划分矿山环境问题,是指导矿山环境调查、评价、修复治理与保护等工作的前提[2]。关于矿山环境问题的分类,前人做了很多研究,划分的依据有:矿山环境问题性质及其环境影响[3],矿山环境问题特征[4]等。在前人研究的基础上,结合露天矿山的开采过程,本文将露天矿山生态环境问题分为四类(表1),能直观反映矿山开采与生态环境破坏之间的联系,对指导矿山生产及生态修复具有实践意义。

1.1 地貌形态破坏问题

露天开采对地表和地下岩土层都会造成扰动。对于新建矿山,首先要对采区进行表土剥离,并将剥离的表层根植土妥善存放于选定的排土场区域。表土剥离将破坏地表植被,改变原始地形地貌景观,同时,露天矿山开采过程中大规模的土石方运移以及开采产生的废土、废石、矸石、尾矿等固体废弃物堆放,也对地形地貌产生很大影响。

1.2 水土流失问题

露天开采过程中,地表植被遭到破坏,露天采场大面积裸露,水土流失现象严重,土壤侵蚀强度高。排土场不仅在建设初期,存在土方开挖和地表扰动,而且在整个矿山生产周期中,存在大量渣土持续堆放,土体松散且裸露,加上排土场多数设在山间沟谷处,若没有拦挡、护坡、截(排)水等工程措施,极易造成水土流失。

表1 依据露天矿山开采过程的矿山环境问题分类及生态修复单元

1.3 环境污染问题

露天矿山开采过程中会产生废气、废水和废渣,例如:爆破产生的大量粉尘,露天采场内的矿坑水,经选矿产生的废石、矸石、尾矿等,这些废弃物中可能含有酸性、碱性、毒性或重金属等有害成分,通过径流和水循环,污染周围的土体、水体和空间。

表2 地质地貌工程修复技术分类

1.4 矿山地质灾害问题

矿山地质灾害主要指崩塌、滑坡、泥石流。露天矿山开采过程中形成的高陡边坡,固体废弃物堆弃形成的陡坡,都可能诱发局部滑坡、崩塌;废石、矸石、尾矿的不合理堆放是诱发泥石流的主要因素[2]。露天采场、排土场、废石场、矸石场、尾矿库等都是矿山地质灾害的易发区。

2 露天矿山生态修复技术

目前,许多专家和学者围绕矿山生态修复技术,已开展了多领域、多学科的研究,并取得了较大进展。有学者总结归纳了四类矿山修复治理技术:消灾修复技术、工程修复技术、生态修复技术、生物修复技术[3],也有学者依据损毁方式,将露天矿山修复治理技术分为:露天采坑修复技术、露天采场修复技术、矿山地面建设工程压占修复技术、固体废弃物压占修复技术等[5]。本文根据露天矿山恢复治理过程将修复技术分为:地质地貌工程修复技术、土壤修复技术、生态修复技术。

2.1 地质地貌工程修复技术

地质地貌工程修复主要目的是整治地形、加固地质体、避免地质灾害的发生,为恢复植被创造良好的立地条件。

地质地貌工程主要有露天采场边坡修整及护坡工程、露天采场底部地形平整工程,排土场、废石场、矸石场、尾矿库等的地形平整工程、挡土墙工程、截(排)水沟工程等(表2)。

2.2 土壤修复技术

恢复植被是恢复生态功能的前提,而土壤是植被生长的基础。土壤修复技术可以分为:土壤回填技术和土壤改良技术。土壤回填技术可以分为表土回填技术和客土回填技术,主要用于露天采场的生态修复。

对于新建矿山,土壤回填可以利用矿山开采初期剥离的表土进行回填,对于老矿山或废弃矿山,只能采用客土回填技术,外购根植土,但费用较高。

土壤改良技术可以分为化学改良技术和生物改良技术。主要是通过使用化学添加剂或生物方法,吸附、降解、迁移、转化土壤中的污染物,使土壤指标恢复到适用范围,达到土壤修复目的。

2.3 生态修复技术

生态修复是指将遭到破坏的生态系统结构及原先功能再现的过程[6],矿山生态修复就是按照生态演替理论,通过引入先锋植物进行一系列自然演替,最终达到中生性的顶级群落,再现矿山生态系统结构,维持生态系统功能[7]。生态修复技术包括:植被修复技术、景观修复技术。

植被修复技术要点是要根据当地环境特征及矿山现场实际,筛选先锋植被及其种植组合(林木种、灌木种、草籽),达到快速复绿的修复效果。选取的先锋植被应该具备以下特征:抗逆性好;易成活;根系发达;生物量高;最好本地优势物种。

矿区景观在露天开采后发生巨大变化,形成新的斑块和廊道,景观破碎,连接性差,功能下降,与周围生态景观不协调。景观修复技术就是要按照景观生态学原理,优化配置,统筹兼顾,人工构建适宜的生态系统,并充分运用自然演替规律,发挥生态系统自身的恢复功能,恢复生物群落与演替[8],逐渐形成与周边环境相协调的斑块-廊道-基质,将破碎化的景观恢复成稳定的景观类型。

3 结语

露天开采造成的环境问题与人民日益增长的优美生态环境需要相矛盾,要积极开展矿山生态修复工作,加速形成“加快还旧账,不再欠新账”的恢复治理局面[1],对于废弃矿山,要积极争取政策和资金,加大治理力度,对于生产矿山,要积极推进绿色矿山建设,逐步实现“金山银山”到“绿水青山”的转变。

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