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媒体报道

【生态修复】矿山生态修复工程技术研究

日期:2023-03-21 人气:1756

随着我国经济建设发展不断深入,生态文明建设的地位和作用日益凸显。由于历史原因,我国在矿山资源开发利用的过程中,对生态环境造成了破坏,包括因矿山开采造成的地质安全隐患、土地损毁、水资源破坏、生态退化以及矿区水土环境污染等问题,遗留了大量的废弃矿山。为更好的服务生态文明建设,对矿山生态修复工程的技术研究成为各个地区探讨的课题之一。各地区针对其历史遗留废弃矿山现状,结合财政投入情况,如何因地制宜,实现经济效益、社会效益及生态效益最大化成为最大的难题,非常值得深入研究。

一、勘查阶段

(一)问题识别与现场调查

区别于常见的工程地质勘察,由于矿山面积较大,且地形地貌条件复杂,矿山生态修复工程勘查主要以现场调查为主,通过分析矿山所在区域自然生态状况,建立矿山恢复的参照生态系统,再将矿山生态现状与参照生态系统进行对比,进而识别出现状矿山的生态环境问题后,进行调查分析。调查工作主要以基础资料收集、工程测量、实地调查及样品采集为主。

基础资料收集主要包括气象水文、矿山基本信息(矿山名称、采矿许可证号、闭坑时间、开采矿类与矿种、开采深度、采空区面积及体积等)及区域地质等。

工程测量除利用已有资料外,还应结合工作方案和治理目标,进行场地踏勘,了解整治区域地质情况和生态环境问题,合理布置观测路线,拟定野外工作方法,编制工程测量工作计划;针对开采区范围地形、矿山边界及地质界线等进行重点修测,针对因矿山开采生态环境受到严重影响和破坏的周边区域,一般扩至治理区域外300米,当需追溯地质问题、地质构造、地质界线及高陡露采边坡区域时,应根据工程需要扩大测绘范围。随着无人机等新方法新技术的应用普及,工程测量在进行野外实地测量的基础上,辅以无人机航拍生产三维倾斜摄影模型,可大大提高测量的效率,既可为后期实地调查、方案设计、工程施工等提供可视化的现场展示,也为后续推广的全过程三维可视化生产管理提供了基础信息数据。

实地调查主要是对矿山生态状况进行调查,主要是对矿山的地形地貌类型、地层岩性、水文地质、工程地质、地质灾害、土地利用现状及规划、土壤质地、动植物、废弃物、污染概况、前期综合治理情况以及周边人类工程活动进行调查。另外针对因矿山开采造成的地质安全隐患、土地损毁与破坏、水资源破坏和生态退化等问题进行专项调查,其中涉及矿区水土环境污染问题的,应依照污染防治相关规范开展调查。样品采集主要是通过现场采取或钻探等方法对场地内的土壤质地(pH值、有机质含量、土壤颗粒组成等)、岩土体力学性能、污染物及污染源等进行分析,为后期的问题识别及方案设计提供依据。图片


(二)矿山生态影响评价及总结

在综合分析整理前人资料和调查资料的基础上,通过深入研究与分析,采用一定的标准和方法,评价矿业活动对生态环境的影响程度。评价范围为矿山生态问题分布区域,应大于修复工程范围;评估级别可依据修复区重要程度、治理工程规模、矿山地质环境条件复杂程度参照相应规范执行。

对矿区进行调查评价后,需要对调查工作进行分析总结,并提出专业的建议。通过总结以往项目的经验,梳理出了以下对后续项目的实施起到重要指导意义的勘查成果:(1)地形地质条件,将直接影响方案设计及施工是否能够实际执行;(2)现场土壤质地,将直接影响植被的恢复发育,特别是现状矿山不具备植被立地条件时,对矿区内遗留的堆土场或原状山体土壤质地的分析就显得尤为重要,关系到后续治理时采用土壤改良或客土。(3)水文地质调查,涉及到后续截排水系统及植被养护水源设计。(4)污染物调查,废弃矿山的污染程度,关系到治理资金是否能够满足,以及项目实施后的治理效果是否能够达到要求。(5)矿山生态环境评价,为后续的治理工程提供参考依据,区分各区域的危害程度、治理的难易程度及优先等级,同时可为治理资金的分配提供参照。

二、设计阶段

(一)设计前的准备工作

由于各矿山普遍存在规模大、地形地貌条件复杂等情况,特别是废弃矿山,由于荒废时间较长,其道路通行条件及植被发育程度存在差异,地形图等不能完整的体现出现场的实际情况,特别是涉及到高陡边坡及植被发育程度时。因此在设计前,除收集与提取资料外,须结合勘查成果对矿山进行野外踏勘验证,以确保设计方案的可实施性及可操作性。

(二)设计原则

矿山生态修复的范围,包括开采区和矿业活动的影响区。设计编制应体现“宜耕则耕、宜林则林、宜水则水、宜园则园、宜建则建、宜景则景”因地制宜原则,为科学、有效修复矿山生态环境提供依据。在消除地质安全隐患、恢复矿山生态环境的基础上,应与周边生态环境相协调。施工设计应与矿产资源规划、国土空间规划、新农村建设、乡村振兴规划等相衔接,与当地社会、经济、环境相适应,且符合相关政策。设计应根据矿山类型、规模,并结合治理区环境地质问题和工程地质、水文地质、气候和季节等条件,采用地质灾害隐患治理、边坡治理、渣堆治理、土地复垦、植被修复、截排水、灌溉工程等多种措施进行综合治理,应确保修复区消除或降低地质安全隐患,达到不同季节均与周边自然环境相协调的目的和效果,能最大限度地恢复可利用土地资源,修复效果长期稳定。

在项目实施过程中,针对有主矿山,设计应以较少的投资、较短的工期,彻底消除地质灾害隐患;针对历史遗留废弃矿山,在资金允许时可彻底消除地质灾害隐患,在资金欠缺且废弃矿山周边无直接威胁对象时,可采用避让、警示或降低风险的方式进行治理,通过修建截排水设施,梳理地表水系,恢复地表植被等“工程+生物治理”的方式,以少量的人工干预,减少水土流失,防止生态进一步恶化,并通过植被的发育,重新恢复原有生态系统,充分利用大自然的自我修复能力,实现生态效益与经济效益的协调。图片

(三)工程设计治理措施建议

在工程设计时,需根据治理对象地质环境条件的差异,选用不同的工程治理措施,各治理措施虽有不同,但总体可以概括为以下几种类型:(1)地形整理工程,对现场地形地貌进行整理,通过微地貌整形或地形重塑等方法,在消除或降低安全隐患的同时,规划好地表水系的排泄通道,为后续其他工程措施提供有利的条件,包括削坡、平整、清理、回填等土石方工程;(2)截排水工程,通过修建永久或临时性截排水设施,减少水土流失,增强边坡稳定性,为植被恢复创造立地条件;(3)客土或土壤改良工程,通过直接客土或在现场原状土中添加肥料、保水剂、客土等对土壤进行改良,使其满足植被生长;(4)钢筋混凝土工程,通过修建挡土墙、锚杆格构护坡及抗滑桩等消除地质安全隐患,由于该项工程费用较高,若非必要,建议采用削坡减载等较为经济的方式进行治理;(5)复绿工程,通过植树、植草等进行复绿,起到固砂固土、生物防护的作用。一般采用乔灌藤草相结合的方式,其中乔木一般选用耐干耐旱,萌蘖性、抗逆性强的阔叶与针叶林混交,优先使用当地及矿区周边生长的树种,具体选用则根据现场或改良后土壤中pH值、砂砾含量、土壤肥力等进行确定;灌木一般以豆科类的为主,如银合欢、山毛豆、猪屎豆等,具体选用可根据周边灌木植被生长情况而定,需注意的是,由于灌木生长速度较快,容易对成长前的乔木形成压制,后期管护时需对其进行修剪;藤本植物一般种植于坡顶或坡脚,形成上爬下挂的效果,品种则优先选用当地常见的,藤本植物成活率较低,对种植土壤的要求较高,当现场土壤条件较好时,可直接进行种植,当现场条件较差时,则建议购入专门的种植土进行种植;草本根据暖季型及冷季型、深根、耐旱性能进行选取,草籽一般采用多类型混合品种,其中狗牙根、黑麦草、狗尾草等较为常见,草籽种植后需覆盖无纺布,以便于后期的养护,当草本生长旺盛后需要揭开无纺布,防止其反向压制草本的生长。(6)其他围挡或警示工程,该类工程主要是针对高陡边坡附近,由于其易发生崩塌、坠石、坠落等风险,因此采用围挡或警示措施,起到预防的效果。

(四)设计注意事项

通过上述措施的实施,基本能够满足大部分矿山生态修复的需要,但在设计过程中仍有以下问题值得注意:(1)治理矿山的规模、现状与治理经费之间的关系。目前广东省内的矿山治理主要是由政府推动,以历史遗留废弃矿山居多,普遍存在所需治理面积大,经费少的现象,因此在选取治理措施时受到了较大的约束。设计时须根据矿山现状条件,分析矿山损毁程度与发展趋势之间的关系,对易受到水毁的区域优先布置工程量,对易发生地质灾害的边坡优先进行削坡或防护,为生态修复创造良好的基础条件;该类工程的取舍将直接关系到项目的整体效果及经费使用的有效性。(2)高陡边坡安全性问题。当现场条件允许且治理经费充足时,可对高陡边坡进行治理;当不具备上述条件时,则需要根据高陡边坡对项目整体实施的影响来确定方案,若其无威胁对象、影响程度轻微时,则可进行警示或避让措施,将有限的资源用于项目的整体稳定性及提高生态体系的可持续性恢复上。(3)截排水系统中永久性与临时性设施之间的关系,截排水系统的设置关系到整个工程的安全性及成功与否。若采用全永久性设计,效果自然更佳,但当经费不允许时,则需对永久性与临时性设施进行分配;对于排水主沟及骨干截排水通道,建议优先采用永久性设施,对于毛细通道,则建议采用土沟、砂袋沟、水泥抹面沟等多种类型相结合。(4)复绿植被选型的问题。各类植被应优先使用当地品种,且应推荐进行混交种植,避免单一品种病害的发生;条件允许时,可要求施工时,先进行小规模试种,确认适宜性较好的品种后再进行大规模推广。(5)养护措施的布置。植被养护的成败是项目成败的直观体现,是最能够反应项目成效的外在表现,因此设计时需重点考虑养护水源的问题,可通过布置永久性或临时性蓄水池以方便养护的实施;条件允许时也可设计自动喷淋系统,以节约人力成本。


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