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    湖南某锑煤矿区生态修复治理实践与思考

    时间：2023-01-26 12:30:07来源：百花范文网本文已影响人

    何玉蝶，殷 维，胡程亮

    （湖南省地质矿产勘查开发局四〇二队，湖南 长沙 410004）

    矿产资源的开发利用为社会经济的可持续发展提供了大量的燃料以及原材料，推动了经济的巨大提升，是人类社会可持续发展的重要保障［1］。然而在矿区开发过程中，容易产生对矿区地表景观、土地资源、水资源及生物多样性的破坏，且可能诱发地质灾害［2］，导致的生态环境问题日渐增多，直接影响人体健康和矿业的可持续发展［3］。

    生态修复治理既可以减少自然灾害和土壤流失，也可以增加植被的覆盖率，还可以改善矿区周边的生产、生活环境。因此，矿区生态修复治理是社会、经济和生态共同可持续发展的客观需要，其不仅可恢复生态环境、促进生态良性循环，而且可以缓解人地矛盾、促进社会的安定团结［4］。

    针对湖南某锑煤矿区存在的生态环境问题，以生态修复和自然恢复为主，恢复当地动、植物多样性，恢复植被和土壤，消除松散废渣堆积体所导致的滑塌等地质灾害隐患，改善矿区周边人居环境的最终目的，并在有区位优势、矿山生态环境问题突出的区域打造矿区生态修复亮点。

    1.1 生态破坏问题类型

    由于该锑煤矿区开采主要为煤矿，少许为其它矿种，其生态环境问题主要为对土地资源的破坏，以开挖与压占两种形式为主。占用及破坏土地资源统计见表1，由表1调查统计数据可知，矿山开发占用及破坏土地资源总计达478 690.6 m2，具体表现为矿山开采范围内的煤矸石废石堆、工业广场、露天采场及其他占用土地资源行为。

    表1 占用及破坏土地资源统计

    由于前期缺乏监管及有效的管理，采矿后所产生的废弃矸石被随意堆弃，占用了大量的坡地及洼地，经调查，由于堆积废弃矸石堆而破坏的面积达到78 424 m2，使得矿区周边生态植被等遭受了毁灭性地破坏，原有耕地无法正常耕种，农业粮食减产，并且废弃矿石的淋滤水还污染周边土地与水源。矿山采取地下开采的方式，采矿产生的煤矸石堆有17处，形成的面积达230 132 m2，各煤矸石堆在生态修复区内无规则分布，不仅损毁了当地的土地资源，还破坏了区内的自然景观。裸露的煤矸石堆在自然状态下仍在缓慢散热，对当地自然环境破坏较大。

    1.2 高陡边坡致险

    松散煤矸石堆积体形成的高陡边坡也对当地居民的生产生活和畜牧造成了一定的安全风险。采矿活动所产生的废石堆堆积体存放于采场附近的林地与耕地内，形成了高陡边坡，如图1所示，共33处，堆积厚度最高可达25 m，堆积坡度最高可达65°。对于高陡边坡，首先由于其汇水面积大、水流速度快、冲刷能力强，同时缺少植物生长所必需的水分、养分条件，植物难以生长，如不采取人为恢复措施，自然恢复植被过程非常缓慢；
    同时，堆积体厚度过大边坡表面呈现不稳定状态，坡体易滑塌，对湘黔铁路、公路及附近居民的生命财产安全形成威胁。

    图1 废石堆形成的高陡边坡

    1.3 景观资源损毁

    景观资源的损毁主要产生于废石堆堆弃及开挖边坡过程。采区原始地貌植被较发育，森林覆盖率高，植被以灌木林为主。受矿山开采活动影响，在私采场盗采、大量无序堆放的矸石堆、工业广场损毁占用和破坏土地的影响下，地表植被破坏严重，植被覆盖率较低。由于表层土壤被破坏，采区基本无植被生长，整体水土流失情况严重，剥采面在长期雨水冲刷侵蚀的作用下变得荒芜凌乱，凹凸不平，如图2所示。

    图2 矿山开采后地貌植被变化

    1.4 水资源污染

    区内水资源主要分为地表水、地下水两种类型，其中地表水体污染主要表现为：采坑及废石堆弃引起的水资源污染问题，废渣淋滤水主要含有铁、锰、硫等有害元素；
    受大气降水及周边地表水体的汇集，在区内采坑及废石堆等地势低洼处已形成面积较大的地表水体，坑内有大量积水，其含有大量重金属的淋滤水随着岩土体孔隙缓慢下渗，下渗以后，沿碳酸盐岩的溶蚀裂隙发生运移，因碳酸盐岩的岩石溶蚀孔洞较多、其裂隙较发育，具有良好的导水性，所以富含重金属的淋滤水将随着溶蚀孔洞裂隙往地势低洼的下游运移，逐步污染了矿区周边地下水体；
    而在强降雨或雨量较大时，因其周边无有效的排水设施或污水处理设施，其淋滤水只能顺山谷、溪沟流入区内地表水体，如水库、河流、山塘等，从而导致区内居民生活水源严重污染。区内污染面见表2。

    表2 区内污染面一览表

    本次选取了十个矿区周边溪沟、排水口、水塘、副井口的水、土试样品进行了重金属元素分析，结果表明，其区内水、土的pH值呈酸性，锰、铁、氟、锌等重金属元素均已超过了国家相关环境质量规范要求，污染十分严重，急需采取有效的治理手段。

    1.研究内容主要包括：（1）地质环境调查。调查片区气象水文、地形地貌、地层岩性、区域地质构造和矿山不良地质环境问题；
    （2）生态环境调查。调查生态环境问题的分布、规模以及危害等基本特征；
    （3）矿山生态修复。通过前期对废弃矿山的综合调查情况，研究设计矿区生态保护修复治理方案。

    2.研究方法主要包括：（1）遥感影像解译与分析；
    （2）地形测绘、工程勘察、岩土样采集分析；
    （3）无人机低空摄影测量；
    （4）水工环联测与工程地质测绘；
    （5）生态环境调查；
    （6）综合研究、分析。

    3.1 地质灾害治理

    对于高陡边坡的治理，应遵循排水减重原则。首先，进行削放坡处理，对土石流物源进行清理，减少边坡滑坡体上的载荷，提升边坡的稳定性；
    其次，沿不稳定堆积体四周设置截排水沟，防止地表水沿松散堆积体下渗，增加其重度、降低其滑面摩擦力；
    再次，沿道路修一侧设置抗滑挡墙以支挡滑体或把滑体锚固在稳定地层之上，并进行疏水排导，消除道路、人居安全隐患，对边坡进行多级整形，并将此处恢复成梯田式耕地。

    3.2 水源污染治理

    导致水资源污染的关键在于矿山开采活动中形成的无规则分布的采坑以及随意堆弃的废石堆，大气降水汇集于采坑及废石堆周边低洼处形成水池。基于上述缘由，该项治理的首要任务是对采坑及废石堆形成的积水池进行平整回填，并沿着废石堆边界位置修建排水沟将水从水库旁边导出，断绝污染途径，阻止其污染水源。

    3.3 土地复垦工程

    耕地由于废石堆堆弃致使无法耕种，复垦的首要条件应为清除上方堆积体，以就近回填采坑为主。对于堆积体中粒径较大的块石，可采用推土机将其推放到地势低洼处或山坡坡脚处；
    对于粒径较小的碎石可采用推土机进行整平。土地复垦区域平整后，基底主要为回填矿渣，需结合土壤来源和质地等实际情况，外运土壤作为种植土壤［5］。由于外运土壤肥力差，需要对其进行培肥改良，增加其土壤肥力。可以通过施撒有机肥，有效地改善土壤理化性状和生物特性。治理实施后，土壤有机质含量需达到适合植被生长的水平。为增加土壤透气性，促进土壤中微生物的繁殖，使土、肥相融，提高地力，覆土后应对土地进行翻耕、松土及人工精细平整。通过矿区土地复垦工程，对开裂、沉陷及漏水的受损农田区进行修复整治、客土培肥，使其基本恢复原有农田可耕种功能。

    3.4 生态植被修复

    生态植被修复应依据矿区自然地理条件及当地植被物种，结合当地自然资源、林业、农业等部门多年经验，着重参照矿区所处地区的物种分布情况进行综合考虑，植被恢复应选择生物生态特性与小流域自然条件相适应，且根系发达、速生、乡土植物或矿区范围内已种植成功的优良植物。在原有露天煤矸石堆积区按照“宜林则林，宜草则草，乔灌结合，藤草互补”的原则，采取“乔、灌、草”相结合的治理方案，以恢复自然恢复生态。

    4.1 社会效益

    通过本次山水林田湖生态保护修复试点工程，将生态修复、景观再造与土地开发利用的有效融合，不但能够解决示范区域现有生态环境问题，可使矿区周边受影响的群众安居乐业，促进区内的居民正常生活生产，促进农户增收，取得良好的社会效益、生态效益及经济效益，对构筑长江中游生态屏障起到支撑作用。

    4.2 环境效益

    通过对废石堆、矸石堆、露天采场、工业广场和露天采场等生态修复治理，将消除矿山地质灾害隐患、恢复山体原貌、提高水资源保障能力和植被覆盖水平、修复损毁土地、恢复地下水环境平衡等方面取得比较显著的生态效益，有效改善地处湘江流域和洞庭湖生态保护区内的生态环境质量和境内干流支流及矿区地带的生态环境，丰富区域森林生态系统的多样性，维护生态屏障功能，保障国家生态安全。

    4.3 示范效益

    通过选择典型区域开展湘江流域和洞庭湖生态保护修复工程试点，形成的管理办法、管理模式、修复治理技术标准、治理验收规范等8项制度成果，能够为湖南省其他地区，在治理技术标准、管理办法、综合开发利用模式、验收规范方面形成可复制、可推广、可借鉴的经验。

    矿山无序开采造成的生态环境问题十分突出，选矿形成了大量的矿渣堆积体在区内随意堆弃，导致周边大量的植被、土地被损毁，矿区内地质环境问题的持续恶化，给区内居民的生命财产安全及交通出行安全带造成了严重的威胁。针对该矿区煤矸石堆所导致的地质灾害隐患、水源污染、土地破坏和长期荒废的现状，生态修复方法的具体方案应遵循因地制宜的原则。本次生态修复治理以生态修复和自然恢复为主，进行了废弃矿山综合治理，针对该锑煤矿区现存的生态环境及地质环境等问题，提出了有针对性的修复治理方案，详细阐述了地质灾害治理、水源污染治理、土地复垦、生态环境修复等技术路线，对我省类似的锑煤矿矿区生态修复治理具有重要参考意义。

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