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露天煤矿土地复垦与生态修复技术

王燕军
  
安家(建筑与工程)
2022年14期
内蒙古自治区呼伦贝尔市雁宝能源扎尼河露天煤矿 内蒙古 呼伦贝尔 021122

摘要:近年来,我国对矿产资源的需求不断增加,煤矿开采越来越多。在露天煤矿土地复垦与生态修复过程中,植物选择与配制应遵循因地制宜原则与景观适宜性原则,加强土壤动物与微生物改良技术、土壤种子库技术的应用,在土地复垦工程结束后强化生态监测与生态修复质量评价,以保证生态修复效果。本文首先分析了复垦项目阶段验收程序,其次探讨了土地复垦与生态修复技术,最后就生态效益进行研究,以供参考。

关键词:露天煤矿;生态修复;修复技术

引言

煤炭是我国能源中的优势矿产资源,在能源结构中具有基础性作用。随着工业的发展和各领域需求的增长,煤炭资源在能源结构中所占的比例有所降低,但是仍然占据能源的50%以上。随着生态理念、环境保护与可持续发展意识的提高,煤炭开采所引发的一系列生态问题以及生态修复治理问题已经受到社会的广泛关注。

1复垦项目阶段验收程序

根据露天煤矿的采掘时序,矿方结合《土地复垦方案报告书》和《矿产资源开发利用和矿山环境保护与土地复垦方案》中阶段计划,合理开展阶段土地复垦实施工作,待阶段土地复垦项目竣工后由项目单位向所在县自然资源主管部门申请验收。按照《生产项目土地复垦验收规程(TD1044-2014)》,主管部门组织各专业领域的专家进行阶段验收,验收时,国土、林业、农业、环保等多个相关职能部门的专家听取复垦义务人的汇报,审阅验收资料,以实地踏勘情况为依据,结合公众参与意见及相关权利人对土地复垦的意见,经充分质询形成复垦验收意见。矿方针对专家提出的意见及时整改,整改合格后项目所在县自然资源主管部门出具阶段验收批复。

2土地复垦与生态修复技术

2.1土壤改良技术

土壤改良技术包括物理改良技术、化学改良技术以及生物改良技术。1)物理改良技术。客土是最有效的物理改良技术之一。在露天煤矿土地复垦与生态修复工程应用中,采矿前先将耕层土壤分层取走、单独保存,或直接运至带复垦地块,混合采矿剥离物方式来进行土壤改良,并通过深翻、旋耕能农业措施,提高土壤透水透气能力、改善土壤结构。2)化学改良技术。化学改良是指向土壤中施入化学试剂、肥料等化学物质来改善土壤条件。实践表明,向露天煤矿待复垦土壤中加入腐熟粪肥、秸秆、无污染的有机污泥可以有效提高土壤养分含量。露天煤矿待复垦土壤常属碱性土壤,采用硫酸氢盐、FeSO4、磷肥等可以有效降低土壤pH。施用硫酸钙可以改善土壤盐碱化程度,提高土壤透水透气能力;施用钙离子、磷酸盐、有机肥、泥炭等材料可以降低土壤重金属毒性。3)生物改良技术。生物改良是通过利用植物、土壤动物和微生物的生命活动及其代谢产物来改良土壤的理化性质和土壤营养状况。研究表明,豆科植物可以提高土壤中可利用氮素水平;鸭跖草、蜈蚣草、景天、香蒲等植物对土壤重金属表现出较强的富集能力,降低土壤中重金属污染;微生物肥料现已广泛应用于露天煤矿土地复垦与生态修复中,豆科植物所具有的根瘤菌可将氮气转化为氮素固定到土壤,用VA菌根真菌接种可以提高修复植物生物量,AM菌根能够增强植物获取养分的能力,对植物抗逆性的提高有明显效果,显著提高修复植物的成活率。土壤动物是生态系统食物链中的的重要组成部分,在改善土壤结构、增强土壤肥力、促进物质循环等反面发挥着重要作用,蚯蚓在改善土壤理化性质的同时,还能起到富集重金属的作用,应用于露天煤矿生态修复中可以起到较好的效果。

2.2煤矸石景观修复方法

煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物,随着煤炭资源的开发,煤矿区产生大量煤矸石,煤矸石的堆放不仅造成环境污染,占用空间,而且处理难度较大。为保证边坡和渣山的稳定,需要对其进行削坡减载。通过渣山进行整形、碾压等方式,消除浮石,避免崩塌,控制山体的高度在30m以内,利用重型机械压实,以确保边坡的稳定。对于产生的煤矸石可以采用综合利用、变废为宝的方式进行处理。①可以对其清洁处理之后,粉碎用于道路、广场等地面的铺装;②将其切割成不同的尺寸、形状,利用其天然色和质感等在煤矿区设置成特色景观;③用于制作具有保护土壤作用的嵌草砖,铺于边坡、岸坡等位置,避免在受到雨、水等冲刷时土壤的流失,保护植被。

2.3土壤种子库技术

在适宜程度的干扰作用下,土壤种子库在恢复退化生态系统以及更新植物等方面发挥着重要的作用,土壤种子库技术已经广泛应用于露天煤矿土地复垦与生态修复工程中。土壤种子库的国内亦有较多研究成果,土壤种子库数量充足、分布均匀时,群落向着稳定的方向演替;而土壤种子库数量不足时,群落向衰败的方向演替。种子库技术的应用有利于露天煤矿生态修复过程中修复植物向原有植被方向演替。

2.4水系连通修复

煤矿在开采过程中产生较多的采坑和渣山,使该地区原有的地形、地貌等发生明显变化,天然的河道被破坏,地下水位下降,造成湿地、植被等原有生态环境退化,水的流通能力和涵养功能减弱。为了保障采坑边坡和渣山的稳定、更为了该区域绿色植被的恢复,需要重新建立新的水系连通,恢复该区域的河流、湖泊、湿地。结合该地区的地形条件,通过河流、湖泊、湿地之间的连通、湿地内部及植物根系之间水系的连通,实现该地区水系的修复和治理。

2.5选取植物进行过渡修复

在构建具备智能管理系统的温室大棚之后,土壤的污染状态将得到一定的改善,借助植物调适矿区土壤,便于土壤自修复。

2.6土壤微生物群落结构分析

土壤中大部分生物化学反应都由土壤微生物参与完成,植被的残根败叶和施入土壤中的有机肥料,需要经过土壤微生物的分解和转化而进入物质循环。由于复垦土壤相对比较贫瘠,缺乏养分,植物不能良好地生长,而土壤微生物不仅能储存土壤养分,还能活化土壤潜在养分,并增加其有效性。

3生态效益

露天煤矿实现土地复垦与生态修复带来的生态的效益很多,不仅包括土壤肥力的恢复和物种多样性的恢复,还包括土地价值的提高、碳信用潜力增加、水资源的保护等,同时,在促进煤炭资源开采利益相关方的合作以及提供更好的生态系统服务等发面均有重要意义。先锋物种的生长发育为群落的生态环境的改变提供了条件,为其它物种的自然入侵、定居及种群扩大创造良好的环境,从而提高生物多样性,生物量不断的积累,系统生产力也随之增加,恶劣生态环境逐渐被改善。随着露天煤矿生态修复年限的增加,土壤化学性质、土壤物理性状、土壤微生态以及土壤生产力逐年提高,经过植物修复的土壤,其性状与养分水平明显高于裸地恢复,并且随着修复时间的延长呈现不断提高的趋势。对露天煤矿进行植物修复可以有效减少风蚀、水蚀作用,降低矿区范围内粉尘污染,同时起到涵养水源的作用。

结语

综上所述,煤炭开采过程中会破坏原有的土地结构,对原有的生态系统造成破坏,矿区人地矛盾日益严峻。随着全球经济一体化进程的加快,生态环境问题以及可持续发展理念受到全球的关注和重视,煤矿区的可持续发展和生态环境的修复和整理工作也逐渐受到人们关注。土地复垦工作结束后,应加强生态监测与生态修复质量评价,要根据监测与评估结果及时进行植被的调整与补充。

参考文献

[1]关军洪,郝培尧,董丽,等.矿山废弃地生态修复研究进展[J].生态科学,2017,36(2):193-200.

[2]郭启明.矿山废弃土地复垦研究现状及生态重建构想[J].南方农机,2019,50(13):85+87.

[3]晋松,吴学峰,郑恩霞,等.铜陵狮子山铜尾矿场植被调查与土壤酶活性研究[J].生物学杂志,2007,24(6):21-25.

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