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基于地质安全评价的废弃矿山高陡边坡生态修复技术研究

宋林 李志伟
  
教育文创媒体号
2024年42期
山东恒邦冶炼股份有限公司

摘要:废弃矿山是有待开发的土地资源。对废弃露天矿山实施生态修复是贯彻落实总书记的生态文明思想,践行“共抓大保护、不搞大开发”的重要举措。近年来,中国相继出台了一系列生态环境保护和生态修复方面的政策、法律和法规,标志着中国生态文明建设逐步规范化、专业化,矿山生态修复模式、技术研究亦是当前热点问题之一。将矿山环境修复治理模式分解为治理对象、目标、技术等三个核心要素,并提出了消灾减灾修复、工程措施修复、生态修复、生物修复等四类主要矿山环境修复治理技术优化组合。基于此,本篇文章对基于地质安全评价的废弃矿山高陡边坡生态修复技术进行研究,以供参考。

关键词:地质安全评价;废弃矿山;高陡边坡;生态修复技术

引言

我国长期的矿产资源开采,遗留下了大量采矿废弃地。造成我国废弃矿坑数量众,特别是露天采坑形成的高陡岩质边坡更是不胜枚举,所造成的各种地质问题也逐渐显现,此类边坡裸露的地貌与周边环境格格不入。由于露天开采形成的边坡高度高、坡度陡,植物很难适应其极端恶劣的立地条件,植被生长环境恶劣,生态环境弱,环境承载力有限,是一类极端的生态环境,其复绿是一个世界性的难题,治理资金需求量巨大,因多为坚硬岩质边坡,缺少植物生长必备的水土条件,一般的生态修复措施难以实施。

1区域地质背景

矿区及邻区出露的地层为早白垩世黄尖组(K1h)安山质-英安质晶玻屑凝灰岩、角砾晶玻屑凝灰岩,寿昌组(K1s)浅灰色、灰白色凝灰岩,中戴组(K1z)砾岩、含砾砂岩、泥质粉砂岩和粉砂质泥岩及第四系(Q)粉质黏土、碎石等。区域上断裂较发育,断层走向以NE向为主,次为NW向。研究区总体为倾向南西的单斜构造,地层稍有扭曲、起伏,岩层产状140°~220°∠15°~58°。

2废弃矿山生态修复工作中存在的问题

2.1矿地利用还没有真正意义上被纳入国土空间总体规划,影响矿地利用

矿产资源是大自然赋予人类的宝贵财富,也是人类赖以生存和发展的物质基础。随着经济社会快速发展,对各类矿产资源的需求迅速增加,但矿业开发势必对矿山地质环境造成破坏,进而直接或间接影响当地生态环境建设。推行绿色矿业,既可以实现资源开发最优化,也可以把对生态环境的影响降到最小。因此,应将矿山设置纳入各级国土空间规划,在规划中明确哪些区域可以进行矿山建设,同时明确矿山闭坑后的矿山用地预设功能或矿地属性,具体按矿山所处不同区域、现状及可能利用方向予以明确或建设用地或农用地等不同用途,以利于推进矿山生态修复治理和矿地综合利用,实现资源循环利用和功能价值最大化。目前,闭坑后或废弃的矿山用地生态修复方式单一化,修复目标以农用地为主,没有充分考虑废弃矿地适宜性或由于国土空间规划用途原因,导致修复土地质量差,不适宜种植农作物的矿地复垦为农用地,而大量把高质量的耕地变为建设用地,造成优质耕地减少。同时,矿山闭坑后的矿地属性没有得到明确,社会资本想进入废弃矿山生态修复工程领域也没有明确的政策支持,影响矿地开发利用。

2.2治理资金渠道狭窄、集资筹措困难

近年来,虽然国家出台了社会资本参与生态保护修复的指导意见,自然资源部也印发了探索利用市场化方式推进矿山生态修复的意见,但因为废弃矿山生态修复主要体现在生态效益和社会效益,而且存在项目资金投入高、风险性大、回报不稳定、修复后矿地及生态产品价值实现途径不通畅等风险,导致社会资本参与废弃矿山生态修复积极性不高。除少量靠近城镇周边、交通要道边的废弃矿山生态修复可不同程度吸引社会资本参与生态修复外,大部废弃矿山生态修复资金仍以财政投入为主,特别是生态效益好、经济效益差,位置偏僻、人迹罕至的废弃矿山生态修复项目,引入社会资本难,筹措资金难度大。

3废弃矿山生态修复设计方法

在实地勘测的基础上,结合该废弃矿山地形地貌、地层岩性等特点,确定生态修复治理工程的重点为高陡边坡治理修复,通过土石方工程、坡面防护工程、截排水工程、挡墙工程等工程措施修整边坡形态,提高边坡稳定性;通过生物工程美化废弃露天矿山矿区生态环境;通过设置安全警示牌,安全围栏等切实保障行人的安全。(1)土石方工程。根据洞源村全域土地综合整治与生态修复工程设计,以道路外轮廓线为基准,对高陡边坡表层松散层及强风化层进行开挖清理,坡降比为1:0.75,采用爆破+机械开挖方式。为防止爆破对边坡岩体的扰动,爆破后,边坡预留1.5m保护层,转为机械开挖。第四系及强风化岩层回填至复垦区,破碎岩体回填至低洼地区。(2)坡面防护工程。为保证坡体稳定,消除视觉污染,改善生态环境,在边坡高陡区域采用SNS柔性主动钢丝绳网防护,并喷播绿化,剖面坡肩部分。岩体破碎区域采用锚杆格构加固。(3)截排水工程。为保证治理区边坡及平缓地区域内地表水排泄通畅,防止雨水冲进矿区,平台处设置截面规格为0.4m(上宽)×0.7m(底宽)×0.4m(高)的排水沟,并汇入复垦项目截排水系统。为确保回填区地下水顺排,设置宽度为2.8m、高度为2.6m的渗沟。

4矿山废弃地生态修复方法

4.1物理修复方法

在部分煤矿废弃地修复中,主要采用土地复垦的方式进行生态修复,对矿区煤矸石山进行平整推平治理,对采煤沉陷区、塌陷洼地的边缘不太深的区域,分段开挖,将取出的土壤就近平摊,抬高地面造成台田,有效将洼陷导致的深沟进一步改造为可耕种田地。土地平整后可进行土壤改良,使其恢复到原有生产水平,并在土地复垦平整的基础上,完善复垦区内道路体系,合理布置田间道路系统,提高耕地机械化生产程度。同时,部分地区采用客土覆盖或置换的方式消除矿区废弃土地表层土壤,进一步优化或消除土壤重金属污染。部分地区采用添加固废基土壤调理剂的方式实现矿区修复,研究表明,固废基土壤调理剂的施加不仅改善了土壤结构,同时促进了作物根系生长,进一步提高了土壤肥力和土壤固碳能力。

4.2生物修复方法

生物修复主要包括植物修复和微生物修复。通过种植植物可对矿区废弃地中土壤重金属污染物进行转化、稳定和清除,进而降低矿区废弃地土壤中重金属污染物的残留量,实现改良土壤和土壤原有地貌情况恢复,优化改善局部微环境。植物修复主要采用植物提取、植物挥发、植物过滤、植物钝化等方法进行矿区废弃地生态修复,常用的植物有蜈蚣草、节节草等。而利用微生物在土壤中的生命代谢活动转化、降解土壤中的重金属污染物和其他有毒害物质达到矿区废弃地土壤修复的方法也逐渐被使用。大量研究表明,微生物对于改善土壤重金属污染物具有显著的效果。例如,铁氧化菌可以有效降低土壤中Fe污染物的含量;抗汞微生物可把土壤中甲基汞还原成Hg,降低矿区废弃地土壤中Hg的毒性;VA菌根真菌能有效促进植物从矿区废弃地土壤中吸收营养物质,推进矿区污染土地生态修复。

结束语

为了提升废弃露天矿山生态修复治理水平,选择研究区域,通过无人机航拍、实地考察勘测等技术,明确研究区域的生态修复治理效果,并以治理后存在的主要问题为核心,从土地资源、土壤适宜性、水资源分布、植被资源覆盖、水土流失、空气质量等方面出发分析矿山生态修复治理未来发展趋势,以期推进废弃露天矿山生态修复治理工作的深入贯彻落实,改善矿区生态环境质量。

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