發布時間:2022-11-25 16:33:34
序言:寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁,我們為您精選了1篇的礦山生態復綠技術的應用研究樣本,期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發,請盡情閱讀。
一、廢棄礦山概述
(一)廢棄礦山的概念
礦山是用于開采礦物的獨立的生產和操作單位,目的是挖掘工業等生產所需的礦石。礦山主要包括一個或多個礦業車間(穿孔、礦山、開鑿坑等)和一些輔助車間。礦山包括煤礦、金屬礦山、非金屬礦山、建材礦山和化學礦山。廢棄礦山因采礦活動受到損害,沒有及時采取復綠措施導致今后無法使用,并包括裸露的礦巖口、荒蕪的土山、煤炭高山、尾礦池、被污染的植物和其他建設土地、存在潛在的崩塌、泥石流自然災害的礦山等。
(二)礦山廢棄地的特點
1.地形破碎由于暴力開采礦山和隨意丟棄礦渣,造成了礦山地表不平整、地形破碎。礦山所處礦區本身地勢起伏較大,加之不合理的開采活動、加重了地形的破碎。開采后沒有及時采取行動修復礦山,后續引發坍塌、滑坡等地質災害使地形更加破碎。特別是民間不規整的開礦行為,無序堆放填埋碎石,導致地形破碎不堪。
2.立地條件差礦山所處山區的地質條件較差,本身處于缺水缺肥的狀態下,加之人為不合理的開采活動,導致礦區土壤流失,開采后造成的土地污染也使植物失去了生長環境。
3.交通運輸與供水受限山區的地理位置較差、地形崎嶇,特別是開礦為了節約成本,忽視地形,減少對道路的投資,僅僅滿足施工車的道路通行,在后續復綠工作中,道路不暢阻礙了水資源的運輸,礦區缺乏水資源,導致復綠過程不及時,加大了復綠成本。
4.高陡邊坡問題開采礦山造成山體不規則、不平整,裸露巖石過于陡峭,增加了復綠的難度和復綠成本;開礦后沒有及時對裸露的峭壁進行圍網防范,很容易造成山體滑坡,崩塌等地質災害;水土多的地區遇到雨季極易引發泥石流。
5.排水問題開礦時對工業廢水不合理排放,污染了下游農田,排放的廢渣殘渣甚至會堵塞出水口,影響雨季排水從而引發洪澇災害。
6.采空區問題礦區進行地下開采形成的采空區也是復綠的難題。采空區發生崩塌的可能性極大,開采后,地下水位下降,原有生物缺少生長困難;發生崩塌后,不僅地表需要重建,綠植也要大面積重建。在開采過程中,礦山的布局、角度、斜面方向及傾向,以及廢土和礦渣的堆疊沒有充分考慮,為了填埋需要預購大量的沙土、水、土壤做保護工作。此外,開采遺留下了陡峭的巖壁也加大了種樹種草的難度。對礦山植被和土壤結構的破壞性損害使生態學植被難以恢復,遠遠超出了人們的想象。
二、研究區概況及廢棄礦山生態復綠的方法
(一)研究背景
我國成立之初工業產業、農業生產和現代化落后,經過七十多年的角逐,中國發展成為世界第二大經濟體。在發展過程中,我國經濟建設中礦產資源的需求非常強烈,礦產資源開發利用的基本定位和作用在經濟建設中也不斷提高。但是,大規模、強度高的礦產資源開發活動,雖然促進了我國經濟發展建設,但是造成的環境污染、地表破壞等問題也付出了巨大的成本。長期以來,“無視開發而忽視保護”的不合理的開采和利用方式,留下了許多礦山的生態環境問題,造成了許多廢礦。近年來,隨著國民環境保護意識的提高,中國廢棄礦山的生態恢復工作也越來越受到關注。自十八大以來,國家以史無前例的高度推進了生態文明的建設。廢棄礦山的生態復綠是中國生態文明建設的重要課題。但是,由于留下的礦山歷史、復雜的生態學問題、嚴重影響和處理資金不足的投資所留下的問題,生態學的恢復是困難的,礦區的生態學安全狀況依然嚴峻。
(二)研究范圍
我國從2000年以來為了解決遺留的廢棄礦山問題,通過開展的兩輪全國礦山環境摸底調查,基本摸清狀況后,在結合付戰勇等學者的修復理論和研究方法,傅伯杰等知名學者開展了我國生態區劃研究,提出生態環境脅迫理論與評價指標體系等。根據國內外學者的研究,我國除了土壤修復、植物修復、景觀修復等方面的調查研究,還在充分考慮山水田湖草是生命共同體的前提下,提出在開展廢棄礦山修復時應充分考慮生態體系的完整性,因地制宜制定各地修復措施。
(三)廢棄礦山生態復綠的步驟
按照生態學的自然利益、經濟利益、社會利益的統一原則,遵循礦區的土壤、氣候、地形、綜合分析了各種自然因素,如生物學、社會經濟發展水平和種植習慣等社會因素。合理考察廢礦修復后的自然效益和經濟效益,根據復綠技術評估了廢礦的正和負環境影響和再生可能性,基本確定復綠的步驟:平整土地、合理用地、生態建地、自然封育。
1.平整土地:由于礦區附近的農田偏多,其復綠時首要任務是平整土地。特別是平原地區的土地類型滿足開礦前的用地所需,但是開采后造成的水土流失、土壤污染等問題也使農戶痛不欲生。主要采用挖深墊淺的方式,合理利用周邊土壤,減少成本的情況下,最大限度平整土地。平整之后引入當地優勢農作物作為對復綠土壤的補償。潛水坍塌區平整土地采用挖深墊淺的方式不合理,結合水資源的優勢,在凈化水之后可以發展水產養殖,建立農林牧漁等聯合產業,不易發生坍塌的地區應該采用種植人工林,保持水土。平整土地不是一味地打平土地,保持地平線最大化一致,而是針對開采后的礦區形勢,優先平整,對于無法平整的地表要采用合理的方式,既能完成復綠,也能維持當地的經濟發展。
2.合理用地:對于平整后還不適合栽種農作物的用地,在保證緩坡且地層穩沉的狀態下,結合物化等工程技術對其地基加以鞏固,消除坍塌、泥石流等地質災害發生的可能性。把廢棄礦山復綠和土地開發合理利用,這類土地可以大面積建造工廠、商場等,不僅建設成本低,而且緩解了城市內部用地緊張,合理促進城市轉型。例如:福清上逕官元采石場,2011年關閉后,遺留下一個大水塘,不適合種植農作物,但是離縣道很近,運輸占優勢,加上廢棄礦坑的坑底設計煙花爆竹倉儲用地,節約回填成本,可以作為工業用地上逕鎮黨委政府收儲該宗地,用地面積10518平方米,(合15.777畝)該宗地于2019年2月1日經省政府批準,供地時間為2019年9月9日,現已建成煙花爆竹倉儲用地,成功華麗轉變。
3.生態建地:利用良好的自然生態景觀和長期的礦山開發的歷史和豐富的采礦文化遺產在礦山附近建設礦山文化公園,把改善城市生態質量和我國的文化資源和自然景觀資源可以結合起來,通過創建生態景觀公園和礦山主題公園來構建城市旅游品牌。例如:福清福廬山56家礦山2009年關閉后,遺留下許多廢棄礦坑,對周邊群眾安全造成很大的隱患,龍田鎮黨委政府和各界人士的熱心支持下年,著手規劃福廬山公園一期工程。在2010年總投資3000萬元的公園一期工程告竣,一座以山地巖石為特色,集文化、休閑、娛樂、游覽為一體的綜合性公園拔地而起。一期工程東入口綜合區規劃面積13.57公頃,景觀上強調其文化性與標志性,再造福廬靈巖夕照、密林探幽、松林聽濤等名山意象。2021年,為進一步完善提升福廬山公園,實現“再造名山”的愿景,福清市啟動福廬山公園二期工程建設。總占地面積約63公頃,分為南入口景觀,歷史文化觀光區生態休閑區三大功能區域。不僅改善了生態環境,也滿足了人們追求高質量生活的需求,同時也宣揚了采礦文化,提高公民的環保意識,長久以往可促進礦山經濟的可持續發展。
4.自然封育:經過上述三步人工的復綠已經達到預期復綠效果了,對于廢棄礦山剩余生態脆弱的地區進行復綠不適合大面積開展人工復綠活動,采取封山育林等自然修復手段為主,減少人類活動,盡可能還原其生態環境。
(一)廢棄礦山生態復綠技術的現狀
目前我國廢棄礦山生態復綠主要營造技術是廢棄石壁綠化技術和藝術經管再造技術。1.廢棄石壁綠化技術主要針對的是三個角度的石壁。對于40°以下的石壁采用的技術為網格噴薄復綠法,將土壤、黏合劑、種子等混合后噴射在巖石表面,使其形成一層噴播層,保證草種的順利生長。此法施工方便,短期內適合綠植生長發展,但是隨著時間的推移,噴播層會被腐蝕掉落,所以需要及時復綠,造價成本也隨之提高。40°~70°的石壁采用分層噴射法,也就是在網格噴薄復綠的基礎上研究的一種新技術,噴射層分為三層,整個噴射過程完成后,噴射層較厚,牢固性更高,所以抗腐蝕性就更強,但是始終不能作為長久的復綠之計。70°以上的石壁多采用筑臺拉網法,在巖石面按照一定距離利用鋼棒等懸空筑造種植臺,在花盆內撒入攀爬型綠植,如爬山虎。這種方式雖然操作難度大,費用高,前期需要花費精力呵護綠植,但是后期粗放管理,保水保肥,筑臺后耐腐蝕性也較強,減少二次施工的頻率。2.藝術景觀再造技術。結合巖體結構設計合理的綠植栽種計劃,在不同的巖體中觀賞不同類別的綠植,并且適當設計溪流等活動性景物,增加整體生動感。綠植隨著四季而變,綠植的設計也應包含四季的類別,結合巖石面特有的開采痕跡設計雕塑,豐富景觀內容。
(二)廢棄礦山生態復綠技術的理論基礎
廢棄礦山作為受損生態圈的一部分,復綠時應該考慮整個生態圈的平衡,在礦區的山水湖林田草要互相依存,相互影響,所以對于廢棄礦山的復綠應該系統恢復、總體設計和總體推廣,逐步修復受損的生態功能。考慮到采礦過程中的環境問題和危害,考慮不同礦區的自然氣候條件、地形地貌特征,分析礦山生態修復的適宜性與礦山所在區域的生態功能分區和生態系統特征相一致。本著尊重自然順應自然的原則,選擇合理的復綠方式,優先進行自然修復,在維護好礦區附近人民生命財產安全的情況下,務必最大化消除由于開采礦區引發的地質災害等問題;在結合生物工程和物理技術,分析礦區特點修復土地形態,考慮到人們渴望更好的生態環境,所以要進行植被重建和景觀美化等后續復綠工作。
(三)廢棄礦山生態復綠技術的實施
我國自然地形面積復雜,氣候類型多樣,根據傅伯杰對我國生態的不同劃分,針對廢棄礦山生態復綠技術也要分區域實施。
1.溫帶平原農業區該地區的廢棄礦山復綠主要考慮保護農田,避免發生地質災害。采取農林漁復合治理,若無法完全恢復農田,也應創造最大面積的復綠,礦區附近的低矮礦山可因地制宜建造景觀,引入人工河流等完善公園景觀。
2.溫帶山地丘陵區要優先保障該地區的廢棄礦山安全,對能復墾的土地整理復綠為農田,不能復墾的土地根據礦山坡度制定合理復綠計劃,礦山森林區要封山復綠,植樹造林;由于開礦造成的污染問題要第一時間切斷污染源,防止污染源擴散,以及造成的污染問題要采用科學的方法修復。
3.黃土高原區黃土高原區的修復要防止水土流失和土地沙化。盡可能采取自然修復的方法,植樹造林,在開礦前也應做好預估,合理開礦。對于黃土高原溝壑縱橫的地表來說,應平整土地,防止雨季沖刷地表,造成更嚴重的水土流失,從而危及中下游。
4.沙漠區沙漠區的復綠比較困難,由于本身自然地理環境風沙大,裸露的廢棄礦更容易出現石漠化,應采用自然修復和工程修復的方法,合理復綠,恢復植被。但石漠化的地理環境給復綠帶來極大難度,其修復成本也高。5.戈壁區荒漠戈壁區本身生態環境較差,風沙大。要采用適當的工程手段防風固沙,避免在復綠過程中造成新的生態問題。具備農耕條件的綠洲場地采取自然修復和人工修復相結合的方法,恢復當地農墾狀態,改善礦區生態。綜上所述,對廢棄礦山修復的分區處理提倡工程技術與人工修復相結合,但是切忌采取過多的工程技術,對礦區造成新的生態環境污染。
四、廢棄礦山生態復綠技術的實例分析
(一)廢棄礦山基本情況
根據中國地質調查局以市、縣為單元地全國礦山地質環境調查數據統計,截至2018年,我國共有各類廢棄礦山約99000座,按礦產類型分,非金屬礦山約75000座,金屬礦山11700座,能源礦山12300座。按生產規模分,大型廢棄礦山共有2000座,中型廢棄礦山共有4200座,小型廢棄礦山共有92800座。按開采方式分,露天開采的廢棄礦山共有80600座,井工開采的廢棄礦山共有16400座,其他混合開采的廢棄礦山2000座。全國廢棄礦山空間分布極不均勻,有的區域密集,有的區域稀疏,整體呈現出大中型礦少、小型礦多,建材等非金屬礦多、能源和金屬礦少,東部多西部少的趨勢。本文主要以福州市福清市新厝鎮漆林玉成采石場“青山掛白”植被恢復治理工程為例,福州市礦產以非金屬礦為主,金屬礦產少。非金屬礦主要有葉蠟石、飾面用花崗巖、高嶺土等。由于礦山地質環境保護與治理恢復制度還不夠健全和完善,制度實施也不夠到位,礦山土地治理恢復率偏低,部分礦山存在可能誘發地質災害等安全隱患,礦山地質環境保護和治理工作相對滯后。礦產資源開發利用與礦山地質環境保護的矛盾仍然突出,保護礦山地質環境、推進綠色礦山建設的任務艱巨。
(二)廢棄礦山生態復綠技術的應用
1.擋土墻修建根據施工部門勘探的地質條件,可以在合適的坡腳處修建擋土墻,并且開挖排水渠,避免坍塌滑坡等災害。修建的擋土墻高度要根據實際坡度來決定,主要原料為強度超過MU30的毛石并進行漿砌,并且砂漿的強度也要超過M15。擋土墻必須深埋在巖層中,在墻身上應間隔按照梅花樁的布局保留排水孔。施工人員要使用超過300mm的材料作為過濾層放在排水孔的內側。
2.修建獨立排水孔修建獨立排水溝是為了對擋土墻下的水進行及時分流,避免墻體坍塌。同時也要在坡底修建截水溝,方便對地表水進行攔截。排水溝的長短也要根據實際情況計算,但是材料務必選擇C20型號的混凝土腳注,0.3m的漿砌片作為溝壁,金屬排水管要用水泥澆筑并完全埋于地表以下。
3.平整坡面施工人員需要及時對礦區的一些危石和堆積材料進行處理,達到平整坡面的效果。需要平整的面積比例也要根據各地實際情況加以計算,確保安全。
4.覆土礦區的開采對于地面破壞程度較大,過多巖石暴露在地表上,因此施工人員需要及時進行覆土。普遍常用的方法是收購礦區附近的土壤,確保土壤的運距為10km以便節約成本。對于破壞礦區的綠化部分的覆土工作,還要及時進行植樹鋪草等活動快速恢復當地綠化。栽種爬山虎是常用方法,因為礦區的巖體陡峭,大面積植樹造林不切實際,爬山虎生命力頑強且攀爬能力較強,適合作為美化礦區地首選綠植。經過整改,“青山掛白”植被恢復治理工程總體綠化效果較好。不僅加強了礦山地質環境與保護,還做好水土保持,解決了大部分歷史遺留問題。雖然現今福州市的金屬礦資源較少,且除了葉蠟石礦以外,金銀銅等金屬礦的勘察投入不足,也為福州市以后在找礦、開采礦以及后續修復礦山提供經驗,切勿為了追求GDP忽視經濟的發展。
(三)廢棄礦山生態復綠技術的優勢
根據各地廢礦所處自然地理環境的不同,結合各種植物材料的習性和特點,多采用的是灌木類和地表類綠植對廢礦因地制宜進行生態復綠。首先,根據植物的習性將其種植或者噴射在礦區,不僅滿足了其生存環境,綠植能更好生長,而且也推動了礦區復綠的進程。其次,綠植的栽種與礦區修復相輔相成。一些不適合在城市栽種的綠植被栽種在礦區,充分發揮綠植美化環境的作用,給礦區增加生機。一些生命力旺盛的綠植受到季節變化影響較小,一年四季都以自己獨特的形態為礦區增加色彩,有效提高了礦區復綠的完整度。
五、結語
礦山開采的確促進了我國經濟發展,也在我國能源領域占有重要地位。在早期開采只重視經濟效益忽視生態效益的情況下,給我國生態環境造成了不可逆的傷害。隨著科技革命的不斷深入,我國要更加注重合理開采礦山,特別在開采完后對于廢棄礦山的生態復綠技術的應用。我國越來越重視生態環境,合理處理廢棄礦山,保護生態環境已然成為主流,不僅可以緩解人地矛盾,而且促進了城市轉型。希望在可持續發展觀念的引導下,我國廢棄礦山的生態復綠技術可以愈發成熟,同時全方位、多角度規劃復綠方案,為我國經濟可持續發展注入新鮮血液。
參考文獻:
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[2]張進德,郗富瑞.我國廢棄礦山生態修復研究[J].生態學報,2020,40(21):7921-7930.
[3]譚興元.廢棄礦山的生態復綠技術的應用研究[J].世界有色金屬,2019(10):224-226.
作者:游曉清