礦區矸石山生態恢復技術研究

王銳剛

(山西大學工程學院，山西 太原 030013)

煤矸石是煤炭開采和洗煤排放的固體廢棄物，是煤礦生產的必然產物，是礦區主要的污染源之一。本文以潞安集團五陽煤礦煤矸石山為對象，在全面掌握有關矸石山生態恢復的資料和了解當地矸石山的理化特征后，利用生態恢復植被重建技術，對矸石山進行綠化，建立起穩定、高效的矸石山人工植被生態系統，為探索改善生態環境的有效途徑提供了依據。

1 五陽煤礦煤矸石山基本概況

五陽礦矸石山位于五陽礦區主井西南北向延伸。五陽大量煤矸石的存在造成很大空氣污染, 而且煤矸石山溢流水的污染使土壤鹽分升高, 導致土地鹽堿化, 使農作物生長發育受到影響。同時，滑落的矸石落入漳河岸邊, 河水受到了極大的污染[1]。

矸石山給周邊環境帶來了極大的污染，造成了局部環境的惡化，影響了所在地的經濟發展，對矸石山的治理研究已是礦區迫切需要解決的問題。

2 五陽煤礦煤矸石山生態恢復措施

2.1 收集資料，實地調查

在收集矸石山基本情況、治理概況資料的基礎上，對選擇的礦區矸石山進行系統的環境調查，全面查明礦區矸石山存在的生態和環境問題，并對其危害性和危險性做出評價，預測未來發展趨勢及可能引起的不良后果等。調研國內外矸石山環境保護、綜合治理與生態恢復技術，特別是在生態保護、固體廢棄物治理與綜合利用、地質災害防治等主要技術領域，掌握其中的先進、實用技術方法。

2.2 改良土壤

土壤作為植物生長的介質，在生態環境恢復與重建的過程中是非常重要的。矸石山土壤瘠薄，蓄水保水能力差，在栽植前得進行土壤改良。因此，土壤坡面基質層要做到有足夠的厚度、足夠的養分、足夠的保水保肥能力，滿足坡面植被生長需要，同時經得起自然降雨的沖刷而不脫落。基質包含植壤土、泥炭土、植物秸稈粉碎物、有機肥、緩釋化肥等微生物肥料。通常借助客土噴播機或空壓機，將植生基質噴射到掛釘好網的坡面上并使之良好地附著，而不會流失。

2.3 矸石山邊坡整形

如何根據具體條件，采用合適的工程手段，達到既滿足邊坡穩定需要和植被生長需要，又省工省錢的技術方法。由于矸石山固結性能不好，很容易受到風、水和空氣的侵蝕，表明出現蝕溝、裂痕，還存在淺層滑坡、局部滑塌甚至有局部崩塌的危險，對整個山體進行工程防護很有必要。具體措施為：首先進行坡面整理，盡量使坡度控制在42°以內，然后在坡面上分級設置馬道，分級馬道之間垂直高度一般為8～10m；在山體坡腳處，修建重力式擋土墻，修建盤山路，山頂設蓄水池，完善給、排水設施。

2.4 邊坡植被重建

結合礦區矸石山實際情況，采用傳統邊坡植被技術，主要包括植物選擇、植物種植和植物管理等。

矸石山綠化植物的選擇，應滿足以下要求：適應當地氣候，抗旱性強；根系發達、擴展性強；耐瘠薄、耐粗放管理；種子來源豐富，發芽力強；抗病蟲害能力強等。根據植物的耐傾斜度、耐酸堿性、對二氧化硫的耐性等特征選擇, 矸石山上適宜種植臭椿和火炬樹，因這兩種樹種適應性強、耐旱、耐瘠薄、抗煙塵、抗二氧化硫和氟化物能力比較強，且火炬樹入秋變成紅葉,具有較好的觀賞價值。臭椿不僅抗二氧化硫能力強,并且吸收二氧化硫的能力也很強。臭椿在二氧化硫污染的情況下, 葉中含硫量可達正常含量的29.8倍。另外, 為改善土地的貧瘠狀況, 可種植肥料樹, 如紫穗槐等, 利用其根瘤菌的固氮作用, 改善土壤的物理條件和微生物條件, 增加生成腐殖質來增加土地肥力。其他可選的樹種還有刺槐、油松、側柏, 灌木樹種有沙棘、荊條、胡枝子等,同時兼顧花木、草本植物。

矸石山的綠化管理是至關重要的, 由于矸石山具有含水量低、入滲快、地熱較高等特點, 所以矸石山在綠化改造后, 管理工作的重點是澆水, 特別是保苗期和干旱、高溫季節。要修建相應的澆水設施, 澆水可采用膠管噴水或滴灌, 采用多次少量的方式, 切忌大水漫灌, 避免浪費水又沖走泥土的現象。澆水后一兩天，必須檢查有無裂縫、塌陷現象, 一旦發現應及時培土踏實。一般春季每周一次, 夏季平均5d澆灌一遍，秋季20d左右澆一次, 冬季在上凍前普遍灌足越冬水, 并在越冬前應對樹木進行整形修剪。幼苗移栽后, 在幼苗間覆蓋地膜或植物的秸稈,搞好除草與病蟲危害防治。苗木肥料以有機肥為主, 同時適當施用化學肥料。施肥方式以基肥為主,基肥與追肥兼施。施肥的數量和方法根據植物種類、生長習性和特點而定。同時要加強綜合管理, 促進苗木健康生長。

3 厚層基材噴播綠化技術

厚層基材噴播綠化技術，是利用空氣壓縮動力裝置，將預先配置并攪拌均勻的植物生長基質材料連同綠化種子，按設計要求噴射到掛網后的坡面上，實現快速強制綠化的一種邊坡綠化新技術[2]。

厚層基材護坡材料主要有植生基質、錨桿(釘)、鐵絲網三部分組成。其特點有：①護坡效果好，防雨水沖刷能力強；②適用高陡邊坡；③有利植物生長；④施工容易，價格合理。

工藝實施步驟：先對矸石山的坡面進行清理平整，修建馬道、擋土墻，完善給、排水系統，然后鋪設網孔為50 mm×50 mm的14號鍍鋅鐵絲網(鐵絲直徑2mm)，將鐵絲網自上而下鋪滿整個坡面，并用錨桿和錨釘(木樁)固定。錨桿長度為150～180 cm，錨桿端部彎折成90度，彎折長度為10 cm，露出坡面長度為10 cm。錨桿密度2 m×2 m，梅花狀布置，錨桿打在已有的澆灌的混凝土硬殼上；再把厚層基材原料攪拌后，由噴播機械設備噴射到坡面上，形成≥10cm 厚度的厚層基材。噴射完畢后，覆蓋一層無紡布防曬保墑，厚層基材形成具有一定強度的防護層。經過一段時間灑水養護，青草就會覆蓋坡面，一個月后揭去無紡布，使茂密的青草自然生長。植物根系深入矸石山體，盤根錯節， 可形成具有良好保護性能的龐大根系系統。它與鐵絲網、錨桿一起作用達到保護坡面穩定的目的。

該工藝實施后植物生長一段時間，綠化面積上植被覆蓋率87%，病蟲害發生率22%，顏色(綠)77%，降雨基本能滿足植被生長，根系發育，互相纏繞，少量根系扎入巖層裂隙，因此，此工藝達到了預期效果，取得了良好成效[2]。

4 生態恢復綜合效益分析

五陽礦把矸石山造林作為生態環境建設的一項重要工作, 制定了矸石山生態治理造林規劃, 加大資金投入, 積極組織開展矸石山治理工作, 于2007年11月開始施工，對新矸石山注漿滅火、黃土覆蓋、護坡砌筑等工程建設。并于2009年春天開始，對新矸石山進行了全面的綠化, 種植了刺柏、檜柏等樹木, 同時還在坡面上種植了草坪, 徹底改變了礦區矸石山的面貌，創造了不可估算的環境效益，并且矸石山環境綜合整治后進行綠化，每年可為企業創造可觀的經濟效益。

綠化后節約生產礦繳納排污費支出；消除矸石山污染源，減少環境污染損失費；可獲得樹木的經濟價值。在環境方面，也取得了有效成績：解決了矸石山自燃、山體滑坡坍塌等安全問題；經過綠化的矸石山，可以防止揚塵、有害氣體的產生，減少甚至徹底杜絕矸石山對空氣的污染；經過治理的矸石山，減少了煤矸石淋溶水對土壤和地下水的污染。

5 結論

通過對矸石山環境整治后進行綠化，不僅能夠保證周邊居民、廠區的安全，實現安全生產目標，給企業帶來了巨大的經濟效益，同時又有效地解決了矸石山由于自然堆放而產生的生態問題，具有良好的環境效益。因此，對礦區矸石山進行生態恢復技術研究，具有廣闊的應用前景和推廣價值。

[1] 李玲.淺議矸石山的綜合治理方法[J].煤,2001，19(S1):81-82.

[2] 劉氏燚，劉偉，花金嶺,等.煤礦區廢棄矸石山生態恢復技術研究[J].能源環境保護，2010，24(3):38-44.