豫北地區露天礦山生態恢復治理技術方法研究

武少菁

（河南省航空物探遙感中心，河南 鄭州 450053）

露天開采是指把覆蓋于礦體上方的表土和基巖剝離之后，對礦體進行直接開采的工藝。露天礦通常由露天采礦場、內、外排土場（剝離表士和基巖的排棄場）、工業場地等組成。露天開采對礦區生態環境的影響較井工開采更為嚴重，露天開采將大量破壞土地資源，并對周圍水環境和大氣造成一定污染。特別是大規模露天開采，使得大量農田被破壞，露天開采對區域生態環境的影響也更為突出。河南省是礦業大省，截至2018年，已發現的礦種達128種，查明資源儲量的礦種共計75種，已開發利用的為86種，礦業產值連續多年處于全國前5位。河南省特別是豫北地區礦產開采的一大特點是露天礦較多加粗放型開采，露天礦多見灰巖礦、鐵礦、鋁土礦等，多年的露天礦山開采對礦區環境造成了極大的破壞，地質災害頻發，采礦導致地表土體和植被遭到損毀，水土流失嚴重，造成礦區生態失調，經濟貧困。對河南省豫北地區進行露天礦山生態恢復治理技術研究，不僅能夠改善地質環境和生態環境，也是地方經濟可持續發展的需要。

1 研究方法

研究采用的是理論調查研究-實踐分析相結合的綜合研究方法。通過全面收集礦山生態恢復理論和實踐的相關資料和信息，綜合分析露天礦山生態恢復的技術方法，并結合豫北地區已開展的礦山環境治理項目，開展工作，研究露天礦山水土保持關鍵技術、土壤人工熟化技術和植被配置技術。

本次研究的技術路線如圖1。

2 露天礦山生態環境恢復方法

露天礦山生態環境恢復主要包括兩個方面：一是邊坡整治，即對采礦殘留礦柱、陡壁和陡坎邊坡采取必要的措施進行整治，以達到減輕地質災害的危險性，排除安全隱患的目的；二是礦區復綠，即對采礦殘留礦柱、陡壁、陡坎邊坡和采礦廢棄地進行綠化。

圖1 技術路線圖

（1）采礦廢棄地綠化技術。栽培技術與栽后管理是礦山開采后廢棄地綠化管理的關鍵。在多數采礦廢墟上，廢棄的礦渣、石粉等物質占據土地表面的一定厚度，影響植被的生長，我們通常使用的治理方法是對地表上層的礦渣進行換土處理，或者將裸露地表填充覆客土，并且結合其它多種栽培方法。栽培時利用大苗、帶營養缽大穴移栽。同時我們栽培品種在栽前依照不同地區實際條件與景觀需求而來，通常情況下我們選取抗干旱、快速生長的喬木及耐貧瘠的樹種。

①土壤物理性質的恢復。出現干燥疏松的土壤一般都是剛剛經過客土或換土，土中水穩性團聚體存在數量少，土壤保熵、保水物理性質較弱，因此采用維持、培育及覆蓋表層土對土壤進行有效改良，防止土壤被侵蝕。另外，我們除了可以通過壓實、分級、分離、排放、粉碎等技術手段對礦山開采區域客土土壤進行物理性質改良以外，可以使用設置穩定塘、開挖排、流水道、施放有機肥、對表層土壤進行覆蓋等等方法。②土壤化學性質的恢復。礦區周邊土壤中多種有機質的含量是對土壤肥沃程度進行衡量的一項重要指標，與此同時土壤的酸堿含量也對土壤肥沃產生一定影響。

如果礦區周邊土壤出現極端酸堿性，而土壤中磷、氮、鉀等物質含量又很低的情況下，土壤中金屬物質含量會急劇增加，對土壤化學性質進行恢復過程中，對于不同區域礦區土壤可開發利用狀態及土壤化學性質差異，可適量在土壤中加入無機物或有機物。

（2）邊坡復綠方法。礦區邊坡裸露，坡度大，無土壤，難以保水保肥，對植物生存生長極為不利，生態恢復非常困難。目前國內外采取的邊坡植被恢復方式主要有液壓噴播植草護坡、客土植生植物護坡、厚層基材植物護坡、土工網墊植草護坡、土工格室植草護坡、框格內填土植草護坡、生態石籠護坡、植生帶（袋）護坡、香根草技術（VGT）植被護坡、人工植生盆法、板槽法、平臺法和景觀再造法等。

3 生態恢復的植物選擇

（1）固氮植物。種植固氮植物是經濟效益與生態效益俱佳的土壤基質改良方法。固氮植物可以是豆科的，也可以是非豆科的，主要包括與根瘤菌共生的植物，與弗蘭克氏菌共生的植物和與藍藻類共生的植物等。

（2）先鋒植物。先鋒植物種類憑其種群優勢影響后入侵者的定居與生長發育，它往往決定裸地最初形成的群落類型。因此采石場的植被恢復可以采用人工方法，利用當地先鋒植物來建礦區早期植物群落。

（3）鄉土植物與外來植物。礦區土壤恢復過程中有無外來物種入侵是一個爭議較大的研究課題。通常情況下，我們無論從生物物種安全方面還是從生態學的角度出發，礦區周邊生態環境恢復過程中要先考慮適合生存的鄉土物種，少引入外來的植被。實際應用中為了快速見效，選取一部分外來植物用在采礦場的生態恢復也是較為常見的辦法，最主要的植被生態恢復以鄉土物種為主，這種方法符合生物學的發展原理，具有其突出優勢。

（4）植物品種組合配置。礦山開采區域生態物種重新組建，既要不同種類植物之間相互配合同時也要根據地區特點適當選擇植物種類。依據礦山邊坡特點、區域地形、溫度、光照、氣候、水、土質等因素，在生態系統演替理論指導下，重視植物品種的配置與選擇，將植物進行組合。

4 結語

青山綠水是人民群眾的呼聲，開展露天礦山生態恢復治理是也是實現可持續發展的要求，同時也是現代采礦技術的重要組成部分。

近年來國內外在礦山生態學、恢復生態學、環境巖土工程等新興學科的興起與發展為露天礦山生態恢復奠定了良好理論基礎，還開發了一系列與露天礦山生態恢復治理相關的技術，實踐證明是可行的。傳統觀念下礦山生態環境改善與推動較難，因此我們要改變傳統觀念，多關注采區開采后的生態恢復建設工作，并且在開采過程中就要重視環境保護，將生態環境保護觀念貫穿于礦山開采整個過程之中，在生態學理論指導下科學恢復礦山生態環境。同時還需要以經濟學加以指導，使礦山生態保護與恢復治理成為礦山企業的自覺行為。