基于自然解決方案的礦山生態修復

常俊杰，劉 樂

（陜西省國土整治中心，陜西 西安 710000）

在礦山開采過程中，或多或少會造成對山體或地質的地貌破壞，對大量土地因失去利用價值而成為工礦廢棄地的修復以及對在建礦山（如露天采石場、廢石場、尾礦庫、塌陷區等）的修復統稱為礦山生態修復。礦山生態修復主要針對在礦山開采過程中山坡土體結構破壞嚴重，損毀部分無法通過自然恢復進行修復，必須采取相應的工程措施輔助才能實現恢復礦山生態環境。以自然解決方案的礦山生態修復是基于自然的解決方案，基于自然修復為主、人工修復為輔，采用生物、工程等措施對礦山開發過程中導致的區域環境破壞問題進行修復，其是使礦山生態環境恢復到原先狀態、趨于生態平衡的過程，這是一個長期的、反復的過程，需要不斷地進行后期維護與鞏固。本文對基于自然解決方案的礦山生態修復的工程技術進行了總結歸納，并分析了綠化植被的選取辦法。

1 基于自然的解決方案

從21 世紀初開始，基于自然的解決方案才進入主流科學研究范疇，經歷了土地管理、礦山治理、水環境治理等不同學科的探索與發展，概念從原來的廣泛性逐漸精細到每個學科。基于自然的解決方案是動態的、面向未來且具有很強的可持續性的解決方案，使生態建設成為一項人與自然相互作用的過程。基于自然的解決方案并非回歸自然、回歸原始，自然只是一個既定目標，而基于自然的解決方案是實現目標的方法與手段，通過對生態系統及其規律的認知和運用，通過人工技術的介入，在灰色和綠色間找到理想平衡狀態。在整個項目實施的過程中，基于自然的解決方案會采用眾多的高新技術，為方案的運作提供幫助；作為引入自然并讓其做功的新興領域，基于自然的解決方案不僅僅依托傳統經驗的積累，還借助高新工程技術手段，利用其所具有的特性，服務于各類特定的需求。

在生態修復的過程中，生態修復是加大生態系統建設的一個抓手，基于自然的解決方案的生態修復是用于提升礦山生態環境的重要解決方案，是通過對已破壞的礦山生態系統進行修復、恢復和可持續的管理，從而減緩人類生產生活給大自然帶來的破壞。同時，方案選取合理的生態修復工程技術與適宜的配置植被，便于更好地修復已損壞的礦山環境。

目前，我國礦山生態修復工作正處在有序而廣泛的開展階段，基于自然的解決方案探尋礦山修復新的工程技術方法是本階段的主要任務，礦山修復工程由簡單而純粹的植被恢復向新興的產業轉變，由純工程方案向基于自然的解決方案轉變，已初步形成礦山生態修復新格局。在整個項目實施的過程中，基于自然的解決方案會采用眾多的高新技術，來為方案的運作提供幫助。

2 陜西省礦山生態修復現狀

近幾年，陜西省礦山生態修復工作不斷加強，治理礦山數量逐年增多，主要通過對礦山采空區回填、塌陷區平整、公路改造、填埋裂隙和治理崩塌、土地復墾、恢復植被、群眾搬遷等工程的實施，消除或減少礦山地質災害及隱患，使礦山地質環境得到改善。依據《全國重要生態系統保護和修復重大工程總體規劃（2021-2035 年）》，陜西省開展對歷史遺留礦山生態修復重大工程的前期調研與摸底，并制定相應修復的相關政策。陜西省礦山生態修復正全面地從傳統的地質環境恢復向礦山生態修復轉變。

根據最新調查數據，陜西省待修復的廢棄礦山主要分布在關中地區與陜南地區，關中地區主要涉及廢棄煤礦、建材采石廠等，陜南地區主要涉及廢棄有色金屬礦、貴金屬礦、黑色金屬礦和各類非金屬礦。陜北地區待修復廢棄礦山面積最少，但是是在建礦山修復的重點區域，主要涉及廢棄煤礦、油礦、天然氣礦、粘土類礦產等礦山。

3 工程技術方法簡析

現階段，陜西省基于自然的解決方案常采用的礦山生態修復工程技術主要有覆土綠化、邊坡構筑綠化、掛網噴播綠化、生態袋綠化、植生混凝土綠化等。

3.1 覆土綠化

礦山開采后形成的占用面積較大、地勢比較平坦或較為平整的堆料場地，主要分布在關中平原與渭北黃土臺塬區，可通過拆除不可利用的硬化路面、場地以及小型構筑物，清除石塊、枯枝等雜物，開挖地面，整平場地，場地挖填，修筑坡坎，客土覆蓋，土地平整，配土施肥等措施開展工程修復；后期綠植配置以鄉土植物為主，喬、灌、草合理搭配，建立穩定的植物群落。對于采石場、磚瓦窯等非土壤污染性廢棄礦場修復，可采取回填50 cm 以上的種植土，復墾為耕地、園地等；對于污染嚴重的金屬礦、非金屬礦等，需底層覆置隔層土，并回填80 cm 以上的種植土，種植草本、灌木、喬木等綠植[1]；對于黃土質邊坡、軟巖質邊坡，回填1 m 的種植土，在護坎處種植綠植做綠化防護。該工程技術僅適用于地勢平坦的平原、臺塬區，坡度范圍小于30°的廢棄礦山，其工程技術成本低、易操作，覆土后可種植農作物、喬灌草等綠化植物，部分可復墾為耕地，并具有一定的生態景觀價值。

3.2 邊坡構筑綠化

不管是礦山開發，還是礦山生態修復，邊坡都是十分重要的存在。在礦山修復時，需優先考慮邊坡的治理。邊坡的穩定性涉及人員安全以及防洪抗災，防止了山體滑坡、坍塌等現象出現。對礦山開采剖面較大、地勢比較陡、地質結構不穩定的礦場，可采用混凝土空心磚坡面植被修復技術、漿砌石框架坡面植被修復技術、邊坡鉆孔綠化技術等進行礦山生態修復。

3.2.1 混凝土空心磚坡面植被修復技術

對于礦區坡度不大于45°的土質、土石質挖填邊坡，坡前具有回填空間的，可采用混凝土空心磚坡面植被修復技術，每級坡面高度不超過10 m，坡前修建空心磚擋土墻；邊坡鋪設宜使用混凝土空心磚，磚內客土栽植植物以達到復綠效果。修復技術簡單可行，可防水土流失且使用壽命長，但成本較高，對渣土回填壓實度要求較高。

3.2.2 漿砌石框架坡面植被修復技術

對于坡度范圍50°～80°，中軟巖礦山邊坡，可在坡前修建磚砌、漿砌片、毛石混等擋土墻，可以采用礫石、卵石或利用礦山尾礦的廢棄石料形成坡面拱形、矩形、菱形、“人”字形防護框架，蓄坡后覆種植土，種植草本、灌木，具有保水抗旱的特點。該修復技術簡單，成本較低，使用壽命長，但對擋土墻要求較高。

3.2.3 邊坡鉆孔綠化技術

對于坡度60°～90°，硬土質或風化程度較高的石質邊坡，選擇性采用大孔、小孔植藤綠化，在坡面上鉆鑿的鉆孔，在孔中填入配制好的營養袋與營養滴管基后，在每孔種植幾株催芽后爬藤類植物或已長成的成年爬藤類植物，并留有后期干預爬藤覆蓋措施孔或連繩。該修復技術適用于高山地區，雖然技術簡單，但施工難度大、綠化率較低、人為后期干預較多，而且施工時需特別注意施工人員的安全。

3.3 掛網噴播綠化

掛網噴播主要針對各種巖石、硬質土、砂質土等礦山開采破壞的地方，坡度范圍30°～70°的巖質或土質邊坡。在坡體穩定的前提下，在山體表面采用鐵絲網結合錨桿加固，可以有效降低坡體坍塌或大碎石掉落的風險。在本地土壤中加入綠化植物的種子，采用噴播、機械的方式將土壤種子混合物噴灑到巖面和鐵絲網上，形成比較適于植物生長的生育基盤；坡長大于10 m 時，應進行分級處理，構筑分級巖坎。該修復技術適用范圍廣，但技術復雜、成本高。雖然灌草結合可快速實現綠化效果，且綠化率較高，但是施工難度大，防洪抗災能力弱，施工安全性低，無法種植大型的喬木和灌木，且草本植被成活率低，后期需要大量的水進行噴灌以及人工進行養護或維護。

3.4 生態袋綠化

生態袋綠化法是利用可降解的新型塑料袋，將本地土壤裝入袋中的方法，可采用堆疊法和長條形法構筑擋土結構，并通過錨桿將生態袋固定在陡坡上，生態袋之間由抗老化的鋼絲連接，袋子相互間形成整體的生態柔性擋土結構；在生態袋上打孔并將綠植種在孔中。在生態袋內外立面采用混播、噴播、壓播、插播方式進行綠化，形成整體的生態柔性擋土結構。植物根系通過這種新型軟體邊坡自由生長，進入巖土基層，從而達到綠化效果。施工方法主要為堆疊法和長條形法。該修復技術適用范圍廣，施工技術簡單，前期投入成本較低，但后期養護投入較大。

3.5 植生混凝土綠化

針對大于60°的高陡巖質邊坡進行防護和綠化，陜西主要涉及秦巴山區，通過選擇適宜配比的喬木、灌木、草本植物種子、苔蘚科種子，并選擇有機肥和微生物菌肥等材料，采用特定混凝土和混合植物種子配方的植生混凝土綠化。以特種水泥作為黏結劑，混合沙壤土、植物種子、肥料和水等組成噴射混合料，使用噴錨機進行噴播。該修復技術成本高，機械化程度高，但修復后護坡強度和抗沖刷能力強。

4 綠化植物選取

4.1 植物種類選取要多樣化

基于自然解決方案的礦山生態修復，要求選取植物類型多樣化，綠化植被種植要具有生態層次感，可增強修復后區域生態系統的植被多樣性，有利于修復后礦山生態系統自然恢復的植被種類生長，有利于區域生態系統穩定性恢復。選取植物類型時，需結合地方鄉土植物物種，對喬灌木、草本以及藤本等植物組合選取，組成具有科學性、生態性、層次性的穩定植被組合，構成多樣而穩定的植物群落結構[2]，其更有利于工程修復后自然修復的穩定進行。礦山生態修復前期，植物種類應突出選取生長速度快的鄉土藤本植物、草本植物，有利于礦山修復的快速綠化覆蓋，改善覆土土壤環境；修復后期，選取喬灌木、草本以及藤本植物等具有生態層次感的鄉土植物，以便長期穩定礦區植被群落。

4.2 因地制宜選取綠化植物

對于開采后缺乏植物生長所必需的營養成分的礦山土壤，前期應選取豆科植物、灌木（錦雞兒、胡枝子等）、藤本植物（野葛、地錦等）、草本植物（紫花苜蓿、野牛草等）進行改良土壤，提高土壤養分，蓄積土壤肥力。對于礦山邊坡土質松散處的綠化植物的選取，應選取根系發達，固土能力強的植被[3]，如丁香、荊條、酸棗、野葛、紫花苜蓿、結縷草等。對于礦山邊坡存在陽坡與陰坡的，需在陽坡選取喜陽植被（構樹、怪柳、檸條、黃刺玫、胡頹子、杠柳等），陰坡選取喜陰植被（桑樹、胡枝子、紫穗槐、地錦、常春藤、萱草等）。

4.3 選取綠化植物要具有抗逆性

不同植物的生長適應性、抗逆性強弱不同，礦山修復綠化植被應選取更加耐瘠薄、耐干旱、耐鹽堿、抗病蟲害的植被，合理配比種植層次性，才能讓其適應礦山修復后區域惡劣的生長環境。因此，在選取綠化鄉土植物種類時，應當依據待修復礦山區域的氣候、土壤、水文等條件，以綠化植物的存活率高、植被能夠長期穩定性生長為前提，確保礦山綠化效果。常見耐瘠薄、耐干旱、耐鹽堿、抗病蟲害的綠化植物有側柏、白榆、白蠟、山桃等喬木，錦雞兒、檸條、紫穗槐、繡線菊、丁香、荊條、枸杞等灌木，野葛、地錦、凌霄、常春藤、杠柳等藤本植物，山野豌豆、紫花苜蓿、結縷草、堿茅等草本植物。

4.4 經濟性與景觀性

基于自然解決方案的礦山生態修復需要考慮經濟性與景觀性，不合理的綠化植物配置不僅不能起到好的綠化效果，而且損耗大量的人力、物力和財力。綠化植物選取應在遵循礦山環境條件和生態規律的基礎上，盡量選取種植成本低、易成活、好養護的植被。同時，要綜合考慮植被的景觀性，充分利用植物的色彩、生長習性和形態，提高植物的觀賞價值。

5 結束語

近年來，我國在礦山生態修復領域已取得了階段性成果，礦山修復技術趨于成熟。礦山修復技術涉及巖土力學、環境科學、水利工程和生態學等多門學科，而基于自然解決方案的礦山生態修復更要求基于自然的理論知識和實踐經驗綜合運用。雖然基于自然的解決方案對中國的礦山生態修復有諸多可借鑒的思路，但是中國區域自然環境特征差異很大，由于篇幅有限，本文尚未就陜西省礦山修復工程技術與綠化植被的選取進行更深入的剖析，因此在今后的研究中，還需要進一步研究自然的解決方案與礦山修復技術創新，并結合地方實際進行分析，逐步建立起基于自然解決方案的礦山生態修復理論和方法體系。