礦山塌陷區生態環境恢復與治理研究

許福興

關鍵詞：礦山塌陷區；生態環境；恢復與治理；層次分析法；模糊數學

中圖分類號：X171.4 文獻標志碼：B

前言

中國礦產資源豐富，大量開采之后，地下空間形成大量采空區域，導致礦區地質結構較為脆弱，生態環境遭受嚴重破壞。數據統計顯示，超過九成煤礦資源分布在荒漠化、植被覆蓋率低、自然災害頻發的干旱、半干旱的內陸區域，這些區域在礦物質開采過程中由于開采方式落后、開采位置不合理等因素造成當地地質結構、自然環境遭受嚴重破壞。為了有效地進行生態保護工作，文章研究礦山塌陷區生態環境污染的詳細情況，并針對現狀提出有針對性的治理措施。

1礦山塌陷區生態環境恢復方法與治理策略

1.1研究區域概況

文章所研究區域位于北方某城市的郊區，該地區處于內陸，常年受到大陸氣候影響，且周圍存在山脈，冬春兩季干燥多風，夏秋兩季高溫多雨。2022年勘察顯示，該礦山塌陷區的錯動總面積達到1.25 km²，南北寬度為862m東西長度為1263 m，塌陷區的總體容積超過287萬m³。西部出現整體下沉，形成明顯盆地，但沒有出現較為嚴重的塌陷坑。

1.2基于模糊層次分析法的塌陷區生態環境評價

1.2.1生態環境評價指標體系構建

該地區的生態環境包含土地資源、生物資源、水資源與氣候資源。由于礦材開采導致的生態環境破壞也覆蓋各個資源，經過實際勘察與專家總結確定生態環境評價指標體系。選取水資源污染、固體污染、空氣污染、噪聲污染、土壤污染、植被污染、地質破壞為一級指標，其二級指標包括地下水污染、礦井廢水污染、工業水污染、礦渣污染、輸空氣污染、作業空氣污染、機器噪聲污染、土地沉陷、土壤污染、農田污染、可種植面積縮小、植被覆蓋率降低、生物多樣性破壞、生態環境污染、地形破壞、建筑受影響等。從該指標出發，利用模糊層次分析法分析所有污染指標之中對于當地影響最嚴重的指標，有針對性地開展修復、治理。

1.2.2基于模糊層次分析法的生態環境污染評價

1.2.2.2模糊綜合評價

模糊數學作為基礎，總體評價研究區域的生態環境污染情況，結合隸屬度，將定性評價向定量評價轉換。V與U分別為環境污染可能會出現的評價結果集合以及三級指標中各個指標的集合。按照相關規定，確定評價集：V={無污染，少量污染，一般污染，污染，嚴重污染}，對應的評分標淮為S={≥90，89～80，79～70，69～60，59～50，≤40}。使用隸屬度函數描述礦山塌陷區環境污染指標得分和指標之間的隸屬程度，文章的隸屬度函數為三角形分布函數。使用U（x）描述隸屬度函數，x為指標得分。

使用模糊綜合評價結合隸屬度函數，評價礦山塌陷區生態環境。構建指標集的評價矩陣R，指標集之中第i個指標與評價集中第j個元素之間的隸屬度為r_ij，評價指標數量表示為n。使用式（8）表示評價矩陣：

將對比結果與評價集對比，確定影響研究區域生態環境最嚴重的指標。

1.3恢復與治理措施

1.3.1礦山塌陷回填恢復治理

先使用機械設備對礦山塌陷區開挖踏實，幫助塌陷區周圍土體實現均勻沉降，剝離塌陷區周圍的高陡邊坡，再將合適的土體回填至塌陷區域，使得塌陷區域周圍土體保持平行，以便于進一步綠化與治理。

1.3.2水系連通恢復治理

礦山開挖之后會導致河流改道、濕地斷流等情況出現，水系連通恢復治理就是截流改道的河流，重現連通斷流濕地，重新修復被破壞的水文環境，使得原有水源輸送功能得到恢復。該方法需要整理礦渣殘留的形狀，還要把阻斷水系的物質清除，連通地表水系，重塑地形結構，建構排水溝網，加快植物根系相互連接固水。

1.3.3基于無人機播種的植被恢復治理

通過農植機向土壤和水系修護之后的研究區域播撒草種?？紤]土壤特征與降水、氣候情況，選擇檸條、草木犀、高羊茅等多種適合當地生長的植物種子，播種密度控制在30g/m²，可達到綠化目的。

2試驗結果

2.1塌陷區生態環境污染評價結果

使用文章方法計算影響塌陷區生態環境的各個指標權重，計算結果見表1。

從表1中能夠看出，水資源污染、土壤污染、植被污染權重較高，分別為0.325 4、0.2191、0.2401。水資源污染又分為地下水污染、礦井廢水污染和工業水污染，地下水污染權重最高為0.1241；土壤污染又分為土地沉陷、土壤污染、農田污染和可種植面積縮小，其中，可種植面積縮小權重最高為0.1736；植被污染分為植被覆蓋率降低、生物多樣性破壞和植被破壞率，植被覆蓋率降低權重為高為0.1647。說明研究區三方面污染較為嚴重，可種植面積縮小、植被覆蓋率降低，地下水污染嚴重。將表2中的權重結果代入文章方法中，計算各指標得分，計算結果見表2。

從表2能夠看出，研究區域水污染、土壤污染、植被污染評分均較低，分別為48、52、55。水污染中地下水污染評分最低為51；土壤污染中可種植面積縮小評分最低為52；植被污染中植被覆蓋率降低的評分最低為49。說明該研究區域出現嚴重土壤污染、水污染以及植被破壞污染，這些污染問題嚴重威脅礦山塌陷區的生態環境可持續發展，需要有針對性地治理、恢復研究區域的水資源、土壤資源、植被綠化。

2.2礦山塌陷區生態環境污染治理與恢復

明確研究區域最嚴重的污染問題以后，開始對該地區的生態環境進行治理并恢復塌陷區、植被與水資源，修復前后對比見圖1。

圖1（a）與圖1（b）分別為使用文章方法修復前后塌陷區的土層結構示意圖，試驗結果顯示，該區域的礦山塌陷區除了礦藏層以外，由下至上分別為泥巖層、黏土層、含水層、雜土層、母質層與心土層，恢復治理以后，使用黏土取代原有的礦藏空間與泥巖層，含水層與部分雜土層由人造含水層填補，剩余土層由基底層填補，渣土回收改造回填心土層與母質層，地表種植植被。對比圖1（c）和圖1（d），文章采用無人機播種恢復治理研究區域植被，降低人力成本消耗，控制植被恢復的面積與密度，獲得較為滿意的治理修復效果。圖1（e）和圖1（f）是水系連通恢復治理前后效果。未恢復治理前，礦山塌陷區阻斷水系連通，沒有水系滋養的區域出現大量植被退化區。圖1（f）為恢復治理后的效果，水系連通以后植被退化區域消除，在無人機播種配合下，植被得到恢復，實現研究區域生態環境整體性恢復治理。

3結束語

大量機械開采活動導致礦山塌陷現象嚴重，對周圍地區的生態環境造成負面影響。為解決這一問題，文章研究了礦山塌陷區生態環境的恢復與治理。首先，評價研究區域中對礦山塌陷區生態環境影響最嚴重的指標。通過調查和監測，確定污染物濃度、土壤質量、水體狀況等多個指標，并進行綜合評估。根據評估結果，制定有針對性的恢復治理策略。針對影響最嚴重的指標，制定恢復治理策略。例如，回填塌陷區域；利用無人機播種技術，對塌陷區域進行植被恢復，以加強土壤保持和水源涵養能力。還可以建立連通水系的措施，確保植被的水源供給，促進生態系統的恢復。