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李昊阳:矿山环境治理方法与生态修复技术

北极星环境修复网  来源:工程管理前沿  作者:李昊阳  2019/12/13 13:22:36  我要投稿  

北极星环境修复网讯:摘要:人口、资源、环境,是当今社会可持续发展进程中面临的主要问题,实现人口、资源环境的均衡和谐发展势在必行。从理论层面进行分析,地方环境可持续发展是社会整体稳定运行的子集。而矿山生态环境治理及修复则是地方环境可持续发展的关键。据此,综合利用恢复生态学、资源经济性原理及方法,对矿山土地生产力恢复及矿山生态系统维护进行探究分析具有非常重要的意义。充分体现绿水青山就是金山银山的现实意义。正结合现在长江经济带(七星关区)废弃矿山生态修复工程,具有十分重要的指导价值,实现理论和实践的充分融合。

关键词:矿山环境;治理;生态修复

一、矿山环境治理与生态修复现状

在近十年发展进程中,我国矿山开发事业飞速发展,矿业经济在国民经济中的作用也直线上升,取得了突出的经济效益。但是,由于矿产资源开采是人类活动中最大规模改变地表景观、破坏地表生态系统的活动,我国大规模的矿山开采对我国土地环境造成了极大的破坏,促使矿区周边土地资源急剧减少。其中露天采矿场采空区主要生态重建方式为天然植被恢复、人工促进植被恢复两种类型。配合蓄水重建、挖深垫浅技术、农林重建等措施,可促使植被加速恢复;而尾矿场生态重建主要利用人工绿化的方式,通过矸石生态重建、塌陷区生态重建,促使生态恢复;排土场生态重建主要用技术为排土场土壤植被恢复、排土场土壤稳定技术、植被物种筛选配置技术等;塌陷区生态重建主要依据矿区采矿塌陷区重建后发展方向,综合考虑农业、水产养殖、建筑等因素,制定对应的生态重建方案。

二、矿山环境治理与生态修复生态环境效应

2.1水文地质变化及区域水质污

在矿山开采过程中,矿区疏干排水、矿区裂缝及塌陷等问题的发生,会直接影响矿区开采模块地下储水结构发生变化,进而导致地下水位下降、大面积疏干漏斗出现、地表径流变更等问题发生。再加上矿山开采阶段矿坑水、废水淋滤水等工业废水的排放,对矿山周边水源造成了严重的污染。

2.2地质灾害发生概率增加

矿山开采作业的进行必然会导致地下采空问题发生。而地下采空问题的发生,不仅会影响矿山周边山体及斜坡的平稳安全性,而且会加剧地面开裂、坍塌、滑坡等事故发生概率。再加上矿山开采排放废渣大量堆积在山坡、沟谷位置,废石废渣与泥土混合会直接导致废石废渣摩擦力、透水性减小。此时若出现暴雨天气,则会增加泥石流发生概率。

2.3土壤污染与退化

在矿山开采后需要将表土清除并覆盖新土或矿渣,而采矿过程中大型采矿设备的重型荷载作用,会导致矿渣或新土逐渐坚硬、板结。再加上矿区地面采空塌陷问题的发生及矿山固体废渣的排放,会直接导致土壤产生裂隙。随着土壤裂隙的扩大,土壤养分会逐渐流失,矿山固体废渣中毒害成分会直接渗入土壤中,造成严重的酸碱污染、重金属污染、有机毒害物质污染。

2.4水土流失加剧

在矿山开采过程中,由于露天矿坑开挖、井工矿抽排地下水等作业,会直接破坏地表植被。进而导致矿山开采区域地下水位出现大幅度下降,逐渐形成大面积人工裸地。此时若出现大面积降雨,则会在矿山地面起伏及沟槽的作用下加速地表水流动,最终促使水土冲刷加剧。

三、矿山环境治理与生态修复影响因素

3.1土壤因素

土壤是矿山环境治理及生态修复作业正常运行的前提,也是岩石圈表面植被存活生长的关键因素。其不仅可以提供植被存活生长所需的矿物质元素、水分,而且可以为生态系统中生物部分、无机环境相互作业提供载体。这种情况下,土壤内酸碱值、土壤结构、母质、营养状况等因素,就直接影响了矿山环境治理与生态修复效果。

3.2光照强度

光照强度是矿区内植被光合作业主要能量提供者。根据光照强度的差异,矿区环境治理人员可选择适宜的生态恢复植被类型,如耐阴植物、阳性植物等,以保证生态修复效果。

3.3温度及水分

温度可以通过气温、地温两个渠道对植被生长活性造成影响。而植被生长活性直接影响了矿区环境治理与生态修复效率。


水分是植被正常存活生长的关键因数,也是植被光合作用及呼吸作用的主要参与元素。其可以为植被矿物质营养吸收、运输提供良好通道。植被供水情况,也直接影响了矿区环境治理及生态修复效果。

四、矿山环境治理与生态修复典型技术

4.1矿山土壤污染治理典型技术

4.1.1表土转换及客土覆盖

表土转换主要是在矿区开采作业开展前期,作业人员可首先将表层、亚表层土壤挖走,并储存在适宜的环境中。在矿区采矿作业结束后,将以往储存的土壤放回原处。上述方法虽然在一定程度上破坏了矿区周边制备,但是整体土壤物理性质、种子库、营养条件没有较大的变化,可以便于本土植物在较短的时间内生长存活。

4.2矿山植被恢复典型技术

4.2.1植被生长卷铺盖法及高陡岩石边坡绿化法

植被生长卷铺盖法主要应用于坡度较缓且低矮的土质边坡,利用当地草皮进行铺种。其可在短时间内形成目标种群。

高陡岩石边坡绿化法主要是通过在矿山边坡面上种植植被可持续生长的基质。并将基质长时间固定在矿区开挖后岩石边坡面层。同时利用废弃秸秆制作的固土板状结构,根据不同地质条件,进行植被物种选型及室外生长实验,以保证高陡岩石边坡绿化效果。

4.2.2液压喷播法

常用的液压喷播法主要包括挖沟换土液压喷播、客土液压喷播、湿法喷播等几种类型。其中挖沟换土液压喷播主要应用于土量较多且强风化演示坡面;而客土液压喷播主要应用于土量较少且岩石边坡;湿法喷播主要应用于坡度较缓的土质边坡。液压喷播法具有速度快、效率高、适用区域广、机械化程度高的特点,可在短时期内达到草坪绿化的目的。

4.2.3生态多孔混凝土绿化法

生态多孔混凝土绿化法最初应用于21世纪初期天津外河改造工程。其主要是在无沙大孔混凝土内,进行酸性聚合物、聚酯稀纤维的掺加。并逐层覆盖腐殖土、种子、稀释肥料、保水剂、植物纤维等物质,为植被物种生长提供良好的条件。

4.3矿区水土流失综合治理技术

4.3.1矿山植被恢复工程

矿区植被恢复技术主要是利用当地植被,逐步调整矿区生产环境,降低水土流失问题。在矿区植被恢复技术应用过程中,矿区环境治理人员可综合考虑矿区气候、土壤条件、植被品种近期表现及长期优势、植被生物学特性等因素。优先选择成活率高、速生、固土效果好、根系发达的植被,保证植被恢复技术应用效果。

4.3.2边坡防护及固体废弃物拦挡工程

边坡防护工程主要针对矿山开采阶段形成的不同类型的边坡,在植被恢复措施实施的基础上,结合边坡稳定程度,采用石砌护坡、植被护坡的措施,保证边坡稳定。

固体废弃物拦挡工程主要是在矿区废弃地或者废石废渣堆积地,进行排水工程、拦渣坝、挡渣墙等设施建设,以达到防漏、拦挡的目的。

4.3.3坡面排水及土壤整治工程

坡面排水工程主要针对威胁矿山安全的坡面,根据边坡长度,进行截流沟、排洪渠的分段设置。结合林草带的综合布设,可降低坡面径流对地表冲刷作用,保证矿区开采作业平稳进行。

土壤整治工程主要利用排蓄结合的方式,针对矿山生产阶段产生的废弃工业场地、废石堆、尾矿库等废弃区域,进行排水拦渣作业。同时对服务期满的尾矿库进行复垦措施,以保证三废问题的有效解决。

总结:

综上所述,典型矿区环境污染治理及生态环境修复技术主要包括物理治理技术、生物治理技术、化学治理技术三个模块。其中生物治理技术主要从微生物、动物、植物三个方面进行修复,具有环境扰动小、投资少、设施便捷等优良特点。因此,在矿区污染治理及生态修复阶段,矿区环境治理人员可综合利用生物治理技术、物理治理技术及化学治理技术,通过矿区土壤培肥改良,同步改善矿区土壤团粒结构、酸碱值、土壤养分、有机质等模块,为矿区生态恢复目标的实现提供保障。

原标题:矿山环境治理方法与生态修复技术

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