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以绿色矿业建设和矿山生态修复推进矿业高质量发展

北极星环境修复网  来源:中国矿业报  作者:王琼杰  2021/7/28 8:57:36  我要投稿  

北极星环境修复网讯:随着“双碳”目标的提出,“十四五”时期将是我国经济社会发展全面绿色转型、实现生态环境质量改善由量变到质变的关键时期,也是我国矿业转型升级、实现绿色高质量发展的重要窗口期。

我国矿业的高质量发展之路应该如何走?中国工程院院士、北京科技大学教授蔡美峰在近日举行的中国县域矿业绿色高质量发展百人论坛暨黄河几字弯矿区生态修复与治理研讨会上表示,要从推进绿色矿业建设和矿山生态修复治理两方面入手,实现我国矿业绿色高质量发展。

蔡美峰认为,遵循自然生态系统的物质循环规律,将矿业开发和谐地纳入自然生态系统物质循环过程,形成清洁生产、资源高效回收和废物循环利用为特征的绿色生态循环经济发展形态。尤其是在采矿全过程中,既要实施科学有序的开采,又要把对矿区周边自然和生态环境的扰动控制在环境允许的范围内。采用绿色智能不破坏生态环境的采矿方法,实现矿业生产和环境保护的协调统一。同时,他表示,实现矿业的可持续发展,必须采用先进可行的技术和方法,进行矿山生态环境的修复和治理。

1绿色矿业建设必先从绿色开采做起

蔡美峰认为,发展绿色矿业、建设绿色矿山必须先从绿色开采做起,将采矿与生态环境作为一个大系统进行研究。不只把矿产看成资源,同时把土地、地下水、植被、大气等构成生态环境的各种要素都当成重要资源进行利用和保护。

矿山建设伊始,就要对采矿可能造成的对环境与生态系统影响及破坏进行充分评估,通过科学设计并采用先进技术,尽可能减少开采过程中对生态环境要素的影响和破坏,从源头上着力做好矿区自然和生态环境的保护。要有效控制矿山地压活动、维护地表和地下岩层稳定,避免和控制采矿引起地表沉陷,山体崩塌、滑坡、地下采场顶板冒落、岩爆、突水等地质和动力灾害发生,以及由它们造成对原生植被、水资源及生态环境系统的严重破坏。

“采矿、选矿产生大量废石、尾矿,它们是持久并严重的污染源。”蔡美峰说,要以精准切割的方法开采矿石,可以减少废石的产出和排放;同时,开发新的选矿工艺和设备,提高选矿回收率,从而大大减少尾矿排放量。废石、尾矿等废料产出和排放最小化,可以将矿山环境污染防治从传统的末端治理转移到从源头上控制。

绿色开采重在源头和前端。蔡美峰认为,实施采选一体化技术,如矿浆输送技术,将矿石预选后在井下破碎、研磨成矿浆,用管道水力输送至地表选矿厂。与其他运输方案相比,具有基建投资低、对地形适应性强、不占或少占土地等一系列优点,是一项有利于环境保护的技术。而将选矿厂建在井下,开采的矿石在地下进行选矿,然后直接向地面输送精矿,选矿产生的废石与尾矿留在井下用于采空区充填,实现原地利用,并减少排出地面后对生态环境的污染、破坏。而且地下选矿省去征地建厂建库和尾矿库管理的费用,消除了尾矿库产生各种自然灾害的根源。这是发挥矿产资源绿色高效开发综合效益的重要举措。

固体废弃物的堆存,压占大量土地,破坏森林、植被、地貌;废石和尾矿无序排放,淤塞河道、污染水体,对矿山生态环境和人类健康与生存带来极大危害。所以,实现废弃物大规模资源化利用,消化和处理掉堆存的废弃物,并大幅度减少今后的排放和堆存,对环境保护的意义重大。蔡美峰表示:“对不可避免产生的废弃物,尽可能直接在原地回收和有效利用。如地下矿山,将采矿产生的废石、选矿产生的尾矿用于充填地下采空区,对维护地下采场的稳定与安全将发挥重要作用,同时避免和控制废弃物排放对环境和生态造成污染和危害。”

“矿产资源开发造成的矿山及周边环境污染与生态破坏,传统采矿模式采取末端治理的方法,工作量大、效果差。为此,必须与采矿同步开展土地复垦、绿化、防治水土流失等保护矿山生态环境的活动,如果等采矿全部结束、生态环境已被严重破坏再做治理,代价太大,而且达不到恢复自然生态环境的效果。”蔡美峰表示。

2矿山生态环境保护与修复治理必须同步进行

在矿山开采前,对采矿开挖可能造成的对环境与生态系统的影响及破坏进行充分评估,包括地面自然和生态环境系统、植被系统、水文系统、建筑物设施等。要通过科学设计,规避可能出现的影响与破坏,从源头上做好矿区自然和生态环境的保护。

蔡美峰指出,露天矿开采要始终把采场和排土场的边坡稳定性维护放在最重要的位置,采取有效监测与控制措施,规避边坡滑坡、倾倒、崩塌、泥石流等灾害事故的发生。这些事故对自然生态环境、植被、建筑物设施、人的生存环境会造成毁灭性的破坏。地下矿开采过程中,要采用充填法等手段处理好采空区,有效监测和控制矿压活动,避免采空区存在和失稳引起顶板塌方、冒顶、地表沉陷、破坏贯通等严重破坏环境的灾害事故的发生。

“露天采矿对环境的影响范围大,可造成的灾害类型多,从保护环境和生态的角度考虑,应尽可能将露天开采变为地下开采。”蔡美峰说。

土地复垦是矿山生态修复的主要举措,服务于环境整治和农地保护与恢复两个目标。

蔡美峰说,土地复垦技术主要可分为物理工程技术、化学技术和生物技术三大类。物理工程技术是矿山环境和土地整治的主要手段。包括:地表整形工程。采用充填、回填、堆垒和平整等措施,对复垦土地的地形以及地貌进行一定的整理和修复,使之达到矿区自然环境和复垦地使用的要求。挖深垫浅工程。将局部积水沉陷较大区域挖深,用于养鱼、栽藕等,用挖出的泥土垫高下沉较小区域,形成农地。把沉陷前单纯种植性农业变成种植、养殖相结合的生态农业。尾矿造地复垦工程。尾矿属于无机物质,不具备基本肥力,可采取覆土、掺土等方法处理后进行造地复垦、植被绿化。还有一些必要工程措施,如削坡卸载、挂网加锚杆、建挡土墙等边坡稳定措施,截排水减少水土流失以及覆盖措施等。

土地复垦化学技术主要作用是改良土壤。针对酸性土壤,使用尾矿、煤灰等工业废料来降低土壤酸性;对碱性土壤或ph值较高的土壤,利用腐殖酸等物质进行改良;施用有机肥或氮、磷、钾等无机肥来促进土壤熟化、增加土壤肥力;对于有毒的尾矿及废弃物和被污染的土地,一般先进行表土覆盖。

而土地复垦生物技术主要是林草种植。在选择树种、草种时,必须根据当地自然气候条件和岩土成分,考虑树种、草种的抗旱性、抗寒性、耐贫瘠性、生长发育速度和一定的土壤改良作用;土壤动物蚯蚓的存在可以改良土壤结构,增加土壤保水保肥的能力,还可以应用菌根、酶等微生物对废弃地进行改良。复垦应重视采取生物技术,在生态环境良好的复垦区注重采前生境保护、采后生境恢复;生态环境脆弱区更应注重生境保护,采后进行复垦工作时,多注重生态效益,改善矿区生态环境。

在谈到环境整治与生态修复综合技术时,蔡美峰认为,生态修复以污染控制、生态价值、生物多样性、环境效益、景观改良等为目标和评价指标。主要技术有:

01被污染土壤治理技术

主要包括物理、化学和生物三类修复技术。物理修复包括充填法、换土法、客土法和深耕翻土法等;化学修复通过添加化学物质改变土壤性质;生物修复运用微生物和植物,使土壤中的有害污染物得以去除。

02土地整治与复耕技术

矿区在采矿初期剥离的表土,包括耕地的表土,在开采后的环境整治中,除用于填埋采矿形成的地表坑洞外,还可作为矿区复耕覆土之用。应根据不同情况,采取土地整治和覆土措施,恢复耕地功能。

03水均衡系统保护技术

采用保水开采技术,有效避免和防治对含水层的破坏;优化井巷工程设计,不在含水层中布置井巷工程或减少穿越含水层的工程量,以减少对含水层的破坏。

04废水治理技术

包括物理法、化学法和生物法三种。物理法有吸附法和膜分离法两种。吸附法主要用于废水的深度处理和给水处理,传统的吸附剂有活性炭和磺化煤,新开发出的有硅藻土、膨润土和壳聚糖及其衍生物。膜分离法主要用于清除废水中镍、铜、锌、铅等金属离子。化学法包括化学中和法和化学氧化法,中和法通过中和剂使废水中重金属离子生成氢氧化物沉淀与水分离,氧化法通过化学氧化将液态或气态的无机物和有机物转化成微毒、无毒的物质,达到废水排放的标准。生物法利用微生物分离水体中的重金属离子并清除出去。

05植被恢复技术

根据当地情况,选择根蘖性强,生长迅速,耐干旱贫瘠的适生树种,以保护现有植被为主,开展植树造林、还林还草生态建设;对废弃不用的开采工作面和堆放的弃土、弃渣表面,应先覆盖20~50厘米的土壤再进行植被恢复。

3生态文明建设必须摆在发展全局高度位置

绿色矿山是我国矿业行业贯彻落实生态文明理念、推进生态文明建设的重要实践。蔡美峰表示,绿色开发是保证矿业可持续发展的命脉,也是保证本世纪中叶建成美丽中国, 国家允许矿业开发的模式。这是新时代保护生态环境制度的刚性约束和不可触碰的高压线。

“合理利用资源、保护环境,是实现矿业可持续发展的必然要求。只有走以最有效利用自然资源和保护环境为基础的循环经济发展之路,矿业可持续发展才能得以实现。”蔡美峰说,生态环境是人类生存和发展的根基。党的“十九大”把“人民日益增长的美好生活需要和不平衡不充分的发展之间的矛盾”明确为目前我国社会的主要矛盾。伴随着社会经济的不断发展,人民群众对优美生态环境的需要日益成为这一矛盾的主要方面。因此, 必须把生态文明建设摆在发展全局的高度位置。

“ 全国范围的生态环境整治和绿化建设,利用森林植被吸收二氧化碳,将是实现碳中和的重要手段。建设绿色矿山,发展绿色矿业责任重大,意义深远,也是中国矿业实现高质量发展的必由之路。”蔡美峰最后表示。


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