探讨矿山废弃地生态恢复治理技术——以紫金山金铜矿为例

刘珊珊，谢桂芳（紫金矿业集团股份有限公司，福建　上杭　364200）



探讨矿山废弃地生态恢复治理技术
——以紫金山金铜矿为例

刘珊珊，谢桂芳（紫金矿业集团股份有限公司，福建上杭364200）

矿山废弃地是矿山开发的必然产物，会对周围的生态环境产生极大破坏，如何有效地开展矿山废弃地生态恢复，是矿山在可持续发展过程中所面临的重大问题。本文以福建紫金山金铜矿为例，总结其在矿山废弃地生态恢复方面的技术措施，以及在恢复过程中，立足发展多元化生态景观建设，从而为同类矿山废弃地的修复提供参考。

矿山废弃地；生态恢复；紫金山金铜矿；技术措施

矿山在开采过程中，不可避免地会形成大量不同类型的矿山废弃地，对周围环境造成一定程度的负面影响，如改变原有的自然景观、破坏地表植被和土壤理化性质、诱发山体滑坡、造成水土流失、降低生物多样性等一系列生态环境问题［1～2］；同时，矿山废弃物的排放和堆存也会造成土地资源的浪费、土壤退化、局部地区重金属污染等危害［3］。因此，矿山废弃地作为一个严重的环境问题，需要在生态学、土壤学和环境科学理论的基础上，全面分析其特征，针对突出问题和难点问题加以突破，以实现矿山废弃地的生态恢复与重建。目前，生态环境恢复和重建的主要措施有：矿山废弃地的重新整理［4］；基质改良法；微生物的应用［5］；植物重建与景观再造。此外，在植被重建过程中，还要考虑周围景观的空间配置和格局，增强各景观要素间的镶嵌性，以提高矿区的生物多样性和景观娱乐功能［6］。本文以福建省紫金山金铜矿为例，介绍金属矿山废弃地的生态恢复实践技术。

1　紫金山金铜矿基本情况概述

紫金山金铜矿是我国20世纪80年代发现并探明的特大型有色金属矿山之一，是一个典型的上金下铜、金矿床和铜矿床均达到特大型规模的斑岩型矿床。矿区内的陆地生态系统主要是森林生态系统，以常绿阔叶林、针叶林和毛竹林为主，林草覆盖率达70%，其中，暖性针叶林是该区域分布面积最大、最主要的植被类型，该区域的暖性针叶林主要是马尾松和杉木林；阔叶林以次生阔叶林为主，主要为中、幼龄林，树种主要为米槠、甜槠、枫香、罗浮栲、细柄阿丁枫等。

2　紫金山金铜矿主要废弃地类型及生态恢复技术措施

紫金山金铜矿采用露天与硐坑相结合的开采技术，金矿的选冶主要以堆浸为主、炭浆吸附为辅；铜矿是采用“分步优先选铜再选硫”的浮选工艺生产铜精矿和“堆浸-萃取-电积”湿法冶金工艺生产阴极铜。因此，在开采和选冶过程中就会形成大量的废弃地，主要分成采矿废弃地、选矿尾碴废弃地和矿山附属设施建设形成的废弃地三大类。

2.1采矿废弃地生态恢复技术措施

采矿废弃地是在露天开采过程中，剥离了地表的植被、土壤和岩石，形成的大面积裸露地面以及堆放废土废渣的排土场。

紫金山金铜矿露天采矿场由陡帮开采形成的边坡，主要分为陡帮开采边坡和靠帮边坡两种，陡帮开采边坡坡度为60～85°，分级分层爆矿铲装开采，每层边坡垂直高度为12m，由于目前仍处于开采作业阶段，暂未对此类边坡实施植被恢复；靠帮边坡由预裂爆破形成，坡度在 60°以上，每层坡长约24～25m，该类边坡是以花岗岩为主岩石构成的岩质边坡，边坡较陡，高差大，岩性不稳定，植被恢复极难，目前只有试验性的植被恢复工作。

排土场主要堆放了露天开采产生的大量废土废碴，其表现出的性质：①强酸性。pH的平均值约2.47。②重金属含量高，特别是铅、铜和砷。③产酸潜力大。NAG-pH实验结果的平均值为1.90，低于原始pH值，表明该区域的土壤存在很强的酸化能力。④土壤贫瘠，N、P、K、有机质等基本营养元素严重缺乏。

矿区目前仍处于生产阶段，排土场也正在使用，因此，现阶段并未开展植被恢复工作，主要是采取疏清堵浊、渣水分流的方法，把排土场80%以上的汇水引到排土场以外，防止边坡大面积塌方，同时在排土场下方设置拦截坝，防止地质灾害的发生。

2.2选矿尾渣废弃地

选矿尾渣废弃地主要包括金矿尾渣废弃地、铜矿堆浸渣废弃地和尾矿库废弃地。

2.2.1金矿尾渣废弃地的生态恢复技术措施

（1）紫金山金矿属低品位矿，含金矿石经堆浸后会产生大量的废弃矿碴。这类矿碴呈弱碱性，pH值在8.0～9.5，边坡坡度在35～40°，矿主体为各种已矿化及氧化的中细粒花岗岩，结构松散，强度低，含砂石多，非常贫瘠，持水能力差，抗软化能力弱，抗剪切强度低，故边坡的稳定性相对较差。

该类废弃地修复的第一步是固坡。采取分级削坡和修筑马道削坡，减缓上部陡坡，通过削坡取碴，减轻滑坡体上部的荷载和减小滑体的体积，然后将其反压在下部缓坡（阻滑体）上，形成自然安息角，增加阻滑体的阻滑力量，防止上部边坡向下滑动。

（2）进行排碴边坡水路引导工程，减小地表水对边坡的冲刷。主要有两种方法：边坡周边截水和坡面径流引流。边坡周边截水法是在边坡边界设置截流沟，充分利用斜坡坡顶现有的平台和道路，并对坡顶马道进行硬化，用混凝土加固外侧挡墙，在马道与挡墙间形成U形排水沟，将马道、道路面修成内低外高的斜面，以利于内侧的排水沟汇集水流。坡面径流分流法是在每级边坡顶部修建挡水墙和截流沟，引流上部边坡汇水，目的是不让边坡顶部的汇水冲刷边坡，同时，在边坡合适位置修建消能台阶，减少水流的贯性，以防止汇水流速过快、过猛，冲刷边坡。

（3）进行植物品种的选择。根据矿区当地气候和土壤条件，通过实验室模拟种植、现场种植、经验类比等方法选择确定。禾本科和豆科植物往往是很好的选择，如狗牙根、类芦、香根草、百喜草、雀稗等是应用较广的植物品种。

（4）进行植被修复。先铺种本地草进行固坡绿化，然后再种树造林绿化。经过二次破碎的高品位矿石的尾矿碴边坡可直接铺种本地草；但未经破碎直接入堆的尾矿渣，颗粒度非常不均匀，块度大的废石全部滾至坡底，需先人工将石块整理铺平，再用客土回填，将矿碴石缝隙补满，填土厚度最好在5cm以上，以保证草坪正常生长，边坡修整好后，将成块的草皮用竹钉固定在边坡上，草皮间隙处填补一些草皮碎屑或草皮土，铺植的厚度在8～10cm为宜，铺植好后用铁锹等拍打夯实，使草坪土壤与边坡紧密结合，防止雨水冲刷。本地草固坡绿化后，第二年可以开始种植马尾松、桉树等先锋树种造林绿化。

2.2.2铜矿堆浸渣废弃地的生态恢复技术措施

铜矿堆浸场主要由堆浸废石堆弃而成，坡面松散，含有硫化矿物，没有土层，pH值低，约为2.0，并含有大量铜离子，后期如果与水接触会有很强的产酸潜力，且产酸过程中会伴随产热，最高温度可达60～70℃。该类废弃地生态治理最大的难点在于：①坡面松散，后期施工稳定性较差；②酸化程度高，严重制约植物的正常生长；③后期持续的喷淋会对坡面土壤和植被造成严重的酸性污染，制约生态工程的实施。

针对该类型的废弃地可采取有效的隔离和覆盖措施，减少降水入渗，并采用化学中和法改变铜矿渣的化学性质，使其成为能适宜植物生长的介质。但是由于铜矿的堆积面积大，需要大量石灰，恢复成本较高，且矿渣堆积厚度深，很难保证下层的铜矿渣反应完全，该方法仅适用于局部地区的恢复；或者通过引入外源微生物，利用细菌还原细菌，有机微生物在繁殖时消耗铜矿渣体反应产生的大量酸，使原来在酸性环境下生长的细菌活性逐渐下降，改变渣体的化学性质，还原成可供植物生长的渣体，再覆土恢复植被，该方法可从根本上改变渣体的化学性质；或利用防渗材料对铜矿渣体进行覆盖，形成一层防渗隔离层，再回填1～2m厚度的金矿渣体和土壤，铺种草坪和种植乔灌木恢复植被。以上三种恢复方法具体选择哪种还有待于继续探索研究，由于目前紫金山的铜矿堆场还在继续往上堆，暂时无法恢复，但是为了后续工作能够顺利开展，也在积极地探索最适合的方法。

2.2.3尾矿废弃地的生态恢复技术措施

尾矿的堆放侵占了大量土地资源，还会对周围的水环境、大气环境、土壤环境等造成一定影响。尾矿在选矿过程中经受了破磨，质量减小，表面积变大，堆存时易流动和塌漏，尾矿成分及残留选矿药剂对生态环境破坏，尤其是含金属的尾矿，其中硫化物产生酸性水进一步淋浸金属，如果流失将对整个生态环境造成危害。目前紫金山尾矿库正在使用中，主要是对尾矿坝坡面上进行复垦植被。

2.3矿山附属设施建设形成废弃地

在矿山开发过程中，为生产用地需要，会通过开挖回填土方，平整场地，形成相对开阔的工业场地，这个过程不可避免地会破坏地表自然植被，形成表土裸露。填方边坡主要由弃土及弃石堆积而成，压占原有的自然植被，且在雨水的作用下，极易产生径流沟，造成水土流失。道路上裸露的边坡一般是为兴建道路从原始山体直接爆破和开挖而成，坡面大多属于岩石和强风化岩，边坡相对较短且较稳定；道路下边坡主要是由上部土石堆积而成，结构较松散，易发生溜方、滑坡。

道路内侧边坡可采用藤本植物垂直绿化或客土喷播绿化，在边坡脚砌花池，在花池里放入比较肥沃的土壤与有机肥，有机肥可采用草炭土或发酵过的农家肥，然后再种植爬山虎、炮仗花、中华常春藤等藤本植物垂直绿化。道路下边坡可采用多种草籽混合直接点播和撒播的方式进行植被恢复。另外，还可以在缓坡上种植巨尾桉等速生树种，以起到快速恢复植被的作用。

3　结语

矿山生态恢复工作是一项繁杂而漫长的工程，需要根据矿山具体环境条件做出长期规划，因地制宜，采取工程和植物措施相结合的方式，以最小的经济投入获取最大的生态恢复治理效果。本文通过对紫金山金铜矿矿山废弃地生态恢复技术的总结，为同类矿山废弃地的修复提供参考，针对修复过程中存在的重点难点问题，还有待于继续探索研究，从而推动我国的矿山废弃地生态恢复事业不断发展。

［1］王 林，曹 珂，车 轩，等.矿山废弃地生态恢复研究进展［J］.现代矿业，2013，536（12）：170～172.

［2］吴靖雪，张 希，李 鑫.矿山废弃地生态修复模式与技术研究［J］.现代商贸工业，2015（7）：83～84.

［3］邓如兴.矿山废弃地生态治理研究进展［J］.内蒙古煤炭经济，2013 （12）：8～10.

［4］连金友.福建土地资源中露采矿山生态环境恢复治理探讨［J］.资源节约与环保，2014（1）：161～162.

［5］汪成成，刘红民，刘 畅，等.我国矿区废弃地土地复垦技术研究综述［J］.辽宁林业科技，2014（1）：36～38，51.

［6］王 军，张亚男，郭义强.矿区土地复垦与生态重建［J］.地域研究与开发，2014，33（6）：113～116.

刘珊珊（1989-），女，汉族，河南洛阳人，助理工程师，硕士，主要从事矿山生态恢复与环境污染治理工作。

S153

A

2095-2066（2016）13-0102-02

2016-4-10