露天废弃矿山治理存在的问题及对策

贵州省大方县自然资源局 葛永均

一、矿山开发的基础环境

从环境影响因素的角度分析，矿山开发环境主要分为矿山区域环境影响因素、生态环境影响因素和环境污染影响因素。从三类因素的最新情况来看，我国矿山环境的开发并不乐观，从开垦的面积上分析，仍然存在较多环境污染和环保问题，亟待整治和处理。

二、露天废弃矿山废弃地的分类特点及修复现状

（一）矿山废弃地的分类特点

依据矿山废弃地的形成机理，集合相关勘察调研的结果分析，可得出表1中的矿山废弃地的分类特点。

表1 矿山废弃地的分类特点

（二）矿山废弃地修复现状分析

近几年，尤其是针对各个行业领域提出的节能环保可持续发展理念的落实，矿山废弃地环境的整治与预防修复加大了资金投入，截至2020年底，累计投入达到1000多亿元，已经修复完成的矿山废弃地面积也达到90万hm2，但是总体看，治理的总有效率仅为29.9%。总体来看，我国矿山废弃地的环境整治及治理的历史痕迹相对较多，治理存在较大的压力，目前从治理资金的来源看，主要以财政补贴和政府财政拨款为主，但是更多的矿山修复企业的资金来源于自给自足，需要更多企业自行承担修复的成本。目前，我国在矿山废弃地的治理合作方面缺乏综合性的合作模式，在土壤污染修复领域，由于具有较高的商业开发价值和较高的社会参与度，修复场地在技术和市场上已经开始成熟，成为目前土壤修复的主要市场。由于耕地直接关系到食品安全，政府已经启动了大规模的建设项目示范，而矿用地相对偏远，还没有探索出好的市场模式。但是，从土壤治理环境来看，矿山土地污染巨大，具有积累性、隐蔽性和不可逆性，矿山环境整治治理问题迫在眉睫。

三、当前废弃矿山面临的环境问题

（一）土地占用

矿山露天开采之后，产生的大量废石，大量废石的堆载会占用矿区附近的农田。废弃后的矿区临时建筑和临时性道路也会占用土地资源，加剧了土地资源的紧张，会给当地经济社会发展造成一定的影响。据不完全统计，矿山在不断开采时，产生的大量废弃矿石的外排占用的面积会是开采所占用土地面积的10倍以上，造成极大的土地资源浪费。

（二）生态恶化

矿山的开采会对原有植被造成巨大影响，采矿时必须将附着在山体的植物剔除，此外，产生的废石堆积在整个矿区也会导致植物数量减少，甚至无法存活。植物的减少也影响了地区生物多样性，生态系统会进一步恶化。整个矿区会丧失之前的绿水青山、整个景观会显得异常生硬、单调。此外，矿山开采还会影响地下水循环系统，造成水资源的枯竭，挖掘出的矿物质和地下的土壤如果富含有害物质，长期在自然环境中，在雨水作用下，有害物质会渗透到土壤中去，使得地下水体受到污染，从而使得地下水体进一步影响到动植物和人类的生产生活。

（三）地质灾害问题

矿产资源的大肆开采，会产生大量的危险岩壁和一些稳定性较差的边坡。这些不良地质体一旦受降雨、施工扰动或地震的影响非常容易酿成地质灾害，同时废弃矿区形成的大量的废弃矿石的堆积物，也容易产生地质灾害，对矿区周边的单位和人民群众造成巨大威胁。

（1）崩塌。废弃矿山崩塌地质灾害主要由于不合理的开采形成了陡峭的岩壁和悬崖，这些陡峭的岩壁和悬崖，在重力作用下，非常容易在结构面发生崩塌。

（2）滑坡。滑坡灾害的形成非常复杂，不仅受到地质构造和地貌条件控制，还会受人为作用和内外动力作用影响。矿区的滑坡类型分两种:一是无层滑坡，即矿山被开挖后，产生的大量废渣，被无序堆放，形成大型边坡，这些矿渣非常松散、未胶结，极易产生滑坡。二是顺层滑坡，这种类型的滑坡是由于边坡和岩层的倾向相近，岩层倾角小于边坡坡角时形成滑坡。

（3）泥石流。泥石流灾害经常发生在沟谷区域，这种区域地势险峻，非常容易累积砂石，废弃矿区本身大量的碎石源，是泥石流灾害最易形成的天然场所。在雨水作用下，水、泥和石子形成泥石流，严重威胁群众生命财产安全。

四、矿山废弃地生态环境修复技术

自然生态环境下，矿山废弃地经过了自然更替，不仅能够高效地恢复原貌，还能够形成可持续发展的环境等，但是这需要很长的路要走，也需要较长的恢复时间。因此，基于人工干预的方法，能够在较短的时间，高效实现矿山废弃地生态环境的修复和治理。

（一）基质改良、土地重构及地貌重塑

为了能够实现矿山废弃地区域生态功能的可持续发展，不仅要创造更多适宜植被生长的生态环境，同时要加强对水资源、生物资源等的相互关联，构建可持续发展的矿山废弃地生态环境修复。由于土壤是植被、微生物等生长的主要基质，限制矿区植物的生长，对于基质结构及养分等的缺乏具有积极意义，基质改性中，主要方法包含有物理法、化学法和生物法。其中，物理法主要借助于地表土进行回填实现。按照矿山修复的相关技术规范内容可知，在堆场、矿山和尾矿库等专用矿山区域建设之前，需要按照规范施工，防止出现水土流失的现象。

生态修复前，生态修复区地表裸露，土层缺失，地势陡峭，坡度不稳，几乎没有植被。通过对矿山修复的研究发现，生态修复采用覆盖废弃矿山（矿区和渣场）的方式，覆盖土壤主要为建筑垃圾、玄武湖隧道施工废土和湖泊清淤，修复面积1.3m，平均土厚7m。生态修复前，对建筑垃圾产生的混泥土和湖底淤泥进行疏浚，有效提高了土壤有机质含量，从而改善了土壤结构，为植物生长提供了良好的基础[2]。

地质边坡稳定与排水措施。废弃尾矿地，矿体主体为各种矿化氧化的中细花岗岩，结构松散，强度低，砂石多，非常贫瘠，持水能力差，抗软化能力弱，低剪切强度和相对较差的边坡稳定性。

（二）物理修复技术

物理修复是借助于物理学方法，如隔离、固化、电动力学等，对于环境土壤进行有针对性的处理；隔离法主要以利用水泥、黏土及板材等材料，对于容易受到污染的土壤进行隔离，实现水体分离，以减少或者防止出现污染的现象。在常用的物理修复技术中，主要包含有振动梁挡土墙、平墙及薄膜墙等结构，此种处理方法，往往用于受到污染较为严重的矿山废弃地，且污染后容易被扩散，污染物经过了一段时间的分离后，会受到较大的限制。结果表明，电动修复技术可以同时去除土壤中的多种重金属污染物，在阴极加入乙二胺四乙酸(EDTA)可以提高修复过程中的电流，增强电动修复的效果。EDTA污染土壤中总铜、总铅和总镉的去除率分别为90.2%、68.1%和95.1%。韩璐等在湘西华源铅锌尾矿中使用Cd、Pb、Zn等钝化剂，发现它们对Cd、Pb、Zn的迁移率和生物有效性以及凝固有显著影响。同时，研究表明，向土壤中添加不同形式的磷改性剂，可以有效地将土壤中的铅从非残留状态转变为残留状态，从而降低土壤中铅的迁移率和生物有效性。物理修复的优点是修复效果好，但修复成本高，修复后难以培养。因此，本文提出的方法仅适用于重污染和小污染区域。

（三）化学修复技术

化学修复是指与土壤中的重金属发生化学反应，降低重金属在土壤中的溶解性、迁移性和生物有效性。

铁盐、铁酸盐和三氧化二铁，特别是硫酸铁，能有效降低砷的迁移率，抑制植物对砷的吸收。对废弃矿区进行生态恢复首先要对矿坑进行回填，以减少矿区内的陡坡和沟整，对部分地区还要进行工程处置，如护坡、削坡。对不良地质体要进行加固，保证岩土体的稳定性。矿区岩土体的长期裸露，经受自然风化严重，要对表面的浮石、浮土加以处理，排除隐患。此外，还必须对地貌环境予以治理，要对动植物生态体系予以恢复。地貌恢复经常使用的方法有客土喷播和植生卷铺盖。这两种方式适应不同的地貌环境，植生卷铺盖适合坡度较缓的土质边坡，客土喷播则主要用于地形条件差、土层薄的环境。

（四）生物修复技术

目前文献报道的生物修复技术主要有植物修复技术、生物修复技术、动物修复技术、生物材料修复技术、物理修复技术、微生物修复技术和化学修复技术等。其中，植物修复技术是指利用植物对环境介质中有毒有害污染物进行转移转化，进而对污染土壤进行修复和处理的技术。近10年来，我国植物恢复技术的成就主要体现在以下四个方面：（1）恢复植物物种数据库不断丰富。我国学者不断发现，它可用于修复受污染的土壤，如含铅金草和超富植物。王飞将低生物量富砷植物紫檀转化为高生物量拟南芥Chelase基因PvPSVI，构建了砷污染土壤修复工程植物。利用基因工程技术，刘慧芳等发现GSH汞转移酶基因可以调节植物氧化应激，提高植物汞积累能力。（2）修复处理技术更加环保、经济。恢复受污染的植物丰富的荒地。，对于富含重金属的植物。如果处理不当，可能会导致二次污染。近年来，国内学者一直在探索更加环保、高效、经济的处理方法，如植物冶金、水热改性、生物解吸、水热液化等。目前植物修复技术尚处于研究阶段，在工艺设计、处理效果、资源利用等方面仍存在争议，一定程度上阻碍了植物修复技术的推广应用。

1.微生物修复技术

微生物修复技术是利用微生物对污染土壤中的污染物进行降解、转化、吸收、去除或过滤，以修复污染土壤。近年来，菌根技术已成为污染土壤修复的研究趋势，并取得了良好的效果。

2.动物修复技术

动物修复技术是指通过一些低等动物（蝴蝶、线虫、甲螨等）对污染土壤进行直接或间接修复。蚯蚓是最常用的土壤修复动物，有学者对蚯蚓的污染物富集规律及蚯蚓含量的影响进行了研究，但由于土壤动物不易从土壤中清除，因此目前仍很少使用。动物修复技术能直接修复受污染的土壤，而且大部分是土壤动物的间接作用，增强了植物和微生物的修复作用。

废石利用：由于我国工程建设规模庞大，各类混凝土需要大量的砂石作为骨料，砂石的开采同样对环境造成非常大的负担。部分废弃矿石由于力学性质较好，耐久性强，可以将这些废石进行破碎、筛分得到不同粒径级配的砂石骨料。此外，还可以将骨料用来制作砌体材料，如蒸压砖、透水砖等。某些废弃矿石内部往往存在非常多的伴生矿物，这些矿物具有一定的经济价值，可以将这些伴生矿物提炼出来，使其获得较好的利用。随着生产工艺的发展，很多难以回收的矿物能在较低成本的情况下提炼出来，取得较好的效益，大大减轻对环境的影响。充填塌陷区或铺设路基矿山开采容易造成矿区附近形成塌陷，将废石进行填充可以减轻地面塌陷、开裂等灾害，同时还可以用来铺设周边的路基，作为地基处理材料。

在治理环境破坏和污染问题时，需要从根源出发进行严格管控，只有这样，才能确保良好效果。比如利用科学方式开采，降低对环境的破坏程度。在开采工作即将完成时，要积极治理和恢复被破坏的环境，最大限度恢复其原有面貌。对于相关领导层而言，应提前制定保护环境相关制度，明确规定破坏环境需要负哪些责任。与此同时，充分利用法律法规，强制企业履行责任。对于管理人员而言，需要从当地实际情况出发，将环境保护标准建立起来，让企业按照制度规范开采，给企业提供可以遵循的规章制度，一定程度上减少对环境的破坏。完善法律法规，要求企业在开采矿山之前，制定开采资源方案和恢复治理方案，经过审核人员审理合格后才能开展相应施工。

除此之外，在实施露天开采中需要采取新科技，促进技术不断更新换代。合理利用资源，提高植被覆盖率，增加土壤肥力，促进大气质量不断提升。施工中一旦出现突发情况，就需要寻求专业技术人员帮助，必须亲临现场开展实际调查工作。保障机器具有高度安全性和可靠性，采用正确技术，高效完成露天开采任务。

五、结束语

当前，我国提出要建设生态文明的自然环境，这需要共同努力。在大气环境污染、地质环境污染和相关环境复杂影响因素下，如何实现环境治理的有效性，优化和提高环境治理的质量和效率是关键。鉴于此，本文从矿山废弃地的环境影响因素及生态修复治理角度进行了详细的分析，期望能够给同领域技术人员提供一定理论参考。废弃矿山对环境有非常大的影响，会造成土地占用、植被破坏、环境污染、地质灾害等一系列的环境问题，必须加以治理。在对废弃矿山的治理过程中必须遵循安全第一的原则，因地制宜、科学规划，生态性、经济性原则和可持续性原则。具体实施时，首先要对废弃矿区进行生态修复。同时还要对存在的废弃矿石加以综合利用。此外，还可以以废弃矿山为依托开发矿区旅游资源，以实现废弃矿山的可持续性发展和生态稳定。