金属矿塌陷区地质环境治理与生态修复研究

王振华

（甘肃省自然资源规划研究院，甘肃 兰州 730000）

金属矿产资源作为一种不可再生能源，是由地质矿化形成的天然物质，市场需求量很大，但由于金属矿产资源的大规模开采，目前的生态环境很难控制。特别是在深矿区以及开采沉陷区，地质灾害较多，甚至形成了一系列的地质灾害链，因此如今需要采取有效措施对其进行治理。为了能够让开采的金属矿塌陷区进行有效的环境治理，就需要因地制宜，根据不同区域的地质环境条件，制定不同的治理模式。所以，研究环境治理模式是当前工程项目的重中之重。

1 金属矿塌陷区的灾害类型分析

1.1 潜在泥石流

就比如在金属矿洼地内，有金属废渣﹑建筑垃圾和各种垃圾形成的松散堆积物，泥石流等灾害易在暴雨等恶劣天气条件下发生，不仅对环境造成了严重破坏，也会影响附近原住民的生命财产安全。

1.2 不稳定边坡

在工程边坡和金属矿采空区塌陷的共同作用下，塌陷区有许多边坡，其中大部分为岩石边坡，部分为黄土边坡。在岩石边坡位置涵盖了砂岩﹑泥岩等，而且由于边坡的风化较为严重，所以裂缝也更为明显，这就导致工程的整体稳定性变差。如果出现突发的大降雨，还有可能导致土质疏松，继而影响到山体的局部坍塌。

1.3 滑坡

金属矿塌陷区会出现较多的滑坡区，滑坡有三种类型，即楔形岩滑﹑岩滑（岩滑形式为扶手椅式）和黄土滑坡。对于滑坡，这将难以确保山体在开采过程中的稳定性。同时，如果出现工程施工的变化，那么极有可能在塌陷区出现滑坡这一不良现象。

2 金属矿塌陷区地质环境治理措施

2.1 塌陷坑的处理

现阶段，在自然资源的勘探和利用过程中，由于在金属开采过程中忽视了地质环境的保护，对生态环境产生了严重影响。因此，从矿区与人﹑自然和谐相处的目标出发，加强金属采矿沉陷区地质环境的管理，必须不断更新环境管理观念，理清思路，最大限度地实现经济效益有机统一，提高金属矿区地质环境的改善。针对当前采矿深陷区的环境治理，其主要的措施主要体现在以下几方面：

（1）对于2m以下的塌陷井，可划分为塌陷a类。对于此类塌陷井，由于周围土壤结构均匀，水文地质条件良好，湿度适中，因此在处理过程中，我们不能开挖，而是通过使用土方直接进行填充。

（2）河床外2m以上的坍塌井属于B类坍塌，此类坍塌井可采用倾斜开挖处理，开挖高度的宽必须根据开挖坡度值确定，在实际施工过程中，无论井底是否有裸露岩石，都必须被挖掘出来。在具体实施方面，首先需要使用挖掘机清除井内的软土层，并通过水泥浆浇筑井底，以堵塞坍塌通道。在堵塞进程过后，就应该使用砾石还有黏土填充来压实土层表面。

（3）河床塌陷坑可归类为C类塌陷，处理此类塌陷时，需要清除塌陷坑边缘的软土层，然后通过水泥砂浆和混凝土板进行处理。

（4）然而，如果河床中有坍塌井，底部有沉降问题，并且没有坍塌井，则可归因于当地的D类沉降。为了能够对此类场地塌陷进行处理，可以使用挖掘机对裂缝中的软土层进行清除，通过砾石与混凝土结合，开展对土壤填充与埋置。

2.2 排水和灌溉系统的处理

2.2.1 河流修复

在河流修复工作中，主要是清理采矿控制区内的河流，并在河流两侧进行适当的防渗工作。在具体的实践过程中，为了河流的防渗透应用，在河流的两岸位置应该使用砌筑砂浆进行涂抹处理。

2.2.2 排水沟的施工

作为解决金属矿区塌陷与渗水的主要举措，排水沟的设置是必要的，主要针对金属矿区治理范围内的林地和旱地。在施工过程中，我们需要按照以下原则开展工作：金属矿区处理区内降水产生的地表水应截流至处理区；其次，截排水沟渠底要保证不清不淤的管理理念，即水流速度必须控制在一定范围内，不造成泥沙淤积，不影响沟渠结构。

2.2.3 河床治理

在一些矿区的旧河床中，由于大量地表沉降，整个地块高度不均，将对处理区的土地利用产生相对不利的影响。对于金属矿区内的旧河床，采用机械开挖运输和挖掘机进行开挖整平，即先在塌陷坑底部填充碎石，然后必须再次填充砾石，最后填充黏土，使处理后的旧河床土壤的高程等于两岸土壤的高程。

2.3 经济林业

针对金属矿区的塌陷问题，其治理工作最主要的目的就是生态恢复，这也是完善当地生态系统的初衷，其中的工作内容主要包括了树苗的挑选与分配，而部分树苗对于环境的要求也是相对苛刻的，所以需要通过对环境条件进行甄别，放置适宜当前环境的树种让其稳定生长，用以改善当前的矿区绿化。因而必须要将生态恢复作为选择树种的重要评估标准，在充分考虑和研究当地土壤养分﹑水分条件及物理条件的前提下，进行林业树种的挑选与种植工作。

2.4 水产养殖的发展

对于年代长﹑面积大的金属塌陷盆地，可根据地表沉降分布情况，在地表较深的区域修建养殖池，在保持经济发展的同时，控制原有地质条件。如果是地面相对平坦的养殖池，就可以种植水生植物。对于池塘平坦的地区，可以选择种植水生植物。这种方法特别适用于强降雨和潮湿气候的地区。

3 金属矿采矿塌陷灾害特征

3.1 灾害机制

对于金属矿区塌陷的异常现象，通常是由于采矿作业期间相关地下区域的地下水位发生了一定变化，地下水位下降，导致隧道底板长期缺水，顶板出现大量裂缝。当这些裂缝形成时，它们可以直接渗透到地表，增加地下粘土的渗透性，降低降雨环境下该地区土壤的强度，进而产生耕地裂缝和土壤沉降等一系列问题。

3.2 灾害特征

3.2.1 土壤坍塌

在金属矿山地质中，石灰岩是十分常见的，而且就在这样的恶劣地质条件下，地下水位的变化是崩塌的主要原因，崩塌的程度和大小与岩溶﹑土洞﹑地质构造﹑地下水径流和土地形状有关。根据坍塌原因的不同，通常有三种类型：环境下的土洞或溶洞﹑地下的动力水和上方的岩石。其中，地下水是矿区塌陷的主要原因。由于地下水位的变化以及岩石和土壤本身的重量，造成土壤的稳定性非常脆弱。当矿区下方的退化程度较高时，水流的流速和坡度将逐渐增大，因此岩溶裂隙的超载和充填将在其被运输和侵蚀后逐渐增大井底尺寸，并将受到真空侵蚀﹑降水﹑地震等因素的影响，这会导致坍塌的发生。

3.2.2 泥石流和滑坡

这两类灾害都是由于矿区的塌陷而连带造成的次生灾害。如果矿区存在坍塌问题，则会在该区域产生大量深度为2m/10m的大型矿坑，导致飞行表面非常陡峭。如果出现大量降雨的情况，那么在这种恶劣的地质环境下，就极易造成地面开裂﹑滑坡等次生灾害。

3.2.3 水资源的破坏

由于金属矿区内矿物开采的发展，往往会对地下水进行疏导，因此原矿区的地下水会出现骤减的现象。同时，由于公司对采矿产生的残渣﹑矿渣和金属块缺乏良好的处理，将对矿区周围的水体造成严重污染。同时，如果员工日常生活用水未经妥善处理就排入周围水体，地下水也会因富营养化的发生而受到严重的污染和破坏，这一问题很难处理。

3.2.4 土地盗窃和破坏

当金属矿区坍塌时，会造成水土流失，许多国家可能会受到严重破坏。如果该国的这一地区被雨水冲刷多年，其节水能力将大大削弱，然后土壤结构将在水平和垂直方向上发生巨大变化，导致该国的贫困和保水保肥能力的恶化。

4 金属矿塌陷区生态修复方式

4.1 金属矿生态修复应遵循的原则

所谓金属矿生态恢复，不仅仅是指对受损场地的恢复和简单的绿化。金属矿山生态修复是一项系统工程，主要针对金属矿山破坏﹑规划和建设的复杂工程。应该在规划初期就理解恢复地质生态的目的，明确土地利用恢复的生态结构和功能。因此，作为金属矿山生态修复的目标应该要学会遵守以下六个基本原则：尊重自然，以人为本；根据当地的具体情形调整措施，并优先考虑环境效益和经济效益；优先恢复地质环境与原本的经济效益﹑草地和森林面积。

4.2 加强金属矿生态修复基础研究

在国内经历了多年的矿山生态恢复事迹来看，发现计划赶不上变化，很多情况下的生态修复由于理论技术的落后，会因为缺乏技术性的科学理论而导致最终的失败。事实证明，理论和实践之间存在脱钩。为了修复采矿造成的环境破坏，许多地方自发地进行了修复，并利用了受损的土地和生态环境。作为生态恢复的三大主要要素，水﹑土壤和植被是缺一不可的。围绕这三个要素的恢复技术是地貌恢复﹑土壤重建和植被恢复的核心技术。

（1）根据金属矿区地形地貌特征，结合采矿规划﹑采矿工程和土壤退化方法，通过有序处置﹑土地规划等措施，减少影响因素，地貌重建形成与周边景观相协调的新的土地形态，在很大程度上消除和缓解植被的恢复和土地生产力的提高。

（2）土壤重建的目的是为了能够在较短的时间内提升土壤方面的重建生产力，加大力度改善重建土壤的环境质量，通过适当的重建技术重建适当的土壤剖面。

（3）植被的恢复是以原始形态作为基准的。针对当前矿山的不同类型和程度上的土壤破坏，结合当地气候﹑高度﹑坡向﹑地表物质组成和土层厚度的有效范围，选择适合不同类型破坏土壤的植物进行配置﹑种植和管理，以确保恢复植物群落的可持续稳定性。在地貌重建﹑土壤重建和植被恢复中模拟自然已成为共识，但如何定义和执行模拟自然恢复仍然是目前需要考究的一个难题。

目前的情况而言，许多案例失败的原因在于，它们只模仿了原始生态环境的部分结构，或者模仿不存在的生态结构，导致出现土地形态重建不合理﹑土壤生产力低下﹑植被种群配置不当等问题。所以，一味地模仿不能够让生态环境的恢复一蹴而就，因为其是一个循序渐进的一个动态过程，需要结合具体的修复方案进行科学规划，同时考虑集水连通性﹑景观连通性和生态结构稳定性，并考虑矿区的原始地貌特征。因此，应该进一步深入研究地貌环境的重建﹑土壤重建以及植被恢复这三大基础理论的探讨，尽快在模拟自然恢复的理论实践中取得重大的技术性突破。

5 金属矿地质环境保护问题及解决措施

在大力发展矿产行业的基础上，有关管理制度的设立也是极为重要的，需要定期对矿山地质环境的保护问题进行探讨与有效治理。

5.1 建立健全金属矿地质环境管理体系和矿区治理项目

建立矿山地质环境治理专项管理制度和机制，加强矿区环境保护和监测，深入了解矿山地质环境特点，将科学开发与当地的实际情况相结合。与此同时，如果想要对这一管理体系进行完善，就应该吸取足够的教训。从这个角度出发，我们可以总结和分析已开展的采矿历史环境治理项目，找到切入点，识别所有联系，识别项目实施过程中存在的问题，以防止今后出现类似问题，提高管理效率。例如，在申请的审批过程中，必须严格审查技术措施，以避免虚假报告。项目必须要设置相应的监控系统，在验收过程中，严格控制工程质量，必须观察处理后的后续检查，确保处理效果的巩固。

5.2 扩大地质环境保护、金属矿山恢复治理专项资金投入，加强资金管理

金属矿业和各种采矿业的快速发展不仅对经济和社会发展起着重要作用，而且也带来了许多地质环境问题。所以，要实现对采矿地质开展环境的恢复治理，就必须要配备足够的资金。然而，经过多方的调查研究发现，相关地区和公司对地质保护和矿山地质环境恢复治理专项资金的重视不够，投资水平低，这也是矿山地质环境存在问题的原因之一。

从采矿环境的治理开始，国家就应该责令采矿负责人完成治理与保护，同时提供相应的工程补贴，使其支付相关的矿山地质治理恢复的保证金，数据显示，中国多达三十个省份已经开始建立和实施存款制度，只有在保障发展的前提下，才能长期解决相关问题。有关人士表示，今后的关键是要抓好落实，使存款有效。作为环境保护治理的专有资金，不能够挪用此类资金用于其他风险投资。同时，我们不应收取太高的费用，但储存应符合治理和补救计划，以确保在不影响相关采矿权持有人利益的情况下恢复环境。最重要的是制定标准的收费标准和动态评估机制，以最大限度地发挥存款的实际效益。

5.3 金属矿地质环境的防治措施

如果在此过程中出现了环境污染问题，需要及时对问题进行有效解决，虽然在使用过程中会造成一定程度上的经济损失。但是，为了能够将损失的资金减少，那么就必须要对可能会出现的环境污染做出基本的预防工作。

（1）在矿山塌陷区域进行地质灾害的预防工作：这一预测工程要能够对矿区的地理条件有足够的深入了解，而且通过对潜在地质灾害的环境威胁进行甄别，同时根据地质灾害的严重性，给出相应的可行性较高的预防措施方案；为有效避免地质灾害，建立合理的地下目标，有效保护露天矿边坡和排水系统。

（2）矿区含水层损害防治：各区域含水层不同，需要根据矿区地下水结构和地下水赋存条件，结合采矿工程，采取相应的技术措施，在确保围城顺利进行的基础上，防止地下水破坏，保持地下水系统的平衡。

（3）避免破坏矿区的土地和景观：采矿对当地地貌的影响最为明显和最大。为了尽可能的减少损害造成的损害，矿业公司必须按照科学发展观的精神，采用平行开采和处理的方法，及时恢复采场植被，及时有效地处理山体破坏和岩石裸露。

6 结语

综上所述，对金属矿塌陷区的环境治理与生态修复可以很好地解决当前的矿区损害问题，同时还可进一步加强当地生态的环境卫生，这同时也是经济发展的关键所在。在具体的实施过程中，可以使用植树造林打造出完善的农业生态园与开发旅游产业等方式，来开展对于地质环境的治理。与此同时，需要通过资金的筹办﹑生态修复的相应国家标准作为铺垫，针对生态问题做好修复作业，以维护当地的生态地质环境，使得现有的金属矿山实现可持续性发展，同时促进当前社会秩序的发展稳定。