矿山废弃地生态修复研究——以云南省昆明市东南部滇池畔的矿山为例

赵文钢

云南能投新能源产业园投资开发有限公司

矿产资源开发对国家经济的发展有着较强的支撑作用，随着国家对矿产资源需求的增加，过度开采导致矿山生态环境遭受严重的破坏。由采矿所形成废弃地对矿区的地质、水文、地貌、植被、土壤等均产生了很大影响，并危及人类的生存与健康，影响了区域生态环境和经济的可持续发展。因此，需要通过科学合理的矿山修复模式和工程措施来对正在开采或者已经废弃的矿山进行生态环境的修复，以改善矿区人们的生存环境、推动区域生态环境和经济的可持续发展。

1 矿山废弃地生态环境现状

1.1 矿山环境概况

云南省昆明市东南部滇池畔的矿山主要是进行石材的开采，在区域内为了进行石材的开采，对山体进行了大规模的高角度切坡，这样就导致采矿面与遗留面之间形成了一个较为陡峭的斜坡。同时由于该区域处于西山断裂带，地质构造特殊，前期的爆破开采导致山体出现很多危石。随着时间的推移，在自然条件的作用下，出现滑坡，坍塌的风险增大，对矿区居民的生命财产安全带来很大威胁。同时开采的废石大多数都堆放在自然沟谷的底部，容易形成滑坡的危险，以及出现泥石流的情况，严重威胁了矿区周边地区的安全。

1.2 矿山对地质环境的影响

通过对该区域进行调查可以发现，区域内的矿山地质灾害主要包括滑坡、不稳定边坡、潜在的泥石流等。其中滑坡有3处，不稳定边坡有4处，潜在泥石流沟2条，其中滑坡2个为小型的土质滑坡，1个为中型的岩质滑坡，并且现状条件较差，具有一定的危险性。不稳定边坡全部为露天开采形成的高陡坡，高度在20～40 m之间，稳定性较差，极易发生危险威胁过往行人的生命安全，同时这些有地质灾害风险的区域如果不进行工程措施治理，很难自然恢复，存在较大的潜在风险。潜在的两条泥石流沟分别是黄土坡大沟和王家营大沟，沟底主要分布的是采石所产生的废石和废渣，并且沟岸的松散土层厚度为0.5～3 m，如果出现强降雨天气，泥石流发生的风险较高。其中以清水沟南侧滑坡为例，该滑坡处于清水沟村南800 m处，属于现代岩质滑坡，滑坡具有较为清晰的滑坡周界，滑坡的边缘坎高为6～15 m，前沿陡坡高度是3～5 m，滑坡的长度和宽度分别是80 m和250 m，滑坡体积为300 000 m3，根据滑坡的数据可以判定这次滑坡属于中型滑坡。从现场的情况分析，滑坡物质的组成为石灰岩石块以及生物碎屑，同时结构较为松散。石块的直径大小为0.2～1 m，较大的不超过2.5 m。造成滑坡的主要原因是由于坡体前沿受到采石开挖的影响，同时该坡面的倾斜度达到了60°。该区域的岩体因采石的原因导致岩层的构造受到了破坏，从而导致岩体的完整性较差，在重力作用下产生了滑坡。后续在雨水的作用下可能出现二次滑坡的现象。

1.3 矿山对植被的影响

矿山在进行石材开采的过程中对山体的表土进行了剥离、开挖山体以及砍伐树木等活动，对周围的植被造成严重破坏，通过测量，直接被破坏的土地面积达到5.27 km2。大面积的岩石开采导致山体的岩石裸露，出现“马赛克”斑痕，加剧了岩石的石漠化，对矿山周边的生态景观价值造成严重的影响[1]。同时开采所产生的废石废土存在乱堆乱放的情况，大量占用周围的土地。没有制定合理有效的保护措施，很容易出现植被破坏，最后导致水土流失。

1.4 矿山对地下水的影响

该区域的矿山有多年露天开采石灰岩、白云岩等岩石资源历史，矿石开采区域处于地下水补给径流区，矿石的开采导致岩溶含水层被破坏，并且该区域的地下水流向黑龙潭暗河。黑龙潭暗河是呈贡二水厂的水源地，也是昆明市的备用水源地，通过调查发现，在矿山开采过程中，每年雨季河水都会变浑，同时暗河的流量也在逐年下降，流量在20世纪80年 代 为220.61～1 532.56 m3/s，到2008年 则 是358.04～995.42 m3/s。除气候等自然条件的影响，最主要的影响就是矿山的开采导致了岩溶裂隙。

1.5 矿山对生态系统的影响

矿产资源的开采在一定程度上对原有生态系统的平衡进行了破坏，首先是动植物的生存环境受到了破坏，导致植物的覆盖率下降，同时植物的生存能力降低，动物也因生态环境的破坏而迁徙或者死亡，导致动物消失，降低了生物多样性，对区域生物量有较大的影响。矿山关停后，由于土地的裸露，在自然环境的作用下导致该区域的土壤岩石出现粉尘化，随着风力作用使空气中的粉尘含量超标，造成严重的大气污染并给周围的居民生活带来了严重的影响[2]。

2 矿山修复的原则

矿山生态修复需按照一定的原则，一是可持续发展的原则，立足当前形势兼顾长远发展来考虑，从有利于城市发展方向出发进行合理规划，使生态修复有利于城市的可持续发展。二是协调性原则，在进行该区域生态修复的同时将生态修复方案与城市的总体规划、土地使用规划进行结合，保证生态修复与城市规划等具有良好的协调性[3]。三是规划修复与土地开发相结合的原则，在进行生态修复的基础上，有效结合土地开发利用来进行，做到生态保护与土地开发的有效结合。四是工程治理与植被恢复相结合的原则，生态恢复应该结合工程措施，进行合理的植被恢复，有效地实现生态恢复。五是生态恢复与景观再造相结合的原则，充分利用景观生态学原理、脆弱生态带原理以及水土保持原理来制定一套科学合理的生态恢复方案。六是生态环境效益与社会效益、经济效益相统一的原则，充分发挥昆明市植物多样性的独特资源优势，在矿山生态恢复的同时有效地发挥土地资源的利用价值，在生态环境效益、社会效益和经济效益方面发挥作用。

3 矿山生态修复技术

3.1 稳定化处理

矿山生态恢复较常用的修复方式就是稳定化处理，通过物理处理或者化学处理的方式来实现修复。物理处理的方式主要用于矿山修复的前期稳定化处理，主要方式就是对矿山区域进行填埋和排土场等熟土覆盖。物理处理能够对矿山内的废弃物进行合理利用，有利于提高矿山地表景观区的稳定性。化学处理主要是针对矿山生态恢复过程中的尾矿处理，通过将化学物品在尾矿的表面进行应用，使其在尾矿的表面形成一个保护壳，对尾矿的表面提供相应的保护。通过对这两种稳定化处理的方式进行分析，发现物理处理方式能够与植被恢复的方式进行有效结合，且具有较低的应用成本，对矿区造成二次污染的概率较低，有利于生态环境修复[4]。

3.2 微生物和土壤动物恢复

矿山生态恢复主要是对区域内的微生物和土壤动物的恢复，这也是保持矿山生态平衡的关键。通过对矿山进行微生物恢复，可以在一定程度上完善矿山的生态环境。在这个过程中需要注意的是微生物恢复不仅是恢复原有的微生物族群，还应根据实际情况来对微生物的种群进行有效规划，适当引进能够提升矿山生态环境的微生物种群，来实现矿山生态环境的优化。同时由于矿山的开采导致区域内的土壤、动物变得稀少，所以矿山生态修复需要对矿山的土壤动物进行恢复，通过对土壤动物的恢复来对矿山的土壤结构进行有效改善，利用土壤生物来对矿山开采产生的废弃物进行分解，实现矿山区域生态营养物质的有效循环，确保矿山生态系统的稳定运行。

3.3 矿山的植被恢复

植被恢复是矿山生态恢复的基本条件。植被恢复可分为直接植被恢复和覆盖植被恢复两种；直接植被恢复就是通过增加矿山微生物和土壤动物的方式来对矿山的生态系统进行建设，使矿山生态系统得到恢复[5]。而覆盖式植被恢复方式则是一种效果更好的植被恢复方式，但对土壤的覆盖厚度有一定要求。所以在进行覆盖式植被恢复的过程中需要根据矿山的物理基础条件及土壤营养条件来进行综合分析，制定合理的植被恢复方式，为矿山生态环境的恢复打好基础。

4 矿山生态修复工程措施

4.1 尾矿库的治理

矿山生态修复首先涉及的就是尾矿库的治理，在对尾矿库进行完全关闭之后，需要根据矿山生态修复以及尾矿库相关的管理要求，选择合适的工程手段对尾矿库进行生态环境的修复，从而实现对尾矿库的治理。在这个过程中由于矿山开采矿石的种类不同，就会导致矿山的尾矿在特征、性质等方面存在一定的差异性，所以在进行尾矿库治理的过程中，应当充分结合尾矿的性质采取相应的生态环境修复方式。根据矿石酸碱度的差异，对尾矿的性质进行分析，然后采取合适的方式进行深度的处理，实现对尾矿的生态恢复，这样能够有效地增加生态恢复的深度，为矿山生态恢复打好基础。在进行尾矿性质分析的过程中，如果发现尾矿具有放射性物质或者有毒物质，需对尾矿的具体情况进行判断，采取隔离处理或深度覆盖处理方式，决定对尾矿是否采取隔离处理，然后再用深度覆盖的方式来对尾矿进行处理，并增加微生物和土壤生物，确保高质量完成矿山生态修复工作。结合昆明市滇池东南的采石矿山的实际情况，由于矿山主要是开采石灰岩和白云岩，在进行尾矿库处理的过程中可以通过覆盖的方式来进行处理，然后再进行微生物、土壤动物以及植被覆盖的方式来实现对尾矿库的生态环境的修复[6]。

4.2 采矿区修复

矿山区域生态修复过程要对采矿区生态进行修复。在这个过程中可以通过直接开采的方式来降低矿山发生地表沉降等问题的概率，以此来降低矿山开采对区域生态环境的破坏。同时可通过废石填充、表土覆盖再结合植被恢复来实现采矿区的生态修复。岩石边坡的坡度问题是露天矿场进行生态修复所面临的一个主要的困难，在生态修复的过程中需根据情况对边坡进行处理，如果边坡的坡度大于70°，在边坡稳定的情况下可以进行生态修复；如果边坡不稳定，则需将边坡进行加固处理。如果边坡的坡度在35°—70°，则需将边坡进行削坡处理，使边坡的坡度大于70°，然后再进行生态修复。昆明市电池东南的采石矿山由于开采过程中对矿山的土层进行了削剥，所以采矿区需根据边坡具体情况适当处理，再进行相关修复。

4.3 矿山废弃地安全隐患处理

首先是对不稳定边坡的处理，判断不稳定边坡的危险系数，如果危险系数较高则需要将不稳定的边坡进行削坡处理来降低其危险系数。其次是对滑坡的处理，用物理的方式对可能存在滑坡危险的地方进行加固，防止出现滑坡。最后是潜在泥石流沟的处理，需在沟口建立相应的拦截措施，防止泥石流的发生，同时通过植被来进行水土保持，加强矿山区域的土壤稳固。

5 结语

矿山生态修复是一项较为复杂的系统工程，需要针对矿山的具体情况并结合当地的生态环境采用合理的修复技术与工程措施。云南省昆明市东南部滇池畔的矿山废弃地通过科学合理的方式对矿山的植被、土壤动物、微生物等进行了合理的修复，使该区域矿山生态环境得到了较好的恢复，从而促进了区域内的生态环境效益、社会效益和经济效益的提高。