地下开采金属矿山地质环境恢复治理模式研究论文
2026-06-11 11:34:06 来源: 作者:xuling
摘要:本文围绕地下开采金属矿山地质环境恢复治理模式展开研究,阐述了模式选择应遵循的原则,包括生态优先、绿色发展,兼顾整体生态功能恢复与景观相似性,依据地貌单元一致性划分范围,确保措施与自然地理协调等。
摘要:本文围绕地下开采金属矿山地质环境恢复治理模式展开研究,阐述了模式选择应遵循的原则,包括生态优先、绿色发展,兼顾整体生态功能恢复与景观相似性,依据地貌单元一致性划分范围,确保措施与自然地理协调等。在此基础上,详细阐述了五种主要治理模式,即自然修复模式、农林草地修复模式、渔业水库模式、景观生态建设模式和建设用地模式。
关键词:金属矿山治理;矿山治理模式;治理恢复技术
作为矿产资源开发的重要形式,地下金属矿山开采在矿产开采领域具有不可替代的战略地位。然而,长期的矿山开采活动不可避免地引发了一系列复杂的地质环境问题,主要表现为,地表沉降与塌陷、地裂缝发育、地下水系统破坏等典型地质灾害。这些环境负效应不仅威胁区域生态安全,更成为制约资源型地区可持续发展的重要瓶颈,使得金属矿山采空区治理成为当前环境地质工程领域的重大课题。
纵观国内外研究现状,采矿沉陷区治理已形成相对完善的技术体系,相关研究成果见诸大量文献。相较而言,针对金属矿山(尤其是地下开采方式)的地质环境修复研究则呈现碎片化特征。值得注意的是,尽管金属矿体赋存条件与煤层存在差异,导致其采空区空间结构更具复杂性,但二者引发的地表变形机理与生态环境损害特征具有高度相似性。基于此,本研究创新性地采用类比研究方法,通过系统移植采煤沉陷区治理的技术模式,结合金属矿床特有的地质—工程特性,构建兼顾工程安全与生态效益的复合治理模式,旨在为同类矿山环境修复提供理论依据和技术参考。
1治理模式选择原则
开展地下开采金属矿山地质环境恢复治理选择治理模式时,需严格遵循以下四方面原则,以确保治理工作科学、高效且可持续。
第一,坚守“生态优先、绿色发展”的核心导向,严格遵循“宜农则农、宜建则建、宜留则留、宜整则整”的适配性原则。“生态优先、绿色发展”是治理工作的根本遵循,意味着在选择治理模式时,必须将生态保护放在首位,不能以牺牲生态环境为代价追求短期利益。矿山地质环境复杂多样,不同区域的破坏程度、地形地貌、土壤条件等存在较大差异。因此,需要根据实际情况灵活规划。对于土壤肥沃、水源充足且适合农作物生长的区域,若不存在严重的地质安全隐患,可优先考虑农林草地修复模式,通过农业种植实现土地的合理利用;对于靠近城镇、交通便利且符合城镇发展规划的非积水采矿破坏区,可采用城镇建设模式,为城镇发展提供空间;而对于位置偏远、生态系统相对完整且破坏程度较轻的区域,则应遵循“宜留则留”的原则,采用自然修复模式,减少人为干预,让生态系统自我修复。同时,在规划过程中,要充分考虑生态保护与经济发展的平衡,确保治理模式既能保护生态环境,又能为当地带来一定的经济效益和社会效益,实现生态保护与合理利用的双赢。

第二,兼顾生态功能与景观价值的双重修复的原则。既要以“整体生态功能恢复”为目标,保障区域生态系统的完整性,又要遵循“景观相似性”原则,结合当地自然文化遗存与人文资源特色,打造具有地域辨识度的生态景观,实现生态效益与文化价值的融合。生态系统的完整性是维持其稳定运行的关键,在选择治理模式时,要从整体出发,考虑不同治理单元之间的生态联系,避免因局部治理而破坏整体生态功能。例如,在处理积水破坏区时,若周边存在林地和草地,选择渔业水库模式时要考虑水域与周边植被的生态互动,确保水资源循环和生物多样性不受影响。景观相似性原则要求治理后的景观与周边自然环境相协调,避免出现突兀的人工景观。每个地区都有其独特的自然文化遗存和人文资源,这些是区域文化的重要载体。在选择景观生态建设模式时,要充分挖掘和利用这些资源,将当地的历史文化、民俗风情融入景观设计中。
第三,治理前开展土地适宜性评价,划分治理单元的原则。土地适宜性评价是选择治理模式的基础,它通过对矿山不同区域的土壤质地、地形坡度、水文条件、地质稳定性等因素进行综合分析,评估土地对不同利用方式的适宜程度。评价过程中,需要采用科学的评价方法和指标体系,确保评价结果的准确性和可靠性。根据评价结果,将矿山划分为不同的治理单元,每个治理单元具有相对一致的土地特性和适宜的利用方向。通过土地适宜性评价确定治理单元,能够为后续选择适配的治理模式提供明确的依据,提高治理的针对性和科学性。
第四,针对不同单元选择适配的治理模式,鼓励多种模式组合的原则。每个治理单元的土地特性和适宜利用方向不同,因此需要选择与之相适配的治理模式。对于自然修复模式,适用于那些地理位置偏远、对人类生活环境影响较小且地质环境破坏不严重的治理单元,通过减少人为干预,依靠自然力量恢复生态平衡。农林草地修复模式则适用于适宜耕地、林地和草地的非积水破坏区治理单元,通过回填充填和地面平整等地表整形技术,为农业种植、林业和牧草业发展创造条件。渔业水库模式适用于形成封闭水域的常年积水破坏区治理单元,通过挖深垫浅和疏排法等技术,发展渔业养殖和水库蓄水。景观生态建设模式适用于适合打造园地、人工湿地、旅游观光园等的治理单元,通过多种地表整形技术的综合应用,构建综合景观模式。建设用地模式中的城镇建设模式适用于符合城镇规划的非积水破坏区治理单元,其他建设用地模式则适用于适合发展光伏发电、风力发电等的治理单元。同时,由于矿山地质环境的复杂性,单一的治理模式往往难以达到理想的治理效果,因此鼓励多种治理模式组合应用。例如,在一个较大的矿山区域,可能同时存在非积水破坏区、积水破坏区和景观建设区,可将农林草地修复模式与渔业水库模式、景观生态建设模式相结合,形成多模式协同的治理体系。多种模式的组合应用能够充分发挥不同模式的优势,弥补单一模式的不足,从而提升治理的精准性和实效性,实现矿山地质环境的全面恢复和可持续发展。
2治理模式类型
针对金属矿山地下开采引发的地质环境问题,以最终治理目标为导向,可以划分为五种模式类型:自然修复模式、农林草地修复模式、渔业水库模式、景观生态建设模式、建设用地模式。
2.1自然修复模式
模式适用于矿山破坏地位置较为偏远,远离人类聚居区域,对人类的生产生活环境基本不会产生影响的区域。同时,这些区域的地质环境破坏程度较轻,如仅存在轻微的地表裂缝、局部植被破坏等情况,且生态系统自身仍具备一定的自我修复能力,能够在较少人为干预下逐步恢复稳定。
该模式核心是减少人为干预,充分借助自然生态系统的自我修复能力,使植被、土壤、水文等自然要素按照自身的规律逐步恢复。治理方向侧重于维持生态系统的自然属性,不进行大规模的开发利用,以保护区域的生物多样性和生态平衡。该模式几乎不采用复杂的人工技术手段,主要是进行必要的监测和保护。例如,设立围栏防止人为破坏,定期监测植被恢复情况、土壤质量变化和水文状况等,确保生态系统的修复过程不受外界干扰。
经过一段时间的自然修复,区域的植被覆盖率会逐渐提高,土壤的理化性质得到改善,水土流失得到有效控制,生物多样性逐渐丰富,生态系统能够恢复到相对稳定的状态。同时,这种模式大大降低了修复成本,且最大程度地保留了自然风貌,实现了生态效益的最大化。
2.2农林草地修复模式
模式适宜作为耕地、林地和草地的非积水矿山破坏区。这些区域的沉陷程度相对较轻,地表没有常年积水,土壤具有一定的肥力和适宜植物生长的条件,且不存在严重的地质安全隐患,能够满足农作物、树木和牧草生长的基本需求。
在农业种植方面,可根据土壤条件选择合适的农作物品种,开展规模化种植;林业培育则可种植用材林、经济林等,提高森林覆盖率;牧草业发展可种植优质牧草,为畜牧业提供饲料来源。通过这些方式,实现土地生产功能的恢复和提升。关键在于采用必要的地表整形技术,如回填充填和地面平整。回填充填主要是利用矿山开采产生的废弃物等对金属矿开采造成的地面沉陷区的低洼部位进行填充,提高地表的平整度;地面平整则是对填充后的地表进行修整,使其符合农业种植、林业和牧草业的生产要求。此外,还可能涉及土壤改良技术,如施加有机肥、改良土壤酸碱度等,以提高土壤肥力。
通过该模式的治理,非积水破坏区的土地生产功能得到有效恢复,能够产出农作物、林木和牧草等产品,产生一定的经济效益。同时,植被覆盖的增加能够改善区域的生态环境,减少水土流失,调节气候,改善土壤质量,促进生态系统的良性循环,实现了生态效益和经济效益的协调统一。
2.3渔业水库模式
模式适宜在能够形成封闭水域的常年积水破坏区应用。这些区域由于地下开采导致地表沉陷,形成了相对封闭的水域,且水量较为稳定,水质能够满足渔业养殖和水库蓄水的要求,同时具备建设水库所需的地形条件,如周边有合适的堤坝建设位置等。
一方面发,展渔业养殖业,利用封闭水域养殖各类鱼类、虾类等水产品;另一方面,建设水库作为蓄水调节站,发挥水资源的调节作用。通过这种方式,实现水资源的综合利用,提高区域的经济收益和水资源保障能力。主要采用挖深垫浅和疏排法等地表整形技术。挖深垫浅是将水域中的部分淤泥和杂物挖出,加深水域的深度,同时将挖出的泥土堆积在浅水区,形成小块的陆地或岛屿,增加水域的利用空间;疏排法则是通过修建排水渠道等设施,及时排出水域中的多余水量,调节水位,优化水域环境。此外,还需要对水质进行监测和调控,采用适当的水质净化技术,确保渔业养殖和水库蓄水的水质安全。
该模式的实施,首先,为渔业养殖创造了良好的条件,能够提高水产品的产量,增加经济收入。其次,水库的建设有效调节了水资源,在雨季可以储存多余的雨水,减少洪涝灾害的发生;在旱季则可以为周边地区提供灌溉用水,保障农业生产的顺利进行,同时还能发挥一定的防洪功能。此外,水域的存在也改善了区域的生态环境,增加了空气湿度,为水生动植物提供了栖息地,丰富了生物多样性。
2.4景观生态建设模式
模式适用于各类适合治理为园地、人工湿地、旅游观光园等景观生态方向的采矿破坏区,包括积水和非积水的破坏区。这些区域具有一定的地形特色和景观潜力,通过适当的治理和改造,能够形成具有观赏价值和生态功能的景观区域,且交通相对便利,便于游客前往。

目标是打造集生态保护、休闲旅游为一体的综合景观区域。具体可建设成为园地,种植特色水果、花卉等;建设人工湿地,净化水质,为水生动植物提供栖息环境;打造旅游观光园,结合当地的自然和人文资源,开发各类旅游项目。通过这些方式,实现生态景观和旅游价值的融合。需要综合运用多种地表整形技术,如回填充填、地表平整、挖深垫浅、疏排法等。回填充填和地表平整用于改善地形条件,为景观建设奠定基础;挖深垫浅和疏排法则用于调节水域形态和水位,营造多样化的景观水体。同时,在景观建设过程中,还会运用植物配置技术,合理搭配乔木、灌木和草地,营造丰富的植被景观;采用园林小品设计、景观道路建设等技术,提升景观的观赏性和游览便利性。
该模式治理后的区域形成了独特的生态景观,生态环境得到显著改善,植被覆盖率提高,生物多样性增加,空气和水质质量得到提升。同时,景观的打造吸引了大量游客,带动了当地旅游业及相关产业的发展,如餐饮、住宿、交通等,增加了就业机会,促进了经济增长,实现了生态效益、经济效益和社会效益的统一。
2.5建设用地模式
模式适用于规划用于建设用地的非积水地下采矿破坏区。这些区域的地质条件相对稳定,经过适当的治理后能够满足建设用地的承载要求,且符合当地的土地利用总体规划和城镇发展规划。无论是城镇建设所需的土地,还是发展光伏发电、风力发电、畜牧养殖等产业所需的场地,都可以在这类区域中选择合适的地点。建设用地模式,主要分为城镇建设用地与其他建设用地两种类型。
恢复治理为城镇建设用地,需符合地方发展规划,多布局在人口密集及商业活动集中的区域。金属矿山开采因矿种不同,可能导致区域重金属污染,因此治理后土地质量必须达到GB36600《土壤环境质量—建设用地土壤污染风险管控标准》的要求。该类用地对地基承载能力要求较高,需能稳固支撑住宅、商业楼宇、工业厂房等各类建筑。治理时通常采用注浆技术,通过向地基缝隙注入浆液,填充空隙以增强地基的整体性与稳定性。由于地基处理标准严格,所需材料与施工工艺较为复杂,治理成本相对较高。
恢复治理为其他建设用地,涵盖光伏发电站、风力发电场、规模化畜牧养殖场、仓储物流等设施,其选址需结合各类设施的功能特性,如光照条件、风力资源、交通便利性等。这类用地对地基要求相对较低,治理时多采用夯实等技术手段,通过对地表土层进行压实处理,满足设施建设的基础需求。治理过程中同样需关注地质安全,必要时采取加固边坡、处理断层等措施。与城镇建设用地相比,此类治理模式成本较低,能更灵活地适应不同产业的用地需求,实现矿山废弃地的多元化利用。
建设用地模式的实施,一方面,为城镇发展提供了宝贵的土地资源,缓解了城镇建设用地紧张的问题,推动了城市化进程,改善了居民的生活环境和基础设施条件;另一方面,利用矿山废弃地发展新兴产业和特色产业,不仅盘活了闲置资源,还为当地经济发展注入了新的活力,促进了产业结构的调整和优化,增加了地方财政收入,创造了更多的就业岗位,实现了资源的高效利用和经济的可持续发展。
3结语
本文通过分析地下金属矿山开采引发的地质环境破坏共性特征,系统构建了包含自然恢复模式在内的五种金属矿山地质环境修复模式体系,基本实现了对地下开采场景的全覆盖。需要指出的是,本研究尚存在典型案例佐证不足、具体技术路径总结不完善等局限。后续研究应着重开展修复技术的标准化梳理与实证研究,为提升废弃金属矿山生态修复成效提供可操作的技术支撑方案。