露天矿山高陡岩质边坡生态修复实践论文

2024-02-26 09:50:48 来源: 作者:liyuan
摘要:我国露天矿山大量分布在山区,露天矿山开采过程中,开采行为必然会对矿区原本的生态环境产生影响,并且易形成高陡岩质边坡。这些高陡岩质边坡,因为坡度高差大、坡面条件相对较差,且坡面存在着明显的温差,所以并不适合植被的生长与发育。要想实现高陡岩质边坡的长期复绿,需要付出更多的努力。本文重点针对露天矿山高陡岩质边坡的生态修复进行了详细的分析,旨在借助多种科学合理的生态修复技术,实现高陡岩质边坡的长期复绿,促进露天矿山开采事业的可持续发展。
摘要:我国露天矿山大量分布在山区,露天矿山开采过程中,开采行为必然会对矿区原本的生态环境产生影响,并且易形成高陡岩质边坡。这些高陡岩质边坡,因为坡度高差大、坡面条件相对较差,且坡面存在着明显的温差,所以并不适合植被的生长与发育。要想实现高陡岩质边坡的长期复绿,需要付出更多的努力。本文重点针对露天矿山高陡岩质边坡的生态修复进行了详细的分析,旨在借助多种科学合理的生态修复技术,实现高陡岩质边坡的长期复绿,促进露天矿山开采事业的可持续发展。
关键词:露天矿山;高陡岩质边坡;生态修复
对国内各大高陡岩质边坡现状进行分析,发现普遍存在着植被群落单一、水土流失问题严重、地貌景观效果差、矿区空气中PM2.5和PM10含量严重超标等问题,就连当地的矿山地质灾害发生频率,也明显提高。在这种情况下,只有对其进行系统的生态修复,才能够从整体上改善露天矿区的生态环境,为矿石开采作业的安全、稳定实施提供保证。但如何对露天矿山高陡岩质边坡进行生态修复,是一个值得思考的问题。
1露天矿山高陡岩质边坡的相关概述
1.1露天矿山高陡岩质边坡生态修复的必要性
社会经济的发展,提高了对各类矿石资源的使用需求。同时,国内外露天矿石资源的开采力度也越来越大。在露天矿山数量不断增多的过程中,形成的高陡岩质边坡数量也越来越多。如果不对这些高陡岩质边坡进行科学的治理和生态恢复,整个矿区的土地资源也会受到较大的影响。另外,大量废弃矿山或遗留矿山的存在,也对矿山生态环境的稳定发展产生了影响。在这些矿区,不仅存在着植被难以恢复的问题,还对当地的城市形象美化产生了影响,提高了地质灾害的发生频率。
高陡岩质边坡与正常的地质生态相比,表现出了三大特点:第一坡面相对较长;第二坡高存在明显的落差;第三坡度非常陡,且上部和下部的昼夜温差非常明显。与正常状态的地质生态环境相比,高陡岩质边坡的质地非常坚硬,无法为植被根系提供充足的生长空间。将绿色植被种植到高陡岩质边坡区域,需要采用更为高超、先进的种植技术。
目前,针对高陡岩质边坡的生态修复,主要借鉴的是公路边坡或铁路边坡的生态修复技术。但是,无论哪一种生态修复技术,都存在着成本高、投资大、后期维护不容易等问题,最终的生态修复效果也不甚理想。在这种情况下,迫切的希望能够研发出一种专门针对露天矿山高陡岩质边坡的生态修复技术;或者结合露天矿山高陡岩质边坡的实际情况,对边坡的构造、质地、坡长以及当前植被覆盖率等数据进行采集和分析,并选择出合适的生态修复技术。
1.2高陡岩质边坡的生态修复研究现状
在国内外露天矿山高陡岩质边坡数量不断增多的形势下,越来越多的专家学者也开始研究高陡岩质边坡的生态修复方法,并整理出了一些成功经验和参考资料。首先,对高陡岩质边坡的生态复绿问题进行了一系列深入研究之后,提出了一种复绿方法,即岩锚种植槽技术。目前,这一生态复绿方法已经开始推广应用到了杭州临平邱山采石场当中。其次,对高陡岩质边坡的生态复绿问题进行研究,还重点提出了四种后期的养护方法。其一自动浸灌养护方法、其二自灌式植草养护方法、其三自渗水植生带养护方法、其四生态袋养护方法等。再次,王振宇围绕焦作北部灰岩矿山的高陡岩质边坡生态修复,提出了始终复绿技术。其一堆坡绿化技术、其二削坡平台绿化技术、其三清危+挂网喷播绿化技术、其四岩壁打孔穴栽技术等。最后,开始对高陡岩质边坡生态修复过程中的植被种植成活率、生长情况以及根系形状结构进行了调查,然后研究和探讨了各种植被的环境适应特征,旨在为其他高陡岩质边坡生态修复中,合理选择植被种类提供参考。
2露天矿山高陡岩质边坡的主要生态修复技术
2.1植被地境重塑技术
这是一种非常传统的生态修复技术,在我国露天矿山高陡岩质边坡的生态修复中有着极高的适用性,因此应用范围非常广泛。在应用这种生态修复技术时,需要对人工造孔和岩体裂隙进行充分的应用,并以此为基础为植被生长发育创造一个相对理想的地境条件。几乎所有植被的生长,都会对地下生境条件提出要求。只有从生长空间、水肥、温度和湿度等方面,营造一个相对理想的地下生境条件,形成一个相对开放的生态环境系统,才能够为植被的健康生长与发展打好基础。这一生态修复技术一经问世,就在露天矿山高陡岩质边坡的生态修复方面发挥了极为重要的作用。
很多专家和学者为了完善这一技术,提高这一技术的应用效果,逐步加大了相应的理论研究。例如,经过研究后发现,高陡岩质边坡虽然有着极为恶劣的生存环境,但是其现有的条件,也能够满足植被的生长发育需求。就像岩基岩隙内生长的植物,其根系形态呈扁平状发育,与岩基形态高度相似。岩隙内的环境条件,可以达到植被的基础生长发育需求。经过研究后,对植被生长的地境特征进行了总结和整理,发现对这一生态修复技术进行合理的应用,还可以对岩隙空间进行有效的拓展,通过边坡岩贯通性的优化,为植被的生长发育提供一个相对理想的环境条件。而且,如果岩隙空间足够大,还可以使植被在生长发育过程中,更好的进行水分获取、水汽交换和温度摄取,通过植被的长期生长发育,实现高陡岩质边坡生态的永久性恢复。
还有部分专家和学者,在对国内部分露天矿山的高陡岩质边坡进行实地考察与实验后,对这一生态修复技术的应用可行性与合理性进行了充分的验证。例如,专门构建了一套生态重建方案,并对岩体的质量等级进行了准确的测量,然后根据需求,然后在石材矿区不同区域实施实验,并最终得出结论,在前期可以利用林草进行土壤熟化处理,之后再进行经济作物的种植。这样不仅提高石材矿区的植被覆盖率,还可以产生较高的经济价值。勘测人员在实施生物孔钻社的过程中,采取了客土回填空洞的措施,回填材料以养分和水分为主。在完成客土回填操作后,再种植适合的植被,例如藤蔓类植被、杂草或者灌木类植被等,就可以明显提高石材矿区的绿化覆盖面积。
2.2坡面复绿技术
西方发达国家中,城市的发展速度比较快,对于石材的开发与利用程度也比较深,比我国更早面对高陡岩质边坡生态修复问题。正因为如此,与露天矿山高陡岩质边坡有关的生态修复与保护研究也更加成熟。对这些研究成果加以借鉴,可以为国内露天矿山高陡岩质边坡的生态修复工作提供积极的指导,让更多的高陡岩质边坡长出绿色植被。坡面复绿技术,其实就是一个总体上的概念。在坡面复绿过程中,涉及到多种关键性生态修复技术。
2.2.1液压喷播技术
所谓液压喷播技术,其实就是一种典型的绿化技术。在应用这一技术的过程中,需要注意以下两方面。第一,对种子进行催芽处理,并按照一定的比例,将水分、有机肥、腐蚀土壤、黏合剂以及纤维等物混合在一起。第二,在边坡表面,利用专门的液压喷播机喷洒经过催芽的种子混合物,形成绿化效应。这种生态修复技术的应用优势非常突出,既具有较高的机械化作业水平,还可以保证种子混合液的喷洒速度。目前,这一生态修复技术的应用已经相对成熟。在对露天铜矿区高陡岩质边坡进行绿化修复时,就对这一生态修复技术进行了充分的应用,最终的边坡绿化效果非常不错。
2.2.2三维植被网喷播技术
在坡面复绿过程中,也经常使用到三维植被网喷播技术。即在露天矿山高陡岩质边坡区域,根据植被的生长需求,对现场环境进行优化和改善,然后再对经过土工合成与人工活性植物种植的混合物进行喷洒播种,借助植物的根系加筋,达到坡面加固、坡面保护等目的。这种坡面复绿技术自引入我国后,就迅速得到诸多专家学者的关注。部分专家学者从多个不同的角度切入,对这一技术进行了深入的研究和实践。因此对这一技术的应用程序与应用要点进行了深入的研究。经过研究发现,这一技术的应用,可以对我国高陡岩质边坡的水土流失问题进行有效的治理,扩大高陡岩质边坡的植被覆盖率。
2.2.3植被混凝土防护技术
在坡面复绿的过程中,针对植被混凝土防护技术的应用,关键在于以下几个方面。首先,将需要种植的植物种子与以下几种成分,科学合理的混合在一起。第一硅酸盐水泥、第二混合土壤、第三水分、第四有机肥等。其次,在坡面区域内,对种子混合液进行均匀的喷洒。在这一过程中,需要使用到专门的喷洒设备。当种植生根发芽之后,其根系也就会牢牢的附着在坡面上。这一生态修复技术在应用过程中表现出了四大优势。第一机械化水平高、第二操作简单、第三效率高、第四后期维护管理便捷。这一技术自穿入我国后,就在短时间内应用到了边坡生态修复工作当中,并且技术应用重要性越来越凸显。经过研究,发现将这一技术应用到露天矿山高陡岩质边坡的生态修复中,也能够发挥重要作用,对水土流失问题进行缓解,对绿化覆盖面积进行扩大。
2.2.4藤本护坡技术
藤本护坡技术的垂直绿化优势非常突出。与其他坡面复绿技术相比,更能够适应高陡岩质边坡的恶劣环境,更容易提升高陡岩质边坡的生态修复效果。在应用这一生态修复技术时,需要将种植槽防止到边坡面上,将攀援类植物的种子播撒在种植槽内。所以在植物的攀援性与附着性特征下,坡面也就可以得到有效的保护。
2.2.5植物纤维毯技术
植物纤维毯技术,指的是对特殊的自然材料或者人工合成材料进行充分利用,在需要修复的区域形成生态保护植物纤维地毯的一种生态修复技术。这种生态修复技术在公路坡面修复中的应用效果非常好。另外,还有部分专家学者,对这一生态修复技术的应用进行了深入而广泛的研究。例如,对不同材质的植物纤维地毯的应用优势与应用劣势进行了研究,并预测了这一技术在未来一段时间内的发展方向。经过研究,发现这一技术的应用还可以对土壤质量进行明显的改善、对土壤结构进行有效的优化,使某些地区的水土流失问题得到治理。
2.3后期管护技术
在对露天矿山高陡岩质边坡进行生态修复的过程中,应当是一个事前准备、事中控制、事后维护的过程。必须要对后期管护技术的应用予以高度的重视。所谓后期管护,其实就是在将植被种植到高陡岩质边坡区域,且已经生长出来之后,所采取的一系列措施,例如浇水、施肥、病虫害防治等。
针对植物的浇水,不仅要使用正确的浇水方法,还要遵循一定的原则。首先,应当结合植物生长过程中的需水量和地表水的蒸发量,进行浇水量的控制,确保植物生长发育过程中对于水分的需求能够得到充分的满足。其次,在植物长势相对稳定之后,需要对水分和温度进行有效的控制,促进植物根系生长,帮助其形成强大的根系系统,将其应有的坡面稳固与防护作用充分发挥出来。最后,对季节的交替变更规律进行研究,结合实际情况进行浇水量的控制。例如,当处于炎热的夏季时,就要适当的提高浇水频率,增加浇水量。
针对植物的施肥,也要使用正确的方法,遵循相应的原则。首先,对选择使用的生态修复技术进行研究和分析,对选择的植物种类及相应的生长特性进行分析,对高陡岩质边坡的生态修复现状进行分析,然后以此为基础选择出有利于植物生长的肥料类型和施肥方法。其次,除了基础性的施肥工作之外,还要根据实际情况进行追肥。为了保证追肥的科学合理性,需要对追肥种类、追肥时间、追肥数量以及追肥方法进行合理的把握。如果在夏季追肥,需要对水分的蒸发与摄取予以重点考虑,优先选择容易被吸收的肥料。如果在冬季追肥,需要加强保暖性缓释复肥料的使用。最后,在施肥的使用,可以对“水肥一体化”技术进行合理的应用,将有机肥料和复合肥料充分的溶解在灌溉用水中,然后利用喷洒机浇水的过程中,将肥料喷洒在需要施肥的边坡植被上。
针对植被的病虫害预防,喷洒化学农药是传统的病害防治方法。即在植被发病之前,结合植被的症状,分析病因,然后选择使用适合的农药制剂或化学药品。常用的害虫防治方法比较多,常用的主要包含以下几种:第一,药剂防治方法;第二。人工防治方法;第三,物理防治方法;第四,灭杀幼虫方法;第五,诱杀成虫与生物防治相结合的方法等。
3露天矿山高陡岩质边坡的生态修复实践要点
在我国逐步加大了露天矿山生态环境治理力度的同时,高陡岩质边坡的生态修复工作也在持续的推进。近几年,许多专家学者,开始尝试将与恢复生态学、高分子新材料和肥料学等有关的技术与知识融入到了生态修复工作当中。但是,由于我国高陡岩质边坡的生态修复技术发展时间并不长,具体的生态修复工作中,部分生态修复人员存在着过于追求绿化速度,而对植被的自然存活问题考虑不够全面的问题。再加上后期管护工作的不到位,出现了前期绿化效果好,景观效果维持时间短、造价成本高、后期不好维护等问题。
要想有效解决这些问题,提高高陡岩质边坡生态修复效果,需要注意以下几方面。首先,对植被地境进行重塑。即借助高陡岩壁坡面的裂隙和植生孔,对植被地境进行重塑,为植被提供一个相对良好的地境条件。在这一过程中,岩体裂隙既是储存土壤和水分的空间,也是植物根部生长发育的主要场所,为了保证植被的健康生长,必须要对岩体裂隙内的温度和湿度进行合理的控制。其次,对植被组合进行优化。即对植被群落的高度、成活率、生物量等指标进行分析,再次根据这些指标的高低,对草本植被的喷播比例进行控制。然后,对草、灌、藤、乔等植物类型进行合理的应用,借此优化高陡岩质边坡区域植被的发展格局,提高高陡岩壁的抗冲刷能力。最后,对后期养护技术进行合理的应用,尽量将蓄水池修建到边坡顶部,在自渗水技术的辅助下,对相应的植被进行灌溉。这样既可以满足植被对于水分的需求,也可以降低养护成本。
4结语
综上所述,对露天矿山高陡岩质边坡进行生态修复,对于露天矿山开采事业的可持续发展有着积极的影响。但是,要想保证高陡岩质边坡的生态修复效果,不仅要在综合考虑各方面因素的基础上,选择合适的生态修复技术,还要结合生态修复过程中存在的问题,采取针对性的优化管理措施。
