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摘要：矿产资源作为一种不可再生资源，在采矿的过程中，需要从地壳中将矿产资源进行大规模的提取，这就造成了地壳结构的变化，导致矿井周围的围岩发生变形，严重影响矿区周围的生态环境。而随着近些年环保理念的渗透，使社会各界逐渐地认识到环保的重要性，且环保已经成为我国当今最为重视的一项工程。本文将通过分析矿山生态环境修复技术，并提出相应的矿山地质环境生态修复的有效路径，以期为修复矿山生态环境提供参考。
关键词：矿山地质环境；生态修复；探索过程；工程项目
当前，人们对矿产资源的需求越来越大，矿山地质环境问题日益突出，严重影响了人类的生存和生活。矿山地质环境的破坏主要是矿山地质环境的污染和生态的退化而造成的。因此，对矿山地质环境进行分析，探讨矿山开采过程中的生态环境变化，并提出相应的治理措施，对于促进矿山的可持续健康的发展具有重要意义。
1研究综述
1.1研究背景
采矿活动会破坏原有的生态结构，影响生态系统和生态环境的平衡。但并不是所有的采矿活动都能导致生态系统的破坏。事实表明，各矿山生态系统都具有一定的环境容量。一定范围内的扰动不会对矿区生态系统造成较大的影响。因此，正确认识引起矿区生态环境变化的“程度”，合理评价矿区生态环境变化的上限标准，将有利于矿山生态环境调控政策和投资决策。本文就是以矿山地质环境的现状与改造为例，分析了矿山地面的破坏及修复的技术要点，并提出了相关的建议和意见。
1.2本课题研究的目的和存在价值
通过对矿山地质环境的研究发现，矿山地质环境的生态修复是一个综合性的系统工程，它涉及地质、地貌、水文和气候等多个学科领域，其主要目的是改善和保护地质环境，使之恢复到原始的状态；而在进行矿山地质环境的治理过程中，需要对其生态环境的破坏程度及影响因素做详细的分析与评估，并提出相应的对策建议。目前，我国对矿区的生态修复已经有了一定的理论基础，但由于种种原因，还没有形成一套比较完善的体系和较为成熟的方法。所以，本文将从国内外的一些研究成果出发，结合国内的现状及发展趋势，总结出适合的处理方式，为矿山的可持续发展提供科学依据。
2矿山地质环境概述
矿产资源是人类社会发展的物质基础，是经济增长和技术进步的重要动力。矿山地质环境变化对其产生的影响也不容忽视。
2.1矿山地质环境特点
目前，我国矿山地质环境的特点主要表现在以下几个方面：①矿山地质环境的空间分布不均匀，矿山地质环境的变化具有一定的规律性，在不同的地区和地质时期，其地质条件也是有很大差异的；②由于地形的影响和人为的破坏造成了大量的矿产资源流失；③在同一区域内，随着人类活动的加剧以及人们对矿石的开采量不断增加，使得矿区的生态环境遭到严重的污染和破坏，这就导致矿山的生态功能降低，对矿山的可持续发展产生不利影响；④矿山地质环境的多样性决定了其开发的难度大，也给当地的居民带来的经济效益不高的问题；⑤因为多种多样的植被类型的出现而引起的水土的改变、土壤的酸碱化等一系列的地质灾害，使矿山的生态恢复变得困难。
2.2矿山废弃地的类型
根据矿山废弃地的成因，可分为四种。
(1)废弃石窟废弃地。这类废弃地的特点是废弃物粒径较大，常超过数百甚至数千毫米，短期内很难自我碾压、自我风化。废弃地的持水能力较差，缺口较大。
(2)采空区、沉陷区废弃地。这类废弃地是地下开采形成的块状条状地面塌陷。自崩塌以来，地面变得松软不平，石块和粘土混杂在一起，从而形成一个深坑，常年潮湿或积水。
(3)尾矿废弃地。矿石破碎后，尾矿颗粒一般较小。它们通常含有大量有毒和有害物质，这些有害物质一旦进入土壤和水体，就会对周围的土壤和水体造成污染。
(4)利用矿山辅助设施形成的废弃地。采矿厂建设时，建筑物、道路和其他辅助设施也随之建设。然而，在开采之后，这些辅助设施就被废弃，不能被回收用于农业或林业。
2.3影响矿山地质环境的主要因素
采矿活动对环境的影响是多方面的、复杂的和多层次的综合表现。矿山地质环境的破坏主要是由于人类的过度开采造成的；其次，矿产资源的开发利用也会对生态环境产生一定的负面影响；最后，矿山地质环境的保护与恢复也离不开矿山的建设与管理。因此，在进行矿山的修复过程中，必须要注重矿区的地质条件的改善和提高，并将其作为基础，以实现矿山的可持续发展。
第一，水土流失。由于矿山地质环境的特殊性，在开采过程中，会产生大量的泥沙和泥石流，这些泥沙和泥石流是造成矿山地质环境变差的重要原因。如果不进行合理的规划处理，就会对土地资源的利用率带来极大的负面影响；还会导致地下水的污染问题，使其成为地下水位上升的主要因素。第二，大气的辐射与热岛效应。当空气中的温度达到一定程度时，就会出现热岛现象，这种情况下，人们在饮用水中的水也不会受到影响。但是当空气中的温差超过了正常值时，就很容易出现热岛现象一系列疾病。因此在采矿时，需要采取相应的措施来控制水的浓度和强度。第三，地质灾害的频发与地区的生态环境息息相关，特别是地质的稳定性以及地质的脆弱性，一旦破坏将会给社会经济发展、人类生活等诸多领域带来严重的后果。
3矿山地质环境现状分析
3.1矿山地质环境现状
近年来，我国矿山地质环境的变化是非常明显的。对矿产资源的过度开采和利用，致使自然生态遭受严重破坏。
(1)开采地表发生沉陷，破坏水系生态环境。采矿污染和破坏地表水、地下水系统，对河谷地貌和地表植被造成严重破坏，造成严重的水土流失和下游河流淤塞，这也导致了河流生态系统的严重失衡。
(2)地质地貌景观可能遭到破坏。由于建矿初期没有采取环境保护和修复措施，造成大量小型煤矿分布在全省各地，对地质地貌景观和部分地质遗迹造成了严重的破坏。
(3)自然生态结构因采矿而失衡。土地的破坏和水位的降低导致自然植被覆盖量大幅减少，严重破坏了防风林在固沙方面的生态功能，对该地区的水、土壤和生物多样性保护造成了影响。
3.2矿山地质环境的地层岩性
矿区的地质特征是影响矿山地质环境的主要因素，因此在进行开采时，应根据当地的实际情况选择合适的矿山开采方法，并结合矿山的地质条件，合理地对矿山地质环境的破坏程度和恢复速度加以控制。矿山地质环境的地层岩性主要包括以下几方面：①矿体的结构类型。②矿石的组成成分。③矿体的分布及形态。根据不同的分类标准可分为多种，如按矿物含量的高低划分，可划为“类”、“杂”等；按照矿体的形状来分，可划为“层状型或半方形型”。其中，以层状型为主，以似层状与半方形的混合形式，而又可以称为复合型。在同一块地中，由于各部分的组合方式存在差异，其呈现出的特征也不尽相同。如有的地方呈条带状，而有的呈片状。因此，要对矿区的地质进行分析，对其成因的特点及变化规律的研究就显得尤为重要。
3.3矿山环境现状与生态修复技术的选择
矿山开采过程中产生的废水、废气和固体废弃物的排放对环境的影响是不容忽视的问题之一。矿山地质环境的破坏主要是由于采矿活动的频繁进行，导致地表水的流失、土壤的酸化以及大气的污染等。这些废水中含有大量的重金属离子，而其中的有害物质会通过雨水的渗入进入到地下水中，对人体健康造成严重威胁；同时，在矿山地质环境中，一些矿产资源的开发利用，如矿山采石区的采煤所排出的粉尘和尾矿渣，会使空气质量受到污染，从而引起一系列的空气污染及生态环境的恶化等。在矿区的建设中，应加强对矿山的保护管理，防止出现因不合理的规划而引发的各类灾害。
在煤矿开采过程中，由于矿山地质环境的影响和地质灾害的发生，导致矿山地质环境的破坏范围广，比其他工程建设更为要严重，所以在进行矿山开发时，必须要遵循“因地制宜、因时制宜、综合治理”的原则，对矿区的生态环境和资源利用情况做出合理的规划与设计，并在矿山的实际施工中，根据当地的地形地貌，结合矿山的特点与地质条件，对其采取科学的保护，使其达到最佳的效果；同时，还要加强矿山管理力度，防止出现各种不必要的问题；最后，应该重视矿山的环境保护工作，使之能够真正发挥作用，为我国的经济发展提供强有力的支持和保障。
4矿山地质环境生态修复技术的应用
4.1矿山生态修复治理的总体指导原则
矿山生态修复应遵循因地制宜、边采边修复、自然修复原则。
(1)因地制宜原则。需要坚持“宜农则农、宜林则林、宜渔则渔、宜草则草、宜建则建”，从当地实际情况出发因地制宜进行修复，积极发展适宜产业。如对遗留废弃地进行植被恢复时，首先需充分考虑适合本地环境的乡土物种，确保生物多样性。如在沙漠地区就不宜大规模种植高大乔木，以避免对地下水资源的超量采用。
(2)边采边修复原则。传统的生态修复主要指采矿后的末端治理，容易出现土地长期荒废、生态环境恶化、复垦难度大等问题。
(3)自然修复原则。强调植被(群落)与坡地上木本植物和周围环境主题的协调，共生和谐。根据当地生态植物结构，有机结合乔，灌草，合理配置，尽快修复边坡的原始性质植被将保护工程的植被与周围环境融为一体，修复其生态平衡，实现人工强制绿化到自然植被的自我扩散。遵循自然规律，修复后的伤口与周围环境融为一体，修复环境的自然外观，避免过多的人工痕迹。
4.2矿山地质环境生态修复方法
生态修复技术统筹了综合治理环境污染和修复生态系统两大策略。目前，国内外学者对于开采后矿山进行生态修复主要集中在物理法、化学法、生物法和联合修复方法。
(1)物理法。主要是利用土壤置换、隔离、围堵、热解吸等物理技术对重金属污染的土壤或水进行处理。土壤置换包括使用大量未污染的土壤混合或覆盖污染土壤的表面，包括表面覆盖、填埋和封装等技术。隔离法是指利用防渗材料如水泥、石板等将受污染土壤或水土分开，阻止污染物扩散到周围环境中。热处理根据污染物的挥发性通过加热地下来修复土壤。加热方式主要有导电加热、电阻加热、蒸汽加热和射频加热。总体而言，物理法主要是使污染物发生转移，将污染物与土壤进行剥离，该修复方法效果显著、处理稳定、适应性广，然而也存在耗费大，不稳定等问题，因此适合用于污染重、面积小的土壤修复。
(2)化学法。化学修复是指在污染土壤或水体中添加修复剂，通过吸附、沉淀或共沉淀等作用，导致金属沉淀或与金属形成不溶性复合物，降低污染物的生物有效性，从而达到修复土壤、减轻生态危害的效果。主要的修复技术包括固化/稳定、玻璃化、土壤淋洗和电动力学。固化/稳定技术通常是通过将污染土壤与试剂或材料混合来降低重金属污染物的流动性。石灰石、碳酸氢盐、磷肥等是土壤重金属污染修复的常用化学改良剂。
玻璃化技术是指在1400℃~2000℃的高温范围内提高土壤温度，导致有机物分解或挥发。该方法从处理系统产生的废气中产生蒸汽并收集热解产物。该工艺效率高，可去除重金属。然而，这种技术非常复杂，需要更多的能量用于核聚变，这使得它非常昂贵，应用有限。
土壤淋洗是一种用水或者化学试剂使污染物从土壤中分离和去除的技术。淋洗剂主要包括表面活性剂、无机流利剂和螯合剂。乙二胺四乙酸(EDTA)被认为是去除污染土壤中重金属最有效的螯合剂，可生化性低，对土壤微生物和酶活性的影响较小。电动修复技术是通过电迁移、电渗透、电泳和电解等不同的机制从受污染的土壤中去除重金属。此外，螯合物已被证明可提高污染土壤中电动修复的效率。总体来说化学修复法见效快，受自然因素影响小，但容易成为新的污染源对土壤或水体造成二次污染。
(3)生物法。生物修复技术是利用植物和微生物固有的生物机制来去除、破坏或固定污染环境中的有害污染物。与传统的物理、化学法相比，生物修复是一种生态友好和经济有效的重金属去除技术，适用于轻度污染土壤的治理。然而该技术的修复周期长，修复效果不稳定，取决于外界因素的影响。重金属的生物修复可以通过微生物修复、植物修复以及两者的结合来实现。微生物不能直接对重金属进行降解，而是通过其生化作用改变重金属的理化性质，从而达到降低重金属活性和浓度的目的。修复机制包括细胞外络合、细胞内积累和沉淀或氧化还原过程等方式将金属转化为无害形式。研究证明黄杆菌属、假单胞菌属、肠杆菌属、芽孢杆菌属、微球菌属等细菌的细胞壁上具有潜在活性化学吸附位点，能够有效吸附重金属Cu、Cd、Pb、As。
植物修复是生物修复技术的另一个方面，它通过植物吸收、提取、分解转化或固定等作用来降低环境中污染物的浓度或毒性作用。该方法的基本原理是通过植物的根将污染物分解成毒性较小的元素或吸收污染物，并将其储存在植物的茎叶中。因此，更确切地说，这是消除或更有效减少环境中有毒污染物数量的一个替代方法。用于植物修复的植物物种应具备以下特征：生长速度快、根系丰富、生物量大、对高浓度金属的耐受性强、金属富集能力强。此外，植物/微生物联合修复可以提高污染土壤的修复效率。其修复机理是超富集植物与土壤微生物之间存在协同作用。一方面微生物可以改变重金属的理化性质，降低重金属活性，提高重金属的植物可利用性；另一方面植物可以为土壤微生物提供营养源和氧气，促进微生物的生长从而提高重金属的降解。
4.3矿山土地复垦与生态修复的工程措施
4.3.1矿区土地复垦的核心问题及治理措施
在植被恢复生态恢复过程中，土壤改良是一个重大问题，也是废弃地生态恢复的核心问题，包括相应的工程措施：
(1)添加养分以提高土壤肥力；应用含钙化合物减轻重金属毒性；施用石灰等调节土壤pH的物质；有机物的应用。
(2)其他工程措施。①地表转化：在工程开始前，应先取30cm~60cm土层，并进行包囊保存，尽量减少对养分结构的破坏和损失。在开采完毕后，将地表回移，使其恢复原状。处理严重污染的这种方法只适用于小面积土壤；②充填复垦：用于采矿形成的采空区和塌陷区的荒地，可采用飞灰作为充填材料，利用固体废弃物，防止占用土地和污染地下水；③微生物修复：该措施主要利用微生物的代谢活动降低土壤环境中有毒有害物质的浓度或使其完全无害，使受污染的土壤环境部分或完全恢复到原来的状态；④植物修复：该措施是通过植被对污染土壤和沉积物进行原位修复的方法，是一种有效、廉价处理某些有害废物的新方法；⑤灌溉施肥：灌溉是减少废酸、废盐的措施之一，因为通过灌溉可以使土壤酸度降低，并淋溶出一些可溶性盐，然后再添加适当的N、P、K肥，可以取得较好的效果。
4.3.2露天矿山和地下矿山的技术措施
(1)露天煤矿生态重建技术。①生态农业复垦技术：根据生态学、生态经济学原理，应用复垦工程和生态工程技术，通过植物、动物、微生物的合理配置，立体种植、养殖、加工；②生物复垦技术：指恢复土壤肥力和利用生物措施的生物生产能力的技术措施。
(2)煤矿开采沉陷土地复垦技术。①排水方法：挖出沟渠，将塌陷区的水排干，再进行必要的工程整治，使得塌陷区内不再积水，并可回收利用；②深挖浅坑填土：用矿山机械将塌陷区挖深，形成水塘，土方填土出塌陷区形成浅坑，达到耕地、水产养殖和农业的目的；③填筑复垦技术：将土地复垦技术与生态工程技术相结合，多层次利用技术破坏土地设计。
4.4社会建设
政府应加大力度对矿区的保护和修复，建立健全的法律法规，加强对矿山的监管和管理，提高对矿区环境的保护力度，为矿产资源的可持续发展提供良好的环境条件。
①积极开展宣传教育活动，增强人们的生态环保意识，使他们认识到矿山地质环境的重要性；同时，通过举办各种形式的培训班，使当地居民掌握基本的生态环境保护知识，了解矿山地质环境的现状及变化规律，形成自觉维护生态环境的行为习惯。②在矿山开采过程中，要严格按照国家的有关规定，做好采矿的地质勘查工作，并将其作为一项重要的基础性工程来抓，以确保矿山的安全生产。③在矿山的开发过程中，重视自然破坏和污染的危害，并采取相应的措施加以治理，避免出现严重的水土流失现象。在处理废弃物时，要做到不影响周围的自然环境与景观，不造成二次灾害。此外还要注意防止地表径流、地下水的侵蚀等。因此，需要制定合理的规划方案，以保证矿山的可持续发展。
5结语
综上所述，矿山的生态修复是社会主义生态文明价值观的直接体现，是山水林田湖草治理系统的重要一环。这就要求相关部门人员在制定矿山开采计划的同时，对矿山可能遭受到的生态破坏类型、程度进行评估，结合矿山废弃地的类型和特点，制定并开展相应的修复方案。以生态学理论为基础，采取工程措施和生物措施相结合的方式，把动植物和微生物的恢复方法加以综合利用，有效地修复被破坏的生态环境。从实际情况出发，因地制宜，以实现生态、社会和经济效益最大化为原则，构建结构合理、功能完整的矿山生态环境系统。
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