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摘要 :露天矿山开采过程中,随着开采掘进工程的不 断深入,极易形成高陡边坡,很多大型露天矿也是因为开 采深度增加,边坡条件不利而放弃开采,这类废弃矿山由 于开采过程中对地表植被造成严重的破坏,加上一些原料 的运输与堆积过程中对土壤和环境造成的污染,想要进行 生态修复,须加强人工干预力度。本次研究主要对废弃矿 山高陡边坡生态修复技术进行讨论,并根据当前废弃矿山 生态修复存在的问题给出了相应的对策和建议。
关键词 :废弃矿山,高陡边坡,生态修复
从以往的矿山开采工作中发现,开采过程中,会对地形地貌造成较大的改变,地表植被很难存活,在这样 的情况下,矿山废弃之后,缺少植被的边坡水土流失严 重,极易发生地质灾害,给周边的生态和居民的人身财 产安全造成一定的影响。高陡边坡的生态修复相较于其 他矿山地质形态的生态修复工作存在一定的难度,这主 要是因为高陡边坡高差大且变化幅度剧烈,植物根系生 长空间有限,后期维护管理作业面选择困难,导致很多 生态修复工程存在复绿复死的情况,给财政资源和人力 物力造成了极大的浪费,未能解决废弃矿山的生态问题, 因此,在生态修复的技术使用方面,高陡边坡需要更加 注意。
1 废弃矿山高陡边坡生态环境问题
1.1 地质灾害
废弃矿山高陡边坡多为露天开采形成,高陡边坡未规 范开采形成分级台阶,边坡较陡,部分坡度达 75°以上, 坡脚形成较大的采坑,开挖形成的坡体上存在松动岩体, 加上部分坡面岩体临空,在外动力条件下极易形成掉块等 现象,对坡脚过往的行人车辆造成较大的威胁,此外,边 坡长期裸露后容易导致基岩风化,在降雨情况下,容易产 生水土流失, 进一步加剧边坡发生滑坡、坍塌等地质灾害。 1.2 地形地貌景观破坏
废弃矿山高陡边坡往往为前期露天开采形成,露天采 矿活动较大幅度地改变原始地形地貌,破坏原有山体的完 整性,形成大面积陡立岩土边坡、地面坑洼不平,严重影 响视觉美观的同时诱发地质灾害,并加剧区域水土流失和 破坏生态环境。部分高陡边坡位于高速公路、风景区及各 类保护期可视范围内, 严重影响了当地的景观。
1.3 土地损毁
露天大面积开挖对各类土地造成不同程度的损毁,尤 其高陡边坡对地损毁程度较严重,损毁地类往往为耕地、 林地、草地、采矿用地等。坡体开挖后多呈直立状, 坡面基 岩裸露,植被较难生长,加上开采坡体较高,难以恢复原 有土地功能。
1.4 废弃矿山生态环境问题产生的原因
矿业权人与实际采矿人不一致,例如矿山原本的主体 是A,A使用矿山多年,赚取了巨大的利益,也没有注资进 行生态维护和建设工作,后来产权转售给B,但是B认为, 享受利益的A应该是生态修复的主要责任主体,既没有进 行生态破坏,也没有获取足够的利益,没有责任、义务和 条件完成生态修复的工作,实际上的情况更加复杂,在推 诿过程中, 矿山修复工作难以推行。
矿山采矿生产缺乏规范生产以及监管不到位,很多矿 山为追求采矿利益,多数未按开采设计进行开采,由于矿 山产权所有者本身环保意识差,自身社会责任感模糊,过 分追求短期利益,进而忽视了生态环境问题,一些产权人 为了追求利益知法犯法,弃矿跑路者比比皆是,这给矿山 生态修复造成了更大的难度。
对于各地政府有关部门来讲,目前也没有在监管审批 方面形成成熟完善的制度或流程。对于矿山生态保护和修 复的相关法规,一般多见于地方的一些专项法规当中,不 论是相关法规普及程度还是执行力,都存在严重不足。从 当前的监管来看,矿山生态环境相关问题牵涉的部门较 多,缺少必要的主导, 而当地矿山企业又与财政收入挂钩, 管理难度很大,导致了很多企业在进行矿山开采时,习惯 性的‘把相关利益带走,把环境问题留下’,相关部门在其 中的管控力度着实有待提升。
2 常见的废弃矿山高陡边坡生态修复技术
2.1 植被地境重塑技术
植被地境重塑技术是当前矿山生态修复工作中最为常 用的一种手段,具有操作简单、修复效果较好的特点。所 谓的地境重塑,就是通过人工干预的方式,重新帮助植被 建立适宜生长的地质环境。从生态学和植物学的相关研究 来看,植物想要茁壮成长,除了基础的阳光、温度、湿度、 水分之外,对于地境有着一定的要求,包括充足的根系生长发育空间、水汽交换情况及良好的土壤等。岩质高陡边 坡生态修复之所以存在较大的困难,就是因为边坡地境本 身并不适合植被生长。在这样的情况下,一些学者发现, 高陡边坡上存在的裂缝和裂隙,具有较为不错的地境条 件,适合植被生长发育,虽然裂缝的空间有限,但是植被 根系能够顺着裂缝扁平生长,满足植被的生长发育要求, 尤其是在裂缝较多、较深、裂缝贯通率较好的边坡,植被 的生长发育相对更加良好。
利用这一特质,就能够对裂隙条件较好的岩质高陡边 坡进行生态修复工作,采取树草结合的方式,先从裂隙打 开缺口,种植一定的生长周期后,土壤熟化,就可以尝试 种植其他经济作物,逐渐恢复生态状况。但是这种生态修 复技术,对于边坡的条件要求比较高,实际上很多露天矿 山的岩质高陡边坡的缝隙率与贯穿性都难以满足植被生 长所需的地境条件要求,在这样的情况下,可以采用人工 干预的手段进行地境重塑,这种操作方法也较为简单,在 岩质边坡钻孔后,回填土壤,在孔径内种植一些灌木和杂 草,土壤中掺上适量的肥料和保水剂,能够进一步保证植 物的长势,通过这种人工重塑地境的方式,在不少岩质边 坡的生态修复工作中取得了成功, 值得进行推广使用。
2.2 坡面复绿技术
(1)液压喷播技术。液压喷播技术顾名思义,是利用 液压机实现喷洒式播种的边坡坡面生态修复技术。该技术 将经过催芽的种子连同其生长发育所需的水、肥、腐殖土 等混合成浆状,连通液压喷播机,将混合浆喷播到岩质高 陡边坡上,这种方法的复绿施工见效快、效率高,适用于 大面积生态修复,是典型的机械化作业,对人工要求低。 不过使用液压喷播技术需要注意以下几点。一是液压喷播 技术同样对于高陡边坡的地境有一定要求,部分情况下这 种方式并不适用 ;第二是为了保证植物能够顺利生长发 育,一般在混合浆中还需要添加一定比例的粘合剂和纤 维,部分复绿操作工作中,植物虽然生长发育,但是实际 上没能顺利与边坡结合,不久后出现大面积死亡的情况 ; 第三是高陡边坡的温差变化较为剧烈,在一些地区尤为明 显,大面积进行喷播后,可能只有某一高度的植被大量存 活,其他高度的植被因为长期处于不适宜的温度环境中导 致大量死亡。
(2)三维植被网喷播技术。三维植被网喷播技术在液 压喷播的技术上,解决了岩质高陡边坡地境条件可能不足 的问题,利用土工合成材料中加入活性植被,植被直接生 长在合成的土工材料上,之后利用植被根系强力的穿透效 果,不仅能够将土工材料更加牢固地固定在边坡上,而且 本身也进一步加固了废弃矿山岩质高陡边坡的水土,达到 了“双保险”的目的,因此这种三维植被网喷播技术,既是一种生态修复技术,同时其本身就是一种边坡加固技术, 一举两得的情况下, 能够使用于更多的情景。
(3)厚层基材喷播技术。厚层基材喷播技术同样能够解 决边坡地境条件不足支撑植被生长发育需要的问题,这种 技术是将防腐蚀性较强的厚层基材与种子混合后喷播,相 比于三维植被网喷播技术,厚层基材喷播技术更加倾向于 对边坡侵蚀的防护, 这种喷播技术, 对于雨水较为充足的地 区比较适用, 能够在植被成长起来形成规模之前, 降低边坡 被降水侵蚀的程度, 进而有效降低地质灾害的发生率。
(4)植被混凝土防护技术。植被混凝土防护技术当前 在我国的应用程度比较高,自上世纪末传入我国后,经过 不断地改良,目前已经具有相对稳定和广泛的应用场景。 这种技术主要是将种子、混凝土、保水剂、腐殖土、缓释肥 等混合后利用喷混机喷播,该技术进行喷播后,由于加入 了混凝土,不仅从外观上更加有特点,而且本身抗冲刷能 力非常强,能够帮助植被更好地在岩质高陡边坡上生长发 育,且混凝土本身具有一定的加固效果,这对于抵抗一般 地质灾害都有一定的作用。
(5)藤本植物护坡技术。在针对岩质高陡边坡施行复 绿施工时,大量采用藤本植物具有非常不错的效果,尤其 是在立地条件相对较差的情况下,这主要是因为藤本植物 对于地境条件要求相对较小,而且本身通过攀援、缠绕等 方式, 能够实现垂直绿化的目的, 在立地条件不少的情况, 这种绿化方式效率高且成本低,通过藤本植物较强的适应 性,首先在加固和改善边坡地境方面起到一定的效果,在 后续的生态修复工作中,可以逐渐根据立地条件的改善, 引种其他植被, 因此,藤本植物本身是边坡生态修复的“先 锋队”。
(6)生态防护植被纤维毯技术。植物纤维毯是一种利 用天然植物或者人工合成材料制成的,可用于各种土建工 程表层的具有较好渗透性的纺织材料,其本身是毯状的性 状,类似于土工布,具有加固和防护边坡的作用,能够有 效降低自然灾害的发生,同时,植物纤维毯使用大量天然 植物纤维,入渗性能好,使用后能够有效改善土壤的理化 性质,从长远的角度来看,能有利于可持续发展。不过目 前的生态防护植物纤维毯相关技术尚处于探索和开发阶 段,后续的管理和养护技术并不成熟, 而且造价成本较高, 本身的施工不能全程借助机械化,需要大量人工辅助,而 高陡边坡工作面建立较为困难,土工材料铺设对于人工操 作本身存在不小的考验,这种方式如果大面积使用的话, 施工效率和成本都不能令人满意。
2.3 削坡减载技术
削坡减载技术主要对高陡边坡按一定的坡比对进行削 坡分台,削坡完成后进行覆土,最后进行植被恢复。根据高陡边坡地质条件, 常用的坡比可选择 1:0.5 ~ 1:2之间, 台阶高度可为 5m ~ 20m,此种方法优点为短期内可对遗 留高陡边坡进行较为彻底的整治,较好的恢复土地功能及 地形地貌, 生态景观效果好。不足为为满足削坡放坡要求, 需对外围产生新的开挖,产生新的生态植被破坏,其投资 造价较高, 工期较长。
2.4 岩质高陡边坡修复植被群落的选择
从过往的经验来看,高陡边坡复绿施工后,随着时间 的推移,不少生态修复工程都发生了植物大量死亡,复绿 失败的情况,一些工程后期延续性管理和维护也较为到 位,结合生物学相关研究结果来看,在岩质高陡边坡进行 复绿施工后,整个边坡形成了一个小型的生态圈层,部分 复绿工程当中,使用的植被种类太过单一,生态圈层内部 未能实现良好的共生和互动,就如同林业发展当中单一的 林分结构往往会导致森林退化,复绿工程当中也同样存在 因为植被种类单一而导致退化的情况,因此,在进行生态 修复工作之前,就应该结合当地的实际情况,选择较为合 适的植被群落,如果立地条件不好且坡度较大的边坡,以 灌木、藤本和草本植物混合最佳,如果立地条件较好,则 可以考虑林草结合的方式,能够快速帮助土壤熟化,进而 种植经济作物。在实践过程中,也出现了混合播种草本、 灌木和藤本植物后,随着时间的推移植被种类多样性逐渐 降低最后变成单一植被种类而导致复绿失败的情况,之所 以出现上述的问题,主要是因为灌木植被往往在竞争中处 于弱势,草本植物相对强势,会抢夺大量的土壤养分,在 初期矿山岩质高陡边坡的养分有限的情况,草本植物比例 过大,就会直接对其他植被产生影响,进而造成大量的植 被死亡,因此,进行喷播时,应该充分考虑不同种类植被 的比例,在初期减少草本植被的占比,并且进行喷播的时 候,应该尽可能地保证种群分布间杂和均匀。
2.5 后期管护
后期管护对于边坡的生态修复工作尤为重要,很多高 陡边坡的生态修复工程短时间内失效,最为重要的原因就 是重施工而轻管理,后续的管护工作缺位和滞后,导致了 植被生长状况不良。始终需要注意的是,矿山的岩质高陡 边坡并不是植被生长发育的良好场合,立地条件和地境条 件都相对较差,虽然进行复绿施工选择的植被种类往往是 抗性较好、耐受性强、生命力较为旺盛的品种,但是在实 际的生态修复工程当中,还是需要注意后续的管护工作, 后期管护工作应从水肥和病虫害防治两个方面入手。
废弃矿山所处的区域不同,降水量也不同,由于缺少 地表径流的支撑且本身处于长期的水土流失状态,因此进 行生态修复初期,植被缺水较为严重,尤其是在向阳的边 坡,这种情况最为显著,因此在进行管护过程中,应该时刻观察植被的生长发育情况,避免植被出现缺水的情况, 植被浇水时,还要注意避免对边坡造成严重的冲刷,可能 产生一定程度的地质灾害。
3 推进我国矿山生态修复工作的建议
3.1 强化政府主导,重点关注老矿山问题
在矿山生态修复工作中,政府相关部门的作用较大, 过去的管控混乱,也是因为政府在其中的主导地位不明 显,因此,想要解决或者提高矿山生态修复存在的问题, 首先,就要明确政府的主导地位 ;其次,应该进一步对矿 山的责任主体进行明确,对于主体灭失的弃置矿山,应该 由中央财政拨款进行修复,这是因为这部分矿山的经济潜 力很低,难以吸引社会资本,因此,需要多花资金进行处 理 ;最后,对主体责任人存续,但是多次变更导致生态修 复主体界定困难的,应该出台相关政策,将矿山效益与生 态修复挂钩,通过谁治理,谁受益的方式,利用利益吸引 更多的人主动加入到矿山生态修复工作中来。
3.2 完善法律法规和监管体系
对于矿山生态修复的管理工作,所谓“名不正,则言不 顺”,想要改变现状,就要出台对应的法律和法规,让各级 政府进行管理时做到有法可依,而从各地方的实际运作来 看,应该单独成立专项工作小组负责对矿山的生态修复进 行管理, 避免原本的多头监管或者监管盲区的问题出现。
3.3 扭转认知,强化环保意识
最为关键的一点,还是从根本上转变认知,实际上, 当代很多矿山企业的负责人,都具有较强的环保意识,也 愿意主动配合生态修复工作,还会每年划拨一定的经费用 以矿山生态治理工作,这就是因为当代的矿山企业中坚, 受到近现代教育更多,认知上符合可持续发展的要求,因 此,作为政府相关部门,还是应该充分宣传覆盖、教育工 作等,转变人们的认知,让更多人主动参与到矿山生态修 复和保护工作中来。
4 结语
总而言之,当前我国废弃矿山的生态修复工作还存一 定问题,一是历史存在遗留问题,责权不清晰,二是法律 法规漏洞较多 ;三是人们的重视程度普遍不高,在这样的 情况下,加上高陡边坡的生态修复本身难度较大,复绿工 程往往是高投入、见效慢,没有后期的管护,导致修复失 败,浪费了大量的人力物力。因此,进行废弃矿山的生态 修复,一定要结合实际情况,选择合适的修复技术,并做 好后期的管护工作。
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