《矿山环境与生态工程》课件-7矿山生态修复与废弃矿山治理

矿山环境与生态工程第七章矿山生态修复与废弃矿山治理第一节：矿山生态修复的概念及内涵第二节：露天采矿场生态恢复第三节：排土场生态修复第四节：塌陷区生态修复第五节：矸石场生态恢复第六节：废弃矿山环境与生态修复工程第七章矿山生态修复与废弃矿山治理第一节：矿山生态修复的概念及内涵第二节：露天采矿场生态恢复第三节：排土场生态修复第四节：塌陷区生态修复第五节：矸石场生态恢复第六节：废弃矿山环境与生态修复工程一、矿山生态修复的概念及内涵（1）生态生态是生物圈（动物、植物和微生物等）及其周围环境系统的总称。生态系统是一个复杂的系统，由大量的物种或要素构成，它们直接或间接地连接在一起，形成一个复杂的生态网络。其复杂是指生态系统结构和功能的多样性、自组织性及有序性。（2）恢复、重建与修复恢复通常是指在群落和生态系统层次上，对生态系统结构原貌或其原有生态功能再现；重建则是指在已经不可能或不需要再现生态系统原始结构的情况下，重新构建的一个不完全等同于过去的甚至是全新的生态系统；修复一般是指在现有生态系统的基础上，通过对外部环境胁迫减压等措施，修复部分受损的生态系统结构及其功能。1生态修复相关概念一、矿山生态修复的概念及内涵（3）生态恢复生态恢复，是指停止人为干扰，解除生态系统所承受的超负荷压力，依靠生态本身的自动适应、自组织和自调控能力，按生态系统自身规律演替，通过其休养生息的漫长过程，使生态系统向适应与所处的自然环境状态演化，恢复原有生态的功能和演变规律，完全可以依靠大自然本身的推进过程。可见，生态恢复强调的是生态环境的自我恢复。（4）生态重建生态重建，是对被破坏的生态系统进行调查、规划、设计、建设的生态工程，即按照既定的标准，通过人工治理措施，重建一个健康、友好、适宜、协调、可利用的生态系统。可见，生态重建强调的是人工干预。一、矿山生态修复的概念及内涵（5）生态修复生态修复是根据生态环境系统破坏方式与程度，在环境承载力容许的前提下，选择适宜的生态自我恢复或生态重建工程，科学、经济、快速对被破坏生态系统恢复与重建的过程。生态修复的提出，旨在强调协调人与自然的关系，生态修复要以自然演化、自然修复为主，并与人工修复相结合，充分尊重自然规律，发挥自然恢复潜力，如封山育林、育砂育草、补水保湿等。通过人工干预，加速自然演替过程，遏制生态系统的进一步退化，加速恢复地表植被覆盖，微生物群落的形成，恢复健康、安全的生态系统。矿区生态修复排土场矸石山塌陷土地露天采矿场尾矿库2矿区生态修复排土场：由剥离表土、开采的岩石碎块和低品位矿石堆积而成的废石堆积地。采场：矿体采完后留下的采空区和塌陷区形成的采矿废弃地尾矿库：开采出的矿石经选出精矿后产生的尾矿堆积形成的尾矿废弃地。其他：采矿作业面、机械设施、矿区辅助建筑和道路交通等先占用后废弃的土地。3矿区生态恢复的对象4矿区生态恢复的难点矿区废弃地生态修复面临的主要难点是表土层破坏，导致植物能够自然生根和伸展的介质缺乏、水分缺乏、营养物质不足，易发生垮塌和侵蚀，存在限制植物生长的诸多不利因素，生物种类减少或丧失：重金属含量过高，土壤pH值过低，或者过高，土壤盐碱化缺乏必要营养元素，有效磷元素低、含氮量极低二、矿山生态修复的理念和技术方法近自然生态修复地形地貌近自然水平梯形坡，直渠排水蜿蜒曲折的排水渠道和连续的集水坑二、矿山生态修复的理念和技术方法就地取材因形就势二、矿山生态修复的理念和技术方法施工方法近自然宜草则草、宜灌则灌、宜裸则裸二、矿山生态修复的理念和技术方法植物品种近自然根据周边现有植物品种，进行优选，使恢复后植被与周边植被相接近，不会产生过大的差异。二、矿山生态修复的理念和技术方法VS“核心材料”近自然基质材料就地取材，纤维采用植物纤维，肥料采用有机废弃物堆肥，取自自然，回馈自然草捆拦蓄坡面拦蓄泥沙草条二、矿山生态修复的理念和技术方法ContentsContents喷混植生技术：岩石高陡边坡生态防护的核心和基础柔性挡墙技术：改变传统工程刚性矛盾，生态、透水生态沟渠技术：自然与排水相融，一改刚性沟渠弊端

袋体堆砌技术：工艺简单、成坪快、稳定性好

植被毯防护技术：保水保墒、建植快捷，粗放管理

厚层基质喷附：缓坡、基本土壤基质结构、一步到位

水肥营养缓释：保水剂、PAM、纳米保水剂和微生物排放规范化：排矸场科学自然的规划设计，按照标准实施需要多种技术集合二、矿山生态修复的理念和技术方法矿山废弃地综合治理技术二、矿山生态修复的理念和技术方法植物纤维毯在生态修复工程中的应用二、矿山生态修复的理念和技术方法柔性挡土墙技术二、矿山生态修复的理念和技术方法生态沟渠技术二、矿山生态修复的理念和技术方法喷混技术用于陡峭岩石坡面原貌生态修复二、矿山生态修复的理念和技术方法门头沟景观大道护坡技术二、矿山生态修复的理念和技术方法生态袋柔性固坡技术用于生态恢复工程二、矿山生态修复的理念和技术方法堆袋护坡与基材喷播组合工艺技术施工二、矿山生态修复的理念和技术方法第七章矿山生态修复与废弃矿山治理第一节：矿山生态修复的概念及内涵第二节：露天采矿场生态恢复第三节：排土场生态修复第四节：塌陷区生态修复第五节：矸石场生态恢复第六节：废弃矿山环境与生态修复工程1、采区的合理划分采矿、剥离、回填三个采区交替连续进行，互不干扰。2、表土采掘和储存将表层耕植土采掘后储存或直接铺覆在已回填废石的采空区。3、回填和整平回填时，应将大块岩石或有害含毒岩土堆置在采空区的底部，块度小的堆在上面，组成合理的级配。4、铺垫表土最后一道工序是铺垫表土，有条件的矿山可在铺垫表土前先垫一层底土，以保持原有土壤结构。第二节：露天采矿场生态恢复5、露采区地形修复促使边坡稳定并同周边地形景观相协调，为生态恢复程提供植生基础。主要手段有刷方减载、回填压脚和注浆加固等。6、露采区边坡复绿应根据露采矿山的地形特点，在不同部位建立与自然协调的植物种群和群落，形成立体、多彩的绿化景观要求植物的生物学、生态学特性适应于自然；植物群落所具有的功能近似于自然；植被的景观近似于自然首先以建立草本型或草灌型植物群落为宜。1、排土场的稳定建立完善的排水系统，在边坡建立生物防护体系，进行必要的水保措施，末期进行堆状排土，平整为不同的坡度2、排土场土壤改良主要有直接覆盖土壤法和生物改良法。直接覆盖土壤法即在排土场的表面覆盖一层土壤；生物改良包括直接种植绿肥植物、利用生物活化剂、有机肥、化学法中和酸碱性土壤3、排土场边坡复绿采用合理的轮作、倒茬和耕作改土，加快土壤的熟化，增加土壤的肥力，参考露天采矿场进行边坡复绿第三节：排土场生态修复坡面隔离层设计坑栽隔离层设计尾矿膏体、稻壳、石灰、蛭石等作为种植基层的改良剂生态棒为防止陡坡基层下滑，确保植被层厚度并均匀分布采矿塌陷区地貌恢复

煤矸石、粉煤灰填充复垦、平地和修建梯田复垦、输排法复垦、深挖垫浅复垦、积水区综合利用、固体微生物复垦采矿塌陷区土地改良和植被恢复采用施肥、中和、微生物、绿肥等方法进行土壤改良，实现土壤孔性结构合理，肥力达到植被恢复要求

用撒播或液压喷播方式种植覆盖植物，建植目标植被，促进植物的演替，恢复塌陷区生物多样性，进行管理和维护采矿塌陷区水体恢复采用物理化学方法、生化方法去除水土中的重金属、有机污染物、氮、磷等营养物和酸碱污染物第四节：塌陷区生态修复挖填式阶地（梯田）：适用于坡面角小于30°的矸石山。阶地的条带有4°～10°的倾斜，阶地高度约为10～15m，倾斜长度20～25m，见下图a：第三节：矸石场生态修复微小阶地：用人力或简单机械挖掘宽为0.2～0.3m的小阶地，高度间隔为2～3m，见下图b：微型阶地等高植树螺旋状阶地：对于放缓的、降低的废石场进行绿化时，需要把各种重物运到高处，此时宜用螺旋状阶地，阶地平台纵向倾角大于6°，横向倾角为4°～6°，用推土机或挖掘机进行螺旋状阶地的施工。螺旋式阶地植树

煤矸石山的边坡稳定削坡、分级处理：对边坡高度大于4m、坡度大于1：1.5的，宜采取削坡分级工程。土质坡面的削坡分级主要有直线形、折线形、阶梯形、分级马道等4种形式。煤矸石山的边坡稳定坡脚拦挡处理：坡脚拦挡处理工程措施主要是砌石挡墙。根据防护强度不同可分为干砌石、浆砌石挡墙浆砌石挡墙设计示意图干砌石挡墙设计示意图煤矸石山的基质改良化学改良法对于pH值不太低的酸性土壤可以通过施用石灰来调节酸性，在pH值过低时，可以用磷矿粉来改良酸性生物改良法利用微生物+化学药剂或微生物+有机物的混合剂改善土壤的理化性质和植物生长条件方法。客土法客土法就是将外来的土壤覆盖到煤矸石山的表面，迅速有效地调整煤矸石山粒径结构，达到改良质地，提高肥力的目的。灌溉与施肥适当的灌溉措施可以缓解煤矸石山的酸性、盐度和重金属问题。在施用速效肥料时应采取少量多施的办法或选用长效肥料。添加N、P速效的化学肥料，由于速效的化学肥料在结构不良的废弃地上易于淋溶，添加有机肥也是改良土壤的一种有效方法。如果煤矸石山上存在极端的pH、盐分或金属含量过高，首先要进行土壤排毒，然后再施用化学肥料。煤矸石山的基质改良类别种类作用保水保肥材料生物有机肥（蚯蚓肥）旱宝贝系列保水剂保证基质材料为植物生长提供充足的肥力和持水保水功能抗侵蚀材料土壤调理剂、边坡绿化增强剂、粘合剂保障坡面的抗侵蚀能力新型基质材料污泥、煤矸石粉碎物、农作物废弃物、养殖场废弃物充分消纳当地生活和矿业废弃物，增加基质材料的来源途径表1基质材料配置方案煤矸石山的基质改良煤矸石粉污泥或煤泥生物改良材料混合农业废料煤矸石山的基质改良基质配比单粒构造（土）小团粒中团粒团粒构造（土壤）土壤+基质微观结构煤矸石山的基质改良选择的优良植物种类必须具有良好的水土保持特性和快速改良煤矸石山的物理和化学性质的特点。优先选择抗旱且具有固氮能力的豆科植物种类积极选择利用有价值的、适生的、接近演替项级的，尤其是选择那些已在矸石山自然成活的乡土树种。遵循植被演替规律，宜林则林、宜灌则灌、宜草则草。以乡土植物种选择为主，可以保证煤矸石山植被恢复的稳定和成功；适当引进外来树种丰富矸石山的植物种类，提高生态效益。煤矸石山的植被恢复—植被选择客土喷播植被恢复技术植生袋坡面植被恢复技术植被毯坡面植被恢复生态灌浆坡面植被恢复技术土工格室坡面植被恢复技术煤矸石山的植被恢复—植被恢复技术植生袋施工码放图第七章矿山生态修复与废弃矿山治理第一节：矿山生态修复的概念及内涵第二节：露天采矿场生态恢复第三节：排土场生态修复第四节：塌陷区生态修复第五节：矸石场生态恢复第六节：废弃矿山环境与生态修复工程第六节：废弃矿山环境与生态修复工程一、废弃矿山面临的主要生态环境问题（自学）二、废弃矿山生态环境问题带来的危害（自学）三、废弃矿山涌水治理技术（自学）四、废弃矿山生态修复技术（自学）五、废弃矿山治水增汇工程实例五、废弃矿山治水增汇工程实例广元市矿井关闭时间为1995-2013年，废弃矿山及小煤窑的规模大多小于6万t，由于时间跨度较大，且关闭前未进行过地质勘查工作，矿山的相关资料较少。经过地面调查、地质剖面测量、地面物探、地形测量、水样采集、井下调查等水文地质调查等工作，总结得出广元关闭矿井涌水状况及问题。

广元市关停矿企492家，其中52家矿企管理生产作业的128个矿井存在涌水污染的情况，在旺苍县、苍溪县、利州区、朝天区、剑阁县等多个区县都有污染问题的存在，且多数矿井关停时仅采取简单措施，对矿井口进行了简易封堵。1项目背景与存在问题五、废弃矿山治水增汇工程实例2治理模式简述（1）外排“疏”导减量

本技术将井内、井外的疏排方式分别设计，井内疏排的技术原理为注浆截流，实现雨污分流、清污分流，适用于矿井内岩溶裂隙发达或有溶洞、暗河的情况。能够找到较大的补给源，如地表的溪流等，地下的岩溶管道、裂隙涌水等。井外疏排的原理为疏通井口、改道收集，适用于矿井井口破损且周边存在农田、居民等环境敏感点的情况。五、废弃矿山治水增汇工程实例2治理模式简述（2）矿井封“堵”截污

本技术主要通过井口密闭封堵方式将老空水密闭于采空区内，促使老空水水位上升，将老空水全部或部分永久封闭在采空区内，减少地下水与采空区的接触范围，同时也能减少大气降水对地下水的