摘要：紫金山作为一个大规模露天开采的矿山，不可避免地引起植被、土壤等生态环境破坏，再加上低品位矿石的湿法冶金，产生大量弃碴，形成大面积的采矿废弃地，企业在矿山开发的同时，遵循“稳定一块、恢复一块”的原则逐步恢复，根据矿山生产技改的发展，制定了中长期的土地复垦规划，有计划、分步骤的实施生态恢复，采取工程措施和植被措施并举的方式综合治理，弃碴边坡得到妥善处置，很好的利用植物改良土壤，重建矿山森林生态系统，有效的防治了矿区水土流失，并在此基础上，兴建了参观线路和景点，使矿山工业生态旅游得到很好的开发。
关键词：采矿废弃地；边坡治理；土壤改良；生态重建；工业旅游
引言：
矿产资源是人类生存和社会发展的物质基础，是社会财富的重要源泉。矿产资源的开发与利用，在对经济的发展起到巨大推动作用的同时，也对当地生态环境产生了一定影响。近年来我国南方地区采矿业发展迅猛，矿山废弃地不断增多，造成区域内水土流失，不仅破坏和占用大量土地资源，加剧了人多地少的矛盾，而且矿山废弃物的堆积和排放对周围环境带来系列生态问题。因此，如何解决矿山废弃地的植被恢复与生态重建已成为当前环境科学界急需解决的重大课题。本文以紫金山金铜矿多年水土保持和生态恢复工作为例，介绍矿区尾矿废（石）碴处置、边坡整治、土壤改良、植被恢复措施，以及生态重建的显著成效，可为我国南方有色金属矿山的生态恢复提供借鉴。
1、矿区废弃地的概况
1.1矿山开采方式
紫金山金矿为露天开采方式，开采标高在600～1000m 之间，采用以堆浸为主、炭浆吸附为辅—载金炭解吸、电积、熔炼、提纯的联合选冶工艺生产成品金；铜矿为坑下开采方式，主平硐标高330m，采用堆浸—萃取—电积工艺生产阴极铜。
1.2采矿废弃地的概念
矿山开采过程中，露天采矿场、排土场、尾矿场、塌陷区以及受重金属污染而失去经济利用价值的土地称为矿山废弃地。国内外大量矿山的研究结果表明，在大多数情况下，矿山废弃地植被的自然演替过程是比较缓慢的，一般需要50～100a的时间才能获得满意的植被覆盖。这一方面是因为矿山废弃地的极端环境不利于植被生长，另一方面是因为植物的入侵是一个缓慢的过程。只有通过人工进行植被恢复才能有效扼制水土流失，尽快重建采矿废弃地的自然生态。
1.3紫金山采矿废弃地的环境影响
紫金山矿区采矿和选矿形成大面积的采矿废弃地，由于湿法冶金需要大面积的堆浸场地的同时，也需要大面积的弃碴，在采选过程中，大量的弃碴排放，占用和矿坏了大量土地，一方面，露天开采剥离的表土，地下开采产生的废土石，以及选矿后尾矿的堆积，都必然导致对矿区土地的大量占用与破坏。另一方面，露天开采会开挖大量土地，地下开采则可能导致地表错动、塌陷等，造成表土裸露，加速土壤侵蚀，破坏耕地。其次是污染环境，矿山开采产生的固体废石（碴）在堆积的过程中，经雨水冲刷、淋溶极易造成土壤的酸碱污染重金属等污染。其中重金属可显著地抑制土壤中酶的活性，造成土壤中C、N的循环速率和能量流动减弱，进而影响土壤肥力。再者是土壤营养缺失，矿区土壤有机质含量极低，且缺氮，这是矿山废弃地生态恢复的一个普遍的问题，也是进行植被重建的主要限制因子。最后是生物多样性丧失，矿山废弃地可以看作是一个极端退化的生态系统，由于生存条件恶劣，各种动物、植物、微生物都较难生存，造成其生物多样性的丧失。
1.4矿山自然条件对采矿废弃地的影响
紫金山矿区位于武夷山脉南段东列山地的南端，属构造侵蚀中低山总体地势自北东向南西倾斜，最高峰为麒麟顶，海拔1138.13m，为东侧旧县河和西侧汀江的分水岭；最低点为西南侧金山脚下汀江河谷，海拔188.9m，最大相对高差949.23m。矿区由于海拔高，地形复杂，气候条件变化较大，常年气温较上杭县城约低3-4℃，无霜期约少20天左右，风力和雨量偏大，3-6月为雨雾天，夏秋多飓风和暴雨，常有灾害性风雨袭击，尤其是每年8月的台风雨，容易引起山洪暴发，造成山体崩塌、滑坡、泥石流等地质灾害。
2.尾矿碴废弃地的特点
含金矿石经堆浸后产生大量废弃矿碴，堆积成的许多矿碴山坡地，土地面貌变得千疮百孔、支离破碎，直接影响景观和环境服务功能。在紫金山矿区目前治理的边坡中占90%以上。高品位矿石经二次破碎后成8cm以下的不规则碎矿石，所以颗粒度小且较均匀，边坡粉矿碴较多，边坡内部废石间的缝隙较密；低品位矿石未经二次破碎直接入堆，产生废弃矿碴颗粒不均匀，大的废石粒径可达50-80cm，堆积而成的坡地内部孔隙大，甚至形成许多空区，不利于后期保水保肥。此类矿碴边坡呈弱碱性，pH值在8.0～9.5，坡度在35°-40°，结构松散，强度低，含砂石多，土量极少，碴体贫瘠，持水能力差，透水能力强，抗软化的能力弱，抗剪切强度差，故边坡的稳定性较差，不及时整治，易形成大面积滑坡和泥石流。
3.水土保持工程措施
3.1削坡与反压回填
许多自然排碴边坡剖面形态上陡下缓，极不稳定，对这些坡面必须先采取分级削坡和修筑马道削坡的措施，确保边坡稳定后，才能开始下一步恢复施工，将其上部陡坡（产生滑坡的滑体）挖缓，通过削坡整形，减轻滑坡体上部的荷载、减小滑体的体积，并将其反压在下部缓坡（阻滑体）上，既可把坡面修成一定的坡度，坡度总体控制在22度左右，可增加防滑体的阻滑力量，控制上部碴体向下滑动。
3.2抗滑桩、拦碴挡墙
（1）抗滑桩。抗滑桩的选择、断面尺寸及其布设密度要根据弃碴的剖面形态和边坡的利用情况来安排。滑层厚，则桩要长；下滑力大，则桩要粗且布设得密；桩的材料则应根据边坡的使用来选择，永久性的边坡采用钢桩、混凝土，半永久性或临时性的边坡则可以采用木桩。在二选厂办公楼后边坡治理时有采用钢桩，一般性边坡治理都采用木桩和木条进行截短边坡，治理效果均非常明显。
（2）拦碴挡墙。弃碴堆置在坡顶或斜坡面时应修建拦碴挡墙。在设计拦碴挡墙时要注意考虑它的稳定性、抗滑性和抗颠覆性，其结构形式要根据滑动面在坡脚的出露面、坡面的地下水出露情况来选择。拦碴挡墙的高度应高出碴面1.0米以上。紫金山矿区田寮沟、二庙沟、同康沟等三大沟系均建设拦碴挡墙，很好的保持了上部碴体的稳定性。
3.3水路引导
（1）地表水的排除。在斜坡面上设置横向截流沟和纵向消能排水渠，充分利用现有斜坡坡顶的平台分层截水，在其内侧修筑排水沟，将平台、马道的面修成向外高内低的斜面，以利于向内侧的排水沟汇集水流，再将水流引入纵向台阶式排水沟，降低水流向下的冲击力，汇入就近的排洪系统。
（2）排、引地下水措施。通过平时，特别是雨后，观察斜坡地下水出露的点、沼泽化或比较湿润的地方，深挖积水坑、竖井等，再修筑水沟将水引出，并和坡面的排水系统相连接。
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4．植被恢复的措施
4.1植物品种选择
根据矿区当地气候和土壤条件，通过实验室模拟种植、现场种植、经验类比等方法选择确定。原则是：①生长速度快、适应性强、抗逆性好、耐瘠薄；②固氮植物或当地优良的乡土植物和先锋植物，也可引进外来速生植物；③选择时不仅要考虑其经济价值的高低，更主要的是其改良土壤、稳定土壤、控制侵蚀、减少污染的作用。
根据上述原则，首先，紫金山矿区草坪主要以当地河滩草坯为主，主要有本地结缕草、马鞭草和许多一年生草种组成，而且在施工中，要求采用厚10cm以上的草坯施工，草坯不仅带来土壤，而且还携带了大量的其它草种和土壤微生物，施工后具有物种丰富、成坪时间快，护坡功能见效快，适应本地气候，施工季节不受限制，管理粗放等特点，非常适宜矿山弃碴边坡地的固坡绿化，成坪后，可以大大减少地表径流对坡面冲刷。其次，禾本科和豆科植物往往是很好的选择。在禾本科植物中，狗牙根、类芦、香根草、百喜草、雀稗等是应用较广的种类，具有适应性强的特点，经验告诉我们在矿山废弃地植被早期演替中种植豆科植物或者是一些生长期短的豆科灌木，如：山毛豆，猪屎豆、木豆等，利用其根系固氮能力，能有效提高土壤肥力，是一个良好的植物配植模式。另外，造林先锋树种应选择对当地气候适应性强的耐瘠薄树种，造林树种主要以马尾松为主，另外种植枫香、木荷、山杜英、香樟等阔叶树进行混交，增加物种多样性。
4.2矿碴废弃地的植被恢复
（1）废弃地固坡绿化方法
人工修整边坡，为确保施工安全，在边坡修整时，边坡顶部至坡脚每隔3m-5m采用人工修一条20～30cm的马道，一方面便于施工人员边坡作业，另一方面防止边坡汇水形成地表径流，冲刷边坡。
经二次破碎后的高品位矿石的尾矿碴边坡可直接铺种本地草，但未经破碎的直接入堆矿，废矿碴堆颗粒度非常不均匀，块度大的废石全部滾至坡底，中下部边坡全是超过15cm的不规则石块，需先采用人工将石块整理铺平，再用客土回填，主要采用矿区周边的黄壤土，将矿碴石缝隙补满，最好填土厚度在5cm以上，才能保证草坪的生长需要。
边坡修整好后，将本地草皮均匀铺植于边坡，成块的草皮采用竹钉将其固定于边坡上，草皮间隙处铺植一些草皮碎屑或草皮土，铺植的厚度要在8-10cm为宜，铺植好后用铁锹等拍打夯实，使草坪土壤与边坡紧密结合，防止雨水冲刷，本地草管理较粗放，四季都可施工，南方雨量充沛，不用人工浇水，经过几次雨水浇灌，春夏季节本地草两个月便可成坪，秋冬季成坪时间较长，最好在成坪期撒施几次复合肥，可促进草种荫的快速生长。
（2）植树造林
本地草固坡绿化后，第二年可以开始种植马尾松、桉树等造林先锋树种造林绿化，马尾松根系发达，主根明显，有根瘤菌。对土壤要求不严格，喜微酸性土壤，在石砾土、沙质土、粘土、山脊和阳坡的冲刷薄地上，以及陡峭的石山岩缝里都能生长。种植密度为株行距1×1m，每亩660株，采取定点、挖穴、种植同步进行。挖穴规格30cm×20cm×20cm。可采取马尾松针叶林和马尾松、桉树针阔混交林的方式造林，栽植前1～2天要水施5%浓度复合肥作送嫁肥，且上山前还需浸透水，压紧、确保土球不松散、苗木不脱水；造林需抓住有利的施工季节，造林时间为每年在春季 4月底前完成，确保苗木的成活率。在边坡造林绿化中，因边坡是矿碴堆积而成的边坡，含土少，砂石含量高，肥力极差。而且砂石土壤结构松散、吸水性、透水性强，造林苗在这种缺土少肥的情况下，生长较缓慢，成活率较低，经过多年的总结，主要采用带土球的两年生马尾松容器苗，这种苗木苗圃培养时间长，枝干壮实，带土球种植，缓解了矿渣边坡土壤少苗木难扎根的现象，造林种植后，长势喜人，大大加快了边坡植被恢复的进程，马尾松三年后覆盖率达80%，将逐步演变成矿区生态公益林。
（3）种植固氮植物，改良土壤肥力
植被恢复需要植物的多样性，单一物种或几个物种无达到植被恢复的效果，所以，待边坡稳定后，可增加种植适宜矿区环境的豆科植物和落叶花灌木，一方面，增加植被中物种的多样性，美化边坡环境，有利于生态平衡，减少单一林种病虫害的发生与传播；另一方面，多年生豆科植物、花灌木的枯枝落叶和一年生豆科植物在生长季节之后的整个枯死植株，为废弃地提供大量的土壤有机物质，豆科植物生长在废弃地对其它幼苗不但可以提供额外的氮素，而且还起到了保护作用。促进了一些先锋树种的生长，在矿区边坡选择种植的豆科植物和花灌木主要有：多花木兰、胡枝子、双荚槐、猪尿豆、山毛豆、紫薇等，这些苗木都是低矮灌木，采取与造林树种间种的形式，200-400株/亩，全部采用带直径18cm以上土球的容器苗，挖穴规格为30cm×20cm×20cm，对于边坡土壤少，块石空隙大的局部区域，需挖大穴，并增加客土种植。
5.工业生态旅游开发
紫金山有着丰富的企业文化基础和优越的自然环境条件，利用现有的地形地貌，紧扣矿山工业的主题，合理安排旅游线路和布置参观景点，使旅游与生产有机结合，互不干扰，在保证矿区生产正常运行的基础上，力求体现出大气磅礴的工业生态景观，使紫金山资源永续利用，正因为有良好的生态恢复基础，公司成功的实施了紫金山矿区工业旅游项目，并于2004年元旦成功开园。2004年7月，经国家旅游局批准，紫金山工业旅游景区成为全国第一批“国家级工业旅游示范点”，简称“黄金之旅”。2005年7月，紫金山工业旅游区被国土资源部确认为首批“国家矿山公园”，经过几年的规划建设，完成矿山公园主碑、副碑、露采观景台、铜矿观景台、一天门观景台、地质博物馆、紫金山植物园等旅游景点的建设，并于2011年11月26日由国土资源部授牌正式开园。目前，景点运行情况良好，“黄金之旅”已成当地一个热门的旅游项目，每年接待的游客达五万人次。
6.结语
紫金山矿区多年来遵循稳定一块、恢复一块的原则逐步恢复，并根据矿山生产技改的发展，制定了中长期的土地复垦规划，有计划、分步骤的实施矿山恢复，到2016年12月止，矿山已治理废弃地面积达1047.45公顷，完善了边坡排洪设施，对堆场、废渣、尾矿边坡等进行综合整治。种植的乔、灌木和草长势较好，成活率均在80%以上，通过水保工程措施和植被措施实施，矿区弃渣得到妥善处置，蠕动不稳定体的水土流失基本得以控制，并使矿山工业生态旅游资源得到良好的开发，取得了明显的经济效益、社会效益和生态效益。
参考文献：
[1]傅伯杰，陈立顶，马克明，等.景观生态学原理及应用.北京：科学出版社，2001.76～77。
[2]包维楷，刘照光，刘庆. 生态恢复重建研究与发展现状及存在的主要问题.世界科技研究与发展，2000，23（1）：4～48.。
[3]束文圣，张志权，蓝崇钰.中国矿业废弃地的复垦对策研究（I）.生态科学，2000，19（2）73～78。
[4]俞孔坚，生物保护的景观生态安全格局.生态学报，1999，19（1）：8～15。
[5]黎雨，袁伟《中国生态环境保护工作指导》中国大地出版社2001，1197-1198。
作者简介：
钟均华，男，1979年3月生，福建省龙岩市上杭县人，风景园林设计工程师，就职于紫金矿业集团股份有限公司环保与生态部
论文作者:钟均华
论文发表刊物:《基层建设》2017年第18期
论文发表时间:2017/10/16
标签：紫金山论文; 矿山论文; 矿区论文; 土壤论文; 植被论文; 生态论文; 植物论文; 《基层建设》2017年第18期论文;