矿山环境保护

矿区土地复垦及其技术—矸石山土地复垦一、矿区土地复垦的概念和分类（一）矿区土地复垦的概念复垦：是指将被破坏的地区恢复到近似破坏前的状态。包括场地恢复到近似破坏前的地形，植物和动物群落也恢复到近似破坏前的水平。矿区土地复垦：依据矿山生态学、土地经济学、环境科学、测绘学、土壤学及区域规划等理论，结合采矿工程特点，对采矿过程中因挖损、塌陷、压占、污染等造成破坏的土地采取整治措施，使其恢复到可供利用状态或恢复生态的活动。土地复垦是一项综合工程技术，其最终目的是恢复土地的生产力，实现矿区生态系统新的平衡。（二）矿区土地复垦的分类矿区土地复垦工程阶段和顺序工程复垦、生物复垦工程方法和措施充填复垦、非充填复垦复垦对象和土地破坏类型采矿场复垦、排土场复垦矸石山复垦、尾矿场复垦塌陷区复垦复垦方向和土地利用方式农业复垦、林业复垦牧草地复垦、建筑用地和恢复为娱乐场所采矿阶段性预复垦、平衡复垦衰退期与闭矿期的大规模复垦阶段二、矸石山土地复垦矸石山土地复垦一般可分为三种情况：1.煤矸石可以综合利用：煤矸石可用作建筑材料和化工原料，发热量高的还可以作为沸腾炉的燃料或作为坑口电厂的原料等。（这是煤矸石资源化利用的最佳途径）2.矸石可作为填充材料：用于填充采矿场或塌陷区的土地，这时煤矸石可全部清除。3.矸石山整型和覆绿：由于各种原因煤矸石不能长期利用，对煤矸石山进行整型和覆绿。（此处着重讨论第三种情况）（一）矸石山整型技术整型:即将矸石山平整或修整为阶地状，使它能抗御水和风的侵蚀，并在平整的表面上采取农业化学措施以保证植被的生长。矸石山整型包括矸石山的扁平化和阶地化两种。矸石山扁平化：即将锥形的矸石山改造成扁平化的矸石场。在矸石山扁平化施工前，应先预先剥离、保留矸石山残积风化层和矸石山周围的表土层，它们是整型后矸石场表层覆盖和生物复垦的重要资源。残积风化层一般用水枪冲刷剥离，表土层一般用推土机剥离。矸石山阶地化：即在矸石山的坡面上建立阶地，覆盖土壤，栽种树木，在不消除矸石山的情况下采用绿化的办法，消除矸石山对周围环境的有害影响。（二）矸石山覆绿的立地条件覆绿，即矸石山生物复垦与植被建立，修复矿山生态环境。矸石山覆绿必须首先考虑矸石山的立地条件。1.机械组成矸石山可在短期内风化，矸石山坡面表面一般有0.1左右灰黑色颗粒状的残积风化层，下层为未风化的矸石块。风化层的机械组成包括石、砾、砂、粉砂及更细的粒级。砂以下颗粒一般可占10%左右，如堆积时间较长，可增加到20%～40%，一般只要砂以下的颗粒占10%，植物就可生长。2.水分状况矸石风化物比土壤颗粒粗得多，水分运行有其特殊的规律，易渗透，不易蒸发。矸石中的泥岩类成分水浸后崩解，粉碎，并随水淋移，形成一托水层，使下渗的水分不会很快渗入深层，故矸石山浅层含有一定的重力水可供植物利用，但矸石总孔隙率低，有效含水量偏低，仅为黄土的61.68%。3.酸度新的矸石山风化物的PH值为7左右。但矸石风化物的PH值会受到风化程度以及矸石自然状况的影响，矸石自燃产生的的SO2，H2S等常会使风化层局部变酸，严重时PH为5左右，局部PH值可达3.5。植物生长与酸度有密切关系，含硫低的矸石山风化层多在微酸性到中性之间，可生长植物，含硫高的的矸石山风化层呈酸性到强酸性，多不生长植物。4.营养元素新排放的煤矸石可耕性差，必须覆土后才能复垦。矸石山表层风化物具有一定的蓄水保肥能力，可逐渐发育成土壤。但矸石所含的养分含量低，仅相当于5～6级土壤的营养元素含量，尤其是可被植物利用的速效养分含量更低，属很贫瘠的土壤。5.重金属与土壤自然背景值比较，煤矸石中镉超标最为严重，铜次之，铬,铅,和锌均为超标，随着风化程度的增加，矸石中重金属含量并未发现显著性变化。6.地表温度矸石风化物为灰黑色，吸热性很强，比浅色的黄土增温快。据测定，矸石山气温较周围黄土山地平均偏高3.2℃，空气湿度偏低5.5%；春季地温偏高，矸石山上植物萌芽早20～25天，夏季矸石山地表温度可达40～50℃严重时发生自燃，烧死植物幼苗。7.土壤生物土壤中的动物与微生物对于土壤改良和植被恢复均具有重要的意义。但与周边黄土相比较，矸石山土壤中的微生物、动物含量明显偏少，不利于植物的生长。总之，矸石及矸石风化层通气、透水性能好，有一定的保水能力，但地表高温、有效养分不足、重金属污染、土壤生物缺乏，特别是自燃后的矸石酸性强、盐分高，给植被恢复带来了极大的困难。（三）矸石山覆绿技术1.矸石山基质改良根据矸石山的立地条件，要取得良好的复垦效果，必须对矸石、基质改良。用于矸石山基质改良的物质包括：表土、无机化学肥料、有机废料、绿肥等。酸性矸石场未经中和处理就种植，则矸石淋溶后的酸性物质会通过毛细作用上升到土层，造成土壤的酸化，从而严重影响植物生长和土壤微生物的生成和发育。酸性矸石基质改良物质一般采用CaO或CaCO3，方法是将其破碎后均匀地撒入矸石场，翻耕深度10～15cm，用量依矸石的pH值和中和材料的纯度以及矸石层的深度而定。对于无毒性、养分含量低的矸石山，由于矸石山结构物松散，持水保肥能力差，施用的速效肥很容易淋溶流失，因此应施加缓释肥或有机肥。绿肥作用能够吸收土壤深层的养分，具有固氮作用，在其本身腐烂后，氮元素营养便留在土壤中有利于增加土壤的养分，并改善土壤的物理结构，促进植物的发育。2.矸石山植物种类的选择（1）选择树种原则矸石山虽然用土壤覆盖，但深层气温高，植物选择主要以乡土植物和草灌为主，采取平台栽树、坡地种草的方法。另外，植物的抗旱、抗风、耐寒能力要强。针对矸石山的透水漏肥、保水能力差、持水量偏低的特点，宜选用抗逆性强、耐寒、耐旱、耐瘠薄、抗污染能力强的树种。(2)主要树种生物学特性及造林技术火炬树：其适应性强，耐旱、耐寒、极喜光、抗污染能力强。造林技术措施为植苗造林，以春季截干造林效果最好。根系生长速度快，萌发力极强，减少初植密度，也可以达到同样的绿化效果。刺槐：其耐干旱、贫瘠，生长快，防护效益大，极喜光，怕风，不耐庇荫，宜在向阳背风处栽植。刺槐根系发达，具有根瘤固氮功能，有利于改良矸石山土壤，又可以治理污染，应选作矸石山主要造林树种。造林时间在春、秋两季皆可栽植，但以春季截干造林效果最好,可与侧柏、油松、杨树营造带间或块间混交林。油松：有较强的耐寒、耐干旱能力，能在各种坡向、坡位和多种质地上正常生长。主根、侧根丰富，喜光，适应作为荒山造林先锋树种。春、秋、冬季均可进行植苗造林，以春季最好，要适时早栽,可与侧柏、山杨混栽。油松还可以进行播种造林，播种宜在秋季进行。播种时宜采用覆草戴帽法，即油松播种覆土后，在播种点上先覆盖上一把草，然后在推6cm～7cm厚的小土堆，待幼苗出土时，将土帽揭去，草留在原处给幼苗遮阳，即可防旱、防鸟兽害，又有利于发芽保全苗。