現(xiàn)今采用的露天開采方式基本上有以下六種:露大礦坑開采、大面積開采(露大礦坑改造)、表土剝離開采、山坡露頭開采、山頂剝離開采和砂礦開采。大面積開采和表土剝離開采破壞的土地面積最大,因為這兩種方式主要用于開采厚度小、埋藏淺而且所占面積很大的礦床。一般露天采礦場都設有外部排土場和內(nèi)部排土場,采用條帶排土和條帶復墾,且復墾條帶的排土量與剝離條帶的開采量盡量相適應。
一、露天礦復墾類型
露天開采對土地資源的破壞主要表現(xiàn)在露天采場的直接挖損、外排土場壓占土地。露天開采由于作業(yè)方式的需要,必須剝離大面積的表土層,直接破壞大量植被。所以,露天礦復墾類型主要包括露采場復墾、排土場復墾。
1.露采場復墾
露天采礦一方面是剝離礦藏上的巖石、土壤,一方面將剝離的巖石、土壤進行堆置(即造地),因而露天采礦是采礦與造地同時進行的。露天礦的采礦工程包括剝離、采礦、排棄、堆置、造地,其中,堆置造地工藝是采礦工程中的組成部分。露采場的復墾主要取決于礦床賦存與地形條件,其次與圍巖、表土及當?shù)貙嶋H需要有關。
(1)淺采礦場復墾
采區(qū)表層土壤要妥善就近貯存并與底土分別堆放,防止巖石混入使土質(zhì)惡化,盡可能保持原有的土壤結(jié)構(gòu),以利種植。開采剝離的表土在臨近采礦場境外建立臨時的表土堆場貯存。當幾個采區(qū)交替進行剝離、開采、土地復墾時可將一個采區(qū)剝離的表土直接鋪覆于另一個已回填或部分回填廢石的采空區(qū),免二次搬運。
將開采形成的廢巖土回填至采空區(qū),使采礦與廢石回填相互配合,盡量使廢巖土在采空區(qū)內(nèi)解決,避免往返運輸,縮短造地周期。回填后將貯存的表土和底土順序覆蓋.恢復原先的地形,經(jīng)土地平整、配套農(nóng)田水利設施和防護林網(wǎng),建成標堆農(nóng)田。
(2)傾斜或急傾斜礦復墾
開采礦體為長的傾斜或急傾斜可采用內(nèi)排法,其復墾工藝流程是:將礦體分為若干小礦田,對剝離系數(shù)最小的塊礦田進行強化開采,盡快將礦體采出以騰出空間;將剝離的表土暫時堆棄在該礦田周邊.再開采另一塊礦田并將剝離物填在已騰出空間的采空區(qū)上,將其周邊的表土覆蓋并整平。
(3)山坡露采場復墾
對傾斜或急傾斜的坡積礦床,這類地形的復墾可就地取材修筑梯田,即按等高線堆筑石墻,然后在墻內(nèi)填尾礦,待尾礦干涸后即成為可供農(nóng)業(yè)或林業(yè)用的梯田。
2.排土場場復墾
露天礦排土場破壞土地的面積一般占到全礦總面積的50%以上,排土場復墾是礦山企業(yè)土地復墾工程中的重點所在。排土場排棄物料中巖石居多,土壤較少,在巖石層上進行農(nóng)業(yè)復墾有一定難度,因而排土場主要適用于林業(yè)復墾,少量用于農(nóng)業(yè)復墾或其他用途。
二、土地復墾與生態(tài)重建的關鍵技術(shù)
礦山開采過程中,幾乎在所有情況下,開采活動都超過了生態(tài)系統(tǒng)的恢復能力,依靠自身恢復是一個緩慢的過程,最少也需要50~100a才能在礦山廢棄地恢復植被。因此,土地復墾和生態(tài)重建就是要人工設計、采取人為措施,大大縮短恢復重建的過程。
1.土壤重構(gòu)和地貌重塑
無論是土地復墾還是生態(tài)重建,首先要創(chuàng)造適宜植被生長的土壤環(huán)境和地形地貌,因為被破壞的土地(土壤)資源、水資源、生物資源是密切聯(lián)系的。如何利用采礦移動巖石的便利條件進行地貌重塑、構(gòu)造穩(wěn)定的地形地貌以及如何正確進行破壞土地的調(diào)查預測并科學進行新造土地的適宜性評價,是土壤重構(gòu)和地貌重塑的關鍵。在創(chuàng)造土壤條件和地貌重塑過程中,應因地制宜、因礦而異,對于大型礦山和地形平坦的地區(qū),可采用剝離—采礦—復墾一體化工程技術(shù),利用條帶剝離、交錯回填工藝。在地面標高高于或低于河流水位的情況下,可利用疏排法和挖深墊淺復墾工藝。對于常年積水且洼地多沙質(zhì)良土的沉陷區(qū),則可采用泥漿泵充填復墾工藝;對于采石場可采用土壤局部充填工藝。如果土壤中存在污染還要用物理、化學和微生物等污染修復技術(shù),控制土壤污染。此外,還要注意地形地貌的持續(xù)穩(wěn)定和新造土地的熟化培肥與水土流失控制。
2.植被重建和景觀再造
礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的恢復和重建的關鍵是植被的恢復,再現(xiàn)原來的或不同的景觀結(jié)構(gòu)。植被的組成、結(jié)構(gòu)和空間配置應遵循恢復生態(tài)學、土壤學、群落理論和景觀生態(tài)學的理論基礎,注重植被的生態(tài)完整性、植被的多樣性、植被間的互惠性和植被的鄉(xiāng)土性。根據(jù)礦區(qū)的氣候和再造的土壤條件,在植被恢復的早期演替階段植物物種的選擇應遵循以下原則:應盡可能地使用本地物種,從本地植物種類中篩選出種子發(fā)芽率高、抗逆性強、再生能力強、根系發(fā)達和能夠吸引野生動物的植物;優(yōu)先選擇固氮植物和改良土壤理化性質(zhì)好的植物;重視生態(tài)過程和生態(tài)功能的恢復,淡化植被恢復的經(jīng)濟產(chǎn)出。在植被恢復的中期階段,強化植被的組成、結(jié)構(gòu)、層次和地表覆蓋,提高生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)穩(wěn)定提供動植物的食物和養(yǎng)分,逐漸形成恢復區(qū)的生態(tài)過程和物質(zhì)循環(huán),提升水土保持功能、自我更新能力和養(yǎng)育當?shù)貏又参锏哪芰Α4送?,在植被重建的過程中,還要考慮與礦區(qū)附近植被的空間配置和格局,如果礦區(qū)恢復地距離現(xiàn)存的大型植被斑塊比較近,就要構(gòu)建與這些植被斑塊的廊道和連接,為生物多樣性的保護和生態(tài)功能的持續(xù)奠定基礎。
3.生物多樣性重現(xiàn)和生態(tài)功能持續(xù)
礦產(chǎn)資源開采結(jié)束后礦區(qū)能否還有生機和活力持續(xù)發(fā)展以及植被建立后能否自我恢復并達到良性循環(huán),生物多樣性重現(xiàn)和生態(tài)系統(tǒng)功能的維持成為土地復墾的核心。礦區(qū)植被生態(tài)恢復與重建的中后期重點就是提高生物多樣性和建立完整的生態(tài)系統(tǒng)服務功能。在礦區(qū)植被初步恢復的基礎上,利用植物生態(tài)學和景觀生態(tài)學的理論與技術(shù),注重物種組成、年齡結(jié)構(gòu)和資源利用的多樣性,構(gòu)建空間上植被搭配合理、生態(tài)上安全的格局,逐步形成完整的生態(tài)過程、物質(zhì)和能量循環(huán),具有良好的生態(tài)系統(tǒng)服務功能和持續(xù)的效益產(chǎn)出,再現(xiàn)當?shù)氐纳锒鄻有?,促進礦區(qū)的可持續(xù)發(fā)展。
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