段政彬1 张婵韬2 段建2
1.湖南省地质调查院 湖南长沙 410000
2.湖南工程学院 湖南湘潭 411100
摘要：矿山塌陷区恢复模式主要有生态修复模式、尾矿生活环境治理模式、污染区生态修复模式、家园化生态修复模式。本文通过对塌陷区实例成因的研究结合治理方式分析了生态修复方法。
关键词：绿色矿山、生态恢复治理模式、矿山塌陷区
矿山是矿业持续发展的基本单元，为国民经济的持续发展提供了大量新能源。各种原材料的开采过程中，矿山原有的生态环境已经完全改变。这些耕地资源、淡水资源、树木资源和自然景观环境的变化，以及周边地区污染场地的恶化，对人类和自然环境造成了很大的影响，和谐共存是矿区地质环境恢复的必要条件。
一、国内外矿山塌陷区修复模式
1.国外矿山生态修复研究分析
国外采矿业历史悠久。最初，矿山修复工作主要集中于采矿后废弃山地的植被恢复，而废弃矿山的整体生态恢复主要源于发达国家恢复生态学的发展。
首先，美国于1957年召开了一次关于“恢复受损生态系统”的全国会议，主要讨论了生态恢复过程中的特征，原理和相关概念，科学地关注了受损的生态系统，并且开始收集数据和信息，同时加强技术研究方面的国际合作。其次，出版了《恢复受害生态系统》一书，探讨了生态系统破坏，退化和过程的类型以及受损生态系统的恢复和重建的理论和措施。经过近60年的采矿荒地恢复和管理，国外采矿业总结了良好的经验，主要技术总结如下。
（1）土壤覆盖。在经济条件好，生态环境强的地区，最简单的方法是覆盖土壤，这基本上解决了所有问题，但存在成本过高的问题。
（2）理化处理。通常，由于经济限制，无法进行土壤处理。在采矿荒地恢复植被的过程中，主要采用“土壤疏松和土壤加固”之类的方法来改善土壤的物理结构，并添加碱性物质来调节荒地中土壤的pH值。
（3）添加营养。大多数废弃矿山的土壤缺乏氮，磷和其他养分，这些养分的缺乏会影响植物的生长。主要解决方案是添加肥料或种植有固氮作用的豆类。
2.国内矿山生态修复研究分析
中国的采矿生态恢复工作开始缓慢，1994年出版了《中华人民共和国矿产资源法实施细则》，但未指定采矿恢复的工作要求。因此，可以说中国矿业生态恢复的历史很短，问题明显突出，时间紧迫。自中共十八大以来，中央下发了《中华人民共和国矿产资源法》，关注矿山的生态修复工程。但是恢复技术主要是根据发达国家的恢复经验进行分步治理，没有针对矿山生态恢复的系统性恢复概念，技术和政策，因此有必要加快研究进程。我国矿山塌陷区生态修复经过数十年的发展，已经有许多成功的恢复案例，并且新的成功案例不断涌现。
二、谭家山煤矿塌陷区成因分析
谭家山煤矿区的开采历史悠久，主要开采的是龙潭组（P3l）7煤、10煤、12煤层三层煤，开采方式采用斜井多水平上下山开采。根据采矿工程数据，最浅的采煤高度为-50m级，最深的采煤高度为-850m级，新老采空区上下叠加相互贯通，采空区落差很大，情况十分复杂。
目前，煤矿道路的布局和废弃前基本上是相同的，研究方法是通过收集谭家山镇榜棠村地面变形数据，并增加物理方法和钻孔验证方法。研究发现平面沉陷线轴沿西南西北分布，与煤层发展方向一致，预估沉陷面积约为2.31 km2。
工作场所的地面沉降始于1960年代至1970年代。煤矿于2015年底关闭了该矿井，但大多数沉积区仍在缓慢发展且尚未达到稳定状态。
经过多年的开采，地表跟随不断移动，盆地中的几乎所有房屋都遭到了破坏，但是破坏程度却有所不同。通常，在定居点较多的地区，建筑物的完全损坏耗时较长，并且当采空区未达到一定规模时，冲击只会导致地板处有沉降发生。建筑物的边缘区域下沉较少，但由于沉降不均匀，变形明显，房屋开裂较多。
谭家山煤矿已经关闭了三年多，但一些房屋破裂仍在继续，严重威胁着居民的生命和财产。根据该初步调查统计，约有290所房屋因地面变形而受损，其中损坏类别主要为B级，其次为C级。实际损害大于调查。
三、谭家山煤矿塌陷区治理措施及成效
（一）塌陷区生态恢复
在采矿过程中，工作区域附近的矿坑中有大量的表层岩石和矿石，特别是岩石和潮汐煤；另一方面，由于采矿的深化，塌陷区的数量和面积将随着采矿区的生产而继续增加[1]。目前，主要有五种方式来实现修复，分别是实施尾矿填充，森林灌木施用，基础设施的农业建设，水土资源保护和动态定居区规划。
在矿区范围剥离土壤，岩石，煤炭等，剥离后的废石可以直接送至沉淀区，平整后可以形成田地，在实际实施过程中需要根据预期的地面沉降等高线图调配废石的堆运。
塌陷区初步稳定后，也可以将废石从废石山运到填坑并建造田地，当坑洞被填满并碾压时，需要一定厚度的表土进行覆盖。同时对于水土流失问题要格外重视，应该采取有效措施进行防护。如果原始表层土不够，可以通过调配临近取土区获得，根据矿区的经济发展计划和林产品的市场需求，可以在废石回填物上建设木林和经济林的生产基地。此外，在填埋沉积区的废石填埋的基础上，可以进一步采用土壤破碎和覆盖层方法进行农作物种植，促进农牧业发展。
使用现代农业方法和工业化生产方法，对人工建筑设施采取可调整的技术手段来实现生产要素的充分协调，为农业作物的生长提供了良好的环境条件，并使其具有高产量和高效率。在现代农业生产方式下，矿区土地可以很好地得到利用，因为土壤层深，肥沃，养分状况变化不大，地下水资源丰富。为了发展高质量，高效率的农业，建立了商业谷物，棉花，油菜籽和水果生产基地，同时兼顾了以当地优势作物为基础的当地谷物专业生产和加工的一体化[2]。
在矿区周围的丘陵和山区，塌陷土地的坡度较大，由于震动引起的地表不连续变形，地表土壤侵蚀严重，土壤质量下降，不适合多数植物的种植，土壤的质量会制约其生长[3]。为了有效而快速地恢复植被并防止水土流失，可以通过种植生长较快的草皮，来有效地防止水土流失并改善生态环境。通过改变小范围土地的微地形，微生态和微环境，减少水土流失并产生明显的水土保持作用，这样有利于环境的不断恢复。
除此之外，还需要合理利用修复工程中产生的各种废物，提高资源利用率，并有效防止废物污染农业环境。将农田的农作物秸秆和废弃的蔬菜叶用作家禽和牲畜的饲料，将家禽和牲畜的肥料用作有机肥料，以提高肥力，实现废物的回收和多层次利用。种植业和水产养殖业密切相关，通过进一步的循环利用，整个系统将充分利用沉积区的资源。
动态沉降校正是指在地表沉降稳定之前，通过规划土地复垦设计以及对土地沉降的预估来分析的沉降区域的动态发展。在坍塌稳定之前重建了受损的土地和山丘，则可以对严重受损的区域和山丘执行简单的工程补救措施（例如梯田建设等）。牧草的种植改善了当地的生态环境，减少了水土流失，还可以用于牧场中的牲畜，因此，这样就构建了一个小型但是有效的生态系统，使得矿山塌陷区域的恢复逐渐有效。
（二）尾矿环境修复方法
在采矿过程中，工作区域附近的大量表层岩层被剥落，矿石开采中释放出大量埋藏岩，特别是煤岩，对环境具有负面影响。煤石的堆积不仅占用大量土地，而且破坏了矿区的自然景观。煤中所含的硫化物释放后会污染大气和水源，这将严重污染矿区的大气，并影响人们的生活，生产和身心健康[4]。环境恢复方法主要包括综合利用方法和植绿方法。其中，综合利用法让尾矿的潜在资源价值得到了综合利用，将破坏转化为利润，将废物转化为财富，以充分利用材料，最大程度地提高尾矿的经济价值和社会效益。
（三）环境污染区的生态恢复模型
矿区的选矿区和冶炼区是环境污染最高的地区，在生产过程中会产生大量的废气，废水和废渣，污染矿区的空气，水和土壤，造成了矿区的环境污染。为了对目标进行生态修复，必须采用生物钝化和生态控制等方法。
生物修复是通过生物吸收，分解和转化来减少或消除生态环境中污染物浓度和毒性的过程。一些植物对环境污染具有很强的抵抗力，并且可以在一定限度内吸收大量污染物，以发挥净化作用。可以在工作场所和设备周围种植植被栅栏，树木，灌木和草坪组成的绿化带，以减少灰尘，减少噪音，美化环境并吸收有害物质以净化空气。除了采用植物进行修复，还可以利用土壤中已经存在的微生物和各种腐植质进行修复，总地来说，污染区的生态恢复应该贯穿整个矿业的生产过程，需要提前做好修复规划，并且逐步进行修复工作。
（四）家园式生态修复
家园服务的生态恢复模式主要包括休闲娱乐，生态村建设，生态旅游和矿山公园建设，可以为矿区带来更好的生态和社会效益。
对于距离村落居民点较近的矿山，可以在尾矿内部进行物理和化学处理，梯田堆放在斜坡上，土壤覆盖，还需要种植树木进行绿化。总体而言，进行独特的生态花园设计美化环境，以改善每个定居点的生态环境。对于位于郊区或农村的矿山，可以利用良好的区位条件，定居点的地域性和独特的自然和农业优势，实现科学规划和建设，生产，旅游，休闲度假，娱乐及集体承包，可以配置全面的实施。对于大面积，水质良好的深塌陷区，休闲设施的建设和旅游设施的开发可以改善矿区的生态环境质量，为员工提供休闲的好地方，并带来经济效益。它还可以促进其他产业的发展，并促进整体经济发展。对于已经停止开采的矿山，应在将来拆除或重新安置地面基础设施之前考虑使用这些矿区设施的可能性。如果部分设施在生态修复后还可以投入使用，或者具有文化遗产价值，则可能需要对其进行维护。
可以通过建立矿物博物馆或展览馆，通过照片展览板，文字展览板，模型，投影等各种展览方式向游客提供这种历史悠久的采矿建筑和工程结构，并可以据此利用矿区的治理后的效果展示治理工程措施和生物措施，以将其与已建立的采矿博物馆整合在一起，以构成复合的采矿区景观，将生态恢复治理和旅游业有机融合，形成多功能特色旅游区。
结语： 以矿山塌陷区为研究对象，采用生态恢复技术进行处理，为类似矿山的生态恢复，塌陷区的处理和固体废物的利用提供参考。在这项研究中，讨论了矿山塌陷区生态修复投资的合理利用方向，研究了矿山塌陷区治理恢复的生态修复模式。恢复矿山塌陷区的生态环境，要彻底消除地质灾害发生的可能性，同时结合矿区的实际条件创造新的区域发展模式，推进绿色可持续的矿区经济发展。
参考文献：
[1]孙彦辉,夏佐铎.绿色矿山生态恢复模式及其实现方法研究——绿色矿业系列研究之三[J].中国国土资源经济,2015,28(4):17-20.
[2]毛旭阁.废弃矿山采煤塌陷区土地复垦综合治理模式研究[J].中国煤炭,2018,44(1):132-136.
[3]何芳,乔冈,刘瑞平,陈华清.矿山土地复垦模式探讨[J].西北地质,2013,46(2):201-209.
[4]潘尧云.矿山地质灾害防治与地质环境保护研究[J].山西建筑,2018,44(1):82-83.
基金项目：湖南省教育厅科研资助项目（１９Ｂ１２５）