基于自然解决方案的矿山生态修复

常俊杰，刘 乐

（陕西省国土整治中心，陕西 西安 710000）

在矿山开采过程中，或多或少会造成对山体或地质的地貌破坏，对大量土地因失去利用价值而成为工矿废弃地的修复以及对在建矿山（如露天采石场、废石场、尾矿库、塌陷区等）的修复统称为矿山生态修复。矿山生态修复主要针对在矿山开采过程中山坡土体结构破坏严重，损毁部分无法通过自然恢复进行修复，必须采取相应的工程措施辅助才能实现恢复矿山生态环境。以自然解决方案的矿山生态修复是基于自然的解决方案，基于自然修复为主、人工修复为辅，采用生物、工程等措施对矿山开发过程中导致的区域环境破坏问题进行修复，其是使矿山生态环境恢复到原先状态、趋于生态平衡的过程，这是一个长期的、反复的过程，需要不断地进行后期维护与巩固。本文对基于自然解决方案的矿山生态修复的工程技术进行了总结归纳，并分析了绿化植被的选取办法。

1 基于自然的解决方案

从21 世纪初开始，基于自然的解决方案才进入主流科学研究范畴，经历了土地管理、矿山治理、水环境治理等不同学科的探索与发展，概念从原来的广泛性逐渐精细到每个学科。基于自然的解决方案是动态的、面向未来且具有很强的可持续性的解决方案，使生态建设成为一项人与自然相互作用的过程。基于自然的解决方案并非回归自然、回归原始，自然只是一个既定目标，而基于自然的解决方案是实现目标的方法与手段，通过对生态系统及其规律的认知和运用，通过人工技术的介入，在灰色和绿色间找到理想平衡状态。在整个项目实施的过程中，基于自然的解决方案会采用众多的高新技术，为方案的运作提供帮助；作为引入自然并让其做功的新兴领域，基于自然的解决方案不仅仅依托传统经验的积累，还借助高新工程技术手段，利用其所具有的特性，服务于各类特定的需求。

在生态修复的过程中，生态修复是加大生态系统建设的一个抓手，基于自然的解决方案的生态修复是用于提升矿山生态环境的重要解决方案，是通过对已破坏的矿山生态系统进行修复、恢复和可持续的管理，从而减缓人类生产生活给大自然带来的破坏。同时，方案选取合理的生态修复工程技术与适宜的配置植被，便于更好地修复已损坏的矿山环境。

目前，我国矿山生态修复工作正处在有序而广泛的开展阶段，基于自然的解决方案探寻矿山修复新的工程技术方法是本阶段的主要任务，矿山修复工程由简单而纯粹的植被恢复向新兴的产业转变，由纯工程方案向基于自然的解决方案转变，已初步形成矿山生态修复新格局。在整个项目实施的过程中，基于自然的解决方案会采用众多的高新技术，来为方案的运作提供帮助。

2 陕西省矿山生态修复现状

近几年，陕西省矿山生态修复工作不断加强，治理矿山数量逐年增多，主要通过对矿山采空区回填、塌陷区平整、公路改造、填埋裂隙和治理崩塌、土地复垦、恢复植被、群众搬迁等工程的实施，消除或减少矿山地质灾害及隐患，使矿山地质环境得到改善。依据《全国重要生态系统保护和修复重大工程总体规划（2021-2035 年）》，陕西省开展对历史遗留矿山生态修复重大工程的前期调研与摸底，并制定相应修复的相关政策。陕西省矿山生态修复正全面地从传统的地质环境恢复向矿山生态修复转变。

根据最新调查数据，陕西省待修复的废弃矿山主要分布在关中地区与陕南地区，关中地区主要涉及废弃煤矿、建材采石厂等，陕南地区主要涉及废弃有色金属矿、贵金属矿、黑色金属矿和各类非金属矿。陕北地区待修复废弃矿山面积最少，但是是在建矿山修复的重点区域，主要涉及废弃煤矿、油矿、天然气矿、粘土类矿产等矿山。

3 工程技术方法简析

现阶段，陕西省基于自然的解决方案常采用的矿山生态修复工程技术主要有覆土绿化、边坡构筑绿化、挂网喷播绿化、生态袋绿化、植生混凝土绿化等。

3.1 覆土绿化

矿山开采后形成的占用面积较大、地势比较平坦或较为平整的堆料场地，主要分布在关中平原与渭北黄土台塬区，可通过拆除不可利用的硬化路面、场地以及小型构筑物，清除石块、枯枝等杂物，开挖地面，整平场地，场地挖填，修筑坡坎，客土覆盖，土地平整，配土施肥等措施开展工程修复；后期绿植配置以乡土植物为主，乔、灌、草合理搭配，建立稳定的植物群落。对于采石场、砖瓦窑等非土壤污染性废弃矿场修复，可采取回填50 cm 以上的种植土，复垦为耕地、园地等；对于污染严重的金属矿、非金属矿等，需底层覆置隔层土，并回填80 cm 以上的种植土，种植草本、灌木、乔木等绿植[1]；对于黄土质边坡、软岩质边坡，回填1 m 的种植土，在护坎处种植绿植做绿化防护。该工程技术仅适用于地势平坦的平原、台塬区，坡度范围小于30°的废弃矿山，其工程技术成本低、易操作，覆土后可种植农作物、乔灌草等绿化植物，部分可复垦为耕地，并具有一定的生态景观价值。

3.2 边坡构筑绿化

不管是矿山开发，还是矿山生态修复，边坡都是十分重要的存在。在矿山修复时，需优先考虑边坡的治理。边坡的稳定性涉及人员安全以及防洪抗灾，防止了山体滑坡、坍塌等现象出现。对矿山开采剖面较大、地势比较陡、地质结构不稳定的矿场，可采用混凝土空心砖坡面植被修复技术、浆砌石框架坡面植被修复技术、边坡钻孔绿化技术等进行矿山生态修复。

3.2.1 混凝土空心砖坡面植被修复技术

对于矿区坡度不大于45°的土质、土石质挖填边坡，坡前具有回填空间的，可采用混凝土空心砖坡面植被修复技术，每级坡面高度不超过10 m，坡前修建空心砖挡土墙；边坡铺设宜使用混凝土空心砖，砖内客土栽植植物以达到复绿效果。修复技术简单可行，可防水土流失且使用寿命长，但成本较高，对渣土回填压实度要求较高。

3.2.2 浆砌石框架坡面植被修复技术

对于坡度范围50°～80°，中软岩矿山边坡，可在坡前修建砖砌、浆砌片、毛石混等挡土墙，可以采用砾石、卵石或利用矿山尾矿的废弃石料形成坡面拱形、矩形、菱形、“人”字形防护框架，蓄坡后覆种植土，种植草本、灌木，具有保水抗旱的特点。该修复技术简单，成本较低，使用寿命长，但对挡土墙要求较高。

3.2.3 边坡钻孔绿化技术

对于坡度60°～90°，硬土质或风化程度较高的石质边坡，选择性采用大孔、小孔植藤绿化，在坡面上钻凿的钻孔，在孔中填入配制好的营养袋与营养滴管基后，在每孔种植几株催芽后爬藤类植物或已长成的成年爬藤类植物，并留有后期干预爬藤覆盖措施孔或连绳。该修复技术适用于高山地区，虽然技术简单，但施工难度大、绿化率较低、人为后期干预较多，而且施工时需特别注意施工人员的安全。

3.3 挂网喷播绿化

挂网喷播主要针对各种岩石、硬质土、砂质土等矿山开采破坏的地方，坡度范围30°～70°的岩质或土质边坡。在坡体稳定的前提下，在山体表面采用铁丝网结合锚杆加固，可以有效降低坡体坍塌或大碎石掉落的风险。在本地土壤中加入绿化植物的种子，采用喷播、机械的方式将土壤种子混合物喷洒到岩面和铁丝网上，形成比较适于植物生长的生育基盘；坡长大于10 m 时，应进行分级处理，构筑分级岩坎。该修复技术适用范围广，但技术复杂、成本高。虽然灌草结合可快速实现绿化效果，且绿化率较高，但是施工难度大，防洪抗灾能力弱，施工安全性低，无法种植大型的乔木和灌木，且草本植被成活率低，后期需要大量的水进行喷灌以及人工进行养护或维护。

3.4 生态袋绿化

生态袋绿化法是利用可降解的新型塑料袋，将本地土壤装入袋中的方法，可采用堆叠法和长条形法构筑挡土结构，并通过锚杆将生态袋固定在陡坡上，生态袋之间由抗老化的钢丝连接，袋子相互间形成整体的生态柔性挡土结构；在生态袋上打孔并将绿植种在孔中。在生态袋内外立面采用混播、喷播、压播、插播方式进行绿化，形成整体的生态柔性挡土结构。植物根系通过这种新型软体边坡自由生长，进入岩土基层，从而达到绿化效果。施工方法主要为堆叠法和长条形法。该修复技术适用范围广，施工技术简单，前期投入成本较低，但后期养护投入较大。

3.5 植生混凝土绿化

针对大于60°的高陡岩质边坡进行防护和绿化，陕西主要涉及秦巴山区，通过选择适宜配比的乔木、灌木、草本植物种子、苔藓科种子，并选择有机肥和微生物菌肥等材料，采用特定混凝土和混合植物种子配方的植生混凝土绿化。以特种水泥作为黏结剂，混合沙壤土、植物种子、肥料和水等组成喷射混合料，使用喷锚机进行喷播。该修复技术成本高，机械化程度高，但修复后护坡强度和抗冲刷能力强。

4 绿化植物选取

4.1 植物种类选取要多样化

基于自然解决方案的矿山生态修复，要求选取植物类型多样化，绿化植被种植要具有生态层次感，可增强修复后区域生态系统的植被多样性，有利于修复后矿山生态系统自然恢复的植被种类生长，有利于区域生态系统稳定性恢复。选取植物类型时，需结合地方乡土植物物种，对乔灌木、草本以及藤本等植物组合选取，组成具有科学性、生态性、层次性的稳定植被组合，构成多样而稳定的植物群落结构[2]，其更有利于工程修复后自然修复的稳定进行。矿山生态修复前期，植物种类应突出选取生长速度快的乡土藤本植物、草本植物，有利于矿山修复的快速绿化覆盖，改善覆土土壤环境；修复后期，选取乔灌木、草本以及藤本植物等具有生态层次感的乡土植物，以便长期稳定矿区植被群落。

4.2 因地制宜选取绿化植物

对于开采后缺乏植物生长所必需的营养成分的矿山土壤，前期应选取豆科植物、灌木（锦鸡儿、胡枝子等）、藤本植物（野葛、地锦等）、草本植物（紫花苜蓿、野牛草等）进行改良土壤，提高土壤养分，蓄积土壤肥力。对于矿山边坡土质松散处的绿化植物的选取，应选取根系发达，固土能力强的植被[3]，如丁香、荆条、酸枣、野葛、紫花苜蓿、结缕草等。对于矿山边坡存在阳坡与阴坡的，需在阳坡选取喜阳植被（构树、怪柳、柠条、黄刺玫、胡颓子、杠柳等），阴坡选取喜阴植被（桑树、胡枝子、紫穗槐、地锦、常春藤、萱草等）。

4.3 选取绿化植物要具有抗逆性

不同植物的生长适应性、抗逆性强弱不同，矿山修复绿化植被应选取更加耐瘠薄、耐干旱、耐盐碱、抗病虫害的植被，合理配比种植层次性，才能让其适应矿山修复后区域恶劣的生长环境。因此，在选取绿化乡土植物种类时，应当依据待修复矿山区域的气候、土壤、水文等条件，以绿化植物的存活率高、植被能够长期稳定性生长为前提，确保矿山绿化效果。常见耐瘠薄、耐干旱、耐盐碱、抗病虫害的绿化植物有侧柏、白榆、白蜡、山桃等乔木，锦鸡儿、柠条、紫穗槐、绣线菊、丁香、荆条、枸杞等灌木，野葛、地锦、凌霄、常春藤、杠柳等藤本植物，山野豌豆、紫花苜蓿、结缕草、碱茅等草本植物。

4.4 经济性与景观性

基于自然解决方案的矿山生态修复需要考虑经济性与景观性，不合理的绿化植物配置不仅不能起到好的绿化效果，而且损耗大量的人力、物力和财力。绿化植物选取应在遵循矿山环境条件和生态规律的基础上，尽量选取种植成本低、易成活、好养护的植被。同时，要综合考虑植被的景观性，充分利用植物的色彩、生长习性和形态，提高植物的观赏价值。

5 结束语

近年来，我国在矿山生态修复领域已取得了阶段性成果，矿山修复技术趋于成熟。矿山修复技术涉及岩土力学、环境科学、水利工程和生态学等多门学科，而基于自然解决方案的矿山生态修复更要求基于自然的理论知识和实践经验综合运用。虽然基于自然的解决方案对中国的矿山生态修复有诸多可借鉴的思路，但是中国区域自然环境特征差异很大，由于篇幅有限，本文尚未就陕西省矿山修复工程技术与绿化植被的选取进行更深入的剖析，因此在今后的研究中，还需要进一步研究自然的解决方案与矿山修复技术创新，并结合地方实际进行分析，逐步建立起基于自然解决方案的矿山生态修复理论和方法体系。