矿山尾矿库复垦

1、矿山尾矿库复垦班级 采矿1101 姓名 陈华林 学号 20111898 指导老师 顾晓薇 日期 2014年05月16日 矿山尾矿库复垦摘要：矿山开采导致了严重的生态环境问题,矿山土地复垦及生态重建在矿山生态环境治理方面起着重要的作用，土地复垦可以恢复矿区土地使用功能,保护耕地,恢复生态环境等。本文主要简单介绍了国内外矿山土地复垦及生态重建的研究现状，和露天开采过程中形成的尾矿库的危害和一些治理的办法和技术。分析了矿区的规划建设和露天煤矿生产过程中的优化控制与环境管理,并提出了一些露天矿尾矿库土地复垦技术。关键词：矿山；尾矿库复垦；技术；工程矿业开发是人类生存和社会发展活动中一个非常重要的组成部

2、分,世界90%的工业品和17%的消费品是用矿物原料生产的;目前我国95%的能源和85%的原材料均依赖矿产资源,因此矿业开发是社会不可缺少的活动。矿业开发既促进了社会进步和经济发展,同时也给环境造成了日益严重的污染和危害,因此引起更多的关注和争论,使“环境与发展”成了两难的抉择。矿业开发促进经济发展和社会进步已毋庸置疑,造成的环境危害则备受责难,对此必须有充分认识并要寻找妥善的解决办法。尾矿库土地复垦就是诸多解决办法中的一个重要部分,已引起广泛重视和支持,并取得了一定的成果。1国内外土地复垦的研究进展在国外,早在19世纪末就开始了土地复垦的研究和实践,美国、荷兰、澳大利亚、加拿大等国的土地复垦均

3、取得显著成绩。20世纪80年代末至90年代以来,矿区土地复垦的理论研究处于高潮时期。在生产实践中不但进一步完善了施工技术,还促进了对土壤改造、政策法规、现场管理等方面的研究,取得了大量的成果,积累了成功的经验,形成了庞大的技术产业。近年来,在矿山开采对土地生态环境的影响机制与生态环境恢复的研究;遥感与在土地复垦中的应用;无覆土的生物复垦及抗侵蚀复垦工艺;矿山复垦与矿区水资源及其它环境因子的综合研究;清洁采矿工艺与矿山生产的生态保护等方面均取得了很大的成果。我国矿区废弃地生态恢复工作起步于20世纪70年代末,在80年代由于当时的政策和技术方面的原因,废弃地生态恢复工作总体上还是处于零星、分散、小

4、规模、低水平的状态。1988年土地复垦规定的出台,使该项工作步入了法制轨道。我国土地复垦经历了从自发性零星复垦到自觉性有计划复垦、从单一型复垦到多形式复垦、从无组织到有组织、从无法可依到有法可依的巨大变化。但在矿种之间和区域之间均存在较大差异,煤矿、铅锌矿、铁矿的恢复率较高;小型矿山对土地的破坏十分严重,生态恢复几乎为零。从复垦的效果来看,煤矿较好,非金属矿次之,而金属矿山最差。近年来,我国也结合多个专业针对我国的矿山情况进行土地复垦技术工艺、政策与战略研究。对于废弃地的复垦技术不仅逐渐向生态恢复转变,还对修复后的土壤肥力以及各项指标进行了研究,使我国的废弃地复垦工作逐渐迈上了系统化、整体化和

5、高效化相结合的生态发展阶段。总体上看,由于我国土地复垦起步晚,土地复垦常被认为是一种纯工程性的问题,参与研究的专家不多,再加上中国传统的“重术轻学”的思想,因而复垦理论远远落后于实践,与国际水相比有较大差距。2矿山土地复垦的意义土地复垦就是恢复因采矿等破坏或影响的土地的生产力和经济利用价值,将其改造成为符合经济、社会、生态效益要求,并与周围环境保持协调发展的活动。土地复垦是以恢复生态系功能的土地利用为定义,同时又是一个具有物理学及生态学全过程的宽泛概念。矿区生态重建是指对采矿引发的结构缺损、功能失调的极度退化的生态系统,借助人工支持和诱导,对其组成、结构和功能进行超前性的计划、规划、安排和调控

6、,同时对逐渐逼近最终目标这一逆向演替过程中可能出现的各种问题,进行跟踪评估并匹配相应的技术经济措施,最终重建一个符合实际需求和价值取向的可持续的生态系统。生态重建的生态学原理,最重要的是生态演替原理,即生态系统由一种类型转变为另一种类型的有顺序的变化过程。同时矿山在生态重建过程中,还必须注意生物之间相互制约原理,结构稳定和功能协调原理,实现新生态系统物质和能量的可持续循环利用。土地复垦强调的是矿山土地可利用能力的恢复生态重建则在土地可利用能力恢复的基础上,强调建立一个和环境协调的、具有稳定生物群落的人工生态系统。土地复垦是生态重建的前期工程,而生态重建是土地复垦的最终目标,土地复垦应是生态重建

7、中的核心部分。3尾矿库对环境的危害3.1尾矿库占用土地数量增加随着经济的发展,对矿产品需求大幅度增长,矿业开发规模随之加大,因此产出的尾矿数量不断增加;加之许多可利用的金属矿和化工非金属矿品位日益降低,为了满足矿产品日益增长的需求,选矿规模越来越大,产出的选矿尾矿数量也大量增加。1993年我国金属矿山堆存的尾矿已达到40亿t以上,而且以每年产生尾矿约5亿t的速度增长,2000年后我国每年产生的选矿尾矿将达到6亿t以上。目前,除了少部分尾矿得到利用外,相当大数量的尾矿都只有堆存,占用土地数量可观,而且随着尾矿数量增加而利用量不大的状况仍在继续,占用土地数量必将继续增大。据粗略统计,1993年底尾

8、矿累计堆存直接破坏和占用的土地达1.72.3万km2。而且每年以200300km2的速度增加,2000年后将达到每年340km2,届时尾矿废石破坏土地和堆存占地将达到1.872.47万km2。即使占用的土地目前尚未耕种或暂不宜耕种,但毕竟减少了今后开垦耕种的后备土地资源,对我国这样一个人口众多、人均耕地面积很少的农业大国显然是严重的威胁,给社会造成的压力和难题将是久远的。3.2尾矿库对环境的污染尾矿库中堆积的尾矿对环境的污染具体表现在:(1)尾矿在选矿过程中经受了破磨,体重减小,表面积变大,堆存时易流动和塌漏,造成植被破坏,伤人事故时有发生,尤其在雨季极易引起塌陷和滑坡。(2)在气候干旱风大的

9、季节或地区,尾矿粉尘在大风推动下飞扬至尾矿坝周围地区,造成土壤污染、土质退化,甚至使周围居民致病。(3)尾矿成分及残留选矿药剂对生态环境的破坏加剧,尤其是含重金属的尾矿,其中的硫化物产生酸性水进一步淋浸重金属,其流失将对整个生态环境造成危害,而残留于尾矿中的氯化物、氰化物、硫化物、松醇油、絮凝剂、表面活性剂等有毒有害药剂,在尾矿长期堆存时会受空气、水分、阳光作用和自身相互作用产生有害气体或酸性水,加剧尾矿中重金属的流失,流入耕地后破坏农作物生长或使农作物受污染,使农作物中重金属含量成倍或十几倍地增加;流入水系又会使地面水体或地下水源受到污染,毒害水生生物。(4)尾矿流入或排入溪河湖泊,不仅毒害

10、水生生物,而且会造成其它灾害,有时甚至涉及相当长的河流沿线。因此,为保护人类生存环境的洁净与安全,减小矿业开发对自然生态的破坏,尾矿库土地复垦已是矿业土地复垦工作的中心任务之一。4尾矿库土地复垦方式的选择矿区待复垦土地复垦方式的确定是矿区土地复垦规划的关键。它受到当地的社会、经济、自然条件的制约。一般均应因地制宜,选择宜农则农、宜林则林、宜渔则渔、宜建则建的复垦利用目标,并以获得最大的社会、经济和环境效益为原则。影响尾矿库土地复垦方式的主要因素是当地的气候、地形地貌、土壤性质及水文地质条件、尾矿砂理化特性和需求状况等五大因素,其中需求状况主要是指当地土地利用总体规划或城市建设规划、市场需要和土

11、地使用者的愿望,对尾矿库复垦方式的选择要基于深入分析和调查这些影响因素,并从森林用地、牧草用地、农业用地、娱乐用地、建筑用地、水利及水产养殖等土地利用类型中,通过多方案对比分析来确定最优复垦方式。5尾矿库复垦特点排土场不同,尾矿库堆置物是经过一系列加工的矿岩,其理化性质与排土场的废石有较大差别;同时不同类型的矿山、不同的选矿方法所产生的尾矿,其理化性质也不相同,有的尾矿还有利用价值需要再回收;且尾矿库多处于山地或凹谷,取土运土较困难,对复垦极为不利;另外,尾矿库由于形成大面积干涸湖床,刮风天气易引起尘土飞场,污染当地环境。基于尾矿库的这些特点,一般尾矿库复垦前后有过渡性或转换性,初期大多以环保

12、景观为目的,后期根据尾矿库的最终复垦目标改为实业性复垦,或作半永久性复垦(这一情况是考虑经过一段时间后,尾矿还需回采利用)。就目前我国尾矿库的复垦现状来看,大致可以分为三类。5.1正在使用的尾矿库这类尾矿库的复垦主要是在尾矿坝坡面上进行复垦植被,一般是种植草藤和灌木而不种植乔木,原因是种植乔木对坝体稳定性不利。如攀枝花矿选矿厂的尾矿库,坝体坡面上曾人工覆盖山皮土约15hm2,以种草为主,并辅之以浅根藤本植物,经过试种,取得了预期效果。5.2尾矿已堆满或已局部干涸的尾矿库这种类型是尾矿库复垦的重点,如本溪钢铁公司南芬选矿厂老尾矿库于1969年新库建成后停止使用,国家投资10万元,覆土300mm厚

13、,造田约18hm2,复垦后交给当地农民耕种。程潮铁矿闭库的尾矿干滩18.6hm2已全部复垦绿化。5.3尾矿砂直接用于复垦种植如唐山马兰庄铁矿的尾矿库,充满尾砂后,排水疏干,然后由当地农民种植花生、大豆等,收成良好。6尾矿库土地复垦利用方向尾矿库复垦工作在我国起步较晚,可以说还处在初级阶段,总结近几年来我国尾矿库的复垦情况。主要有以下几种复垦方式。6.1复垦为农业用地复垦方式一般应覆盖表层土并加施肥料或前期种植豆科植物来改良土质,其覆土厚度一般可按下列公式估算:Pc=hb+hk+0.2式中:Pc覆土厚度,一般取值为0.20.5m;hb毛细管水升高值,随土壤类型不同而不同,m;hk育根层厚度,随植

14、物种类不同而变化。6.2复垦为林业用地大多数尾矿库特别是其坝体坡面覆盖一层山皮土后都可用于种植小灌木、草藤等植物,库内可种植乔、灌木,甚至经济果木林等。复垦造林在创造矿区卫生的、美学的生态环境方面起了很大作用,并对周围地区的生态环境保护起着良好的作用。西石门铁矿用汽车和铲运机在尾矿库上覆土200500mm厚,种植草坪,并用坑下水浇灌,主要目的是防止尾矿流失、美化环境,为日后种植农作物和果树创造条件。石人沟铁矿三年内在尾矿坝上植草7.3hm2,以改良土壤,提高肥力,同时还植树固沙、阻尘和绿化。峨口铁矿在尾矿场采取先草后树、草树结合的方法实现了高寒地区尾矿坝植被。程潮铁矿在尾矿库挖坑、填客土,采用

15、“大穴、大草、大密度”的方法,栽植耐干旱、耐贫瘠、耐水涝、抗盐渍的先锋植物,均为形成经济林和果树林创造了条件。南山铁矿植树19万棵(成活率87%以上),矿区绿化率已达36%。6.3复垦为建筑用地有些尾矿库的复垦利用必须与区域建设规划相协调,根据其地理位置、环境条件、地质条件等复垦为建筑用地,修建不同功能的建、构筑物,以便能收到更好的社会效益、经济效益和环境效益。复垦为建筑用地时地基处理是关键,应根据尾矿特性、地层构造、结构形式等设计相应的基础条件,在结构设计上采取可靠措施,以达到安全、经济、合理之目的。6.4尾砂直接用于复土造田尾矿砂一般有良好的透水、透气性能,且有些尾砂由于矿岩性质和选矿方法

16、不同,还含有一些植物生长所必须的营养元素,特别是微量元素,因此,尾砂用作客土改良重粘土而复垦造地。6.5尾矿砂的综合利用这也是尾矿库复垦利用的主要方式之一。中国科学院对金属矿山的尾砂进行试验研究表明,尾矿砂在资源特征上与传统的建材、陶瓷、玻璃原料十分接近,大多数尾矿可以成为传统原料的代用品,甚至成为别具一格的新型材料。如高硅尾矿(SiO260%)可作为建筑材料、公路用砂,用于生产陶瓷、玻璃、微晶玻璃花岗石等;高铁(Fe2O315%)或含有多种金属的尾矿可作色瓷、色釉、水泥配料等。如生产蒸压尾矿砖、加气混凝土、水泥等。7结语综上所述,矿山尾矿库土地复垦是一个涉及生态学、地质学、地貌学、采选工程学

17、、生态学、环境科学、土壤学等多种学科、多种约束条件的、复杂的系统工程,对其复垦利用方式要进系统和综合分析,多方案比较,才能选择恰当的方式,取得较好的效果。尾矿库的复垦利用受政策法规、复垦资金来源、矿山特征、自然环境条件和现有技术条件等因素的制约,需要有一个明确的指导思想,经可行性研究后,才能得出结论。近几年我国矿山土地复垦与生态重建虽取得了一定的成绩,但也暴露出了不少问题:如土地复垦的配套法规不健全,缺乏强有力的约束机制,国家政策不能全面地贯彻落实,土地复垦资金没有可靠保障,土地复垦技术研究严重滞后,缺乏健全的机构和执法监督,企业复垦的积极性未得到有效的保护，全民土地复垦意识还有待提高。因而,为了促进我国矿山土地复垦及生态重建,一定要加强立法,建