矿山开采引发的地质灾害与生态修复技术研究

摘要：随着矿产资源的大规模开发，矿山开采在为人类社会提供重要资源的同时，也对生态环境造成了巨大的破坏，引发了一系列地质灾害和生态问题。矿山地质灾害主要包括地面塌陷、地裂缝、滑坡、泥石流等，严重威胁人类生命财产安全，破坏采矿设施，影响矿区生态平衡。本文系统分析了矿山开采引发的地质灾害类型及其成因，并详细介绍了当前常用的生态修复技术，包括物理修复、化学修复和生物修复等手段。通过综合应用这些修复技术，可以有效改善矿山生态环境，促进植被恢复，提高土壤质量，实现资源开发与环境保护的协调发展。

关键词：矿山开采；地质灾害；生态修复；物理修复；化学修复；生物修复

1.矿山开采引发的地质灾害

1.1地面矿山地质灾害

（1）地面塌陷：矿山开采后，由于地下岩层的支撑力减弱，地表可能发生塌陷。这种塌陷不仅破坏土地资源，还可能影响周围的建筑物和交通设施。采空塌陷是矿山开采过程中经常遇见的一种灾害，尤其在北方煤田区最为严重。这种塌陷一般面积较大，可能达到几百米以上，甚至更大。

（2）地面沉降：矿山开采导致的地表土壤和岩石压实，可能引发地面沉降。这种沉降是缓慢而持续的，对周围环境和建筑物造成长期影响。

（3）地裂缝：由于矿山开采引起的地表变形，可能导致地裂缝的产生。这些裂缝不仅影响土地的使用，还可能成为地下水渗漏的通道。

（4）滑坡和崩塌：矿山开采过程中，边坡的稳定性受到破坏，可能引发滑坡和崩塌等地质灾害。这些灾害对周围环境和人类生命财产安全构成严重威胁。

（5）泥石流：在矿区，由于土壤和岩石的破坏，加上降水的冲刷作用，可能形成泥石流。泥石流具有强大的破坏力，能够冲毁建筑物、道路和农田等。

（6）煤自燃：在煤矿开采过程中，由于煤层暴露于空气中，可能发生自燃现象。这不仅浪费资源，还可能引发火灾和环境污染。

1.2井下矿山地质灾害

（1）冒顶：在矿山开采过程中，由于顶板岩石的支撑力减弱，可能发生冒顶事故。这种事故对矿工的生命安全构成严重威胁。

（2）片帮：在矿山开采过程中，由于侧壁岩石的支撑力减弱，可能发生片帮事故。这种事故同样对矿工的生命安全构成威胁。

（3）突水和突泥：在矿山开采过程中，由于地下水位的变化和岩层的破坏，可能发生突水和突泥事故。这些事故不仅威胁矿工的生命安全，还可能对矿井设备和设施造成损坏。

（4）井下热害：在矿山开采过程中，由于地下岩层的摩擦和岩石的放热作用，可能导致井下温度升高。这种热害对矿工的工作环境和身体健康构成威胁。

（5）矿震：由于矿山开采引起的岩层应力变化，可能引发矿震。矿震不仅影响矿井的稳定性和安全性，还可能对周围环境和建筑物造成破坏。

（6）岩爆：在矿山开采过程中，由于岩层应力的突然释放，可能发生岩爆事故。这种事故对矿工的生命安全构成严重威胁，并可能破坏矿井设备和设施。

2.矿山地质灾害的成因

2.1地形地貌改变

（1）露天开采：直接破坏地表植被和土壤层，形成大面积的裸露创面，改变了原有的地形地貌。

（2）地下开采：易形成采空区，随着采空区面积增大，容易造成地面的塌陷、沉降和地裂缝，使土地失去原有的平整度和可利用性。

2.2土壤质量下降

（1）植被和土壤结构破坏：矿山开采破坏了地表植被和土壤结构，导致土壤抗侵蚀能力大幅降低，容易发生水土流失。

（2）废弃物污染：采矿过程中产生的废石、尾矿等废弃物长期堆放，在空气、水、温度等因素作用下进行风化分解，致使很多有害元素和化合物进入地表及地下水中，污染土壤。

2.3植被覆盖丧失

（1）生态环境恶化：矿山生态环境的恶化导致原有的植被群落遭到破坏，许多动植物失去了栖息和繁衍的场所，生物多样性减少。

（2）地质灾害影响：地面塌陷、滑坡、泥石流等地质灾害也会进一步破坏植被，加剧生态环境的恶化。

2.4环境污染

（1）矿坑水和废水污染：矿山开采活动会产生大量的矿坑水、选矿废水以及尾矿淋滤液等，这些废水中含有重金属、酸碱物质、悬浮物等污染物，对地表水、地下水以及土壤水环境造成严重污染。

（2）土壤污染：采矿废石、尾矿渣等固体废弃物经氧化、淋滤后有毒有害物质被土壤吸收，导致土质改变。

3.矿山生态修复技术

3.1物理修复

（1）填平法：通过填充矿渣、煤矸石等废弃物，可以有效地改变地表形态和地貌，进而提高土地的利用效率。这种方法不仅解决了废弃物的处理问题，还实现了土地的再利用。

（2）土壤覆盖法：在地表覆盖一层富含有机质的肥沃土壤，可以显著改善植被的生长条件，并恢复土地的生态功能。这种方法常被用于矿山生态修复中，以促进生态系统的重建和提升土地的质量。

（3）贴岩法：在矿山治理的困难区域，如大风、干旱、缺土等地，通过铺设矸（块）石或岩石，可以重建地质景观和生态环境。这种方法有助于控制区域扬尘，并为地被物种的自然修复提供条件。

（4）地形削减法：通过降低矿山区域的地形高度，可以减轻矿区对环境的不利影响，并增加土地的有效利用面积。这种方法适用于地形起伏较大的矿山区域。

3.2化学修复

（1）营养元素添加法：在矿山治理区域施用有机肥料（如腐殖质）或土壤改良与调理材料，以此优化土壤条件并促进植物生长。这种方法通过补充土壤中的营养元素，提高土壤的肥力，从而支持植被的生长和生态系统的恢复。

（2）中和法：运用酸碱反应的原理，将酸性土壤中的酸性成分进行中和，从而降低其对环境的影响。这种方法适用于矿山开采过程中产生的酸性土壤。

（3）吸附法：通过向土壤中添加具有吸附性的化学物质，如粘土、石灰或人工合成材料，来吸附并减少污染物对环境造成的危害。这种方法可以有效地固定土壤中的污染物，防止其进一步扩散。

3.3生物修复

（1）植物修复

抗逆植物种植：利用具有抗逆性、快速生长和适应性强的植物，如沙生植物、旱生植物等本土化植物，来修复受损的生态系统。这些植物能够在恶劣的环境中生长并繁殖，从而帮助恢复矿山的植被覆盖和土壤稳定性。绿肥种植：利用高产、耐旱的绿肥作物进行种植，增加土壤有机质含量，改善土壤质量。绿肥作物在生长过程中能够固定空气中的氮气并转化为植物可利用的氮素，从而提高土壤的肥力。灌木种植：灌木具有发达的根系和良好的土壤保持能力，同时也是很好的动物栖息地和食物来源。通过种植灌木，可以进一步促进矿山区域的生态恢复和生物多样性增长。

（2）微生物修复

微生物提高土壤肥力：通过提取、分析、培养和添加土著菌，可以改善土壤结构和有机质含量，提高土壤肥力。也可直接喷施作用于表面，建立苔藓地被。微生物修复有机污染物：通过选育和培养特定的菌种，将有机污染物转化为无害物质。这种方法具有成本低、效果好的优点，是矿山生态修复的重要方法之一。微生物修复重金属污染：微生物细胞膜上的阴离子官能团可以与重金属离子发生吸附反应，将重金属固定在细胞表面或内部。此外，部分微生物还具有将毒性重金属转化为低毒或无毒形式的能力，从而降低重金属的毒性和生态风险。

3.4综合修复

（1）生态工程法：结合物理、化学和生物修复手段，进行综合修复。这种方法通过综合运用多种技术手段，实现矿山区域的生态恢复和土地再利用。

（2）生态农业法：通过发展生态农业，恢复农业生产和生态环境。这种方法适用于矿山区域具有农业潜力的地区，通过优化土地利用结构和调整农业生产方式，实现生态恢复和经济发展双赢。

（3）空间利用法：因地制宜地制定生态修复方案，促进产业提升和空间综合利用。这种方法根据矿山区域的具体情况，制定针对性的修复方案，实现土地资源的最大化利用和生态环境的优化提升。

4.结束语：

矿山开采引发的地质灾害和生态问题日益严重，对人类社会和自然环境造成了巨大的威胁。通过综合运用物理修复、化学修复和生物修复等生态修复技术，可以有效改善矿山生态环境，促进植被恢复，提高土壤质量，实现资源开发与环境保护的协调发展。未来，应加强矿山生态修复技术的研发和应用，提高修复效果，推动矿山可持续发展和生态环境保护。

参考文献：

［1］朱明艳．矿山地质灾害防治与地质环境保护治理分析［J］．环境与发展，2017（8）．

［2］汪民．在全国地质灾害防治与矿山地质环境保护治理现场经验交流会上的讲话［J］．国土资源通讯，2016（12）：13-17．

作者简介：（ 尹树宝，1972年9月，男，汉，内蒙古自治区赤峰市，大专；研究方向：矿山地质）