矿山生态修复与地质采矿技术整合研究

一、引言

随着矿产资源的大规模开发，矿山生态环境遭到不同程度的破坏，引发了水土流失、地质灾害、植被退化等一系列问题。矿山生态修复作为生态文明建设的重要内容，旨在通过工程技术手段恢复矿山生态系统的功能与稳定性。地质采矿技术作为矿产资源开发的核心技术，涵盖了剥挖、排土、边坡治理等多个环节，其合理应用不仅影响矿产资源的开发效率，更与生态修复的效果密切相关。将矿山生态修复与地质采矿技术进行整合，实现二者的协同推进，是提高矿山生态修复质量、降低修复成本的有效途径。乌海能源平沟煤矿井田 Ⅲ 盘区东部隐患治理工程作为典型的矿山生态修复项目，在实施过程中充分结合了地质采矿技术，取得了良好的生态与经济效益。本文以该工程为例，深入分析矿山生态修复与地质采矿技术的整合机制，为类似项目提供借鉴。

二、矿山生态修复与地质采矿技术整合的必要性

（一）提高生态修复效率

传统的矿山生态修复往往在采矿活动结束后进行，此时矿山已经形成了较为严重的生态破坏，修复难度大、周期长。将生态修复与地质采矿技术整合，在采矿过程中同步实施生态修复措施，能够及时处理采矿活动对生态环境的影响，避免生态破坏的进一步加剧。例如，在剥挖作业中合理规划剥挖顺序与范围，减少对地表植被的破坏；在排土过程中采取有效的边坡治理措施，防止水土流失，从而提高生态修复的效率。

（二）降低生态修复成本

若在采矿结束后再进行生态修复，需要投入大量的资金用于场地平整、土壤改良、植被恢复等工作。而将生态修复与地质采矿技术整合，可利用采矿过程中的部分设备与资源开展生态修复工作，降低设备购置与资源消耗成本。如利用采矿用的挖掘机、推土机等设备进行场地平整与边坡修整，利用采矿产生的部分弃土作为土壤改良材料等，从而节约生态修复的资金投入。

（三）保障矿山生产安全

矿山生态修复与地质采矿技术的整合，能够通过采取一系列的生态修复措施，改善矿山的地质环境，减少地质灾害的发生，保障矿山的生产安全。例如，对边坡进行治理可以提高边坡的稳定性，防止滑坡、坍塌等地质灾害的发生；对排土场进行生态修复可以增强排土场的抗冲刷能力，避免泥石流等灾害对矿山生产设施与人员造成威胁。

三、乌海能源平沟煤矿工程概

（一）工程位置与交通

治理区位于乌海市东偏南 41°，直线距离 10km 。海拉公路（海勃湾区至拉僧庙镇）从治理区内穿过，距 110 国道约 11km，距包兰铁路干线11km，距乌海市海勃湾车站 11km，海拉铁路支线成为其铁路外运专线，且有公路通至治理区内，交通十分方便。

（二）气候水文与地质特征

气候条件：治理区所在区域属半沙漠干旱大陆性气候，降水量少、蒸发量大，春季多风少雨，夏季炎热短暂，秋季多雨凉爽，冬季寒冷漫长，年四季干燥多风，昼夜温差大。最高气温 39.4^qC ，最低气温 ，多年平均气温 9.70℃；年降水量 47.1 ～ 357.6mm，平均 162.4mm，其中 7、8、9 三个月占全年总降水量的 68.55% ；年蒸发量 ，平均3481.1mm，蒸发量是降水量的 21.4 倍。

水文地质：治理区地形呈东高西低之势，井田内沟谷发育以东西向为主，发源于桌子山西坡经治理区转向西北，最终注入黄河。这些河谷只在丰雨季节形成的洪流具有历时短、流量大的特点，区内无常年水系。治理区地处干旱、半干旱荒漠地带，年降水量小，蒸发量大，无地表径流及水体。黄河距本区12km，为煤田附近的唯一地表水体，水位标高平均 1069m ，比煤田标高低100m 左右，煤田与黄河之间赋存着巨厚的隔水岩层，二者无直接水力联系。煤层结构及特征：治理区内主要含煤地层为石炭系上统太原组（C2t）和二叠系下统山西组（P1s），岩性为碎屑岩，最大厚度为 229.71m，平均厚度为 143.06m。根据相关储量核实报告，治理区内共含煤 4 层，自上而下编号为 8、9、10、16 煤层。

（三）工程承包范围与内容

该工程分为治理区和生态修复区，治理区面积 436523m² ，生态修复区合计面积 999406m²。合同内容包括平沟煤矿井田 Ⅲ 盘区东部隐患治理区域的场地平整、设置警示牌、挡水围堰、网围栏；采装、运输、排土、出煤洒水灭尘、施工范围内道路修整、安全设施的设置及维护；排土场顶部平整、排土场边坡治理、台阶平台整形、露头煤掩埋、外购黄土、人工砌筑浆砌石护坡基础、浆砌石护坡（拱圈）、植被恢复、洒水车灌溉、设置简介牌以及后续养护工程等，同时需确保安全生产标准化管理体系达标。

四、矿山生态修复与地质采矿技术整合的具体实践

（一）剥挖工程与生态修复的整合

剥挖作业方案：该工程采用单斗 - 自卸矿车开采工艺施工，即单斗挖掘机配合宽体自卸卡车采装运输的工艺进行土石方剥离。装载机配合挖掘机采掘施工及作业面维护、道路平整，确保采掘作业面和采场运输系统平整顺畅；装载机及平地机配合自卸卡车做好排土服务工作。在剥挖作业中，严格按照设计的台阶高度、坡面角、平盘宽度等参数进行施工，减少对周边生态环境的扰动。

生态修复措施：在剥挖作业前，对作业区域内的植被进行清理与移植，避免植被被直接破坏。剥挖过程中，及时对裸露的地表进行覆盖，防止水土流失。剥挖作业完成后，对剥挖区域进行场地平整，为后续的植被恢复创造条件。例如，在剥挖区最终台阶的坡面角和边坡角严格按照设计要求施工，确保边坡稳定，同时对边坡进行整形处理，为植被种植提供良好的基础。

（二）排土工程与生态修复的整合

排土作业方案：剥离岩土由自卸卡车运输，经工作面移动坑线→端帮固定坑线→地面联络道路，运至排土区域排弃，推土机或装载机负责排土场的维护。排土场排土参数严格按照设计要求执行，如排土台阶高度 20m，台阶平台宽 10m，台阶坡面角 25° 等。

生态修复措施：在排土场的设计与建设过程中，充分考虑生态修复的需求。排土场采用分层排弃的方式，每层排弃后及时进行平整与压实，并采取有效的排水措施，防止雨水冲刷造成水土流失。在排土场的边坡及平台上种植适宜的植被，如苜蓿、沙打旺、骆驼刺等耐旱植物，提高排土场的植被覆盖率，增强其生态稳定性。同时，在排土场周边设置网围栏，防止人畜进入对植被造成破坏。

（三）边坡治理与生态修复的整合边坡稳定控制措施

剥挖区边坡稳定控制：坚持自上而下、台阶式的治理方式，严格控制台阶高度，台阶坡面角必须按设计规定施工，坡度不得超挖。严禁在作业台阶底部进行超挖，防止形成悬岩、伞檐或空洞。剥挖区边坡每一个台阶的坡面角、高度和安全平盘宽度都按设计参数留设，为防止台阶风化滑落，引起局部危石滑坡，在非工作帮、端帮和到界台阶，有露头煤和煤层存在，应加以封盖和采取其它防止风化的措施。严格按照要求留设保安平台，并在到界边坡坡底和平台坡顶线设置连续的安全挡墙。加强边坡巡查，雨季或边坡体有水渗出时，修筑排水沟将水排出。排土场边坡稳定控制：排土场边坡每一个台阶的坡面角、高度和安全平盘宽度都按设计参数留设，确保排土场边坡处于稳定状态。排土场起初排土时，应先在最终边界修筑安全挡墙；安全挡墙的高度为矿用卡车轮胎直径的 0.7 倍，按最大车型执行，为保持排土场边坡稳定，应在排土场基底尽量排弃块大的、坚硬的、见水不易泥化的物料，以确保排土场基地稳固。合理安排剥离物的排弃程序，根据剥离物的性质和强度的不同加以调整排弃顺序和排弃位置。实施排土前，必须测绘地形，查明基底岩层的赋存状态及岩石物理学性质，清除基底上不利于边坡稳定的松软土岩，基底应尽量排弃块大的、坚硬、遇水不易泥化的物料，并保持其连续性，尽量将排土场内部的水排出。排土场必须采取有效的防排水措施，排土场要做好基底、坡面、坡顶的防排水工作，不带水排弃。加强排土管理，对到界边坡严禁排弃大块矸石，确保边坡稳定。及时消除边坡事故隐患，发现坡面存在裂隙、浮石、悬石、伞檐等情况，必须停止作业迅速处理。有运输道路、作业设备的边坡，必须经常巡视观测，发现有滑坡征兆时，要及时采取安全措施。

生态修复措施：在边坡治理过程中，结合边坡的地形地貌与土壤条件，采取客土喷播、浆砌石护坡与植被种植相结合的生态修复措施。对于坡度较缓的边坡，采用客土喷播技术，将土壤、草籽、肥料等混合材料喷播到边坡表面，形成植被覆盖层；对于坡度较陡的边坡，采用浆砌石护坡进行加固，在浆砌石的拱形网格内播撒草籽，实现边坡的生态修复。通过这些措施，不仅提高了边坡的稳定性，还增加了边坡的植被覆盖率，改善了生态环境。

（四）地质测量技术在生态修复中的应用施工测量方案：在施工前，进行施工测量准备工作，包括设备与参数配置、基准站选址等。设备配置有 RTK 双频接收机（基准站与流动站）、三脚架、无线电数据链（含发射与接收模块）、手持控制器（手簿）、备用电源等。参数设置为坐标系选择西安 2000 坐标系，基准站数据采样率设为 4-5 秒，流动站设为 1-2 秒，高度截止角设置为 10^∘ 。基准站选址优先选择作业区地势较高、视野开阔的区域，确保卫星可视高度角 ⩾15^∘ ，周边 200 米内无高压线、无线电发射塔等干扰源。

在生态修复中的应用：利用地质测量技术对生态修复区域进行精确测量与放样，确保生态修复工程的施工精度。如在植被种植区域，通过测量确定种植点的位置与密度，保证植被分布均匀；在排水系统建设中，利用测量技术确定排水渠的走向与坡度，确保排水畅通。同时，通过定期测量生态修复区域的地形地貌变化，监测生态修复效果，为后续的生态修复工作提供依据。

五、矿山生态修复与地质采矿技术整合的优化策略

（一）加强技术研发与创新

加大对矿山生态修复与地质采矿技术整合的研发投入，鼓励科研机构、企业等开展相关技术的研究与创新。开发适合不同矿山类型的生态修复与采矿技术整合模式，提高技术的适用性与先进性。例如，研发新型的边坡治理技术与植被恢复技术，提高生态修复的效果与效率。

（二）完善法律法规与政策支持

制定与完善矿山生态修复与地质采矿技术整合相关的法律法规与政策明确企业在矿山生态修复中的责任与义务，加大对企业实施技术整合的扶持力度。如设立专项基金，对采取技术整合措施的企业给予资金补贴；建立激励机制，对在矿山生态修复方面取得显著成效的企业进行表彰与奖励。

结论

矿山生态修复与地质采矿技术的整合是实现矿山可持续发展的重要途径，能够提高生态修复效率、降低修复成本、保障矿山生产安全。乌海能源平沟煤矿井田 Ⅲ 盘区东部隐患治理工程的实践表明，通过将剥挖工程、排土工程、边坡治理等地质采矿技术与生态修复措施相结合，能够取得良好的生态、经济与社会效益。为进一步推进矿山生态修复与地质采矿技术的整合，需要加强技术研发与创新、完善法律法规与政策支持、强化人才培养与交流、建立健全监测与评估体系。只有这样，才能不断提高矿山生态修复的质量与水平，实现矿产资源开发与生态环境保护的协调发展。

参考文献

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