采礦形成盆地植被恢復的探討

1、采礦形成盆地植被恢復的探討紀萬斌、紀鳳程摘要:本文將因采礦造成的地表坑、溝壑、槽、凹、下沉等四周高、中部低的盆狀地形統(tǒng)稱為采礦盆地，這些都是可再生和利用的資源，應加以利用，變廢為寶。另一方面，從災害學的角度來闡述，用因災設防的創(chuàng)新理念來思考，浪費大量的土源與資金對采礦盆地實施填埋，效益較差。從目前情況來看，治理和恢復采礦盆地自然生態(tài)的需求在不斷增加，關于采礦形成盆地植被恢復的研究在國內尚屬空白，因此，有效的治理恢復采礦形成的盆地的生態(tài)景觀建設和生物多樣性的循環(huán)，建設加強對采礦形成盆地植被覆綠的研究尤為重要。一、采礦盆地的形成中國盆地總面積占全國國土總面積的18%，大約有172萬平方公里左右，全

2、國大大小小的盆地總數(shù)量24126個，而盆地的形成不僅包括自然因素影響形成，還包括人為采礦的因素造成的采礦盆地，據調查研究得知，據初步統(tǒng)計，我國目前因采礦引起的地質塌陷超過180處，塌陷面積達1150平方公里。而采礦盆地的形成大致可以規(guī)劃為以下四種方式。1、采礦塌陷造成采空區(qū)形成的盆地因煤礦和金屬礦開采過程中，需要將地下煤炭和金屬資源開采運走，一般會在掘進過程中，逐步打通地下煤炭和金屬礦所在位置到井口間的隧道，一般會將開采過程中遇到的礦石、煤炭、金屬等資源運送到地面，以便形成合理的運送和開采作業(yè)面，隨著煤炭和其他金屬礦石的不斷采出，地下形成了采空區(qū)。如果煤礦采空區(qū)開采完成后不再進行加固，且不進行

3、回填，很快就會形成采空區(qū)由于頂板下沉形成導水裂隙帶、冒落帶、彎曲帶后導致地表塌陷，在地表形成塌陷坑或者塌陷盆地。2、地面挖掘、露天開采形成的盆地露天采煤、采石、采沙、取土、地面挖掘取出資源后，通常不注重采挖后的回填工作，造成地面出現(xiàn)大面積的坑體，形成采礦坑體盆地，并經過長期的風蝕、風化等自然原因或人為原因加劇，進而形成露天坑體。采砂，取土也會造成小型盆地。3、抽取采液形成的盆地石油和天然氣開采導致油氣層中地下壓力的減少，造成油氣層的壓密。當壓密的數(shù)值達到一定程度時，會引起地表下沉。這種地表變形在初期是非常輕微的，不易測量。但在中期下沉加劇，影響范圍不斷擴大時，危害十分巨大。當達到一定程度時，便

4、會形成塌陷盆地。因此，把油氣開采導致的地表移動變形形成塌陷的過程作為采礦盆地研究的對象，研究石油與天然氣開采地表變形問題，不僅具有理論意義而且具有實用價值。4、水動力作用下形成的盆地地下水的活動在塌陷的形成中具有多種作用，是一種十分重要的動力因素。由人工抽水、礦坑排水、水庫蓄水、水庫引水、灌溉等水工程引起，水動力作用下形成的盆地在自然條件下由于氣候季節(jié)的引起塌陷變化，水動力下的塌陷主要受溶蝕作用、土壤含水量和水動力浮托作用影響。水動力形成的塌陷已經變成了如今隨處可見的一種地面塌陷現(xiàn)象。二、采礦盆地的形態(tài)與形式采礦盆地存在地球上的形態(tài)有很多種，但在形態(tài)和形式上又不盡相同，但在細致劃分上和長期的研

5、究積累中對采礦盆地的形態(tài)和形式進行細致的別門分類。由于采礦方式方法、種類各不相同，采礦盆地形態(tài)各異，形態(tài)多樣，有以下幾種：1、形態(tài)根據采礦盆地成因劃分的類型，決定采礦煤盆地的形態(tài)也是多種多樣，當?shù)V物被開采出以后，開采區(qū)域周圍的巖石和原始應力平衡狀態(tài)受到破壞，應力重新分布，直至穩(wěn)定。在此過程中，巖層和地表產生連續(xù)的移動、變形和非連續(xù)性的破壞。在開采影響到地表之后，受影響的地表從原始標高向下陷落，在采空區(qū)上方形成必采空區(qū)大很多的沉陷區(qū)域，進而形成采礦盆地。隨著井下采空區(qū)面積的擴大，移動盆地的面積也擴大，其最大下沉值也隨著增大，此時最大下沉點只有一個，移動盆地為尖底的“碗形”盆地。當采空區(qū)面積擴大到

6、一定數(shù)值后，移動盆地的最大下沉值就達到了此條件下的最大值，再繼續(xù)擴大采空區(qū)的面積，雖然移動盆地的面積將繼續(xù)擴大，但最大下沉值不再增加，此時最大下沉點不是一個點，而是多個點，因此移動盆地成為平底的“盤形”盆地。然而，這是一個復雜的過程，當采空區(qū)呈矩形且煤層為水平埋藏時，則移動盆地大致呈橢圓形并位于采空區(qū)的正上方。當采空區(qū)仍呈矩形但煤層為傾斜埋藏時，則移動盆地呈不對稱的橢圓形并向采空區(qū)下山方向偏移。所以，采空區(qū)的具體形狀不同，造成的采礦盆地的形態(tài)也各不相同，我們將采礦盆地的形態(tài)劃分為三種類型：1.開采形成的長方形、橢圓形、槽型。2.規(guī)則采礦形成的方形、圓形。3.不規(guī)則采礦形成的多邊形、多角度型。2

7、、形式采礦是人們對所取礦物的方式方法。那里有需要的礦物就采那里，那種方法最經濟、最快捷就選用那種工藝與手段。目前采礦的方法根據不同開采形式劃分出不同的開采方法，露天開采通用的有兩種主要開采方法，一個是 全境界開采法 一種是 陡幫開采法；地下開采主要有三種開采方法，一個是 崩落法 一個是充填法 一個是空場法。所以采礦盆地也就形式多種多樣，不外乎以下幾種；圍合式、半圍合式、開趟式、單邊式、多邊式、立體式、階梯式、平緩式、坡面式、陡立式、曲線式、突裸式、遮覆式、洞穴式、坑體式、裸露式、凹凸式、單體式、連體式、高低式、深淺式、平滑式等形式。三、采礦盆地植被與覆綠現(xiàn)狀1、自然恢復型由于采礦對環(huán)境的破壞程

8、度還沒有完全破壞生態(tài)系統(tǒng)的多樣性，還保留著部分的生態(tài)體系。人類在此基礎上加以改造補充、加以完善來進行綜合性的規(guī)劃治理。少部分的植物雖然在生態(tài)環(huán)境上不像以前具備大規(guī)模的防風、固沙等作用，但是在對物種保留和小范圍的綠化生態(tài)還是有突出成效。也可影響周邊植被的良好發(fā)展?，F(xiàn)在我國大部分地區(qū)被采礦破壞的礦區(qū)都存在這樣的狀況，盡管國家在加大人力物力改善改進采礦盆地的生態(tài)狀況，但是由于財力有限，專業(yè)人士匱乏，所以全面的進行覆綠還需要假以時日才能實現(xiàn)。2、積水濕地型我國廣袤的土地蘊涵著豐富的礦產資源，我們用豐富的資源發(fā)展著國民經濟，在人們取走資源之后大片的塌陷坑、沉陷地大面積出現(xiàn)，加上地下水匯聚、自然降水的聚積

9、等因素形成大大小小的積水濕地，這些濕地不具有生態(tài)特征，往往都因為長時間廢棄而形成了臟亂差的情形。長期發(fā)展下去不僅影響生態(tài)環(huán)境的良好循環(huán)，也會使附近居住的人體的健康狀況受到威脅，用全面統(tǒng)攬的眼光去看因采礦而形成的盆地顯得尤為重要，因此，要對積水濕地實施綜合治理，全面防護。3、裸露風蝕型大型露天坑體，經過風吹雨淋，再經過時間的積累，坑體面積會變得愈來愈大，而且危險性也會越來越大，容易出現(xiàn)坑體崩塌，裸巖垮塌等災害。針對此類災害，采取全面防護的措施刻不容緩。裸露的巖體現(xiàn)在也在積極治理，國家科研工作者也研究出了一系列的新方法治理裸巖存在的問題，像立體多層遮覆式裸巖覆綠技術，不僅改善了視覺景觀還能防固因風

10、蝕等原因形成的裸露采礦坑體。4、填埋植被型在采礦盆地的出現(xiàn)以來，填埋植被是如今針對采礦盆地植被恢復通用的方法之一。植被的生物特性眾所周知具有涵養(yǎng)水源、防風固沙、生物鏈的最底層等功能。在環(huán)境的發(fā)展和生物的多樣性上功不可沒。采礦盆地的覆綠中這種技術采用的最多也是最常見的一種方法。5、削坡覆綠型采礦盆地植被恢復常規(guī)方法中還有一種是削坡法來進行覆綠，在全國范圍內，坡體不規(guī)整是個難題，怎么來對不規(guī)整的坡體進行覆綠，這就要來進行削坡法了。削破不僅可以把不規(guī)整的坡體邊的規(guī)整，也可以使陡峭的坡體角度變小，對覆綠中的植物涵養(yǎng)水量有明顯的幫助，如坡過大水流順坡直接流下，長期的話就會形成積水采礦盆地，而減小坡度就使

11、得湍急的水流慢慢被土壤吸收、被植物防固住。削坡法是一種廣泛使用的方法。重慶南桐鎮(zhèn)被列為國家第二批資源枯竭城市之一，這里由于煤礦采空變成了滿目荒蕪的景象。南桐鎮(zhèn)是典型煤礦采礦大鎮(zhèn)，全鎮(zhèn)10個行政村，其中9個屬于采空區(qū)，其中采空面積占全鎮(zhèn)的85%。該鎮(zhèn)地下挖空，地下水遺漏，土地荒蕪，當時的農民看到這樣的生活環(huán)境，心情日益沉重。政府考慮到人們的生活得不到保障，為了改善采空區(qū)現(xiàn)狀，加強生態(tài)環(huán)境建設。通過調查規(guī)模種植花椒和速生桉，既能較快的使荒廢的土地覆綠。該鎮(zhèn)以治理采空區(qū)為契機，積極的調整了產業(yè)結構，擴大了花椒的種植面積，不僅增加了農民的經濟收入也使得生態(tài)環(huán)境上有了全新的改變。一方面保留了原生態(tài)植物系

12、統(tǒng)的基因，另一方面人工參與，創(chuàng)造自然生態(tài)效益和經濟效益共贏的局面。重慶南桐鎮(zhèn)不僅在自然恢復上下了大功夫，而且終止植被有利于防止裸露采礦巖石被風侵蝕，也有利于植物的生態(tài)環(huán)境建設，以及對削坡覆綠模式的一種嘗試做出了肯定的答復。四、采礦盆地覆綠新思維1、適地適治，因災設防由于不同區(qū)域具有不同的地質地貌特征、水文特征、土壤結構等，南北的差異、東西的不同，在我國幅員遼闊的領土上顯得尤為突出，如東北以黑土為主的土壤特征，而南方則是以紅黃土為主要土壤。因此在對采礦盆地的覆綠中我們要把種種因素考慮到實際中，從方位、地質構造、植物的適應性、土壤的含水性等。把地域性全部考慮其中，并發(fā)展區(qū)域優(yōu)勢，湖泊河流多的地方多

13、種親水植物，如荷花等。不僅能改善環(huán)境還能在改善環(huán)境的同時也失去的美化增添了靚麗的風景線。而干旱地區(qū)多種防風固沙、涵水性高的植株，這些植株成材以后既能增加經濟效益又能防治沙塵暴、泥石流等自然災害中起到穩(wěn)固作用。因此，對采礦盆地實施履綠首先要根據地區(qū)實際情況，因地適治，做到宜林則林、宜水則水、宜景則景。2、適地適綠，多種形式對采礦盆地的覆綠要以多種形式的覆綠形式配置植物，做到樹景結合、適地適樹。覆綠植物以樹種為主，既要采取適合本土地土壤酸堿度ph值和適合環(huán)境的植物，還要對植物的種類進行合理配置，采用事宜的植株進行栽種，配合采礦盆地的恢復治理采用外形顏色突出，有益于植物與采礦盆地的自然景觀和風土地貌

14、相結合。樹木具有涵養(yǎng)水源的特性，但單一的種植一種植株會影響區(qū)域地區(qū)的物種生態(tài)平衡，有礙生物鏈的良好運作。多種植物相結合，保證自然基因庫持續(xù)發(fā)展。3、適地適景，自然和諧 中國歷史悠久，各朝各代都人才輩出。在對采礦盆地進行植被覆綠的同時，要酌情考慮人文歷史相結合的新創(chuàng)意，如在覆綠礦區(qū)進行歷史人物雕塑、雕刻，覆綠整體主體與本地鄉(xiāng)土文化相映襯，適地適景，雕刻、雕塑、人文造景與自然結合。達到人文與自然交相輝映，不僅烘托出歷史的淵源還有深刻的懷念和教育下一代的意義，使本地的風土人情得以延續(xù)，也能夠更有效地提高采礦盆地覆綠工作效率，提高經濟收益。4、適地適技、科學治理科技是第一發(fā)展力，科技的高速發(fā)展使人類的

15、生活品質有了本質的變化。方方面面的影響也透徹到了對采礦盆地的覆綠技術，不得不說在新世紀的今天各種適地適技的方法層出不窮，立體多層遮覆式覆綠方法就是最為突出的一種發(fā)放，它具有高科技性、實用性、創(chuàng)新性等特點，還能節(jié)省資源的優(yōu)點。立體多層遮覆式覆綠技術是一個集樹木、土壤、氣象、水文、力學、藥物、園林、植物、植保、環(huán)保、地質、生態(tài)等十幾個學科為一體的多學科交叉、多門類的系統(tǒng)工程。無論從立體多層遮覆式覆綠方法的經濟效益還是社會效益來說功不可沒，這種新技術在針對裸巖、塌陷盆地、采礦盆地和湖泊濕地等治理方面上成就突出，貢獻巨大。5、采礦文化，雅俗共賞民俗文化是民間流傳的一種文化形式，保留了民間文化，也反映出

16、我國的發(fā)展歷史，在傳承中發(fā)展，在發(fā)展中創(chuàng)新是我們在采礦盆地覆綠工作中應該注意的一點，因此在對采礦盆地的覆綠過程中要結合鄉(xiāng)土文化，保留傳統(tǒng)的民俗、民風為基準格調，在對礦區(qū)進行覆綠時要加入民俗元素，讓覆綠景觀更貼近民生，提高廣大群眾的幸福指數(shù)?，F(xiàn)在唐山的南湖公園是國家第二批濕地公園之一。可是在此之前這里人希罕至，雜草叢生，生態(tài)化境和自然景觀遭到嚴重破壞，黑水流溢，飛灰蔽日的荒蕪景象滿眼皆是。造成這樣破壞的直接原因就是采煤業(yè)，唐山是一個以采煤起家的重工業(yè)城市，由于近百年的開采，在市區(qū)周邊形成了采煤下沉區(qū)，南部的南湖公園就是采沉區(qū)。幾十年的沉降過程使采沉區(qū)內雜草叢生、污水滿溝，成了人跡罕至的廢棄地?，F(xiàn)

17、今在各級政府部門不斷的努力和扶持，并采取五項工程的實施方案（一是實施了政治臟亂差環(huán)境工程；二是實施了大面積綠化工程；三是實施了水體還清工程；四是實施了美化工程；五是實施了市政府道路建設工程）治理南部的塌陷區(qū)域，經過9年多的建設，南部采沉區(qū)已經初具規(guī)模，昔日荒亂的采沉地，經過化腐朽為神奇、變廢為寶的建設，發(fā)生了質的變化。唐山南湖公園把地方特色融入對采空塌陷去的覆綠中，并根據自身的地理特性進行入手分析，采用了適合的科學技術手段對采礦塌陷區(qū)的覆綠，不僅符合當?shù)氐拿袼咨罘绞?，還把植物覆綠的合理化程度加強并與古今中外的歷史文化相結合，更突出地方文化特色。五、對采礦形成盆地覆綠的效益分析1、經濟效益分析

18、采礦塌陷盆地進行生態(tài)修復后，將會產生較高的經濟效益，會直接給礦區(qū)居民和礦區(qū)工農業(yè)帶來較好的保障?？梢灾卫韽U棄土地，提高土地使用效率，提高農作物產量，為農民增加經濟收入；種植經濟林木也給地方增加大量經濟收入，經濟效益十分顯著。2、社會效益分析采礦形成的塌陷盆地復墾治理具有很高的社會效益。首先，采礦塌陷盆地治理增加了更低資源，保護了礦區(qū)珍貴的土地資源。保護土地就是保護人類的生命線，通過對采煤塌陷盆地的治理，增加了耕地數(shù)量，緩解了該區(qū)人多地少的尖銳矛盾，同時，塌陷盆地的治理保證了耕地的數(shù)量，從而保證了農業(yè)的穩(wěn)定持續(xù)發(fā)展。通過修復治理，大大調整了該區(qū)的農業(yè)發(fā)展。其次，采礦塌陷盆地的修復治理發(fā)展了多種經

19、營模式，還可吸收、轉移農村剩余勞動力，保證了礦區(qū)農民安居樂業(yè)，社會穩(wěn)定。3、生態(tài)效益分析通過綜合整治，采礦塌陷盆地由原來的高低不平、滿目蒼夷的現(xiàn)狀變成了“地成方、水如鏡、水土相間”的景觀格局，使塌陷區(qū)空氣清新、環(huán)境怡人，昔日難得棲息的各類水鳥也將會出現(xiàn)在水面上，使整個地區(qū)形成集種植、養(yǎng)殖、旅游觀光于一體的生態(tài)示范區(qū)，為人民群眾的生產、生活提供了優(yōu)雅的活動空間，為社會穩(wěn)定以及今后的塌陷盆地治理提供了經驗和技術指導。六、采礦盆地植被恢復的思考1、因地制宜，結合實際采礦形成的盆地因人類采取礦產資源而導致自然環(huán)境惡劣，造成植被稀少，生物多樣性貧乏。我國幅員遼闊，具有區(qū)域性，每個區(qū)域都有不同地形、地貌、

20、水文、土壤的環(huán)境差異。結合自身的自然條件、資源特征、經濟基礎等各方面的情況，因地制宜的、有針對性的對當?shù)剡M行植被覆綠工作。針對不同區(qū)域因采礦而造成的盆地，分別不同的工藝因地覆綠，維持采礦盆地植物種群生機、繁衍和存續(xù)。如采用植生噴播、覆土植綠、削坡整形、復合治理等植被恢復技術進行治理，并突出抓好生態(tài)治理與采礦盆地的具體情況有機結合，充分發(fā)揮采礦盆地植被恢復的生態(tài)效益、經濟效益和社會效益。2、科學規(guī)劃，合理布局采礦盆地的植被覆綠是涉及面較廣，矛盾較大，問題較多的一項工程，不能盲目進行。對采礦盆地的植被覆綠有助于改善人居環(huán)境，創(chuàng)造和諧的生態(tài)系統(tǒng)，提高生物物種的多樣性。怎樣去科學的規(guī)劃在對礦山盆地的覆

21、綠實踐中尤為重要，首先要以正確的科學指導為導向，合理規(guī)劃布局為依托，才能高效對采礦而造成滿目蒼夷的采礦盆地進行良好的覆綠。其次要制定合理的治理規(guī)劃，有步驟，分階段進行 。把此項工作納入法制化軌道，采用科學方法進行治理。3、多種形式，生態(tài)治理采礦盆地的植被覆綠工作是一個長期的、系統(tǒng)的工程，因此，恢復采礦盆地植被是基礎，采用新技術是核心，科學規(guī)劃是手段，恢復采礦盆地生態(tài)環(huán)境是目的，而且這不是一朝一夕的短期行為，因此，必須從長計議。所以，采礦盆地的植被覆綠要要區(qū)分情況，堅持多種形式，生態(tài)治理，通過分析植被的分布特征及其演替規(guī)律，可以在地廣人稀地區(qū)實施“自然型”植被恢復建設，在人群密集的地區(qū)實施“集流

22、型”植被恢復建設，在城鎮(zhèn)(市)周邊實施“灌溉型”植被恢復建設。結合不同采礦盆地實際情況，進行采礦盆地植被覆綠，采取“喬木為主，喬、灌、草、藤相結合，針闊常綠落葉混交”的模式進行植被恢復。4、創(chuàng)新方法，先進工藝對采礦盆地的植被覆綠工作中要盡量加入新的創(chuàng)新元素，加入新科技、新思想、新改革到覆綠中去，堅持高起點規(guī)劃、高標準建設、高效能管理，嚴格標準，采用先進工藝，突出特色，攻堅破難，積極推進，使采礦盆地植被恢復覆綠工作取得明顯成效，并且要嚴格監(jiān)督檢查，確保覆綠技術的全面實效。黑龍江省地面塌陷防治研究所、黑龍江省大地生態(tài)環(huán)境工程研究院又先后與林業(yè)、園林、水利、農業(yè)、環(huán)保、園藝、植保、水文、氣象、建筑等

23、部門協(xié)作。經過近三年多時間、在不同地域、不同環(huán)境進行多次試驗，試種應用，取得了多方面的技術參數(shù)和現(xiàn)場的經驗，研究了立體多層遮附式裸巖覆綠技術，目前，這一新技術已在不同區(qū)域、不同環(huán)境、不同條件進行了廣泛的應用，已成功、成型，效果甚佳，得到了有關專家的好評 。5、節(jié)約資源，綜合利用對采礦盆地的植被覆綠是對環(huán)境的保護，在對已破壞的土地進行覆綠，進行植被恢復的同時要時刻反思以前的覆綠經驗，大力倡導節(jié)約型覆綠模式。以最少的用地、最少的用水、最少的財政撥款、選擇對周圍生態(tài)環(huán)境最少干擾的覆綠模式為優(yōu)。要強調從科學發(fā)展觀、建設節(jié)約型社會為前提，來著手進行土地的再利用。國家一直花費大量的人力和物力來對滿目蒼夷的

24、采礦盆地區(qū)域進行各種治理和恢復，不僅為國家減少了財政開銷，降低政府的投入成本。而且也對資源的合理利用做出貢獻。不是說投入的少了，在治理恢復上的力度就變弱了，成效就缺失了，是在高效利用財政的投入同時加強資源的利用和人工等因素的管理。以最小的投資謀取最高的回報才是我們對覆綠實施中的渴望。把人們的聰明才智運用出來增加覆綠的成效往往成果喜人。5、管護為本，長效機制對采礦盆地的植被覆綠是短暫的一個過程，然而在覆綠之后要進行科學的嚴謹?shù)倪M行管理與保護，長期的保護才能做到人與自然的和諧統(tǒng)一。不是一勞永逸、一成不變的，它必須隨著時間、條件的變化而不斷豐富、發(fā)展和完善。首先，要有比較規(guī)范、穩(wěn)定、配套的制度體系，采用積極的覆綠方法加上嚴謹?shù)墓茏o的態(tài)度，保證覆綠后的采礦