采矿形成盆地植被恢复的探讨.doc

采矿形成盆地植被恢复的探讨纪万斌、纪凤程摘要:本文将因采矿造成的地表坑、沟壑、槽、凹、下沉等四周高、中部低的盆状地形统称为采矿盆地，这些都是可再生和利用的资源，应加以利用，变废为宝。另一方面，从灾害学的角度来阐述，用因灾设防的创新理念来思考，浪费大量的土源与资金对采矿盆地实施填埋，效益较差。从目前情况来看，治理和恢复采矿盆地自然生态的需求在不断增加，关于采矿形成盆地植被恢复的研究在国内尚属空白，因此，有效的治理恢复采矿形成的盆地的生态景观建设和生物多样性的循环，建设加强对采矿形成盆地植被覆绿的研究尤为重要。一、采矿盆地的形成中国盆地总面积占全国国土总面积的18%，大约有172万平方公里左右，全国大大小小的盆地总数量24126个，而盆地的形成不仅包括自然因素影响形成，还包括人为采矿的因素造成的采矿盆地，据调查研究得知，据初步统计，我国目前因采矿引起的地质塌陷超过180处，塌陷面积达1150平方公里。而采矿盆地的形成大致可以规划为以下四种方式。1、采矿塌陷造成采空区形成的盆地因煤矿和金属矿开采过程中，需要将地下煤炭和金属资源开采运走，一般会在掘进过程中，逐步打通地下煤炭和金属矿所在位置到井口间的隧道，一般会将开采过程中遇到的矿石、煤炭、金属等资源运送到地面，以便形成合理的运送和开采作业面，随着煤炭和其他金属矿石的不断采出，地下形成了采空区。如果煤矿采空区开采完成后不再进行加固，且不进行回填，很快就会形成采空区由于顶板下沉形成导水裂隙带、冒落带、弯曲带后导致地表塌陷，在地表形成塌陷坑或者塌陷盆地。2、地面挖掘、露天开采形成的盆地露天采煤、采石、采沙、取土、地面挖掘取出资源后，通常不注重采挖后的回填工作，造成地面出现大面积的坑体，形成采矿坑体盆地，并经过长期的风蚀、风化等自然原因或人为原因加剧，进而形成露天坑体。采砂，取土也会造成小型盆地。3、抽取采液形成的盆地石油和天然气开采导致油气层中地下压力的减少，造成油气层的压密。当压密的数值达到一定程度时，会引起地表下沉。这种地表变形在初期是非常轻微的，不易测量。但在中期下沉加剧，影响范围不断扩大时，危害十分巨大。当达到一定程度时，便会形成塌陷盆地。因此，把油气开采导致的地表移动变形形成塌陷的过程作为采矿盆地研究的对象，研究石油与天然气开采地表变形问题，不仅具有理论意义而且具有实用价值。4、水动力作用下形成的盆地地下水的活动在塌陷的形成中具有多种作用，是一种十分重要的动力因素。由人工抽水、矿坑排水、水库蓄水、水库引水、灌溉等水工程引起，水动力作用下形成的盆地在自然条件下由于气候季节的引起塌陷变化，水动力下的塌陷主要受溶蚀作用、土壤含水量和水动力浮托作用影响。水动力形成的塌陷已经变成了如今随处可见的一种地面塌陷现象。二、采矿盆地的形态与形式采矿盆地存在地球上的形态有很多种，但在形态和形式上又不尽相同，但在细致划分上和长期的研究积累中对采矿盆地的形态和形式进行细致的别门分类。由于采矿方式方法、种类各不相同，采矿盆地形态各异，形态多样，有以下几种：1、形态根据采矿盆地成因划分的类型，决定采矿煤盆地的形态也是多种多样，当矿物被开采出以后，开采区域周围的岩石和原始应力平衡状态受到破坏，应力重新分布，直至稳定。在此过程中，岩层和地表产生连续的移动、变形和非连续性的破坏。在开采影响到地表之后，受影响的地表从原始标高向下陷落，在采空区上方形成必采空区大很多的沉陷区域，进而形成采矿盆地。随着井下采空区面积的扩大，移动盆地的面积也扩大，其最大下沉值也随着增大，此时最大下沉点只有一个，移动盆地为尖底的“碗形”盆地。当采空区面积扩大到一定数值后，移动盆地的最大下沉值就达到了此条件下的最大值，再继续扩大采空区的面积，虽然移动盆地的面积将继续扩大，但最大下沉值不再增加，此时最大下沉点不是一个点，而是多个点，因此移动盆地成为平底的“盘形”盆地。然而，这是一个复杂的过程，当采空区呈矩形且煤层为水平埋藏时，则移动盆地大致呈椭圆形并位于采空区的正上方。当采空区仍呈矩形但煤层为倾斜埋藏时，则移动盆地呈不对称的椭圆形并向采空区下山方向偏移。所以，采空区的具体形状不同，造成的采矿盆地的形态也各不相同，我们将采矿盆地的形态划分为三种类型：1.开采形成的长方形、椭圆形、槽型。2.规则采矿形成的方形、圆形。3.不规则采矿形成的多边形、多角度型。2、形式采矿是人们对所取矿物的方式方法。那里有需要的矿物就采那里，那种方法最经济、最快捷就选用那种工艺与手段。目前采矿的方法根据不同开采形式划分出不同的开采方法，露天开采通用的有两种主要开采方法，一个是 全境界开采法 一种是 陡帮开采法；地下开采主要有三种开采方法，一个是 崩落法 一个是充填法 一个是空场法。所以采矿盆地也就形式多种多样，不外乎以下几种；围合式、半围合式、开趟式、单边式、多边式、立体式、阶梯式、平缓式、坡面式、陡立式、曲线式、突裸式、遮覆式、洞穴式、坑体式、裸露式、凹凸式、单体式、连体式、高低式、深浅式、平滑式等形式。三、采矿盆地植被与覆绿现状1、自然恢复型由于采矿对环境的破坏程度还没有完全破坏生态系统的多样性，还保留着部分的生态体系。人类在此基础上加以改造补充、加以完善来进行综合性的规划治理。少部分的植物虽然在生态环境上不像以前具备大规模的防风、固沙等作用，但是在对物种保留和小范围的绿化生态还是有突出成效。也可影响周边植被的良好发展。现在我国大部分地区被采矿破坏的矿区都存在这样的状况，尽管国家在加大人力物力改善改进采矿盆地的生态状况，但是由于财力有限，专业人士匮乏，所以全面的进行覆绿还需要假以时日才能实现。2、积水湿地型我国广袤的土地蕴涵着丰富的矿产资源，我们用丰富的资源发展着国民经济，在人们取走资源之后大片的塌陷坑、沉陷地大面积出现，加上地下水汇聚、自然降水的聚积等因素形成大大小小的积水湿地，这些湿地不具有生态特征，往往都因为长时间废弃而形成了脏乱差的情形。长期发展下去不仅影响生态环境的良好循环，也会使附近居住的人体的健康状况受到威胁，用全面统揽的眼光去看因采矿而形成的盆地显得尤为重要，因此，要对积水湿地实施综合治理，全面防护。3、裸露风蚀型大型露天坑体，经过风吹雨淋，再经过时间的积累，坑体面积会变得愈来愈大，而且危险性也会越来越大，容易出现坑体崩塌，裸岩垮塌等灾害。针对此类灾害，采取全面防护的措施刻不容缓。裸露的岩体现在也在积极治理，国家科研工作者也研究出了一系列的新方法治理裸岩存在的问题，像立体多层遮覆式裸岩覆绿技术，不仅改善了视觉景观还能防固因风蚀等原因形成的裸露采矿坑体。4、填埋植被型在采矿盆地的出现以来，填埋植被是如今针对采矿盆地植被恢复通用的方法之一。植被的生物特性众所周知具有涵养水源、防风固沙、生物链的最底层等功能。在环境的发展和生物的多样性上功不可没。采矿盆地的覆绿中这种技术采用的最多也是最常见的一种方法。5、削坡覆绿型采矿盆地植被恢复常规方法中还有一种是削坡法来进行覆绿，在全国范围内，坡体不规整是个难题，怎么来对不规整的坡体进行覆绿，这就要来进行削坡法了。削破不仅可以把不规整的坡体边的规整，也可以使陡峭的坡体角度变小，对覆绿中的植物涵养水量有明显的帮助，如坡过大水流顺坡直接流下，长期的话就会形成积水采矿盆地，而减小坡度就使得湍急的水流慢慢被土壤吸收、被植物防固住。削坡法是一种广泛使用的方法。重庆南桐镇被列为国家第二批资源枯竭城市之一，这里由于煤矿采空变成了满目荒芜的景象。南桐镇是典型煤矿采矿大镇，全镇10个行政村，其中9个属于采空区，其中采空面积占全镇的85%。该镇地下挖空，地下水遗漏，土地荒芜，当时的农民看到这样的生活环境，心情日益沉重。政府考虑到人们的生活得不到保障，为了改善采空区现状，加强生态环境建设。通过调查规模种植花椒和速生桉，既能较快的使荒废的土地覆绿。该镇以治理采空区为契机，积极的调整了产业结构，扩大了花椒的种植面积，不仅增加了农民的经济收入也使得生态环境上有了全新的改变。一方面保留了原生态植物系统的基因，另一方面人工参与，创造自然生态效益和经济效益共赢的局面。重庆南桐镇不仅在自然恢复上下了大功夫，而且终止植被有利于防止裸露采矿岩石被风侵蚀，也有利于植物的生态环境建设，以及对削坡覆绿模式的一种尝试做出了肯定的答复。四、采矿盆地覆绿新思维1、适地适治，因灾设防由于不同区域具有不同的地质地貌特征、水文特征、土壤结构等，南北的差异、东西的不同，在我国幅员辽阔的领土上显得尤为突出，如东北以黑土为主的土壤特征，而南方则是以红黄土为主要土壤。因此在对采矿盆地的覆绿中我们要把种种因素考虑到实际中，从方位、地质构造、植物的适应性、土壤的含水性等。把地域性全部考虑其中，并发展区域优势，湖泊河流多的地方多种亲水植物，如荷花等。不仅能改善环境还能在改善环境的同时也失去的美化增添了靓丽的风景线。而干旱地区多种防风固沙、涵水性高的植株，这些植株成材以后既能增加经济效益又能防治沙尘暴、泥石流等自然灾害中起到稳固作用。因此，对采矿盆地实施履绿首先要根据地区实际情况，因地适治，做到宜林则林、宜水则水、宜景则景。2、适地适绿，多种形式对采矿盆地的覆绿要以多种形式的覆绿形式配置植物，做到树景结合、适地适树。覆绿植物以树种为主，既要采取适合本土地土壤酸碱度PH值和适合环境的植物，还要对植物的种类进行合理配置，采用事宜的植株进行栽种，配合采矿盆地的恢复治理采用外形颜色突出，有益于植物与采矿盆地的自然景观和风土地貌相结合。树木具有涵养水源的特性，但单一的种植一种植株会影响区域地区的物种生态平衡，有碍生物链的良好运作。多种植物相结合，保证自然基因库持续发展。3、适地适景，自然和谐 中国历史悠久，各朝各代都人才辈出。在对采矿盆地进行植被覆绿的同时，要酌情考虑人文历史相结合的新创意，如在覆绿矿区进行历史人物雕塑、雕刻，覆绿整体主体与本地乡土文化相映衬，适地适景，雕刻、雕塑、人文造景与自然结合。达到人文与自然交相辉映，不仅烘托出历史的渊源还有深刻的怀念和教育下一代的意义，使本地的风土人情得以延续，也能够更有效地提高采矿盆地覆绿工作效率，提高经济收益。4、适地适技、科学治理科技是第一发展力，科技的高速发展使人类的生活品质有了本质的变化。方方面面的影响也透彻到了对采矿盆地的覆绿技术，不得不说在新世纪的今天各种适地适技的方法层出不穷，立体多层遮覆式覆绿方法就是最为突出的一种发放，它具有高科技性、实用性、创新性等特点，还能节省资源的优点。立体多层遮覆式覆绿技术是一个集树木、土壤、气象、水文、力学、药物、园林、植物、植保、环保、地质、生态等十几个学科为一体的多学科交叉、多门类的系统工程。无论从立体多层遮覆式覆绿方法的经济效益还是社会效益来说功不可没，这种新技术在针对裸岩、塌陷盆地、采矿盆地和湖泊湿地等治理方面上成就突出，贡献巨大。5、采矿文化，雅俗共赏民俗文化是民间流传的一种文化形式，保留了民间文化，也反映出我国的发展历史，在传承中发展，在发展中创新是我们在采矿盆地覆绿工作中应该注意的一点，因此在对采矿盆地的覆绿过程中要结合乡土文化，保留传统的民俗、民风为基准格调，在对矿区进行覆绿时要加入民俗元素，让覆绿景观更贴近民生，提高广大群众的幸福指数。现在唐山的南湖公园是国家第二批湿地公园之一。可是在此之前这里人希罕至，杂草丛生，生态化境和自然景观遭到严重破坏，黑水流溢，飞灰蔽日的荒芜景象满眼皆是。造成这样破坏的直接原因就是采煤业，唐山是一个以采煤起家的重工业城市，由于近百年的开采，在市区周边形成了采煤下沉区，南部的南湖公园就是采沉区。几十年的沉降过程使采沉区内杂草丛生、污水满沟，成了人迹罕至的废弃地。现今在各级政府部门不断的努力和扶持，并采取五项工程的实施方案（一是实施了政治脏乱差环境工程；二是实施了大面积绿化工程；三是实施了水体还清工程；四是实施了美化工程；五是实施了市政府道路建设工程）治理南部的塌陷区域，经过9年多的建设，南部采沉区已经初具规模，昔日荒乱的采沉地，经过化腐朽为神奇、变废为宝的建设，发生了质的变化。唐山南湖公园把地方特色融入对采空塌陷去的覆绿中，并根据自身的地理特性进行入手分析，采用了适合的科学技术手段对采矿塌陷区的覆绿，不仅符合当地的民俗生活方式，还把植物覆绿的合理化程度加强并与古今中外的历史文化相结合，更突出地方文化特色。五、对采矿形成盆地覆绿的效益分析1、经济效益分析采矿塌陷盆地进行生态修复后，将会产生较高的经济效益，会直接给矿区居民和矿区工农业带来较好的保障。可以治理废弃土地，提高土地使用效率，提高农作物产量，为农民增加经济收入；种植经济林木也给地方增加大量经济收入，经济效益十分显著。2、社会效益分析采矿形成的塌陷盆地复垦治理具有很高的社会效益。首先，采矿塌陷盆地治理增加了更低资源，保护了矿区珍贵的土地资源。保护土地就是保护人类的生命线，通过对采煤塌陷盆地的治理，增加了耕地数量，缓解了该区人多地少的尖锐矛盾，同时，塌陷盆地的治理保证了耕地的数量，从而保证了农业的稳定持续发展。通过修复治理，大大调整了该区的农业发展。其次，采矿塌陷盆地的修复治理发展了多种经营模式，还可吸收、转移农村剩余劳动力，保证了矿区农民安居乐业，社会稳定。3、生态效益分析通过综合整治，采矿塌陷盆地由原来的高低不平、满目苍夷的现状变成了“地成方、水如镜、水土相间”的景观格局，使塌陷区空气清新、环境怡人，昔日难得栖息的各类水鸟也将会出现在水面上，使整个地区形成集种植、养殖、旅游观光于一体的生态示范区，为人民群众的生产、生活提供了优雅的活动空间，为社会稳定以及今后的塌陷盆地治理提供了经验和技术指导。六、采矿盆地植被恢复的思考1、因地制宜，结合实际采矿形成的盆地因人类采取矿产资源而导致自然环境恶劣，造成植被稀少，生物多样性贫乏。我国幅员辽阔，具有区域性，每个区域都有不同地形、地貌、水文、土壤的环境差异。结合自身的自然条件、资源特征、经济基础等各方面的情况，因地制宜的、有针对性的对当地进行植被覆绿工作。针对不同区域因采矿而造成的盆地，分别不同的工艺因地覆绿，维持采矿盆地植物种群生机、繁衍和存续。如采用植生喷播、覆土植绿、削坡整形、复合治理等植被恢复技术进行治理，并突出抓好生态治理与采矿盆地的具体情况有机结合，充分发挥采矿盆地植被恢复的生态效益、经济效益和社会效益。2、科学规划，合理布局采矿盆地的植被覆绿是涉及面较广，矛盾较大，问题较多的一项工程，不能盲目进行。对采矿盆地的植被覆绿有助于改善人居环境，创造和谐的生态系统，提高生物物种的多样性。怎样去科学的规划在对矿山盆地的覆绿实践中尤为重要，首先要以正确的科学指导为导向，合理规划布局为依托，才能高效对采矿而造成满目苍夷的采矿盆地进行良好的覆绿。其次要制定合理的治理规划，有步骤，分阶段进行 。把此项工作纳入法制化轨道，采用科学方法进行治理。3、多种形式，生态治理采矿盆地的植被覆绿工作是一个长期的、系统的工程，因此，恢复采矿盆地植被是基础，采用新技术是核心，科学规划是手段，恢复采矿盆地生态环境是目的，而且这不是一朝一夕的短期行为，因此，必须从长计议。所以，采矿盆地的植被覆绿要要区分情况，坚持多种形式，生态治理，通过分析植被的分布特征及其演替规律，可以在地广人稀地区实施“自然型”植被恢复建设，在人群密集的地区实施“集流型”植被恢复建设，在城镇(市)周边实施“灌溉型”植被恢复建设。结合不同采矿盆地实际情况，进行采矿盆地植被覆绿，采取“乔木为主，乔、灌、草、藤相结合，针阔常绿落叶混交”的模式进行植被恢复。4、创新方法，先进工艺对采矿盆地的植被覆绿工作中要尽量加入新的创新元素，加入新科技、新思想、新改革到覆绿中去，坚持高起点规划、高标准建设、高效能管理，严格标准，采用先进工艺，突出特色，攻坚破难，积极推进，使采矿盆地植被恢复覆绿工作取得明显成效，并且要严格监督检查，确保覆绿技术的全面实效。黑龙江省地面塌陷防治研究所、黑龙江省大地生态环境工程研究院又先后与林业、园林、水利、农业、环保、园艺、植保、水文、气象、建筑等部门协作。经过近三年多时间、在不同地域、不同环境进行多次试验，试种应用，取得了多方面的技术参数和现场的经验，研究了立体多层遮附式裸岩覆绿技术，目前，这一新技术已在不同区域、不同环境、不同条件进行了广泛的应用，已成功、成型，效果甚佳，得到了有关专家的好评 。5、节约资源，综合利用对采矿盆地的植被覆绿是对环境的保护，在对已破坏的土地进行覆绿，进行植被恢复的同时要时刻反思以前的覆绿经验，大力倡导节约型覆绿模式。以最少的用地、最少的用水、最少的财政拨款、选择对周围生态环境最少干扰的覆绿模式为优。要强调从科学发展观、建设节约型社会为前提，来着手进行土地的再利用。国家一直花费大量的人力和物力来对满目苍夷的采矿盆地区域进行各种治理和恢复，不仅为国家减少了财政开销，降低政府的投入成本。而且也对资源的合理利用做出贡献。不是说投入的少了，在治理恢复上的力度就变弱了，成效就缺失了，是在高效利用财政的投入同时加强资源的利用和人工等因素的管理。以最小的投资谋取最高的回报才是我们对覆绿实施中的渴望。把人们的聪明才智运用出来增加覆绿的成效往往成果喜人。5、管护为本，长效机制对采矿盆地的植被覆绿是短暂的一个过程，然而在覆绿之后要进行科学的严谨的进行管理与保护，长期的保护才能做到人与自然的和谐统一。不是一劳永逸、一成不变的，它必须随着时间、条件的变化而不断丰富、发展和完善。首先，要有比较规范、稳定、配套的制度体系，采用积极的覆绿方法加上严谨的管护的态度，保证覆绿后的采矿盆地在经济效益和生态效益上的双重收获；二是要有推动采矿盆地的植被管护制度正常运行。 6、综合利用，改善环境对采矿盆地的植被恢复治理的根本理念是对人居环境的提高，对自然环境的一种改善。我们不能因为人类利用资源就把废弃矿井等弃之不顾。现在要的是高速发展社会、环境和谐的社会，只有对环境加以保护，不断改进对资源的利用才能构建一个稳定、持续前进的发展态势。因此我们不能只顾着眼前的利益而忽略人居环境的长期发展。要懂得资源的综合利用，并边取用资源边治理。7、打造景观，美化环境对采矿盆地的植被恢复治理，积极推广立体绿化，积极打造景观，美化环境。从近几年采矿盆地覆绿建设的实践看，以创造优美的采矿盆地环境为着眼点，提高建设质量和大范围的采矿盆地的恢复治理，在完成保障恢复采矿盆地土地基本功能的前提下，把绿化作为采矿盆地植被覆绿的突破口，作为展示文明形象最前位，作为改善生态环境、优化发展环境的烘托之笔；第二，因地制宜选择绿化品种，通过乔灌结合达到敞开式立体化效应；注意吸纳园林绿化的特点，用灌木的不同色彩 ，组成形态各异的图案 ，观叶观花合理搭配，用外雄杨，中翠柳，近灌花创出“敞开式、立体化”的采矿盆地植被覆绿景观精品。8、多元发展，繁荣经济采矿盆地植被覆绿工作与保护要坚持多元发展，恢复采矿盆地植被是基础，恢复采矿盆地生态环境是目的。所以，治理方法也要多方面的，适地适法，对人类采矿工程活动形成湖泊湿地要进行综合性开发，对植被层、水中生物层、地面景观层都要进行全方位的考虑。采矿盆地植被覆绿工作与保护和采矿盆地生态环境是不同事物的两个方面，是互为条件，互相促进，相辅相成的。只有做好采矿盆地植被覆绿工作，才能利于采矿盆地生态环境的保护，因此，采矿盆地植被恢复要做到多元发展。根据当前经济形势下，在兼顾效益、公平和生态的前提下，做好采矿盆地植被恢复，各地都要找到特色，发挥比较优势，形成优势互补、良性互动的区域格局。