闭坑矿山地灾治理及生态修复研究

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闭坑矿山地灾治理及生态修复研究
张 彪
（内蒙古电力勘测设计院有限责任公司，内蒙古　呼和浩特　０１００２０）
摘 要：
传统的闭坑矿山处理工作难度较大，根据现行的环境保护和生态治理工作要求，想要从根本上解决这一问题，需要对这一综合系统工程展开具体分析，以循环经济资源进行综合利用，从而确保生态修复效果。

本文以某闭坑矿山为例，根据实际情况，结合地灾治理过程中的难点问题展开综合性分析，明确总体治理方向和修复思路，并且提出切实可行的生态修复策略，从而最大程度避免闭坑矿山可能存在的地质灾害问题。

关键词：
闭坑矿山；地灾治理；生态修复；尾坑填充中图分类号：ＴＤ１６７ 文献标识码：Ａ 文章编号：
１００２－５０６５（２０２３）２０－０２２９－３Research on Disaster Management and Ecological Restoration of Closed Pit Mines
ZHANG Biao
（Ｉｎｎｅｒ　Ｍｏｎｇｏｌｉａ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｓｕｒｖｅｙ　ａｎｄ　Ｄｅｓｉｇｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　Ｃｏ．，　Ｌｔｄ，Ｈｏｈｈｏｔ　０１００２０，Ｃｈｉｎａ）
Abstract: Ｔｈｅ　ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ　ｔｒｅａｔｍｅｎｔ　ｏｆ　ｃｌｏｓｅｄ　ｐｉｔ　ｍｉｎｅｓ　ｉｓ　ｒｅｌａｔｉｖｅｌｙ　ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ．　Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ　ｏｆ　
ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ　ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｇｏｖｅｒｎａｎｃｅ，　ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌｌｙ　ｓｏｌｖｅ　ｔｈｉｓ　ｐｒｏｂｌｅｍ，　ｉｔ　ｉｓ　ｎｅｃｅｓｓａｒｙ　ｔｏ　ｃｏｎｄｕｃｔ　ａ　ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｉｓ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ｓｙｓｔｅｍ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｔｏ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｌｙ　ｕｔｉｌｉｚｅ　ｃｉｒｃｕｌａｒ　ｅｃｏｎｏｍｙ　ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ　ａｎｄ　ｅｎｓｕｒｅ　ｔｈｅ　ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓ　ｏｆ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ．　Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｔａｋｅｓ　ａ　ｃｌｏｓｅｄ　ｐｉｔ　ｍｉｎｅ　ａｓ　ａｎ　ｅｘａｍｐｌｅ，　ｃｏｎｄｕｃｔｓ　ａ　ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ａｃｔｕａｌ　ｓｉｔｕａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｉｃｕｌｔ　ｉｓｓｕｅｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ｏｆ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｄｉｓａｓｔｅｒ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ，　ｃｌａｒｉｆｉｅｓ　ｔｈｅ　ｏｖｅｒａｌｌ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ　ｉｄｅａｓ，　ａｎｄ　ｐｒｏｐｏｓｅｓ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ａｎｄ　ｆｅａｓｉｂｌｅ　ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ　ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ，　ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｍｉｎｉｍｉｚｅ　ｔｈｅ　ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ　ｄｉｓａｓｔｅｒ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｔｈａｔ　ｍａｙ　ｅｘｉｓｔ　ｉｎ　ｃｌｏｓｅｄ　ｐｉｔ　ｍｉｎｅｓ．Keywords: ｃｌｏｓｅｄ　ｐｉｔ　ｍｉｎｅ；　Ｄｉｓａｓｔｅｒ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ；　Ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ　ｒｅｓｔｏｒａｔｉｏｎ；　Ｔａｉｌ　ｐｉｔ　ｆｉｌｌｉｎｇ
收稿日期：
２０２３－０８作者简介：张彪，男，生于１９８４年，工程师，硕士研究生，研究方向：岩土工程。

闭坑工作是地下矿山治理工作中的核心重点，在过往矿山治理工作中，如果等待地下采空区崩落后展开治理，难度较大、成本较高，治理效果也会大打折扣。

但在矿山闭坑过程中，主动积极地开展生态修复和地灾治理工作，可以有效解决上述问题，经济效益、生态效益、社会效益都会得到明显改善。

尤其是在生态环境保护工作持续性推进的背景下，针对闭坑矿山开展的治理和生态修复工作，可以为后续的土地开发利用创造更加高质量、多元化的基础，具有现实意义。

1 工程概况
某矿山始建于1975年，于2005年4月1日停产，2012年2月1日关闭。

矿区内矿层平均厚度为0.30m，矿层平均倾角为10°~20°。

矿区面积1.03km 2，地质储量637.92万t，可采储量为190.21万t，矿山矿物组成比较简单，矿物种类共有15种，金属矿物主要有黄铁矿及磁铁矿等，非金属矿物主要是石英、斜长石、绢云母等。

矿山已于2014年11月27日闭坑。

矿山闭坑后，遗留在矿坑周围的废弃采空区面积达0.18km 2
，面积较大。

由于矿山长期处于露天状态，因此闭坑后形成了大量的废弃露天采坑。

因废弃露天采坑未进行复垦或复垦后未达到国家要求的质量标准，致使山体存在潜在地质灾害隐患。

同时，由于矿坑周边土壤含水量丰富，一旦暴雨天气引发山体
滑坡或泥石流等地质灾害，将造成重大损失。

其中采空区面积0.021km 2，未闭坑区域面积0.14km 2。

采空区分布于矿坑周围，地形坡度在15°~45°之间，主要为断层破碎带和不稳定岩体，存在滑坡和崩塌地质灾害隐患，采空区内有大量的废石、尾矿等固体废弃物，采空区范围内未见地面塌陷，采空塌陷坑总面积约为1558.7m 2，以圆形为主，大部分为圆形或椭圆形，地表有明显的沉降变形迹象，最大下沉深度约为14.3m。

采空区地表塌陷坑较多，面积约为229.4m 2。

已发现的地质灾害有采空区崩塌、滑坡、泥石流、地面塌陷等地质灾害9处，主要分布在矿区南部和西部，其中滑坡2处、已发生的崩塌1处、泥石流1处。

在矿区南部和西部地区较高的山脊线上有滑坡发生，滑坡面积约为1hm 2，在矿区中部有泥石流发生，泥石流面积约为0.13hm 2。

矿井开采产生的大量废石及采空区积土等因素导致了地形地貌景观破坏、水土流失严重、地质灾害频发等一系列环境问题[1]。

同时，由于采空塌陷对生态环境的破坏，形成了一系列的采空区和地面塌陷。

在矿山关闭后，主要采用喷播植草、植被恢复和工程治理等措施对矿山环境进行修复和恢复治理。

经过一年多的时间治理后，矿区生态环境得到了较大程度地改善。

在该工程项目中，通过综合性的措施和方法，可以有效地减少地质灾害的发生，恢复被破坏的生态环境。

利用尾矿充填技术进行地灾治理和生态修复具有成本低、适应性强等优点，适合于金属矿山的地灾治理和生态修复。

从该工程项目开展的工作经验来看，在闭坑工作中，需要重点关注地质环境评估、废石清理、采空区和塌陷区充填、植被恢复等方面的工作，确保地灾治理和生态修复工作的顺利完成。

2 闭坑矿山地灾治理要点
在矿山闭坑治理过程中，要因地制宜，根据不同的地质环境条件，采取不同的治理措施，注重边坡的稳定性控制，通过对采空区进行处理，采用人工回填的方式对塌陷区进行回填，通过恢复植被的方式，达到场地平整、覆土、绿化的效果。

2.1 加固矿区边坡
由于矿山开采形成了大量的采空区，形成了多处崩塌和滑坡，同时又存在着矿渣堆存以及废弃矿渣场，这些都对周边居民的安全构成了威胁，必须通过治理消除这些地质灾害隐患[2]。

根据治理原则及要求，进行了治理方案设计。

在闭坑矿山开采过程中，需要按照现有的地貌条件对斜坡进行分类，并设置阶梯以改善斜坡的稳定性。

台阶高宽分别为15m、6m，阶梯斜度不超过40°。

在每个坡位上各设4个台阶，使整个斜坡的台阶线条流畅美观，修整后的斜坡土方总量为100922立方m。

需要注意的是，矿区边坡处理必须在雨季来临之前进行，对边坡进行加固处理前，还需要进一步清除危岩体、松散体以及坡面上的危石。

将边坡上部多余的废石削除，减小边坡的坡度，同时将削下的废石堆放在边坡的下部，增加边坡的稳定性。

对于坡度较大的边坡，可采用锚杆或锚索对其进行加固处理。

对于坡度较小的边坡可采用喷锚等加固方式。

在边坡的中部设置锚杆，对边坡进行加固。

锚杆采用直径为25mm 的螺纹钢，长度为6m，间距为1.5m×1.5m。

在锚杆支护的基础上，对边坡进行喷浆护面，以防止边坡的风化和侵蚀。

喷浆采用水泥砂浆，厚度为10cm。

从矿山开采形成的废石场、采空区以及废弃矿渣场中，清理出大量的矿渣、废石料和矿渣等固体废弃物，这些固体废弃物通过清理后可用于复垦复绿。

为了减少植被恢复的难度和费用，可将矿区内的植被种植与矿山生态修复结合起来，利用矿区内较好的地形条件和土地资源，在矿区内种植适宜的植被进行生态恢复。

为了减少采矿弃石对周围环境的污染，应对废石场和采空区进行复垦复绿处理。

矿区内形成大量废石场和采空区后，可以将其进行复垦复绿处理，在复垦过程中注意做好边坡防护工作[3]。

2.2 回填塌陷区域
闭坑矿山地质环境问题治理以土地复垦为主要目的，将塌陷区进行回填和平整，以实现土地复垦和生态恢复。

采用“自上而下、分层回填，随挖随回填”的方法，对塌陷区进行回填和平整。

在矿渣回填时，采用机械方式进行施工，回填土应分层压实。

每层压实度应大于85%，并采用机械碾压方式对其进行压实处理，以保证回填土的稳定性和密实度。

在回填过程中，应根据回填土料的不同特性进行分层回填，如矿渣、矿土等。

当矿渣层较厚时，采用机械碾压方式对其进行压实处理；当矿渣层较薄时，应采用机械碾压方式对其进行压实处理。

对塌陷区进行回填和平整后，将其表面进行整平处理。

在此基础上，将矿区内部的废石回填到塌陷区域中，增加地面的高度。

回填的废石采用分层回填的方法，每层厚度为1m，用压路机进行压实。

在复垦土地时，应先将坡面表层的浮土、石块等杂物清理干净；然后采用分层回填的方法对土地进行回填，回填时应分层压实。

在土地平整后，要根据土地利用规划的要求进行复垦土地的复垦利用。

将未利用地作为耕地利用或其他用途使用。

其中林地、草地可作为林业用地使用，种植的植被采用当地的耐旱植物，如草、灌木等。

未利用地可作为农业生产用地使用，其他建设用地可作为工业生产、仓储或其他非农业用途使用[4]。

2.3 恢复废石场域
由上可知，针对废石堆放占用土地和污染环境的问题，可以采用废石充填的方法进行处理。

具体来说，将废石充填在采空区域中，用于充填塌陷区域和稳定边坡。

这样不仅减少了土地占用面积，还提高了边坡的稳定性。

另外，还可以将废石场内的废石移除，运送到其他场地进行处理或堆放，移除的废石采用挖掘机进行装车和运输。

在此基础上，在废石场上游设置截流沟，截流沟长度约为1km，由砂砾石覆盖层及碎石组成，拦截了上游的冲积物。

截流沟采用浆砌石和混凝土相结合的形式，其中浆砌石利用原有的挡墙、排水沟、截洪沟等，混凝土采用浆砌石墙。

在实际处理过程中，需要根据地势情况进行设计，在本文闭坑矿山工程项目中，在阶梯斜坡的东侧和西侧各设一条长的浆砌排槽。

排水口为砖墙，M10水泥砂浆，断面呈长方形，宽度1.0m，厚度0.3m，池底设置高27cm、宽32cm的落水级；在排水沟的纵长方向上，应按5m设置一处止滑的凸榫；在排水槽的出口处设置消能槽以减少水的冲刷，同时在消能槽的两边设置了315mm的PVC管道。

在排水系统中，立墙内外暴露部位和沟槽底部均用2cm厚的水泥浆覆盖。

为了加强该基坑的稳定，在该基坑中，按3m布置一根与边坡垂直的Φ16螺旋形地刺，其长1.1m，埋入深0.45m，裸露0.65m，在其内侧布置三根φ6纵向的纵向压筋，平行于边坡坡面，共修建排水沟长度320m。

另外，在废石移除的基础上，对场地进行地形重塑，以恢复地面的生态环境，重塑的地形采用当地的砂质土壤进行覆盖，厚度为50cm。

此外，还需要对矿山废水进行集中处理，采用沉淀、过滤等工艺去除废水中的有害物质，确保废水达到排放标准后再排放。

对矿山废水进行处理后用于植被灌溉，同时设置水域景观，如人工湖、喷泉等，以改善矿山环境。

废石场上覆采用了植物固土工程措施，主要采用客土加草纤维、客土加混凝土和草炭泥混合的形式。

植被种子的来源主要依靠当地农民种植的农作物和杂草等，如：杂草、野菜、黄草籽等。

植物固土工程措施主要采用“土工布+草籽”的形式进行覆盖。

在废石场下游设置挡墙，以挡土墙为主，结合自然地形特征及植被布置护坡工程[5]。

3 闭坑矿山生态修复研究
闭坑矿山处理过程中，不仅需要落实地灾治理工作，同时要做好矿山闭坑后生态修复工作，注重自然恢复与人工修复相结合。

闭坑矿山处理需要在充分利用地形条件、土地资
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源以及生态环境保护的基础上，结合矿区实际情况，提出了以土地复垦、生态恢复、景观再造为目标的治理方案，开展综合治理。

矿产资源是我国的重要战略资源，对国民经济发展具有重要作用。

但矿产资源开发利用过程中，因设计、施工等原因，常常出现闭坑矿山的地质灾害，不仅造成了矿产资源的浪费，还给生态环境造成了巨大破坏。

近年来，随着我国环保意识的提升，矿山闭坑生态环境治理工作已成为国家关注的重点问题之一。

一般情况下，矿山闭坑治理后应对其进行景观再造，通过建立生态旅游景区来实现矿区地质环境恢复与经济发展的双赢。

矿区内的生态环境主要包括自然景观和人文景观，自然景观主要有：山体、河流、湖泊、农田、草场等，人文景观主要有：采矿遗址、矿井博物馆、烈士墓园等。

矿区内地形复杂，沟壑纵横，地貌景观破坏严重，在生态恢复中应进行合理规划。

图1 挡墙设计规划图
第一，采空区治理。

采空区的治理是闭坑矿山地灾治理的关键措施，其核心是稳定和控制顶板，在合理处置废石的基础上，对采空塌陷地进行整理平整，并设置排水沟将积水排出，防止积水对地面的冲刷。

在复垦后进行植物选择及种植，以恢复植被景观。

复垦的土地一部分用于农业和林业生产，一部分用于园艺和绿化。

这些措施不仅提高了土地的利用率，还为周边社区带来了经济收益和生态效益。

第二，地表塌陷治理。

地表塌陷是闭坑矿山地质环境破坏的主要原因之一。

地表塌陷不仅影响了居民的正常生活，也直接影响了土地资源的可持续利用。

在矿区内对地面塌陷进行综合治理，包括：截水防渗、平整土地、土地平整后种植草皮、对已塌落区域进行回填。

在山上建设了一些集水设施，如人工湿地和雨水收集系统等，以恢复和保护矿山上的水资源。

这些设施有效地收集和利用雨水，为矿山的生态环境提供了必要的水分。

同时，这些设施还为周边社区提供了生活用水和农业灌溉用水等水资源保障。

上述工程项目，在距离斜坡外缘0.5m至1.0m的地方，修建了1号防护墙，该防护墙的顶部宽度为0.4m，高为0.6m，底部宽度为0.7m，在防护墙的一面进行了一次降坡，其斜率为1∶0.25。

该挡土墙设置孔径为0.1*0.1mPVC管材，间距为10 m。

顶面采用M10水泥浆抹平，厚度控制在2cm，1号防护墙总长度为1508m。

2号挡土墙设置在距边坡1.0m的地方，其工程待边坡处理完毕后再进行施工。

2号挡土墙的顶部宽度为0.6m、高2.0m、底部宽2.0m，挡土墙的坡度为1∶0.25,挡土墙墙面上的勾槽。

第三，道路工程治理。

矿区道路是矿区交通运输和人员往来的主要通道。

在道路建设时，应优先考虑防护要求高、稳定性好的边坡和边坡稳定系数高的边坡。

在边坡治理过程中应充分考虑地形地貌特点以及当地气候特点，采用不同的治理方法。

在该闭坑矿山工程项目中，在削土、平整和绿化的基础上，在坡面上覆盖0.3m厚的土壤，按照1.0m的间距种植紫穗槐；在坡面开挖过程中，在坡面上覆盖0.6m的表土，种植株间距3.0m的榆树，在坡面上覆盖16662m³，在坡面上覆盖4974m³的土壤，覆盖面积为21636m³，种植了712棵榆树和49110棵。

在整治区域内的斜坡上进行覆盖、平整和绿化，覆盖0.3m的土层，播种和绿化，绿化面积7536m2。

第四，水土保持治理。

水土流失是造成生态环境破坏的主要因素之一。

闭坑矿山开采后，由于地形地貌改变、废石堆积等原因导致地面塌陷、水土流失等现象严重。

矿山可以采用帷幕注浆和堵水等方法，有效地控制地下水流动，防止地下水对矿坑和周边环境的侵蚀。

这为后续的植被恢复和土地复垦提供了良好的环境条件。

因此在复垦过程中应采取工程措施和植物措施相结合的方法对矿山进行治理。

在矿山上种植了适合当地气候和土壤条件的植物，如松树、柏树等，以尽快恢复矿山的生态环境。

同时，还采用了有机肥料和土壤改良剂等措施，提高了土壤的肥力和透气性，为植物的生长提供了良好的环境条件。

4 总结
综上所述，在闭坑矿山地灾治理过程中，需要从多个面展开分析，同时综合城市发展规划和未来发展方向，在此基础上，进一步落实生态修复工作。

未来还需要加强管理、协调工作，加大资金支持力度，为城市发展建设创造良好的基础。

闭坑矿山和生态修复工作较为复杂，内容较多，在实际设计具体方案的过程中，需要确保可行性，分区、分阶段地展开修复工作，以此确保矿山土地可以在修复后得到再次利用。

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[3] 赵志伟.闭坑矿山地质灾害治理研究[J].世界有色金属,2022,(07): 178-180.
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[5] 王永峰,张艳红.海丰县圆墩三角山石场矿山闭坑治理工程实践[J].西
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