干貨分享 | 礦山生態修復創新技術集錦15例！
針對我國東部高潛水位采煤沉陷區生態修復技術難題，安徽大學與安徽省交通航務工程公司等聯合攻關，研發了沉陷積水動態預測和地形分區改造模型；形成了超前治理規劃、“邊采邊復”施工和生態重構關鍵技術體系；以淮北綠金湖沉陷區為示范基地，重構土地2.45萬畝，構建了集建筑區、綠地廣場、水域、道路四大系統于一體的全國最大地市級城市中央濕地公園系統；經濟、生態、社會效益顯著。
該技術創新了集“超前規劃-動態修復-長期運營”于一體的沉陷區可持續發展范式，廣泛適用于我國中東部煤炭資源型城市轉型發展中的人居環境與生態一體化重構，為踐行煤炭資源“金山銀山”和生態環境“綠水青山”和諧發展的理念提供了理論依據和技術支持。
采煤沉陷積水區人居環境改造與生態一體化規劃
二氧化碳致裂技術原理是二氧化碳液態轉為氣態瞬間膨脹，壓強驟變引起爆炸。鉆孔內部放置二氧化碳致裂器，發生爆炸使危巖體受外力裂開破碎，通過反復試驗總結出鉆孔間距、深度等數據，精準性強。該技術除致裂器主體以外不發生明火，沒有二次化學反應，安全、環保、擾動性小，解決了爆破安全隱患大，環保不達標等問題。
獨創機械化排險技術，針對不同礦山排險要求研制了“一體式加長釬桿”、“插入式加長釬桿”和“排險清危桿”。通過加長桿與挖掘機的車絲和焊接雙重連接，取代傳統人工倒掛排險方式，安全、靈活、高效、成本低廉。
以上技術能夠廣泛應用于消除礦山崩塌、滑坡等地質災害，尤其能夠滿足對擾動性、環保等要求較高的區域，推廣價值極大。
該技術廣泛適用于喀斯特地區復雜的關閉煤礦酸性廢水污染的綜合治理，其工藝流程為首先采用空地深綜合手段進行精細化勘查，查明治理區水文地質條件和污染機理，精細刻畫采空空間、污染源頭和通道，然后實施源頭減量+關鍵通道控制+末端阻斷+應急抽出處理保障的四位一體治理，最終以不少于1個水文年的治理后評估，檢驗治理效果，形成了“勘查+治理+評估”的特色成套技術。該技術以水文地質理論為基礎，首次將煤礦防治水先進技術應用于關閉煤礦酸性廢水治理工作，開啟了酸性廢水治理從末端處理向針對“污染源頭和通道”進行根本性治理的重大轉變，屬國內首創，在我國酸性礦井水治理領域，尤其是南方巖溶煤礦區具有廣泛的推廣應用前景。
本技術適用于廢棄礦坑災害治理、邊坡加固、地貌重塑、生態恢復等類工程。針對既有廢棄礦坑開發利用中，邊坡長期穩定性與變形控制、超高邊坡治理、地形地貌生態恢復、滑坡預警等難點，建立了廢棄礦坑邊坡-基礎-建筑結構共同作用設計理論與方法，研發了廢棄礦坑超高邊坡治理與覆綠施工方法，開發了基于“蠕變時效”原理的高邊坡滑坡預測預報技術，發明了生態災害監測預報系統，實現了廢棄礦坑資源開發利用及生態修復。
本技術授權專利27項（發明19項），獲國家級工法1項，省部級工法11項，出版專著1部，發表論文16篇；獲省部級科技進步一等獎3項；成果在南京牛首山佛頂宮、上海世茂深坑酒店、江蘇省園博園等工程成功應用，經濟和社會效益顯著。
應用項目：牛首山佛頂宮
秉持“以自然的方式恢復自然”的理念，在裸露巖石表面重塑土層結構，為植物生長提供了有利的立地條件，克服了巖質邊坡固土難、植被覆蓋率低、治理效果難以持久的難題。植物種子在表層發芽生長，初期根系伸入底基層，后期根系伸入巖體裂隙或凸凹處，植物持續生長，實現種子在巖石上長成大樹，且無需人工管理，與周邊自然山貌相似度90%以上。實現新增碳匯，增強水土保持能力、改善氣候、提高生物多樣性。在“山水林田湖草沙”生態恢復領域內廣泛實施并取得了示范性效果，尤其適用于巖質或土質等邊坡及高陡邊坡，包括露天金屬礦山、露天非金屬礦山等。已列入國家發展改革委、科技部、工業和信息化部、自然資源部組織編制的《綠色技術推廣目錄（2020年）》。
河北省地質礦產勘查開發局第二地質大隊（河北省礦山環境修復治理技術中心）獨創的礦山巖質高陡邊坡治理技術體系包括“噴砼飄臺”、“飛掛土槽”、“鋼化玻璃錨固結構”、“混凝土預制片拼裝”、“鉆孔復綠”等多項專利技術。能夠在高陡邊坡上構建植物生長平臺，篩選出適用于礦山生態修復的植物，以“喬灌草藤”結合栽植的形式，形成自給自足微型生態系統，打造全方位立體綠化效果，即使在冬季也能生長常綠喬木，視覺景觀效果極佳。“鉆孔復綠”技術，利用鉆孔技術工藝為植物生長營造有利的生長環境，將鉆孔技術工藝與園林種植有機結合。
以上技術解決了北方地區高陡邊坡治理傳統難題，先后應用于多個縣市，被人民網、新華網等多家媒體報道，榮獲了省部級獎項，推廣價值極大。
江西省瑞昌市黃金鄉江聯礦區生態修復項目
技術原理：以水泥基作為生境基材的骨架和膠結材料，添加具有八大功能的生境基材改良劑，實現邊坡防護與生態修復的有機結合。
工藝流程：坡面預處理---> 截排水系統 --->加筋系統->基材配制--->基材噴植 覆蓋--->養護管理
適用范圍：適用于礦山、水電、交通、市政等項目建設產生的84°以內的各類土質、巖質、土石混合、人工硬化邊坡的防護及生態修復。
技術優勢：自97年研發以來，已形成了一個完整的技術體系，核心技術獲國家授權發明專利60余項、實用新型專利90余項，獲省部級獎勵10余項，形成國家能源行業標準2部，最新技術成果被國家權威機構鑒定為國際領先水平。
推廣前景：技術成果已在全國24省市自治區成功推廣應用，總面積逾2500萬㎡。2020年成立了三峽大學潤智生態科技產學研聯盟，目前聯盟合作單位32家，分布全國，形成了較好的推廣網絡。
采空區處理和深部開采動力災害防控是我國長期存在的采礦技術難題，處理不當地表開裂下沉，深部易發生巖爆或大變形，無法實現綠色開采與生態環境修復。項目原創性提出切頂卸壓理論，據此發明水平至急傾斜采空區處理與卸壓開采方法及其技術體系，克服了無定量設計、不能卸壓、施工昂貴等缺陷；不僅釋放切槽口附近地壓，也引導應力向底板轉移，且堆石壩似彈簧結構可有效減緩沉降。已成功處理國內10余省30多家礦山企業的開采難題，實現了綠色卸壓開采和礦柱全采，僅10家企業就帶來超18.9億效益。發表論文42篇，出版該領域第2~4部專著，授權發明專利12項，獲陜西省科技進步二等獎和高校科技一等獎，促進了綠色安全開采與生態修復技術進步。
在安寧亞熱帶高原季風氣候區磷礦山排土場示范區采用喬灌草結合的方式，針對礦山景觀修復模式選擇喬木樹種云南紅豆杉、北美紅櫟、歐洲莢蒾、滇潤楠、滇青岡，灌木樹種云南含笑、云南黃素馨、小葉女貞、滇牡丹等，草本黒麥草、早熟禾、波斯菊等；針對礦山生態修復技術模式，選擇油橄欖、紫玉蘭、北美紅楓、歐洲莢蒾、牛筋條，灌木樹種紅花檵木、迷迭香、云南含笑、栒子、火棘，草本高羊茅、狗牙根、綠肥等，形成生物層層攔截降雨；邊坡采取沿等高線栽植喬木和灌木，喬木之間每隔50cm栽植1-2株灌木，形成坡面徑流的攔截，同時，在喬、灌木栽植帶之間，沿等高線開挖淺溝，撒播草種，形成草袋攔截坡面徑流；在坡面底部、平臺內側的排水溝，設置微型谷坊，攔截沿排水溝流淌的泥沙，形成水土流失的層層有效攔截。
微滲透負壓防滲凈化技術是一種適用于地下水污染治理、防洪堤壩、水庫壩體、尾礦庫、堆場等眾多領域的礦山生態修復技術。通過弧形垂直防滲屏障與降水井群配合設置，氣驅式豎向排滲動力件負壓吸水，通過水壓差改變地下污水滲流方向，從而帶動污染羽流向改變，實現地下污水始終沿同一路徑流向降水井群，通過動力件對降水井群內的地下污水抽出至集液池內并通過污水處理裝置集中處理，使得地下污水環境從源頭上凈化修復，實現了負壓抽水誘導主動凈化模式。本技術采用負壓抽水誘導主動凈化，從源頭上治理了污染，實現了污染的本質凈化與環境安全，解決現有單一使用垂直防滲屏障技術存在的未對污染物治理清除和系統失效引發環境污染的問題。
云南金鼎鋅業有限公司一冶煉廠渣庫環保治理項目
一冶煉廠渣庫為80年代建設的老舊渣場，由于“三防”措施不到位，渣場四周邊緣外擴大約一公里范圍內有鉛、鋅、鎘污染。該項目水文地質條件極其復雜，將高海拔地區地下水污染原位管控的施工深度提高至95米，創國內施工之最。同時也是國內首例成功在粉質黏土覆蓋層實現地下水污染原位管控的案例，整體透水率小于1.OLu。通過多手段耦合，特別是中鋁生態自主研發的微滲透負壓防滲凈化技術的使用，實現了帷幕外側地下水質各主要指標大幅降低并穩定達到地下水三類標準，并可在帷幕屏障因老化或外部震動產生裂縫造成系統失效等極端情況，阻止污染外溢，維持渣庫長久安全。2021年12月22日，云南省生態環境廳組織專家組對本項目進行了驗收，一致同意通過驗收。
我國存在大量尾礦庫、排土場、采空區等廢棄地，綜合利用難度大、牽涉面廣、經濟性差。本技術先利用專利技術對尾礦庫沉積灘面進行尾礦改良，然后根據項目所在地氣候條件優選植物進行生態修復，安裝光伏面板發電造能，同時引入快速通訊技術、智慧管控平臺，實現整個尾礦庫、光伏、植被、電力、環境、安全等各方面的智能化監控和管理。本技術將尾礦庫閉庫和光伏與生態修復有機結合，可推廣至排土場、采空區，或與市政園林配合構建休閑觀光綜合體，具有多種開發模式，解決了大面廢棄地難利用、經濟性差等問題，可助力傳統礦山企業轉型升級，實現綠色化、智慧化發展。
（烏海市隆昌工貿西排渣場南坡無灌溉植物技術綠化工程）
在干旱地區使用傳統灌溉方式耗用水量大，而且使部分植物根系表層化，一定條件下反而植物死亡率，后期換栽甚至換土產生巨大的資源浪費。
無灌溉植樹技術是通過特定的植樹方法和裝置，利用自然降水和空氣中水分，使植物自然生長、無需人工灌溉的技術。該技術已在西藏、青海、內蒙古、甘肅進行了大量試驗和推廣，成效顯著。該技術獲得21項專利授權，通過科技成果鑒定，并獲2021年梁希林業科技獎二等獎。
該技術常用裝置包括知水盤?、知水堡?，可適應我國不同地區、不同種類的干旱氣候和土壤條件，兩種裝置均可由無害、降解材質制成。通過正確裝配，發揮裝置的收集水分、控制蒸發、平衡溫差等科學特性，即可無灌溉植樹，提高植物成活率，保護水土資源。
烏海項目運用了該技術，獲得了媒體及業主的高度贊譽。
圖為在內蒙古阿拉善應用無灌溉植樹技術栽植青海云杉
在北京礦業大學胡振琪教授前期研究實踐基礎上，融合中國林業科學院荒漠化研究所、林業機械研究所及北京礦冶研究院植物膠研究中心的專項技術成果，逐步形成了由一項創新技術概念專利與多項設備、資材、工法專利集群及工程技術標準構成，集自燃煤矸石滅火、防火減災技術與工業固廢堆積體植被重建技術于一體，實現了一套機械裝備、兩類泥漿配方、多種施工工藝的機械化快速作業模式，專項治理技術在矸石山滅火搶險工程和礫石坡生態修復工程中得到驗證，并取得了綜合治理工程當年施工見效、可持續回歸自然的治理修復效果驗證、目前已得到普及應用。
專利技術集群圖例
工藝流程：針對在采煤沉陷區建設缺乏系統理論和方法的問題，在研究和實踐的基礎上創立了地基穩定性的評價理論和方法，提出了治理檢測方法和標準，形成了包括老采空區勘察技術、地基穩定性評價技術、注漿治理技術和建筑物抗采動影響影響技術的綜合治理成套技術。工藝流程見圖1，工程建設圖見圖2。
第一步：采空區巖土工程勘察。鉆探+物探+鉆孔電視的綜合方法進行勘察，查清采空區的平面分布、采空區及其上覆巖層的垮落、裂縫、充填現狀。
第二步：采空區場地穩定性評價。通過對勘探結果和地質采礦資料的分析，從空間穩定性、時間穩定性、殘余移動變形及特殊地質條件的影響，對采空區的穩定性進行綜合評價。
第三步：采空區治理設計。根據穩定性評價，如需治理，設計治理方案，包括鉆孔位置及數量，注漿方式，注漿材料等。
第四步：采空區治理工程施工。按照治理方案設計進行采空區治理施工，在施工過程中進行監測與檢測，控制治理工程的質量。
第五步：采空區治理效果綜合檢測與評價。由于采空區治理工程的隱蔽性和復雜性，需對采空區注漿效果是否達到設計要求進行檢測及評價。
適用范圍：受煤礦開采影響的沉陷區建設工程用地的綜合恢復治理利用領域
技術優勢：
（1）揭示老采空區覆巖及地表變形隨時間衰減規律，建立了老采空區空隙分布率及殘留空間計算式，奠定了老采空區殘余沉降預測、穩定性評價的理論基礎；
（2）提出了地基穩定性評價分析方法，并構建了老采空區穩定性的模糊綜合評價和模糊可拓評價模型，為采煤沉陷區建設工程設計與保障工程安全性提供了支撐；
（3）提出了“物探+鉆探+彩色鉆孔電視+鉆孔沖洗液漏失量觀測+巖石力學試驗”的注漿效果綜合檢測方法，構建了注漿檢測標準。為建設工程用地的安全適用提供了技術依據與保障。
推廣前景：成套技術已在高層建筑、電廠、大型社區、港口碼頭等大型工程得到成功應用。由于我國煤炭城市數量多，采煤沉陷區建設用地需求量大，該技術應用前景廣泛。
本技術已形成由生物質熱解加速風化成土、攔擋-滲透反應壩墻一體、原位防氧化覆蓋阻隔、酸化尾礦/固廢連續原位中和、采選場地及周邊土壤重金屬及產酸物質脫除、采選廢棄地“土壤培肥改良+喬灌草組合+微生物”聯合修復、基于資源昆蟲寄主植物種植的干熱河谷采選冶廢棄地生態修復等7類單項技術構成的技術體系。可低成本解決歷史遺留金屬礦冶廢棄地突出的地石多土少，覆土缺乏等難題；協同實現廢棄地重金屬污染治理、水土流失和地質災害防治、生態修復、造林固碳等多重目標。申請國內外專利55項，獲授權20項；獲環境保護科學技術二等獎1項；國際發明展覽會金獎、銀獎各1項；中國發明協會發明創業項目獎銀獎1項，編制團體標準和地方標準2部。
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