矿山生态修复创新技术集锦15例
针对我国东部高潜水位采煤沉陷区生态修复技术难题，安徽大学与安徽省交通航务工程公司等联合攻关，研发了沉陷积水动态预测和地形分区改造模型；形成了超前治理规划、“边采边复”施工和生态重构关键技术体系；以淮北绿金湖沉陷区为示范基地，重构土地2.45万亩，构建了集建筑区、绿地广场、水域、道路四大系统于一体的全国最大地市级城市中央湿地公园系统；经济、生态、社会效益显著。
该技术创新了集“超前规划-动态修复-长期运营”于一体的沉陷区可持续发展范式，广泛适用于我国中东部煤炭资源型城市转型发展中的人居环境与生态一体化重构，为践行煤炭资源“金山银山”和生态环境“绿水青山”和谐发展的理念提供了理论依据和技术支持。
采煤沉陷积水区人居环境改造与生态一体化规划
2、二氧化碳致裂及机械化排除地质灾害技术
二氧化碳致裂技术原理是二氧化碳液态转为气态瞬间膨胀，压强骤变引起爆炸。钻孔内部放置二氧化碳致裂器，发生爆炸使危岩体受外力裂开破碎，通过反复试验总结出钻孔间距、深度等数据，精准性强。该技术除致裂器主体以外不发生明火，没有二次化学反应，安全、环保、扰动性小，解决了爆破安全隐患大，环保不达标等问题。
独创机械化排险技术，针对不同矿山排险要求研制了“一体式加长钎杆”、“插入式加长钎杆”和“排险清危杆”。通过加长杆与挖掘机的车丝和焊接双重连接，取代传统人工倒挂排险方式，安全、灵活、高效、成本低廉。
以上技术能够广泛应用于消除矿山崩塌、滑坡等地质灾害，尤其能够满足对扰动性、环保等要求较高的区域，推广价值极大。
3、关闭煤矿酸性废水污染治理技术
该技术广泛适用于喀斯特地区复杂的关闭煤矿酸性废水污染的综合治理，其工艺流程为首先采用空地深综合手段进行精细化勘查，查明治理区水文地质条件和污染机理，精细刻画采空空间、污染源头和通道，然后实施源头减量+关键通道控制+末端阻断+应急抽出处理保障的四位一体治理，最终以不少于1个水文年的治理后评估，检验治理效果，形成了“勘查+治理+评估”的特色成套技术。该技术以水文地质理论为基础，首次将煤矿防治水先进技术应用于关闭煤矿酸性废水治理工作，开启了酸性废水治理从末端处理向针对“污染源头和通道”进行根本性治理的重大转变，属国内首创，在我国酸性矿井水治理领域，尤其是南方岩溶煤矿区具有广泛的推广应用前景。
本技术适用于废弃矿坑灾害治理、边坡加固、地貌重塑、生态恢复等类工程。针对既有废弃矿坑开发利用中，边坡长期稳定性与变形控制、超高边坡治理、地形地貌生态恢复、滑坡预警等难点，建立了废弃矿坑边坡-基础-建筑结构共同作用设计理论与方法，研发了废弃矿坑超高边坡治理与覆绿施工方法，开发了基于“蠕变时效”原理的高边坡滑坡预测预报技术，发明了生态灾害监测预报系统，实现了废弃矿坑资源开发利用及生态修复。
本技术授权专利27项（发明19项），获国家级工法1项，省部级工法11项，出版专著1部，发表论文16篇；获省部级科技进步一等奖3项；成果在南京牛首山佛顶宫、上海世茂深坑酒店、江苏省园博园等工程成功应用，经济和社会效益显著。
应用项目：牛首山佛顶宫
秉持“以自然的方式恢复自然”的理念，在裸露岩石表面重塑土层结构，为植物生长提供了有利的立地条件，克服了岩质边坡固土难、植被覆盖率低、治理效果难以持久的难题。植物种子在表层发芽生长，初期根系伸入底基层，后期根系伸入岩体裂隙或凸凹处，植物持续生长，实现种子在岩石上长成大树，且无需人工管理，与周边自然山貌相似度90%以上。实现新增碳汇，增强水土保持能力、改善气候、提高生物多样性。在“山水林田湖草沙”生态恢复领域内广泛实施并取得了示范性效果，尤其适用于岩质或土质等边坡及高陡边坡，包括露天金属矿山、露天非金属矿山等。已列入国家发展改革委、科技部、工业和信息化部、自然资源部组织编制的《绿色技术推广目录（2020年）》。
6、矿山岩质高陡边坡治理技术体系
河北省地质矿产勘查开发局第二地质大队（河北省矿山环境修复治理技术中心）独创的矿山岩质高陡边坡治理技术体系包括“喷砼飘台”、“飞挂土槽”、“钢化玻璃锚固结构”、“混凝土预制片拼装”、“钻孔复绿”等多项专利技术。能够在高陡边坡上构建植物生长平台，筛选出适用于矿山生态修复的植物，以“乔灌草藤”结合栽植的形式，形成自给自足微型生态系统，打造全方位立体绿化效果，即使在冬季也能生长常绿乔木，视觉景观效果极佳。“钻孔复绿”技术，利用钻孔技术工艺为植物生长营造有利的生长环境，将钻孔技术工艺与园林种植有机结合。
以上技术解决了北方地区高陡边坡治理传统难题，先后应用于多个县市，被人民网、新华网等多家媒体报道，荣获了省部级奖项，推广价值极大。
7、扰动区植被混凝土/植生水泥土生态修复技术
江西省瑞昌市黄金乡江联矿区生态修复项目
技术原理：以水泥基作为生境基材的骨架和胶结材料，添加具有八大功能的生境基材改良剂，实现边坡防护与生态修复的有机结合。
工艺流程：坡面预处理---> 截排水系统 --->加筋系统->基材配制--->基材喷植 覆盖--->养护管理
适用范围：适用于矿山、水电、交通、市政等项目建设产生的84°以内的各类土质、岩质、土石混合、人工硬化边坡的防护及生态修复。
技术优势：自97年研发以来，已形成了一个完整的技术体系，核心技术获国家授权发明专利60余项、实用新型专利90余项，获省部级奖励10余项，形成国家能源行业标准2部，最新技术成果被国家权威机构鉴定为国际领先水平。
推广前景：技术成果已在全国24省市自治区成功推广应用，总面积逾2500万㎡。2020年成立了三峡大学润智生态科技产学研联盟，目前联盟合作单位32家，分布全国，形成了较好的推广网络。
采空区处理和深部开采动力灾害防控是我国长期存在的采矿技术难题，处理不当地表开裂下沉，深部易发生岩爆或大变形，无法实现绿色开采与生态环境修复。项目原创性提出切顶卸压理论，据此发明水平至急倾斜采空区处理与卸压开采方法及其技术体系，克服了无定量设计、不能卸压、施工昂贵等缺陷；不仅释放切槽口附近地压，也引导应力向底板转移，且堆石坝似弹簧结构可有效减缓沉降。已成功处理国内10余省30多家矿山企业的开采难题，实现了绿色卸压开采和矿柱全采，仅10家企业就带来超18.9亿效益。发表论文42篇，出版该领域第2~4部专著，授权发明专利12项，获陕西省科技进步二等奖和高校科技一等奖，促进了绿色安全开采与生态修复技术进步。
在安宁亚热带高原季风气候区磷矿山排土场示范区采用乔灌草结合的方式，针对矿山景观修复模式选择乔木树种云南红豆杉、北美红栎、欧洲荚蒾、滇润楠、滇青冈，灌木树种云南含笑、云南黄素馨、小叶女贞、滇牡丹等，草本黒麦草、早熟禾、波斯菊等；针对矿山生态修复技术模式，选择油橄榄、紫玉兰、北美红枫、欧洲荚蒾、牛筋条，灌木树种红花檵木、迷迭香、云南含笑、栒子、火棘，草本高羊茅、狗牙根、绿肥等，形成生物层层拦截降雨；边坡采取沿等高线栽植乔木和灌木，乔木之间每隔50cm栽植1-2株灌木，形成坡面径流的拦截，同时，在乔、灌木栽植带之间，沿等高线开挖浅沟，撒播草种，形成草袋拦截坡面径流；在坡面底部、平台内侧的排水沟，设置微型谷坊，拦截沿排水沟流淌的泥沙，形成水土流失的层层有效拦截。
微渗透负压防渗净化技术是一种适用于地下水污染治理、防洪堤坝、水库坝体、尾矿库、堆场等众多领域的矿山生态修复技术。通过弧形垂直防渗屏障与降水井群配合设置，气驱式竖向排渗动力件负压吸水，通过水压差改变地下污水渗流方向，从而带动污染羽流向改变，实现地下污水始终沿同一路径流向降水井群，通过动力件对降水井群内的地下污水抽出至集液池内并通过污水处理装置集中处理，使得地下污水环境从源头上净化修复，实现了负压抽水诱导主动净化模式。本技术采用负压抽水诱导主动净化，从源头上治理了污染，实现了污染的本质净化与环境安全，解决现有单一使用垂直防渗屏障技术存在的未对污染物治理清除和系统失效引发环境污染的问题。
云南金鼎锌业有限公司一冶炼厂渣库环保治理项目
一冶炼厂渣库为80年代建设的老旧渣场，由于“三防”措施不到位，渣场四周边缘外扩大约一公里范围内有铅、锌、镉污染。该项目水文地质条件极其复杂，将高海拔地区地下水污染原位管控的施工深度提高至95米，创国内施工之最。同时也是国内首例成功在粉质黏土覆盖层实现地下水污染原位管控的案例，整体透水率小于1.OLu。通过多手段耦合，特别是中铝生态自主研发的微渗透负压防渗净化技术的使用，实现了帷幕外侧地下水质各主要指标大幅降低并稳定达到地下水三类标准，并可在帷幕屏障因老化或外部震动产生裂缝造成系统失效等极端情况，阻止污染外溢，维持渣库长久安全。2021年12月22日，云南省生态环境厅组织专家组对本项目进行了验收，一致同意通过验收。
11、尾矿库闭库、光伏发电与生态修复耦合技术
我国存在大量尾矿库、排土场、采空区等废弃地，综合利用难度大、牵涉面广、经济性差。本技术先利用专利技术对尾矿库沉积滩面进行尾矿改良，然后根据项目所在地气候条件优选植物进行生态修复，安装光伏面板发电造能，同时引入快速通讯技术、智慧管控平台，实现整个尾矿库、光伏、植被、电力、环境、安全等各方面的智能化监控和管理。本技术将尾矿库闭库和光伏与生态修复有机结合，可推广至排土场、采空区，或与市政园林配合构建休闲观光综合体，具有多种开发模式，解决了大面废弃地难利用、经济性差等问题，可助力传统矿山企业转型升级，实现绿色化、智慧化发展。
（乌海市隆昌工贸西排渣场南坡无灌溉植物技术绿化工程）
在干旱地区使用传统灌溉方式耗用水量大，而且使部分植物根系表层化，一定条件下反而植物死亡率，后期换栽甚至换土产生巨大的资源浪费。
无灌溉植树技术是通过特定的植树方法和装置，利用自然降水和空气中水分，使植物自然生长、无需人工灌溉的技术。该技术已在西藏、青海、内蒙古、甘肃进行了大量试验和推广，成效显著。该技术获得21项专利授权，通过科技成果鉴定，并获2021年梁希林业科技奖二等奖。
该技术常用装置包括知水盘™、知水堡™，可适应我国不同地区、不同种类的干旱气候和土壤条件，两种装置均可由无害、降解材质制成。通过正确装配，发挥装置的收集水分、控制蒸发、平衡温差等科学特性，即可无灌溉植树，提高植物成活率，保护水土资源。
乌海项目运用了该技术，获得了媒体及业主的高度赞誉。
图为在内蒙古阿拉善应用无灌溉植树技术栽植青海云杉
13、煤矸石山生态环境综合治理方法
在北京矿业大学胡振琪教授前期研究实践基础上，融合中国林业科学院荒漠化研究所、林业机械研究所及北京矿冶研究院植物胶研究中心的专项技术成果，逐步形成了由一项创新技术概念专利与多项设备、资材、工法专利集群及工程技术标准构成，集自燃煤矸石灭火、防火减灾技术与工业固废堆积体植被重建技术于一体，实现了一套机械装备、两类泥浆配方、多种施工工艺的机械化快速作业模式，专项治理技术在矸石山灭火抢险工程和砾石坡生态修复工程中得到验证，并取得了综合治理工程当年施工见效、可持续回归自然的治理修复效果验证、目前已得到普及应用。
专利技术集群图例
工艺流程：针对在采煤沉陷区建设缺乏系统理论和方法的问题，在研究和实践的基础上创立了地基稳定性的评价理论和方法，提出了治理检测方法和标准，形成了包括老采空区勘察技术、地基稳定性评价技术、注浆治理技术和建筑物抗采动影响影响技术的综合治理成套技术。工艺流程见图1，工程建设图见图2。
第一步：采空区岩土工程勘察。钻探+物探+钻孔电视的综合方法进行勘察，查清采空区的平面分布、采空区及其上覆岩层的垮落、裂缝、充填现状。
第二步：采空区场地稳定性评价。通过对勘探结果和地质采矿资料的分析，从空间稳定性、时间稳定性、残余移动变形及特殊地质条件的影响，对采空区的稳定性进行综合评价。
第三步：采空区治理设计。根据稳定性评价，如需治理，设计治理方案，包括钻孔位置及数量，注浆方式，注浆材料等。
第四步：采空区治理工程施工。按照治理方案设计进行采空区治理施工，在施工过程中进行监测与检测，控制治理工程的质量。
第五步：采空区治理效果综合检测与评价。由于采空区治理工程的隐蔽性和复杂性，需对采空区注浆效果是否达到设计要求进行检测及评价。
适用范围：受煤矿开采影响的沉陷区建设工程用地的综合恢复治理利用领域
技术优势：
（1）揭示老采空区覆岩及地表变形随时间衰减规律，建立了老采空区空隙分布率及残留空间计算式，奠定了老采空区残余沉降预测、稳定性评价的理论基础；
（2）提出了地基稳定性评价分析方法，并构建了老采空区稳定性的模糊综合评价和模糊可拓评价模型，为采煤沉陷区建设工程设计与保障工程安全性提供了支撑；
（3）提出了“物探+钻探+彩色钻孔电视+钻孔冲洗液漏失量观测+岩石力学试验”的注浆效果综合检测方法，构建了注浆检测标准。为建设工程用地的安全适用提供了技术依据与保障。
推广前景：成套技术已在高层建筑、电厂、大型社区、港口码头等大型工程得到成功应用。由于我国煤炭城市数量多，采煤沉陷区建设用地需求量大，该技术应用前景广泛。
本技术已形成由生物质热解加速风化成土、拦挡-渗透反应坝墙一体、原位防氧化覆盖阻隔、酸化尾矿/固废连续原位中和、采选场地及周边土壤重金属及产酸物质脱除、采选废弃地“土壤培肥改良+乔灌草组合+微生物”联合修复、基于资源昆虫寄主植物种植的干热河谷采选冶废弃地生态修复等7类单项技术构成的技术体系。可低成本解决历史遗留金属矿冶废弃地突出的地石多土少，覆土缺乏等难题；协同实现废弃地重金属污染治理、水土流失和地质灾害防治、生态修复、造林固碳等多重目标。申请国内外专利55项，获授权20项；获环境保护科学技术二等奖1项；国际发明展览会金奖、银奖各1项；中国发明协会发明创业项目奖银奖1项，编制团体标准和地方标准2部。
文章来源：国土空间生态修复网
