生态地质层理论及其在矿山环境治理修复中的应用 - 王佟; 刘峰; 赵欣; 林中月; 李聪聪; 王辉; 李永红 (煤炭学报, 2022)
TD88; 矿山开采活动不仅对地表植被、土壤层和地形地貌产生破坏,还会对所能影响到的地下岩层等地质体产生扰动和破坏,引起区域地表和地下生态环境系统的变化.因此,有必要从地质学角度开展矿山生态环境治理修复的理论与技术研究.基于对煤炭矿山开采造成的主要生态环境问题研究,提出了如何从地质角度开展矿山生态环境治理的思路,分析了煤炭开采对生态环境的影响机理,论述了生态地质层理论.采用"将今复古"的治理原则,通过对破坏地层层序结构的研究和模拟再造,形成了生态地质层的构建原理和修复关键技术,并列举了青海木里矿区"急、难、险"生态治理修复工程推广应用的实例.研究认为:①矿山开采造成生态环境破坏的根本原因是开采对原始地层系统产生扰动和破坏,引起地层位移、变形、破裂、垮落,导致应力重新分布,引发地下水、气系统变化、运移和重新聚集,造成地表上部或浅层的岩石发生变化,影响到地表土壤、生态环境的改变,乃至水圈、大气圈的变化.②生态地质层是指对区域生态环境具有控制属性作用的地层或地层组合层段,矿山勘查开采对生态环境破坏的实质是生态地质层的破坏.③矿山生态环境治理的关键是构建和修复生态地质层,通过研究区域原始地层剖面和产状、岩石结构构造,采用人工干预和相似材料物理模拟的方式,构建出具有与原始地层相似属性作用的类岩性层段.根据治理修复对象的不同,生态地质层可划分为土壤层、地形重塑层、煤层顶板岩层、含水层等,高原高寒地区还包括冻土层.④ 生态地质层构建材料的选用是生态修复的关键.提出无土地区可利用矿山开采形成的废弃渣土,变固废为生态地质层构建修复的主要材料的技术与方法.在青海木里矿区生态治理修复中解决了高原高寒地区大范围生态治理修复时客土无法实现、渣土占地与环境不相融合和污染等问题.生态地质层理论的提出与构建原理解决了因地层变形、破裂、沉陷、地表水断流、土壤层、地形地貌及冻土层等地质环境扰动与破坏引发的矿山生态环境治理与修复难题,为在复杂条件下矿山生态环境治理探索出了一条地质学治理的新路径.