陕西矿山生态修复技术集成与应用实践分析
来源:黑龙江国土资源 时间:2026/4/15 14:22:24

引言

陕西省地处黄河中游,是我国矿产资源开发的核心区域,煤炭、石油、有色金属以及砂石土等资源的大规模开采在支撑区域经济发展的同时,也引发了土壤侵蚀、植被破坏、重金属污染及地质灾害频发等一系列生态问题,成为制约区域可持续发展的突出瓶颈。近年来,陕西省立足自然生态本底条件和矿山生态修复实际,探索形成了“分区治理、技术融合、产治结合”的修复路径,创新出多项技术集成模式,其应用实践呈现出鲜明的地域特色与技术创新性。当前,国内外矿山生态修复技术集成研究不仅涵盖了土壤改良、植被恢复、地质灾害防治等多个领域,而且在实践中也探索出了一系列具体的技术集成与应用模式。然而,现有研究在技术集成的系统性、区域适配性以及理论支撑的完整性等方面有待进一步加强。对于不同区域的矿山生态修复,当前,矿山生态修复领域尚缺乏针对性强、易于推广的技术集成模式和理论体系,这导致在面对复杂多变的修复需求时显得力不从心。因此,深入剖析陕西矿山生态修复技术集成的特征、成效与难点,不仅可为优化本地修复实践提供方向指引,更能为全国同类生态脆弱区的矿山修复提供可复制、可推广的经验。


一、分区治理:技术体系适配区域生态特征

(一)实践特点

陕西省从自然地理特征上主要可以划分为北部陕北高原,中部关中平原,南部秦巴山区。三大自然分区具有各自独特的生态基底和资源禀赋特征,也产生了不同类型的矿山地质环境问题。陕北黄土高原区作为我国重要的能源矿产基地,因煤炭、石油、天然气等资源的大规模开采,带来了地质环境破坏、土地资源侵占与退化、水资源破坏与污染以及植被破坏与生态系统退化等问题。针对能源开采导致的土壤侵蚀与污染问题,创新性地采纳了“工程固土+生物修复”的复合治理模式:在煤矿沉陷区,通过裂缝充填、土地平整稳定地表,结合坡改梯(5°-25°)与草灌混播(25°以上)遏制水土流失;在石油污染治理中,整合物理分离、化学氧化与生物降解技术,降低土壤与水体中烃类污染物含量。如榆林煤矿区开创了“煤基固废协同土壤修复”的新模式,该模式巧妙地将煤矸石和粉煤灰转化为高效的土壤调理剂,并辅以微生物菌剂,不仅有效激活了土壤活力,还大幅度提升了退化土地的肥力水平。关中平原区,主要是历史上的小规模、粗放式煤炭开采和局部大量采石场、采砂场等建筑材料供应,形成了许多“生态伤疤”。针对采石活动带来的岩土裸露及景观损害,精心构建了“岩土稳定+景观重建”的技术体系。对30°-70°边坡采用挂网喷播(铁丝网+本土草籽),50°至80°的中软岩边坡采用了浆砌石框架进行防护。如韩城市英山采石场利用‘削坡减载+植生孔复绿’的方法,高陡岩坡被成功改造为既具有生态功能又具观赏价值的景观区;渭南市引入“3S-OER植被生态修复技术”,通过构建土壤生境、植被群落和物质循环系统,有效解决了高陡立面植生层难以附着、植被难以成活等问题。陕南秦巴山区,主要聚集在开采有色金属、贵金属、非金属矿等形成的大量废弃矿坑、裸露尾矿库,造成土壤重金属含量超标,耕地、林地土壤功能退化等问题。针对地质灾害频发与重金属污染严重的现状,积极推行“工程控灾+源头阻污”的综合性技术路线。滑坡体通过削坡减载和抗滑桩支挡措施得到治理,泥石流沟道则利用格栅坝有效拦截碎屑物;金属矿治理中,应用多重隔离技术(污染土压实+黄--熟石灰-细沙混合层+黄土覆盖)阻断重金属迁移,如潼关小秦岭金矿通过该模式控制土壤污染扩散,同时采用“格宾石笼挡墙”固渣技术,降低矿渣型泥石流风险。

(二)模式分析

技术集成与应用的分区治理模式通过差异化技术组合实现生态修复的“靶向施策”,有利于打破“一刀切”的修复惯性。该模式的理论根基源于生态地理学的“地域分异规律”与恢复生态学的“生态阈值理论”,这种模式并非简单的空间划分,而是通过量化区域生态本底(地质、气候、土壤等)与矿山干扰特征(侵蚀强度、污染类型、灾害风险等),构建“自然条件-破坏类型-技术响应”的三维匹配体系,实现从经验决策向量化决策的跃升。当前,分区治理在全国各地实践中已成为常态化的方式,在分区问题上主要体现出宏观、中观和微观三个层次。在全国范围内的宏观层面,一般基于“生态功能区划+矿山破坏类型”将全国划分为12个技术分区,明确主导修复方向;而在中观层面,以省级行政区为基本单位形成明确的修复规划,建立“修复目标-技术指标”对应关系;而在矿山或矿区的微观层面,一般通过无人机航测与土壤采样等方式实现地块级技术微调。分区治理模式通过构建‘地域适配性’修复范式,成功打破了传统修复中的‘技术普适性假设’局限,其优势在于能够最大限度地降低技术错配的风险,核心逻辑是“先诊断后适配”,最大程度的避免出现技术“水土不服”的情况。


二、技术融合:多维度协同构建修复链条

(一)实践特点

陕西矿山生态修复突破单一技术局限,通过多领域技术协同形成全链条修复体系,体现了多学科融合,结合景观生态学、风景园林学、地质学等多学科理论,进行系统性修复,实现“1+1>2”的效果。在单项技术创新层面,既有传统技术改良,也有新兴技术引入。例如榆林煤矿区开创性地将煤矸石、粉煤灰转化成高效的土壤调理剂,同时结合微生物菌剂的应用,极大地促进了土壤活化,明显提升了土壤的保水保肥性能。再如洛南县历史遗留矿山通过危岩清理、土地平整结合草灌混播,植被覆盖率从15%提升至65%;土壤治理环节则采用了“化学钝化处理+植物吸收提取”的联合技术,通过施用石灰有效降低重金属的生物活性,并借助蜈蚣草的富集作用,使得土壤中的重金属含量降低了40%;监测环节通过构建以3S技术(GIS、GPS、RS)为核心,辅以地面传感器的网络系统,能够实时监测并追踪包括植被盖度、土壤肥力在内的多项生态环境指标。此外,针对一些高陡边坡、尾矿库等修复的难点区域,则采用多技术组合模式。渭南太山东信采石场采用生态棒锚网和抗蚀防护技术,在80°以上岩坡成功构建了稳定的植生层,植被成活率达到了70%,这一成果得益于对植被种类的合理选择、土壤改良和营养补给、科学施工方法以及恰当的水源配置等关键技术的应用。尾矿库治理中,采用“防渗膜+渗滤液收集+湿地净化”系统,如潼关小秦岭金矿尾矿库通过应用先进的修复技术,成功将渗滤液中的重金属浓度降低至国家标准限值以下。

(二)模式分析

技术融合模式的核心是打破单一技术壁垒,通过“物理-化学-生物”技术的深度耦合、“修复-监测-管护”环节的无缝衔接,构建全链条修复体系。其内涵包括三层协同:一是技术类型协同,如土壤修复中“化学钝化+生物富集”的组合,较单一技术应用有更好的实践效果;二是学科理论协同,融合地质学(边坡稳定)、生态学(群落构建)、信息技术(3S监测)等多学科方法,如高陡边坡修复中“岩土力学计算+景观生态学设计”的结合;三是环节流程协同,将前期隐患消除(如危岩清理)、中期生态构建(如土壤改良)、后期安全防护(如截排水沟)纳入统一框架,形成“工程措施-生物措施-安全措施”的立体网络。该模式的优势在于实现“1+1>2”的叠加效应,同时,全链条监测可及时发现修复漏洞,避免二次破坏。从发展现状看,技术融合模式能够为复杂矿区提供系统性解决方案。对于多问题矿区,可借鉴“先分后合”的融合逻辑,先细致拆解矿区问题,再精准匹配相应的技术链条;对于技术储备薄弱地区,可直接套用成熟组合模式(如“物理固土+生物修复”治理水土流失),从而迅速构建起有效的修复能力。


三、产治结合:生态修复与产业发展协同推进

(一)实践特点

科学的规划与管理体系,为矿山生态修复技术的集成应用奠定了坚实的基础。陕西省将生态修复与资源利用、产业发展相结合,实现“修复-利用-增值”的良性循环。“修复+农业”模式中,宝鸡凤翔区将千河废弃采砂场改造为渔莲混养产业园,通过废弃石料回填、土壤改良发展莲藕种植与水产养殖,亩均产值跃升至6000元,有效促进周边村民年收入增加2万元;合阳县黄河西岸项目将废弃矿山复垦为梯田,种植有机果蔬,融合“互联网+”营销策略,精心铸就“黄河生态农产品”特色品牌。“修复+文旅”模式中,渭北嵯峨山废弃采石场通过“台阶式刷坡+景观再造”,将90米高陡岩坡改造为“五台五坡”景观区,结合历史文化资源开发文旅项目,年接待游客10万人次;秦岭北麓矿山通过“摩崖雕刻+植被复绿”,将采石遗迹转化为文化景观,实现生态保护与文化传承双赢。榆林市在工业固废资源化利用方面取得显著成效,如府谷县的工业固废综合利用,为西湾煤矿的修复实践提供了有力的背景支持,建立了“修复+固废利用”模式,如榆林西湾煤矿通过构建“煤矸石-土壤改良-农林种植”循环链,将煤矸石粉碎后与有机肥混合制备种植基质,用于国家储备林建设。不仅实现了300万立方米固废资源化利用,还显著提升了林地土壤肥力,达到30%的提升效果。

(二)模式分析

产治结合模式的核心是打破“修复即投入”的单向思维,通过“生态修复+产业发展”的融合,实现“修复-利用-增值”的良性循环,解决修复的“可持续性难题”。当前,产治结合已从“单一产业”向“多元融合”发展,已形成“资源禀赋-产业类型”的匹配谱系,总结来看有三种进阶的形态,一是“直接使用价值”开发(如修复土地种植经济作物,实现农产品增值);二是“间接使用价值”变现(如碳汇交易、生态补偿);三是“非使用价值”转化(如采矿遗迹文旅开发的存在价值)。未来,该模式可朝着“精准匹配产业”的趋势发展,即根据修复区资源禀赋定制产业方案,同时建立“生态产品价值实现机制”,如通过生态补偿、特许经营等政策保障收益反哺。该模式的推广价值在于为资金短缺地区提供可持续路径:对于欠发达矿区,可借鉴“低成本起步”模式(如先发展耐旱作物种植,再逐步拓展文旅),以避免过度投资带来的风险;对于生态价值突出区域,可复制“碳汇+生态补偿”模式,将生态效益转化为经济收益,从而从根本上破解‘重修复、轻管护’的难题。


四、技术集成与应用的难点及对策建议

基于陕西矿山生态修复工作经验可凝练出“分区治理”“技术融合”“产治结合”三大技术集成模式,但这些模式在实践应用中仍面临一些亟待深入研究的难点问题。

640.jpg

基于陕西经验的三大技术集成模式

(一)提升技术适应性与集成应用水平

矿山生态修复技术集成应用面临技术适应性与集成度不足的难点。鉴于不同矿山的地质、气候、土壤等条件存在显著差异,现有技术往往难以全面适应,加之技术集成度不足,致使修复效果不尽如人意。例如陕西黄土高原的疏松土壤、喀斯特地貌的溶洞发育等,这些地质条件对修复技术的选择和应用提出了更高要求。例如,在某些黄土区域,简单的植被恢复技术可能因土壤保水能力差而难以奏效。此外,一些矿山生态修复项目仍然采用单一技术或简单组合的方式进行修复,如仅进行植被恢复或土壤改良,而忽视了水土保持、地质灾害防治等配套措施。单纯依赖一种或几种简单组合的技术手段,往往难以实现生态修复的最佳成效。

技术适应性与集成化是矿山生态修复成效的核心保障,需从区域适配性突破与技术协同两方面双管齐下。一方面要深化区域适配性高新技术的研发,例如针对陕西多样化的地质与气候条件,建立“地质-气候-技术”匹配数据库,系统梳理黄土高原、喀斯特地貌等典型区域的修复难点,在此基础上定向研发特色技术。经由长期试点项目的实践检验,最终提炼出可推广的区域性解决方案。另一方面构建现有多维度技术的协同应用,即打破单一技术应用惯性,推动“土壤修复+生态构建+安全防护”多技术深度融合。例如,在露天矿坑修复中,遵循 “先控污、后修复” 的原则,优先采取污染源头阻断与风险管控措施,再通过地貌重塑消除地质灾害隐患,实施土壤重金属钝化与有机质补充,最后搭配乡土树种与灌木混植,同步配套截排水沟和生态缓冲带,形成“工程措施+生物措施+安全措施”的立体修复网络,避免因技术割裂导致的修复效果打折扣。

(二)优化技术成本结构与拓展效益渠道

矿山生态修复技术集成应用还面临平衡成本控制与经济效益这一难点。高水平技术研发与集成应用使得修复成本高昂,如土壤改良,需要大量的有机肥料及微生物制剂;而植被恢复,则需要优化地形与水文条件,选择、购置并栽种大批植被物种,进行灌溉、除草与施肥、病虫害防治等后期管护。若修复后土地若难以用于农林牧耕或价值变现,将致投入与产出失衡。加之修复过程中,长期技术高投入与短期经济回报的冲突,令企业与政府不堪重负。

因此,破解成本与效益的矛盾需从降本、增效、拓源三维度构建可持续机制,实现生态修复的经济可行性。一是多措并举降低修复成本。优先选用本地资源替代高价材料,如利用矿山废弃物加工的改良基质替代外购有机肥,减少运输与采购成本;推广模块化施工工艺,通过标准化流程提高施工效率。二是进一步深化‘生态修复+’模式的创新实践,促进生态修复成果与产业发展的深度融合与协同发展。依据修复区域资源特色,设计‘生态修复+产业’融合路径。如在生态条件较好的区域,打造兼具科普教育与休闲功能的矿山公园;在平缓地块发展耐旱经济作物种植或林下养殖,形成“生态修复+农业增收”的良性循环。同时,致力于健全生态产品价值实现机制,拓宽碳汇交易与生态补偿的试点范畴,让生态价值通过多元产业变现。三是构建多元资金保障机制。建立政府、企业、社会资本协同投入模式,将生态修复纳入地方政府专项债券支持范围,增强财政资金的杠杆效应,激励企业主动参与修复,为此提供土地使用年限的延长及生态补偿等优惠政策;设立生态修复基金,吸引社会资本通过PPP模式参与项目,同时探索“生态修复+碳汇交易”机制,拓宽资金来源。

(三)健全后期维护与长效管理技术体系

矿山生态修复技术集成应用的另一个难点是后期维护与管理的持续性。一方面,矿山生态修复项目往往位于偏远地区,交通不便,环境恶劣,维护人员难以到达现场进行管理和维护,因此需要相应的配套技术替代人为活动完成相关工作。另一方面,修复后的土地生态系统较为脆弱,易受外界干扰与破坏,因此后期维护不仅需要大量的人力物力投入,还需依赖专业的技术设备和周期性的技术应用,以确保土壤质量、植被生长情况等的定期监测。

基于这两方面问题而言,后期维护的可持续性是巩固修复成果的关键,需以技术赋能为核心,构建“监测-养护-管理”一体化长效体系。一是构建智能化监测与预警体系,依托物联网、大数据技术搭建“天地空”一体化监测网络,在修复区域精心部署包括土壤墒情、植被覆盖密度及边坡稳定性监测在内的多种传感器,融合卫星遥感技术与无人机巡检,实现生态数据的即时采集与高效传输至管理平台。二是推广技术化养护与修复强化手段:将后期维护与动态修复技术结合,针对不同问题配套专项技术方案。同时,引入先进的自动化养护装备,特别是在偏远地带部署太阳能供电的智能灌溉系统,该系统依据实时监测数据智能调控灌溉量,有效降低了人工干预的成本。三是建立技术驱动的长效管理模式。鼓励修复企业与科研单位合作,将后期维护纳入技术研发链条,通过迭代升级养护技术降低长期管护难度。此外,依托监测数据建立修复效果评估模型,定期生成技术优化报告,促使维护工作实现从‘被动补救’模式向‘主动预防’机制的深刻转变,确保生态系统能够在自我维持的基础上,与技术支撑形成良性互动循环。四是强化“矿山全生命周期修复”理念,将生态修复纳入矿产资源开发全过程,从矿山规划阶段即明确修复目标,开采过程中同步实施边采边复,闭坑后衔接长效管护,避免“先破坏后修复”的被动局面。


五、结语

综合来看,陕西省矿山生态修复形成了“分区治理、技术融合、产治结合”的多元化技术集成模式。其中,分区治理是基础,根据不同区域的生态特征和矿山问题,制定差异化的技术方案,确保修复技术与各区域独特条件精准匹配;技术融合是核心,借助多领域技术的深度融合,打造全方位、全链条修复体系,提高修复效果;产治结合是保障,实现生态修复与产业发展的和谐共生,促进生态效益与经济效益的双赢局面,为矿山生态修复的可持续发展提供动力。

陕西实践经验的重要推广意义主要体现在三方面:一是需立足区域自然禀赋,构建“地质-气候-技术”动态匹配体系,避免技术套用;二是应强化“生态修复+”模式创新,推动生态效益向经济价值转化,破解资金瓶颈;三是要建立“全链条修复”理念,将修复贯穿于矿产开发全过程,实现从被动治理到主动防控的转变。未来,全国矿山生态修复需向系统化、精准化、产业化方向深化,为生态文明建设提供坚实支撑。


  • 行业动态

  • 成果展示