矿业是国民经济的重要支柱产业之一由刀豆文库小编整理，希望给你工作、学习、生活带来方便，猜你可能喜欢“国民经济支柱产业”。
矿业是国民经济的重要支柱产业之一,为国家 经济建设提供了能源和原材料。然而,由于大规模 的矿山开采导致了矿山废弃物数量的剧增。严重扰 动了区域土壤、水、植物、生态环境,矿山土地复垦和 生态重建已刻不容缓。1 国内外土地复垦的研究进展
在国外,早在19世纪末就开始了土地复垦的研 究和实践,美国、荷兰、澳大利亚、加拿大等国的土地 复垦均取得显著成绩。20世纪80年代末至90年 代以来,矿区土地复垦的理论研究处于高潮时期。在生产实践中不但进一步完善了施工技术,还促进 了对土壤改造、政策法规、现场管理等方面的研究, 取得了大量的成果,积累了成功的经验,形成了庞大 的技术产业。近年来,在矿山开采对土地生态环境 的影响机制与生态环境恢复的研究;遥感与GIS在 土地复垦中的应用;无覆土的生物复垦及抗侵蚀复 垦工艺;矿山复垦与矿区水资源及其它环境因子的 综合研究;清洁采矿工艺与矿山生产的生态保护等 方面均取得了很大的成果。
我国矿区废弃地生态恢复工作起步于20世纪 70年代末,在80年代由于当时的政策和技术方面 的原因,废弃地生态恢复工作总体上还是处于零星、分散、小规模、低水平的状态。1988年《土地复垦规 定》的出台,使该项工作步入了法制轨道。我国土地复垦经历了从自发性零星复垦到自觉性有计划复 垦、从单一型复垦到多形式复垦、从无组织到有组 织、从无法可依到有法可依的巨大变化。但在矿种 之间和区域之间均存在较大差异,煤矿、铅锌矿、铁 矿的恢复率较高;小型矿山对土地的破坏十分严重, 生态恢复几乎为零。从复垦的效果来看,煤矿较好, 非金属矿次之,而金属矿山最差。近年来,我国也结 合多个专业针对我国的矿山情况进行土地复垦技术 工艺、政策与战略研究。对于废弃地的复垦技术不 仅逐渐向生态恢复转变,还对修复后的土壤肥力以 及各项指标进行了研究,使我国的废弃地复垦工作 逐渐迈上了系统化、整体化和高效化相结合的生态 发展阶段。总体上看,由于我国土地复垦起步晚,土地复垦 8 常被认为是一种纯工程性的问题,参与研究的专家 不多,再加上中国传统的“重术轻学”的思想,因而 复垦理论远远落后于实践,与国际水平相比有较大 差距。2 矿山土地复垦与生态重建的涵义
土地复垦就是恢复因采矿等破坏或影响的土地 的生产力和经济利用价值,将其改造成为符合经济、社会、生态效益要求,并与周围环境保持协调发展的 活动。土地复垦是以恢复生态系统功能的土地利用 为定义,同时又是一个具有物理学及生态学全过程 的宽泛概念。
矿区生态重建是指对采矿引发的结构缺损、功 能失调的极度退化的生态系统,借助人工支持和诱 导,对其组成、结构和功能进行超前性的计划、规划、安排和调控,同时对逐渐逼近最终目标这一逆向演 替过程中可能出现的各种问题,进行跟踪评估并匹 配相应的技术经济措施,最终重建一个符合代际需 求和价值取向的可持续的生态系统。生态重建的生 态学原理,最重要的是生态演替原理,即生态系统由 一种类型转变为另一种类型的有顺序的变化过程。同时矿山在生态重建过程中,还必须注意生物之间 相互制约原理,结构稳定和功能协调原理,实现新生 态系统物质和能量的可持续循环利用。土地复垦强调的是矿山土地可利用能力的恢 复,生态重建则在土地可利用能力恢复的基础上,强 调建立一个和环境协调的、具有稳定生物群落的人 工生态系统。土地复垦是生态重建的前期工程,而 生态重建是土地复垦的最终目标,土地复垦应是生 态重建中的核心部分。3 影响因素
由于矿山自身条件各异,矿山复垦需要考虑的 因素也很多,主要有: ①矿区地表特征:地形、地貌、水系、植被等;②环境因素:气候、气象和城镇、居民区分布,矿山开采前该地区环境状况及矿山开采后 可能造成的污染等;③矿区地表地层的理化性质:厚 度、有机质含量、pH值、盐渍度、土壤水分、渗透性、微量元素、抑制植物生产的有毒化学物质等;④矿床 开采方法、废石及尾矿的充堆方法及复垦的可能性, 采矿及复垦设备的通用性,复垦区再种植及综合利 用的可能性,复垦周期与经济效益等。由于各矿床的赋存条件不同,故所采用的复垦 工艺技术也不尽相同,应根据矿体的赋存情况和开 采方法,统一计划,边开采边复垦,在复垦时充分利 用采矿设备,既发挥现有设备效率,又降低复垦成 本,缩短复垦周期。4 矿山土地复垦及生态重建的主要技术 4.1 传统复垦技术
目前矿区土地复垦根据其用途可分为农业复 垦、林牧复垦、渔业复垦、自然保护复垦、水资源复 垦、旅游休闲胜地复垦和工业复垦等多种复垦途径 和措施。其中农业复垦和林业复垦是最普遍的。我 国人均耕地少,随着人口的增加,人均耕地呈下降趋 势。新的土地管理法加大了耕地的保护力度,并规 定复垦土地应优先用于农业。而林牧复垦是作为被 破坏土地开发最可靠、最经济的土地复垦方式,其对 生态环境的恢复有相当重要的作用 [ 2]。
复垦的技术措施主要有物理、化学工程和植被 恢复。比较而言,植被恢复具有较好的生态、环境效 益和社会效益,同时也是最基本和最经济的。但矿 山废弃地常具极端的生境条件,影响植物的定居,因 而植被恢复的难度较大。4.2 复垦新技术
(1)矿山固体废弃物复垦技术。分为充填技术 和矿山尾矿的多成覆盖技术。利用矿区固体废物进 行充填复垦,不仅减少了尾砂的排放量,而且还可以 免除地面沉降这一伴随矿山开采产生的难以避免的 矿山地质灾害,同时也可为村庄搬迁提供场地,其社 会、经济、环境综合效益显著。目前所采用的充填方 法主要有分级尾砂充填、削壁充填、水泥胶结充填、高水材料胶结充填等较成熟工艺 [5]。矿山尾矿的多成覆盖技术是在矿山废弃物的上方加3层覆盖材 料,上层为厚土壤,中层为渗透较好的石块覆盖层, 下层为有机材料,并在覆盖材料中间加薄薄的地质 滤网来阻止材料的上下混合。这种覆盖技术可使尾 矿酸化最小,污染迁移也最小。
(2)微生物技术。现代微生物工艺技术在矿山 复垦中的应用研究是国外复垦新技术研究的热点,Janbu法 2.519 Spencer法 2.732 sarma法 2.718 有限元应力法 2.768 有限元强度折减法 2.658 通过实例分析表明:极限平衡法、有限元强度折 减法所得到的整体安全系数差距很小,有限元应力 法所得的安全系数稍大一些,事实上极限平衡法是 偏于安全的一种计算方法,这一点已得到工程界的 普遍认可并广泛应用于实际工程。9 数值解与极限平衡解的对比分析 随着计算机软件、硬件的飞速发展,采用理论体 系更为严格的有限元理论为基础的数值方法进行边 坡稳定分析已经成为可能,它们全面满足静力许可、应变相容和应力应变之间的本构关系,同时因为是 采用数值分析方法,可以不受边坡几何形状的不规 则和材料不均匀性的限制,因此是一种比较理想的 分析边坡应力、变形和稳定性态的手段。数值解与极限平衡解的对比分析 [5] 见表3。
有限元应力法与有限元强度折减法是基于有限 元计算理论之上的边坡稳定分析方法,因此它具有 有限元法的一切优点,与传统的极限平衡法相比,其
优点总结如下。
表3 数值解与极限平衡解的对比分析表 数值解 极限平衡 平衡每一处都达到 仅仅在特定的部位达到(滑 面)应力
每一处都采用场方程进行计 算 只沿一定的平面进行近似 计算 变形求解的一部分 不考虑 破坏
对每一处都进行屈服检测;破坏面按给定的条件自动形 成 破坏只沿事先给定的面发 生;不检测其它部位的塑性 区分布
(1)破坏面的形状或位置不需要事先假定,在 求解安全系数时,不需要假定滑动面的形状和位置, 也无须进行条分,而是由程序自动求出滑动面。(2)由于有限元法引入变形协调的本构关系, 因此也不必引入假定条件,保持了严密的理论体系。结 语
文中采用多种方法分析,得到了该边坡比较完 整的力学分析结果,根据上述各种方法的分析,表明 该边坡当前处于稳定状态。
