废弃石煤矿生态修复主要思路探讨-以

常德市石板滩石煤矿为例

Summary：石板滩石煤矿为常德市经济快速发展做出了巨大贡献，但由于开发过

程中环境保护意识薄弱，闭坑后遗留了严重的生态环境问题。基于矿区的地质

环境条件和开发历史，提出石板滩石煤矿的生态环境修复治理的主要思路：分

析生态环境现状与问题-确定综合治理方案-重构矿山生态环境。结果表明：石

板滩石煤矿经过综合治理后，矿区及周边居民的生产生活环境得到了极大的改

善，生态环境条件有了明显的恢复。此案例还为存在相似问题的废弃石煤矿提

供参考借鉴，对贯彻落实“绿水金山就是金山银山”的科学理念具有重要意

义。

Keys：石煤矿；生态环境问题；生态修复；废弃露天矿山

The main strategies for ecological restoration of abandoned stone

coal mines are discussed, taking Shibantan Stone Coal Mine in

Changde City as a case study.

Yang Xiuyu

Monitoring Institute of Urban Geological survey, Changde City, Hunan

Province, 415000

Abstract: Shibantan Shime Coal Mine has made significant

contributions to the rapid economic development of Changde City.

However, due to weak environmental protection awareness during the

development process, the closure of the mine has left severe

ecological environmental problems. Based on the geological and

development history of the mining area, this study proposes the main

ideas for the ecological environmental restoration of Shibantan Shime

Coal Mine: analyzing the current situation and problems of the

ecological environment, determining comprehensive management plans,

and reconstructing the ecological environment of the mine. The

results show that after the comprehensive management of the mine's

ecological environment, not only has the production and living

environment of the mining area and surrounding residents improved,

but it has also provided a reference case for abandoned coal mines

facing similar problems. This has significant implications for

implementing the scientific concept of "green waters and green

mountains are as valuable as mountains of gold and silver."

Keywords: Stone coal mine; Ecological environmental issues;

Ecological restoration; Abandoned open-pit mine.

0 引言

党的二十大报告强调必须牢固树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，站在

人与自然和谐共生的高度谋划发展[1]。而矿产开采作为规模最大的人类工程活

动，对地表景观和地表生态系统造成的破坏往往是不可逆的，因此开展矿山生

态修复工作，不仅是生态文明建设的必然要求，更是推动绿色发展，促进人与

自然和谐共生的重要举措[2][3]。

近年来，随着绿色发展理念深入人心，众多学者对废弃矿山的生态修复开展了

大量的研究，显著提高了矿山修复工作的效率与效益[4][5]。目前关于矿山生态修

复研究内容可归纳为以下6 个方面：1.地貌修复与地形重塑：研究如何恢复矿

区的地形地貌特征，包括高陡边坡的稳定性评价、工程方案的设计、回填材料

的确定以及矿山开采诱发的地质灾害效应

[6][7]。2.土壤修复与改良：研究如何恢复矿区及周边污染土壤的质量，包括土壤

改良剂的选取及效果评价、土壤物理化学性质的恢复以及土壤微生物的生态修

复功能研究[8][9]。3.水体的治理与恢复：研究如何治理矿区的水体污染问题，包

括水质监测与评估、水污染治理的技术方法以及水体工程修复方案等[10][11]。4.生

物多样性保护与栖息地恢复：研究如何保护和恢复矿区的生物多样性和栖息

地，包括野生动植物保护、栖息地重建以及迁地保护等[12][13]。5.植被恢复与生态

系统重建：研究如何恢复矿区的植被覆盖和生态系统功能，包括植物类型和组

合方案、植物种植的技术方法、植物与土壤的相互作用关系以及植被生态恢复

效果评价与监测等[14][15]。6.效益评价：研究如何评估矿山修复的效益，包括经济

效益、生态环境效益和社会效益[16][17]。目前虽然在矿山生态修复领域取得了显著

的成绩，但是研究重点仍然聚焦于矿山复绿与土壤改良，缺乏可持续发展观念

与因地制宜的思想，并且在实际施工过程仍然存在生态修复统筹观念不强、治

理措施单一以及新技术、新方法应用较少的问题[18]。

鉴于此，本文以常德市鼎城区石板滩镇石板滩石煤矿为例，通过实地调查、物

理勘探、室内实验等方法查明矿区的地质环境条件和存在问题，统筹兼顾采坑

水治理、采坑回填、高陡边坡复绿等问题，提出综合治理方案，系统梳理露天

石煤矿修复的主要思路，以期为其他相似矿区的生态环境治理提供参考借鉴。

1 研究区概况

1.1 交通条件概况

石板滩石煤矿位于常德市鼎城区石板滩镇的东北方向，太阳山西侧，距离石板

滩镇驻地约4km，距离常德市城区约12km，距离太阳山最高峰约2.5km，矿区

大致呈南北向展布，长约4km，东西宽约3km，具体位置如图1 所示。

图1 石板滩石煤矿交通位置图

1.2 地质环境条件概况

石板滩石煤矿海拔标高介于70-267m 之间，地貌类型以垄岗等次级地貌为主，

准平原区沿岗之间分布，主要集中在西侧、南侧和开采区外围。该区的地层主

要包括第四系全新统的坡积物，厚约5-10m；寒武系下统牛蹄塘组的黑色炭质

页岩，厚约0-80m，其中夹有石煤层；震旦系上统灯影组上部的白云岩、硅质

岩，中部的黑色炭质页岩以及下部的黑色石煤层；以及震旦系上统陡山沱组的

页岩、白云岩。

石煤矿区位于太阳山背斜西翼，受太阳山背斜控制，区域构造运动趋于缓和，

地壳稳定性评级为较不稳定区。人类开采和矿区活动形成采矿镂空区和陡峭边

坡，对建筑抗震不利。区域地下水主要为基岩裂隙水和少量的孔隙水，地表水

系发达，易造成水体污染的扩散。基于土体的物理力学指标可初步判断地基稳

定性较好，适于建各类中型工程建筑。

2.研究区生态环境问题与现状

由前期工作可将石板滩石煤矿区划分3 个防治分区，从北至南依次编号为防治

Ⅰ区、防治Ⅱ区和防治Ⅲ区。矿区目前存在的主要生态环境问题有地貌景观与

土地资源占用破坏、废水废液的排放、固体废弃物的排放、水土环境污染问题

以及矿山地质灾害等(图 2)。

图2 石板滩煤矿生态环境现状图

2.1 矿区土地资源与景观资源破坏

石板滩石煤矿共有6 处条带状展布的露天采坑，占用破坏土地资源面积35.76

公顷，不仅对地貌景观造成直接破坏，采坑的容积还为水体污染提供了存储条

件。目前这6 处采坑均已积水，水深一般在30~47 米，储水量为345 万方，年

补给量为155.8 万方，无法外排的水体主要通过岩层下渗来排出，已经对矿区

及周边的地下水造成污染。采坑周围还有7 处废石堆，占用破坏土地资源

19.11 公顷，大量的废石不仅导致地形和地貌发生了显著的变化，也对自然景

观造成了明显破坏。

2.2 废水废液排放

露天采坑中水体深度大、储量高，裸露石煤层的长期浸泡导致其中的硫（S）、

磷（P）以及其他重金属离子迁移至水中造成水体污染。此外，采坑周围的废渣

中含有大量的有害元素，在雨水的作用下形成淋滤水，沿着地形流向采坑和下

游水库，导致采坑水体和下游水库受到不同程度的污染。按照近三年平均值计

算估算可得，矿区内的淋滤废水年产出量为30.84 万方，年排放量也为30.84

万方。

2.3 水土污染

地表水通过矿层和矸石的浸润淋滤，导致大量有害元素汇流至矿坑塘（堰）

内。由于没有进行沉淀和净化处理，区内的外排水体不仅对下游沅江和洞庭湖

水质造成污染，通过沟渠排放时还会对沿途土壤造成一定程度的污染。经过实

地调查和样品分析，发现共有8 处面状水体受到污染，面积达22.42 公顷，以

及4 条线状水体受到污染，总长度为16.2 公里(图3)。区内的采坑水体呈褐

红、深褐、深绿等颜色，沟边几乎没有植物生长，水中的鱼虾等动物无法生

存。水系附近的田地和水质受到严重污染，水稻等作物的产量明显降低。

图3 研究区水系污染现状图

2.4 研究区地质灾害

根据现场调查，矿区内共发生了6 处地质灾害（隐患），其主要原因是矿山开

采和坡脚开挖，属于典型的人为地质灾害，包括4 处滑坡、1 处崩塌和1 处不

稳定斜，具体情况如表1 所示。地质灾害的发生对周边环境和人员造成了一定

的威胁和经济损失。

表1 矿区地质灾害信息表

灾害名称灾害类型灾害体积造成损失稳定状态

岩口滑坡约24 万方无不稳定

中型土质顺向

滑坡

长茅湾滑坡约11.52 万方无较稳定

中型土质顺向

滑

罗湾北滑坡约18.75 万方稳定

中型岩质顺向经济损失10 万

滑坡元

罗湾南滑坡约18 万方不稳定

中型岩质顺向经济损失10 万

滑坡元

立房湾不稳定

斜坡

岩质反向斜坡约5.52 万方无潜在的崩塌

新堰湾崩塌大型岩质崩塌约14 万方不稳定

1 人死亡，经济

损失30 万元

3.修复方案制定

3.1.矿区总体治理方案

本次治理的目的不仅是为了解决石板滩石煤矿区的生态环境问题，减轻生态环

境破坏所带来的损失，更是为了实现矿产资源开发利用和环境保护的协调发

展，还矿区及周边居民一个安全健康的生产生活环境。为此，结合石板滩石煤

矿生态环境问题的特点，因地制宜，针对不同的防治分区，确定重点研究对

象，指定合理的修复方案。图4 从左到右分别为防治Ⅰ区、防治Ⅱ区和防治Ⅲ

区。

图 4 防治分区图

由上图和综合分析可知各区特征如下：防治Ⅰ区的防治对象为1 个采坑、3 个

废石堆，主要生态问题是少量超标的PH 值、F 和P。治理方案主要有废石堆复

垦工程（覆土复绿+截水沟+收集池+涵管）+采坑水治理+采坑回填+原弃置场生

态修复+坑壁生态修复+坑底生态修复+开发利用。防治Ⅱ区防治对象为3 个采

坑、2 个水库和4 个废石堆，水体污染严重。治理方案主要为采坑水治理工程+

渠道开挖工程+采坑回填工程+原弃置场生态修复+坑壁生态修复+坑底生态修复+

污染水库治理工程+开发利用。防治Ⅲ区防治对象为2 采坑，水体污染程度较

轻，存在少量超标的PH 值、Fe、Zn、F 和P，故该区的治理方案主要为采坑外

围截排水沟+采坑水治理+采坑回填+坑壁生态修复+坑底生态修复+开发利用。技

术路线如图5 所示。

图5 矿区生态环境修复技术路线图

3.2.高陡边坡治理方案

本次高陡边坡的生态修复均采用V 型槽工法[19]，通过覆盖裸露石煤层，隔绝雨

水、坡面汇水与石煤层的直接接触的方式，减少淋滤水产出量，达到恢复自然

景观的目的。由于高陡边坡的坡底部存在少量石煤层裸露，中上部为强风化硅

质岩、页岩和粘土层，本身具备一定的自我修复能力。因此本次仅对坡体下部

裸露石煤层区域进行V 型槽工程复绿施工，注重生态系统内在机理和自我修复

能力，避免人为工程措施干预。

针对高陡岩体边坡的特点，V 型槽生态修复处理过程分2 步进行：一是采用工

程措施进行加固处理，即在坡面清理的基础上，进行挂网、锚杆固定、浇筑混

凝土V 型槽，防止水土流失和崩塌等次生地质灾害；二是采用生态措施对裸露

岩石坡面进行生态景观修复，即在V 型槽内回填土、种植灌木及藤本植物，从

而增强边坡绿化景观效果，实现高陡岩体边坡的生态稳定性。

V 型槽生态修复的工艺流程：按照施工的先后顺序，V 型槽生态修复技术工艺为

坡面清理→构筑钢筋混凝土V 型槽（搭设脚手架→钻孔放点→钻孔施工→锚钉

安装→喷混凝土封层→安装植物攀爬网→安装V 型槽模板→浇筑V 型槽混凝

土）→槽内回填土→V 型槽种植植物带→建滴灌系统→养护。

图6 植物种植示意图

3.3 水体污染治理方案

矿区废水为典型的酸性矿井水，水质含有很高的铁、锰等重金属离子污染物。

根据水质数据，采用预氧化-一级中和池-混凝（二级中和）-沉淀工艺实现对水

中主要金属污染物的去除。同时根据不同采坑的水质差异，针对镉、锌等金属

指标增设响应的投药模块，实现对不同水体污染物的去除。综合考虑场地施工

条件，处置方案图7 所示：

图7 场地排水铁锰建议处置方案

本文的酸性采坑水污染治理采用石灰乳中和法以及石灰石+石灰乳二段中和法

[20]。①首先抽取采坑水，进入一级反应池，加入投加次氯酸钠（或高锰酸钾）

和石灰石粉（或氢氧化钠）调节pH 至7.5 左右；②出水和混凝/助凝剂（含铁

高的水体，可根据铁浓度决定是否投加混凝剂），进入管道反应器；③混合出

水进入二级反应池（反应池1 和反应池2 组成），在反应池入口可根据需要投

加石灰乳或氢氧化钠，调节二级反应池pH 约为中性左右，如果仍存在镉、锌超

标，可投加少量硫化物（NaS），硫化物的投放必须在碱性条件下投放；④二级

反应池出水进入斜管沉淀池，沉后水进入中间水箱，格后外排，如不合格，则

可进入锰砂滤池深度处理。⑤处理工艺中产生的底泥进入污泥浓缩池，上清液

回流至进水，经浓缩压滤后泥饼妥善处置后同废石堆一起回填。

水质处理后通过新修建的排水沟进行外排，排水去向为渐河，出水口距离渐河

约6km。本处理过程中产生的污泥由脱水机脱水后泥饼定期外运。

4 治理效果评价

基于上述方案，有效解决了石板滩矿区的水污染问题，废水处理约900 多万

方，采坑回填560 多万方（含外调耕作土200 多万方），高陡边坡修复2.3 万

平方米（植被混凝土、V 型槽工艺、团粒喷播等新技术新方法），生态植绿800

余亩，矿区修复前后对比见图8。

修复治理前修复治理后

修复治理前修复治理后

图8 生态修复前后对比图

由图可知，通过综合治理矿区周边居民生产生活问题得到有效的改善，污染水

体持续外排问题得到彻底解决，矿区及周边生态环境也得到了明显改善。在鼎

城区委区政府的统筹谋划与后期管理下，石板滩矿区现已全面进入了综合开发

利用阶段，并编制了详细的后期管控方案，建立了长效管理机制，实现了矿区

后期管护工作制度化、程序化、常态化，能够确保生态环境修复成果长期、有

效、稳定。

5.结论

(1)在“绿水青山就是金山银山”的科学发展观念的指导下，针对石板滩矿区的

生态环境问题，探索出了生态环境现状与问题分析-综合治理方案制定-矿山生

态环境重构的石煤矿区生态环境修复思路，有效解决石板滩石煤矿生态环境问

题的同时，还为国内外相似矿区的治理提供了成功案例。

(2)高陡边坡生态修复的V 型槽工法以及酸性废水二段中和法，不仅能有效解

决石板滩石煤矿生态环境修复的两大难点，这两项生态修复技术对其他矿山污

水处理以及高陡边坡复绿具有重大现实意义。

Reference：

[1]周谷平,倪好,董雪兵.“绿水青山就是金山银山”理念促进区域协调发展的

三重路径与要素支撑[J].浙江大学学报(人文社会科学版),2021,51(06):149-

156.

[2]李强,艾锋,王玺等.煤基固废协同矿山土壤生态修复的理论解析与实践探索

——以陕西榆林市为例[J].西北地质,2023,56(03):70-77.

[3]蔺楠,陈莹,马露等.陕北煤炭基地矿山生态修复成效评估体系构建与实现

[J].西北地质,2023,56(03):89-97.

[4]魏鹏,王大国,刘云等.长江干支流历史遗留矿山生态修复模式及存在问题分

析——以四川省为例[J].金属矿山,2022(09):209-215.

[5]杜瑛娜,林广清,谢键泓等.粤东莲花山矿区钨矿山生态修复研究与实践[J].

华南师范大学学报(自然科学版),2022,54(02):45-51.

[6]邵和东,王大鹏.有色金属矿山环境修复技术综述[J].中国资源综合利

用,2022,40(03):126-129.

[7]钱挺.重金属矿山生态治理与环境修复分析[J].环境与发

展,2020,32(03):189-190.

[8]魏延丽,布多.绿色矿山背景下矿山土壤修复技术的研究[J].再生资源与循环

经济,2022,15(11):33-37.

[9]胡振琪,凌海明.金属矿山污染土地修复技术及实例研究[J].金属矿

山,2003(06):53-56.

[10]郭旭,洪本根,赖小彬等.采矿水体污染微生物治理技术研究进展[J].福建冶

金,2023,52(01):10-14

[11]任涛,杨秀煜,覃事胜等.废弃石煤矿水污染治理研究——以常德石板滩石煤

矿为例[J].河北地质大学学报,2021,44(03):87-91.

[12]刘永兵,郭威,宿俊杰等.矿山人工植被—土壤恢复效果评价研究[J].测绘科

学,2023,48(05):213-219+246.

[13]马朋林,郝欣欣.生物多样性信用在矿山生物多样性补偿中的应用——以新

南威尔士州煤矿生物多样性补偿为例[J].自然资源情报,2022(03):24-32.

[14]靳贝贝,张传东,刁文博等.栾川县百炉沟废弃露天矿山地质环境特征及生态

环境修复治理研究[J].能源与环保,2022,44(12):129-134.

[15]刘群星,邱学尧.露天开采矿山植被恢复策略与方法[J].有色金属设

计,2020,47(02):17-19.

[16]王汉敢.南丹县矿山植被恢复的技术探讨[J].农家参谋,2020(10):106-107.

[17]金兴,曹希绅.遂昌金矿矿山环境治理恢复社会效益评价[J].资源与产

业,2016,18(02):76-81.

[18]朱崇锋.对废弃矿山生态修复工程的几点思考——以临海市为例[J].浙江国

土资源,2022(06):23-25.

[19]李丽,林德生.城市高陡岩石边坡V 型槽生态修复的施工方法探析[J].现代

园艺,2018(02):175-176.DOI:10.14051/j.cnki.xdyy.2018.02.145.

[20]申永林,王文东,张伟等.石灰石—石灰乳二段中和法处理酸性废水的试验研

究及工业实践[J].黄金,2017,38(06):63-65+68.

-全文完-