矸石山環(huán)境治理技術(shù)方案與實施經(jīng)驗一、引言矸石山作為煤炭開采伴生的人工地貌，長期受占地浪費、環(huán)境污染、安全隱患三重約束：矸石風(fēng)化產(chǎn)生的酸性淋溶水易造成周邊土壤酸化、水體重金屬超標(biāo)，松散堆積體的滑坡、自燃風(fēng)險更威脅區(qū)域生態(tài)安全與居民生活。隨著“雙碳”目標(biāo)與生態(tài)文明建設(shè)推進，矸石山治理已從“被動消險”轉(zhuǎn)向“生態(tài)修復(fù)+資源循環(huán)”的系統(tǒng)治理階段，其技術(shù)方案的科學(xué)性與實施經(jīng)驗的可復(fù)制性，成為行業(yè)突破的關(guān)鍵。二、矸石山環(huán)境治理核心技術(shù)方案（一）物理治理：重塑地貌，筑牢生態(tài)基底物理治理以地形優(yōu)化、水文調(diào)控為核心，通過工程手段消除安全隱患并為生物修復(fù)創(chuàng)造條件：邊坡整形與穩(wěn)定性控制：采用“削坡減載+臺階式分級”工藝，將矸石山邊坡角從自然堆積的40°~50°降至30°以下，分級高度控制在8~15m，分級平臺寬度≥2m，既降低滑坡風(fēng)險，又為植被種植提供水平空間。覆土與基質(zhì)改良：針對矸石透氣性差、養(yǎng)分匱乏的問題，分層鋪設(shè)“隔離層（土工膜/黏土）+改良層（客土+有機肥+保水劑）+種植層（腐殖土+菌劑）”，改良層厚度不低于50cm，保水劑摻量控制在0.1%~0.3%，提升土壤保水保肥能力。排水系統(tǒng)構(gòu)建：在平臺內(nèi)側(cè)設(shè)置寬30~50cm的截水溝，邊坡坡腳修筑排水溝，溝底坡度≥2‰，并每隔50~100m設(shè)置沉砂池，防止雨水沖刷引發(fā)水土流失與矸石淋溶。（二）化學(xué)治理：靶向修復(fù)，破解污染難題化學(xué)治理聚焦酸堿平衡、重金屬穩(wěn)定化，通過藥劑作用降低污染物遷移性：酸堿中和：針對酸性矸石（pH<5.5），采用石灰、粉煤灰等堿性材料進行中和，施用量根據(jù)矸石酸化程度動態(tài)調(diào)整（通常為矸石量的5%~10%），施工時采用“分層拌合+灑水養(yǎng)護”工藝，確保反應(yīng)均勻。重金屬穩(wěn)定化：對于含鎘、鉛、汞等重金屬的矸石，選用磷酸鹽、硅酸鹽類穩(wěn)定化藥劑（如羥基磷灰石、海泡石），通過“吸附-絡(luò)合-晶格固定”作用降低重金屬活性。藥劑與矸石的拌合深度需達30~50cm，必要時配合電化學(xué)修復(fù)（如電動修復(fù)）處理深層污染。（三）生物治理：生態(tài)重構(gòu)，實現(xiàn)自我修復(fù)生物治理依托植物-微生物協(xié)同，構(gòu)建穩(wěn)定的生態(tài)系統(tǒng)：植物修復(fù)：篩選耐貧瘠、抗逆性強的先鋒植物，如紫花苜蓿（固氮）、沙打旺（耐酸）、構(gòu)樹（耐重金屬），采用“喬-灌-草”立體配置（喬木如刺槐、臭椿，灌木如紫穗槐、胡枝子，草本如黑麥草、狗牙根）。種植前對種子進行“菌根化”處理（接種叢枝菌根真菌），提升養(yǎng)分吸收效率。微生物修復(fù)：向矸石層接種功能菌劑（如解磷菌、產(chǎn)鐵載體菌），通過微生物代謝活動改良土壤結(jié)構(gòu)、固定重金屬。菌劑施用采用“噴淋+埋置”結(jié)合，噴淋濃度控制在10?~10?CFU/mL，埋置菌劑包（含菌劑、有機肥、保水劑）間距2~3m，深度20~30cm。（四）綜合治理：多技術(shù)耦合，提升治理效能綜合治理以“物理穩(wěn)坡→化學(xué)改良→生物修復(fù)”為邏輯鏈條，典型流程如：1.物理階段：削坡整形、構(gòu)建排水系統(tǒng)，消除滑坡與自燃風(fēng)險；2.化學(xué)階段：分層拌合中和劑/穩(wěn)定化藥劑，改良矸石理化性質(zhì)；3.生物階段：鋪設(shè)改良基質(zhì)，喬灌草混播+微生物接種，構(gòu)建生態(tài)群落。以晉北某煤礦矸石山為例，通過“削坡+石灰中和+構(gòu)樹-紫花苜蓿-菌根真菌”組合治理，3年內(nèi)植被覆蓋率從0提升至85%，淋溶水pH從4.2升至6.8，重金屬遷移量降低90%以上。三、實施經(jīng)驗：從工程落地到長效運維（一）前期規(guī)劃：精準調(diào)研，靶向設(shè)計治理前需開展“三維診斷”：矸石成分診斷：通過XRF、ICP-MS分析矸石礦物組成與重金屬含量，明確污染類型；地形水文診斷：采用無人機測繪+水文監(jiān)測，繪制等高線、匯水路徑圖；生態(tài)本底診斷：調(diào)查周邊動植物群落、土壤微生物多樣性，為物種選擇提供依據(jù)。基于診斷結(jié)果制定“一礦一策”，如干旱區(qū)側(cè)重保水技術(shù)（保水劑+集雨設(shè)施），高硫矸石區(qū)強化脫硫與硫循環(huán)利用（接種脫硫菌+種植硫富集植物）。（二）工藝選擇：因地制宜，動態(tài)優(yōu)化氣候適配：北方干旱區(qū)優(yōu)先選擇深根性、耐旱植物（如檸條、沙棘），南方多雨區(qū)強化排水與邊坡防護（土工格室+植生袋）；矸石特性適配：自燃矸石需先“滅火降溫”（注水+覆蓋隔熱層），再開展修復(fù)；含煤矸石可耦合資源化利用（分選煤炭+制磚/發(fā)電），降低治理成本。（三）過程管控：全周期監(jiān)測，精細化運維施工監(jiān)測：采用GNSS邊坡監(jiān)測系統(tǒng)（精度±5mm）實時監(jiān)控邊坡位移，每月采集淋溶水、土壤樣品檢測pH、重金屬含量；后期運維：建立“五年養(yǎng)護期”機制，前2年每月補水、補植，第3~5年季度巡查，重點修復(fù)病蟲害、水土流失區(qū)域。（四）協(xié)同機制：多方聯(lián)動，共建共享政企協(xié)同：采用PPP模式，政府主導(dǎo)規(guī)劃審批、生態(tài)補償，企業(yè)負責(zé)工程實施與資金投入；科企協(xié)同：與科研單位共建“中試基地”，將實驗室成果（如新型穩(wěn)定化藥劑、耐污植物品種）快速轉(zhuǎn)化為工程技術(shù)；社區(qū)協(xié)同：吸納周邊居民參與后期管護（如植被巡檢、垃圾清理），提升治理認同感。四、典型案例：某高硫矸石山的“生態(tài)-經(jīng)濟”雙循環(huán)治理案例背景：華東某煤礦矸石山（堆存量約200萬m3），硫含量達8%~12%，長期自燃產(chǎn)生SO?，周邊農(nóng)田酸化、植被退化。治理路徑：1.物理消險：削坡至28°，分級平臺鋪設(shè)黏土隔離層，構(gòu)建“截水溝+盲溝”排水系統(tǒng)；2.化學(xué)脫硫：分層拌合石灰（摻量8%）+脫硫菌劑（濃度10?CFU/mL），降低硫釋放；3.生物修復(fù)：種植沙打旺（耐酸固氮）、刺槐（硫富集），接種解硫菌；4.資源循環(huán)：分選矸石中煤炭（回收率15%），剩余矸石制輕質(zhì)陶粒（用于建筑保溫）。實施效果：治理后SO?無組織排放消除，植被覆蓋率達90%，陶粒銷售收入覆蓋30%治理成本，實現(xiàn)“生態(tài)修復(fù)+資源增值”。五、挑戰(zhàn)與展望當(dāng)前治理仍面臨深層污染難降解、長期穩(wěn)定性待驗證、資源化經(jīng)濟性不足等挑戰(zhàn)。未來需向“智能化、低碳化、循環(huán)化”升級：技術(shù)層面：研發(fā)原位微生物電化學(xué)修復(fù)技術(shù)、納米材料穩(wěn)定化藥劑，提升治理效率；管理層面：建立“治理-監(jiān)測-評估”全周期智慧平臺（物聯(lián)網(wǎng)+AI算法），實現(xiàn)動態(tài)預(yù)警；模式層面：推廣“矸石-建材-生態(tài)”循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈，將治理成本轉(zhuǎn)化為資源收益