1、在采后礦區建立可持續發展的生態系統澳大利亞創新技術之實例簡介尼古拉斯歐文博士，研究程序管理員，貝爾克萊夫，澳大利亞礦產開發與研究中心執行董事澳大利亞昆士蘭州坎摩爾4053號 883號信箱摘要：生態環境惡化是世界上大部分地區公認的嚴重的環境問題。盡管在澳大利亞因采礦而破壞的天然植被面積比用于其他目的的土地使用面積，例如農業耕地，要少一些，但是，采礦業與礦石處理（例如：礦物殘渣的儲存）對當地環境的影響也是非常重大的。采礦后成功的恢復措施，已經大大的降低了對生態環境的破壞。澳大利亞的采礦業包括對煤、金、礬土、鐵、賤金屬和粗礦石的處理作業，礦區廣泛地分布在不同的氣候帶和許多不同的生態系統環境中。人們必

2、須依靠國際先進科學技術，來保證在長年嚴寒氣候條件下成功地重新建立新的生態環境系統，并保證其穩定性。這些技術包括整體的土地利用規劃、精確的建筑規劃、為保證生態系統穩定性而進行的地形設計、與地質斷面相適合的建筑、植被和動物群的建立、恢復工作的監控和管理，以用于保證建立可持續利用的富饒的土地。上述各方面都在礦業與生物多樣性實踐指導一書中，關于恢復的一部分中做了描述，本書是由國際礦業與金屬委員會(ICMM)委托, 澳大利亞礦產開發與研究中心（ACMER）與ERM顧問共同合著的。本文通過對礬土、煤和粗礦石工業的個案研究及北京附近地區有關復原事例的分析，總結了澳大利亞的不同地區，采礦后一些公司用于重新建立

3、本地生態系統而采用的革新方法。澳大利亞礦產開發與研究中心（ACMER）的研究項目將繼續以新的復原技術為重點。本文將對于目前的研究項目進行研究，并將對于通過研究與培訓而獲得的合作機遇進行討論。緒論澳大利亞是世界上的礬土、氧化鋁、鉆石、鈦鐵、金紅石和鉭主要出產國，鋅礦石第二大出產國，鋁、鐵礦石、鎳礦和金礦第三大出產國，煤的第五大出產國。總的來說，采礦業和礦石加工業是澳大利亞的主要經濟支柱產業。在澳大利亞有80個生物地理區域，其中66個區域分布著500余座礦山。雖然在澳大利亞采礦業(0.05%)用地比起農牧業( 60%)用地相對較少，但依然存在嚴重環境破壞的隱患，如植被面積減少，野生動植物破壞或土壤

4、全部或部分流失，和地形與水文的改變，從而導致土地腐蝕沉降，水質渾濁；另外廢礦石中硫的氧化物也能夠導致產生含有稀釋金屬毒性的酸礦廢物，這些隱患的影響范圍可能從輕微而變的非常嚴重，這將取決于地表層土壤及處理廢礦（例如礦石廢料）的物理和化學性質、氣候、和操作場所與其周圍土地利用的關系。礦山開采使用壽命規劃（礦山壽命規劃）對于成功將其對環境破壞程度減少為最低，和最大程度恢復生態環境至關重要。關于生物多樣性價值管理在某個礦山開采規劃和運作過程中的“實踐指導部分”，最近已由ERM 和 ACMER的顧問共同創作完成，它是由國際礦業與金屬委員會委托編寫的礦業與生物多樣性實踐指導論文中的一部分（見ICMM 20

5、05)。關于恢復生態環境系統的第三部分，描述了綜合所有規劃階段所需的程序和確保持續恢復成果的操作與恢復工作。在規劃和執行成功的恢復生態環境系統項目中所需幾個關鍵階段：利用全面土地使用規劃與審議標準，來決定礦化土地使用生態環境恢復計劃中的具體位置規劃和發展需要滿足下列所有因素有關土壤、表土及廢料對于植物生長和水污染的隱患的綜合描述為了保護水資源和為植物創造一個滿意的（非敵對的）基礎區域，對土壤和表土進行選擇性處理開采后的地形建筑，能穩定的抵抗風與水的腐蝕力量，從而確保開采后土地使用的持續性和對周圍水資源的保護可持續發展的植被和生物群落的建立為確保可持續的和多產的土地利用而建立的恢復監控和管理本論

6、文著重論述了不同生物地理區域的礦山問題。盡管所引事例來自澳大利亞，但是其相關的原理與世界其他地方的礦山均有所聯系。綜合的土地利用規劃最初的對于礦山壽命規劃的一個重要考慮，是利用綜合的土地使用規劃，來決定開礦后的土地使用問題。應該對下列問題認真考慮，如周圍的地形、土壤、水文和土地使用，以及開礦后周圍社區的地形、景觀的生態潛能。氣候因素是澳大利亞的礦山所存在的主要決定性因素，大部分礦山都位于干旱或半干旱地區。對于一種確定的氣候，開采后的生態潛能（開采后的土地使用選擇）將會明顯地受到下列因素的影響，如為保持適當的植物生長地層而給予原料選擇處理的重視程度，和對腐蝕力量具有穩定性的地形建設的保證程度。在

7、新南威爾士獵人谷煤礦地區，開發了一個采礦運作與一系列土地使用共存的地方，這是利用綜合土地使用規劃程序的成功例子。與國家政府機構（例如，那些負責農業、林業、水資源和礦業）、地方政府、所有的土地使用者（代表農業和礦業）以及有關的公眾，進行了長期的磋商。通過這個過程，產生了一個初步的計劃新南威爾士獵人谷（礦物資源部 1999）煤礦恢復綜合前景展望，在更廣闊的獵人谷前景范圍內的，為礦山恢復、土地使用和社會經濟學問題之間更好的合作，提供了一個基本框架。通過一系列觀點闡述，強調了與礦山恢復項目發展和執行相關的各個方面的綜合考慮，這為將來本地區土地使用規劃提供了：股東之間更好的協調需要促進上述獵人谷的全面植

8、被管理計劃的發展與執行的需要為倡議生物多樣性和降低溫室效應的目標做出貢獻的機會包括商用木材種植、重建和管理生物多樣性和形象化的舒適感在內的，可持續采礦后的土地使用的建立工業的需要，與生物群落共同建立與本地生物復原及水管理使用有關的目標與標識。這個初步的計劃已被當地權威人士及土地使用者欣然接受，許多面臨倒閉的礦業公司正在考慮它的建議，在新南威爾士政府打算在不久的將來更新此計劃。總之，使用的程序和結果，能夠為一個地區的整體采礦業的其他土地使用，提供一個有用的模式。具體場地的規劃好的規劃是有效的土地管理和高標準的可持續種植的關鍵。良好的實踐要求礦山在整個采礦壽命的基礎上（也就是從開始執行到最終結束）

9、和整個租期的基礎上 （也就是要同時考慮在租期內被占用和恢復的地區以及鄰近的土地）（見ICMM 2005），現在在澳大利亞采礦業中它已被廣泛公認。整體采礦壽命規劃開始于基線的研究， 它構成了環境破壞評估方法。對動、植物群的調查研究是為了確保它們能夠提供用于評估破壞程度、計劃再種植和評價再種植成功的必要信息(EPA 2002, 2003)，關于土地使用、社會與社會經濟方面、地形、生物多樣性、土壤和水文學的信息被用來發展可持續礦山的再生長和土地管理程序，它們被統一用于局部與整體規劃策略，例如，在前一章中討論的計劃。許多公司都與當地股東集團就復原計劃的有關方面進行了討論。整體租期管理正如許多公司所采取

10、的方式，為礦山資源再生與周圍土地的可持續性管理的統一，提供了極好的機會。對于許多礦山而言，被影響的實際土地面積僅占租借面積的一小部分。可靠的管理與周圍退化的動植物生活環境的復原，會成為一個成功的礦山恢復項目重要的組成部分，它們均來自于動植物群生活環境和動植物群的補充來源。整體租期管理的一個實例，鐵礦業公司（Hamersley Iron）采用了可持續發展決策方法來提高經濟效益，優化其在澳大利亞西北部現在和將來鐵礦用地環境和社會成果。這個方法的使用表明以目前的程度來維持家畜的產量水平是可能的，而放棄邊緣地區和提高當地本土的生物群落的比例。這與最近西澳大利亞和新南威爾士EPA (EPA 2005 和

11、 NSW EPA 2002) 和由ICMM (2005)論文所描述的“綠色補償”和“多樣性補償”具有很多共同點，這是要補償環境破壞，例如由技術局限性造成的，它會在很多情況下阻止公司準確更換曾經存在的生態系統，這個概念現正在澳大利亞各地以各種方式被人們所接受。正如ICMM (2005) 和 ANZMEC/MCA (2000)中所描述的，全面終止策略和計劃應在一個礦山的開采壽命早期實施。它必須集中上面所討論的所有方面，包括可完成的復原目的和目標。需要這些來提供可測量標準，用來衡量公司，調整權威和其他股東來決定是否所有必須的要求都已滿足了優先于礦山的關閉。當制訂目標時，需考慮的方面在ICMM (20

12、05)中進行了描述。終止策略和計劃應該每五年至少進行一次回顧（作為終止途徑應該更為頻繁），作為新的信息和技術應該可以更新。當設定恢復目標時，公司必須考慮需要什么樣的管理要求來維持長期的保存價值，誰將負責管理它們、將如何籌集管理成本？一但設定目標，就應該產生一個具體的恢復計劃。這將清楚地向政府管理者和其他人員說明，公司將如何執行恢復計劃，從而滿足設定目標。計劃必須包含足夠的細節，以便于在采礦完成時公司審計人員、管理人員及任何其他股東能夠評估恢復計劃的實施，是否已經按照規定的進行實施。還應描述最終土地使用和所有的目標、目的，并且應包含充分的土壤和地表土層材料的細節，表層土處理程序、土壤改善技術，例

13、如石灰和石膏的使用、美化程序（包括建筑物的腐蝕控制和水管理結構）、化肥的使用及植被建立技術。計劃應該包括時間細節，需考慮任何革新、復原及終止的機會。從生物多樣性保持和重新建立的觀點出發，受影響區域在任何時間的減少，是非常重要的。恢復計劃應定時進行回顧，隨著地點條件的信息近一步獲得，新的恢復程序也將開展。美國鋁業澳大利亞公司使用了GIS來統一關于采礦前的價值保護，用來降低破壞的最佳的采礦策略，和復原方案的信息，它為我們提供了一個很好的有效采礦規劃的例子。復原計劃在每年的九月份產生，這些計劃會為土壤運動計劃提供必要準備。有些程序，例如播種，將會提前兩三年進行以便獲得足夠的種子。如何執行復原操作的工

14、作指導文件和基于復原計劃要求的清單將被用來確定這些均已完成。材料特征一貫取得良好治理恢復標準的澳大利亞礦業公司認識到土壤與其它物質(表土，礦石處理廢棄物)屬性在對植物生長的局限性及對水質的潛在影響等方面的特征是有效治理的一個重要的先決條件。此特征描述應在考察初期開始，并作為礦山規劃的基礎貫穿于預可行性及可行性報告階段。在礦山運營過程中同樣要求對物質的特征進行描述，尤其是在因礦物產品價格變化而導致礦石等級及采礦計劃變更時。對于廢棄礦，可能得到或得不到現有材料特征描述的信息，但為確保礦山治理的成功必須獲得此信息。材料的特征描述一般包括礦物學、物理學及化學分析；生物學分析在后期評估重建的生態環境的表

15、現時更常用到。礦物學分析有助于描述礦山廢棄物例如廢棄礦石及處理過的尾渣。可以確定可能會產生酸性物質的硫化物的屬性，硫化物在PH值低為23時會嚴重地直接影響植物生長，或者通過產生過量可溶性金屬成份而間接影響植物生長。狄克遜與舒樂茲(2002)對礦物學分析技術進行了全面探論。威廉斯與舒曼(1987)、赫斯內(1988)、索貝克等人(2000)、丹恩與托普(2002)等人對用于評估礦山物質對植物生長的物理局限性的實驗進行了描述。威廉斯與舒曼(1987)、赫斯內(1988)及斯帕克斯等人(1996)對評估土壤及礦山廢棄物的化學局限性可獲得的實驗范圍進行了描述。威廉斯與舒曼(1987)、哈特金森與埃利斯

16、(1992)、伊萬格魯(1995)及斯各森等人(2000)對預測硫化物的酸性衍生物的量級及比率的實驗進行了詳細描述，并給出可控制此問題的解決辦法。對礦山實地物質的特征描述的實驗室分析值高度依賴于取樣協議的有效設計。多爾霍普(2000)、德克魯杰(2002)、葉茲與瓦瑞克(2002)提供了關于以上內容的有益指導。威斯特實驗室的分析提供了有助于植物生長的土壤與礦山廢棄物的可能性、暖房實驗(亞瑟等人，2002)的指南、及在礦山實地對礦化后土壤上生長的不同植物種類的表現提供了較為清晰的評估 (貝爾，2002)。.選擇性地處理建造適宜的根系層的材料重建的根系層包括土壤、表土損土，尾渣或這些物質的各種組合

17、物。具體的組成物取決于將要建造的植物覆層的自然屬性的要求，例如，如要求恢復為農業用地，為達到原始的生產力，就需要保留整個土壤剖面并進行替換(達克與巴恩黑索，2000)。重要的一面是適宜的足夠扎根的根系層厚度(尤其是在風害地區)及充足的水源使植物群落在缺水季節仍然能夠存活。為達到以上要求，一般會要求1-2米的根系層物質厚度，但根據氣候及植物的自然屬性會有所區別。選擇性地處理土壤在治理恢復項目中需要提到的問題：決定是否留存土壤。漢納與貝爾(1993)探討了土壤留存的優缺點及在治理恢復中的作用。大多數表層土壤對植物生長的限制遠遠少于表土物質對植物生長的限制，對土壤處理的額外成本通常因建造植被層的更大

18、的成功而被忽略。決定是否留存土壤要求在采礦前對土壤與表土種類的自然屬性與分類進行全面的評估。總體講，如果表土物質或尾渣不能達到礦化后土壤的使用要求時，就應當留存土壤并在治理恢復項目時使用，即使改善處理的成本已達到有關保留與替換土壤的總計成本(漢納與貝爾，1993)。應當留存哪種土壤層。對于給定類型的土壤，底土物質在植物生長特征方面與原始的豐富的表層顯著不同。需要剝離合適的土壤以便在治理恢復項目時使用，厚度是由詳細的化學與物理分析來決定，并在土壤剝離圖上做記錄。土壤剝離時有幾種選擇方法，取決于土壤的質量及要求的礦化土地使用方式。有些土壤的表下層具有許多植物不需要的特征，例如高鹽及高納的，或過酸的

19、，鋁過度的和/或鈣缺乏等。澳大利亞許多礦山分布在底土含鹽和納多的地方，一般在治理恢復項目中只留存表層土。只有在所有土壤層面適合植物生長(或可以通過化學方法改善后適合使用)時才使用全部土壤剖面層。當發生這種情況時，在移動及處置過程中土壤各層面的混合會為植物生長提供一個適宜的媒介。然而，這會導致原本集中于表層土壤中的有機物質、微觀生物、本土植物繁殖體的稀釋。通常，傾向于單獨剝離并替換土層(雙層剝離)以確保有營養的、富含微生物的、(有時)含種子層能夠保留在地表。萬一需要重建本地植物種類時，在進一步剝離土壤前，應當先將表層土壤移留薄薄一層。這是由于大多數本土植物種子集中于土壤最上層50mm內(土壤種子

20、庫)。并且，含有這些種屬的土壤最大深度為30-100mm。剝離并重新覆蓋超過100mm的表層會因種子的稀釋與發芽失敗而導致潛在的種苗的相當大的損失。一個非常成功的用于保留本土種子存活力的土壤處理值運作案例是美國鋁業在西澳大利亞進行世界礬土采礦的運作。(科赫等人，1996)土壤轉移及安置。土壤轉移及安置的兩個重要方面是使用設備的種類及土壤的濕度。這兩個因素都會影響在轉移安置過程中不可避免產生的土壤壓縮及結構分裂的程度。嚴重的壓縮很難再改善，并會導致根部生長的減少。在土壤安置過程中，鏟土機的使用會導致底層物質的重度壓縮，并且拖運距離的限制為小于1公里。在轉移、運輸與撒播土壤時同時使用前端裝料機、卡

21、車與推土機是減少壓縮的最佳組合。對于所有土壤，當濕度高于某臨界點時，如果不將土壤壓縮至某一程度將很難使用設備來處理，但這一程度將會嚴重影響植物的生長。當持續裝載土壤時，其水含量持續增加，而體積密度持續增加至最大限度。對于很多種土壤，在潮濕時，一輛滿載的鏟土機將會使體積密度增大至高于根部生長的臨界值。體積密度是通風與機械阻抗的間接度量，直接影響植物生長。在該值高于某一點時植物生長會受到影響，對于土壤毛細含水量排列為粘土的1.3克/ cm3至沙土的1.8 克/cm3。優化重置的土壤厚度。 在損土，尾渣或其它廢棄物上重新置換的土壤厚度是由以下因素決定的：需要的植被、可獲得的表土及底土的數量與質量及底

22、層物質的自然屬性。一個普遍原則是建造的根系層應具有充足的植物可獲得的水源以幫助需要栽植的植被渡過最干旱的季節。既可以通過增加重置植物生長媒介的厚度來實現，也可以，如果可能的話，通過高含水量的物質來實現。如果化學與物理實驗顯示底層物質對根部生長沒有重要限制，例如鹽度、鈉含量或酸度，一層50mm厚的土層，通過提供有助于種子發芽的適宜環境、水的滲透，并提供養分與微生物就可以幫助建立植被；并且，當需要恢復本地生態系統時，此種土壤可能會成為一種重要的種子來源。當底層物質含有不利根部生長的特征時，為獲取得長期生產力，土壤厚度將起到物質特性的自然屬性與嚴重程度的作用。盡管100mm至200mm的土壤厚度施于

23、鹽地和/或含鈉高的損土通常會有益于建立本地物種或改善草場，但由于根部在損土的穿透能力差，導致植被因為干旱季節缺水而減少壽命。并且，如果底層物質的水傳導力差，鹽份向上進入重置土壤顯著而使土壤重置的正面效果明顯降低。當底層物質的水傳導力適度時，鹽分向上遷移速度慢。當發現硫化廢棄物時，應當使之置于土層的底部，遠離根系區。使土壤儲存對土壤屬性的影響最小化。 理想狀態下，土壤不應有存積。然而，氣候條件、遠的拖運距離及選擇適宜采礦活動的治理恢復的時間選擇的難度使得，在某些情況下，土壤必須為將來的使用進行儲備。儲存時間超過6-12個月可能會導致土壤結構性降級及種子與微生物的死亡(沃德等人，1996a)。可以

24、通過建設設置間隔區并規定最小高度(例如，2-3米)與最大面積的堆積場來減少土壤質量惡化。表層與底土物質應當分別儲存。用一種草與豆類植物的混合物或本地物種對堆積土壤進行播種有助于控制腐蝕并減少有益于土壤的微生物的損失。選擇性地處理表土選擇性地提取并安置表土層有兩個原因，即(1) 掩埋不利于植物生長或會污染表層或地下水供給的物質，或(2)搶救有助于治理恢復項目的物質。特殊的表土地層會因其鹽度、鈉含量或通過硫化物的氧化而產生酸度的可能性而不受歡迎。通常，需要將約2米厚的無毒害的表土或廢棄物置于有害物質上。當大多數表土含鹽高或不適宜植物生長時，應當有選擇地處理表土以拯救最有益的可獲取的地層置于最終重置

25、的地表上或附近。如果只有一小部分物質是有害的，選擇性處理應當致力于確保此種材料在表面附近使用時不會用完。當采礦前的表土包含可能產生酸性物質的硫化物時，則表面風化(氧化)層成為很有價值的資源，應當注意在采礦末期確保此種物質足夠覆蓋產生酸性物的物質。哈特金森與埃利斯(1992)描述了在礦石廢棄物與尾渣中減少由于硫化物氧化而形成的酸性物的產生或控制其影響的工程選擇。建造可持續性的地形治理恢復若需滿足指定的礦化土地使用，防止因表層腐蝕而損失有價值的表層土并裸露出有毒害或產生酸性物質的損土，最終導致水資源污染，其基本是優秀的地形設計。托爾與哈德利(1987)、托爾與布萊克(2000)均陳述了礦石廢棄物、

26、尾渣存放設施及露天礦坑治理恢復的地形設計的基本原則。在澳大利亞，林德貝克與漢納(1998)描述了地形設計的基本原則與一些澳大利亞礦山的最佳實地案例。采礦前對土地使用及土地持續性的調查對適宜的礦化土地使用提出了指南。然而，地形學與水文地理學的更新排除了部分土地使用方式，因為重新規劃的地形需符合指定的土地使用，例如，耕種地的坡度通常應當小于5-8%，而可持續的草場或森林用地/本地生態系統用地則可以接受更傾斜的坡度。隨著礦地的重新規劃，表面排水密度(每單位集水區的全部水路長度)應當與礦化土地使用方式相符，而不應與采礦前的地形相差太大，以避免可能導致水道侵蝕的產出物的集中。并且，重新規劃需要確保所有在

27、礦區內的產出物到達環繞的水路時在體積與速度上不會導致水道的侵蝕或沉淀(林德貝克與漢納，1998)。對于在礦區內的每一個恢復治理單元(礦石廢棄物，尾渣存放設施等)，重要的是控制表面腐蝕以維持礦化土地的使用并保護周邊地表的水資源不會沉降。在設計礦化地形時，需要理解礦區內各單元分別可以承受的土壤損失，及在不造成嚴重環境影響的條件下周邊河流接受沉積物的能力。農業方面大量研究提供了各種土壤類型的土壤損失承受值，但有關重置土壤，損土及其它礦山荒地的以上數據更有限。自然地形的地質侵蝕因氣候與原材料而有所差異。但速度可以是以下順序0.01-0.1 mm yr-1 ( 0.15-1.5 t ha-1 yr-1)

28、。農業用地的承受值在0.5-1.0 mm yr-1 ( 7.5-15 t ha-1 yr-1)范圍內。未恢復的礦區的值可能會超過10-20 mm yr-1 ( 150-300 t ha-1 yr-1)。為支持重建地形的設計，設計了一系列侵蝕模型(埃文斯，2000；尼可魯，2003)，用來預測在給定地點，在不同斜坡的長度與角度、不同植被覆層及地表微地貌等條件下不同材料的沉積損失。這些模型包括根據經驗產生的有助于在設計初期指示土壤損失的通用土壤損失方程修訂版(RUSLE)(雷納多等人，1994)，以及復雜的地形學演化模型，SIBERIA(威爾古斯與瑞利，1998)。后一模型在北澳大利亞瑞奇鈾礦的地

29、形設計時使用到，是一個成熟的三維地形學演化模型，它模擬了產出物、侵蝕與沉積，并預測了一個集水處的通道與山坡度的長期發展(長至1000年)。在澳大利亞，取得長期穩定性的礦石廢棄物的最佳設計仍然在具有高度分散的損土和/或具有強降雨量的某些礦區進行著實驗。許多礦山使用傳統方法通過減少外斜坡的角度與長度來控制侵蝕，后者通過下降結構的導出產出物的礦山狹道來實現(林德貝克與漢納，1998)。然而，由容易引起隧道侵蝕的損土構成的狹道的使用可能會導致嚴重的地表不穩定性。有些礦山無需狹道，使用S形斜坡來模仿自然地形。然而通常明智地做法是讓水從含有大量會產生酸性物質的材料堆的堆頂流下。增加對堆頂的滲透具有以下優點

30、：(1)減少外斜坡的流出物，(2)增加植被生長，而植被的生長反過來有助于控制侵蝕。采用此方法的兩個例子是處于昆斯蘭的布溫盆地的歐凱克里克煤礦使用的池塘形的地形系統(麥克納馬拉等人，1999)及在北昆斯蘭凱茲頓金礦使用的“存儲與釋放”形覆蓋系統(威廉斯等人，2003)。澳大利亞涉及尾渣存放設施的地形設計的若干革新包括：(1)使用凹形外斜坡，作為留存墻體，是否具有巖石表面均可；(2)加厚的尾渣，能形成要求的地形表面(例如，精煉礬土)；以及(3)粗糙廢棄物與尾渣的共同處置(例如在煤礦開采中)。可以維系的植被和動物群落的建立植被挖掘時運用良好的方法確定地形和土壤剖面，能夠保存種子和表層土壤的營養以及土

31、壤生態區，從而大大提高恢復成功的機會。而所使用的確定植被的程序在決定恢復的成果方面也有著不可估量的作用。盡管現在，許多澳大利亞的礦區恢復設計工作旨在制造出一些本地生態系統形態，但是，將他們恢復成適合放牧的牧場的設計仍方興未艾，特別是針對新南威爾士和昆市蘭州的煤礦。漢納（Hannan，1995） 以及漢納和貝爾（Hannan and Bell，1993）的書中對成功使用多年的技術做了概要描述。最近的研究著眼于長期管理的指導方針的決定（如：出芽強度、肥料要求）以確保意向土地被合理使用（格瑞克等，2002）。充足營養的可獲得性對植被群落的長期確定起著重要的作用，正如在之前的部分提到的那樣，多數采礦作

32、業都會嚴重改變土壤帶的成分，這就會導致一些營養物質的缺乏。決定所需肥料的總量和類型以促進幼樹的茁壯成長，在許多情況下是一種相對直接的辦法（歐爾等1990（Orr et al 1990）、格瑞克等1998（Grigg et al 1998）、馬里根和貝爾（Mulligan and Bell 1991）。雖然許多公司采取這種方法，并通常用直升機施放所需肥料，但是理解長期營養物循環的過程（諸如：垃圾分解、菌根在養分攝取方面的角色、以及火和豆類在氮的可用性方面的生長和衰老）卻是非常復雜、而且毫無疑問對生態系統的確立又是非常重要的問題。對這些方面的調查包括對礬土礦（沃爾德等，1985，1991）和煤礦的

33、研究（伯文和馬里根2001；格瑞克等1998）。盡管在某些地方采用秧苗種植的方法，但是許多礦區植被的建立還是利用了直接播種的方法。播種時，既可以將種子盒安裝在推土機或農業播種機上，也可以利用直升飛機。相較秧苗種植而言，直接播種更加經濟，并且能夠使植物的分配更加隨機。在一些本地植物不易成活的地區，播種也許是唯一可行的方法。在礦區，即便包含本地種子的表層土是可以獲得的，也還是需要通過播種補充土壤中的種子庫，以建立對營養循環非常重要的物種（如：豆類）；控制腐蝕或保持（如：稀有物種）。出于上述原因，許多礦區采用了直接播種的方法。美國鋁業公司礬土礦公司（見案例研究1）目前每年花費大約四十萬美元在其恢復計

34、劃的播種方面。他們的這些種子包括大約70個種類，全部從當地收集。植被建立的最佳方法，以及提高種子出芽率的方法被廣泛調查。1995年皇家公園植物園（Kings Park Botanic Gardens）研究發現，煙塵可以在很大程度上提高許多種類種子的出芽率，這在整個澳大利亞采礦業中反響巨大，并且這個技術現在已應用于許多礦區以提高出芽率。作為其有效性的一個例子，當一份典型的美國鋁業公司（Alcoa）混合種子在播種之前應用這種技術，其出芽總數將提高到85%，而出芽品種將上升到34%（洛西等1997b）。其他用于提高種子出芽率的技術包括熱處理和gibberillic酸的使用。秧苗種植在一些不適合使用播

35、種；或為了獲得一些其種子很難得到或非常昂貴，并且不易出芽以及儲存時不能成活的物種的情況下還會用到。例如，2003年美國鋁業通過種植二十三個品種的十八萬四千棵秧苗（通過組織培養或插條獲得的）補充了其播種和直接表土回種項目。秧苗種植也同樣被一些建立人造林的公司所使用，以確保較好的樹種有適當的生長空間，以便為未來的管理創造便利條件。動物區系動物區系是恢復生態環境的一個重要部分，許多澳大利亞采礦公司對脊椎動物和無脊椎動物區系進行了大量調查，以深入對動物區系回歸過程的理解，并促進可以維系的動物區系的建立。他們證明，在以重建本地生態系統為目標的采礦業，可以通過為動物區系提供適宜的棲息地來達到使他們回歸到已

36、恢復區域的目的。建立與開采之前相似的植被以確保多數種類的動物及時回遷。達到使自然界動物區系遷徙的目的，首選的方式是按自然法則引進動物，這種方式不會有成本的問題，當棲息環境能夠滿足動物們的要求時，他們必然會回來（如果他們被引進得過早將不會成功）。尼可和尼可（Nichols and Nichols ，2003）一書對恢復礦區生態，重新建立適宜動物生活的環境的一些重要方面進行了討論，案例研究選自加拿大格瑞戈河床礦脈（Gregg River Mine in Canada）一書。（見ICMM 2005）在一些情況下，動物區系種類的生存環境的主要組成部分可能在很多年都不會在礦區恢復工作中呈現出來，例子包括

37、：樹洞，許多鳥類和哺乳動物用于藏身；圓木或圓木堆，底棲動物在其中或下面藏身；棲木，猛禽或其他鳥類（可能引進種子的）所使用的；枯死老樹，有空洞或裂縫等所有這些都能夠為小型脊椎動物或無脊椎動物提供藏身之處；一項名為“開采之后建立動物區系生態環境的創新技術”的項目最近由ACMER完成，他提供了目前許多澳大利亞礦業公司所采取的建立動物區系生態環境的大量科技實例。（見.au ）恢復的監督和管理監督和研究是成功的長期恢復計劃的重要組成部分。監督和研究的目的是：作為質量控制清單，以確認恢復行動得到開展；提供必要數據，促進對恢復的方法進行持續的改進；它們需要做為與ISO 14001相兼容的環境管理系統的一部分

38、；確定恢復的目的是否在實現，或將在可接受的時間框架內實現；確定恢復中出現的任何問題，找到解決方法，并且評估得到恢復的區域和開采后礦山的土地利用的長期可維系性。澳大利亞礦業公司所使用的恢復監督計劃的范例在尼可（2004，2005）以及尼可和福特的著作（2002）中得到描述。出色的監督計劃應當包括基線監督（干擾前）、未開采的相關區域當前的監督、所執行的恢復程序的檔案記錄（為以后參考用，如在對監督結果進行說明時）、對最初的過程活動的監督、以及長期監督恢復過程以便確定目標是否實現。所有恢復使用的礦山土地都需要管理和監督，甚至是在礦山關閉以后。確定需要做什么，以及誰去負責做這些事是任何礦山關閉程序中關鍵

39、的部分。這些問題應當在礦山還在運轉時就及早考慮。所要求的管理的范圍根據所選土地的使用、恢復的目標以及場地的具體因素，如地形、土壤和植被的不同而不同。一般來說，有可能需要的讓渡后管理會包括重新施肥、雜草管理、被放牧動物的轉移或控制、對公眾進入的控制、對所觀察到的被毀壞設施的修復、火的管理、以及安全信號和圍欄的維護。礦山關閉后管理的責任取決于需要做什么、誰將擁有土地并負責對其管理以及司法方面，如安全責任。制定讓渡后管理策略應當包括：準確確定需要什么樣的管理；整體考慮所租借的事項，而不只是要恢復的區域；向股東進行咨詢；對安全方面進行徹底檢查；就誰將負責讓渡后管理的各方面達成一致；并且確定所需資金，以

40、及資金的來源。成功的礦山恢復計劃包括對所有這些問題可行的解決方案。在昆士蘭州博文（Bowen）盆地和新南威爾士州獵人谷（尼可2004、2005）進行的兩個ACMER項目兩個煤礦是由不同公司開展的解決可持續性礦山關閉問題的兩個范例。案例研究1：美國鋁業澳洲公司美國鋁業世界氧化鋁澳洲公司在西澳大利亞的西南部開采礬土礦，該區域冬季的降水量不大，全年降水量大約為1200 mm。采礦活動在紅柳桉樹林中開展，這些樹林是高大的干硬葉林，上層林主要是紅柳桉樹和美葉桉木。這里有相對開闊的中間林種類，如bull banksia和snottygobbles (Persoonia longifolia, P. ell

41、iptica)，而下層林通常不足1米高，主要是各種灌木以及不同類系的草本植物，包括百合科、豆科、掌脈石楠科、第倫桃科、帚燈草科和莎草科植物（貝爾和海德爾1989）。盡管主要的森林區域尚不清楚，它已經受到了諸如伐木、水壩建設和惡疫霉枝枯病的影響，這種病能殺死紅柳桉樹和許多下層植物。森林中主要的土地使用為集水區，其余的使用包括環保、木材生產和旅游。美國鋁業的采礦活動開始于1963年。當前每年大約開采并恢復大約550公頃。礦區以“豆莢”的方式分布，通常范圍為2-60公頃，平均10公頃。露開采礦開始于清除植被并剝離富含種子以及營養的上層土壤，其深度達150mm。這些土地可以現實可行的重新加以恢復利用。

42、0-1米不等的表層土被清除并儲存。然后就會開采礬土，平均深度為4米。開采后，按照自然地形，將礦坑的邊緣加以修整，礦坑的地表被剝開，使之疏松。表層土被放回原處，最終表面的輪廓被劃出以防止侵蝕。通過播種和栽培種植當地樹木和70多種下層植被，并且施肥。在其它地方可以找到更詳細的恢復程序（參見沃德等1993；沃德等1996b；加德納2001）。恢復的總體目的是“恢復一種穩定的、自生的紅柳桉樹林生態系統，根據計劃促進或維護水、木材、休閑、環保和其它為人所提出的的森林價值”。具體的環保目標是“鼓勵與本土紅柳桉樹生態系統類似的植物、動物和土壤特征的發展”（尼可等1991）。為了實現這些目標并確保恢復標準的不

43、斷改進。美國鋁業開展了大量恢復研究計劃，調查與森林生態系統開發中植物和動物群落重新確立相關的方面。相關恢復研究美國鋁業的研究計劃促使該公司去測量其在實現以上目標中所取得的進展，以及設定具體的完成標準，并確定這些標準作為整體礦山關閉過程的一部分是否得以實現。關鍵的研究領域包括生物多樣性重新確立、連續性過程、營養循環、可持續性和對干擾的恢復性。恢復計劃的相關方面總結如下：就持續改進恢復技術進行了大量研究，該技術用來建立一個紅柳桉樹森林生態系統。這由尼可（2003）進行了總結。關鍵的研究領域與疏松、表層土處理、施肥和播種有關。所開發任何具有成本效度的改進措施都被結合使用到恢復方案中。連續性研究已經調

44、查了植物和動物群落隨時間推移取得的發展（如沃德等1990，格蘭特2003，尼可1998，尼可和尼可2003，格蘭特2005）。這些研究發現最初的植物種類會主宰一個地區的植物群落很長時間。 這在術語上稱做“原始植物種類”模型（伊格爾1954）。這使美國鋁業認識到在一開始就建立物種多樣性的重要性，并因此花大力氣研究上述的上層土壤的處理和播種方法。具體的動物群落研究集中在批示生物多樣性和生態系統功能的關鍵方面，諸如鳥類（植被結構、植物種類以及昆蟲豐富性）、爬蟲動物（地面掩蔽處和無脊椎動物的出現）、蜘蛛（植物結構和適當的被掠食者）螞蟻（授粉、土壤通風）、彈尾目昆蟲和白蟻（營養循環）。已經開展具體的營養

45、循環研究，以確定是否為成熟的森林發展儲存了充足的營養，并且，如果是這樣的話，需要時植物是否能夠得到營養。具體的項目與對樹木生長、生物量、垃圾分解、樹葉組織分析、土壤微生物學和土壤剖面的開發（在尼可1998、2003年的著中總結）有關。更近一些的研究研究了在恢復區域中對營養池計劃中的燒除的影響（莫利等2003）。可持續性沒有簡單的方法實現。認識到這一點，美國鋁業對被開發的生態系統可持續性方法的演示集中在對以上描述的連續性和營養循環的發現成果的解釋和理解。如果它在關鍵方面與未開采的森林相一致和/或沒有明顯的問題，這一系統被認為可以是可持續的。因此，在植物種類豐富性以及生態功能上與未開采的森林相一致

46、，并且支持關鍵動物種群的一定數量，這種恢復可能就是可持續的。森林生態系統對火的彈性也被詳細研究。火是紅柳桉樹森林中一個循環的要素，并且使用可控制的燃燒方法的將被恢復的礦區同周圍的森林協同管理十分重要。植物研究已經監督燃燒后的一些參數反映，包括燃料負荷、樹木生長、植物密度、生存植物的覆蓋、物種的豐富性、雜草反映、阿拉伯樹膠的密度以及覆蓋度（格蘭特等1997，格蘭特等1998，史密斯等2000，格蘭特等2003，史密斯等2003）。已經開展了具體的動物群落研究以評估脊椎動物（尼可和尼可2003）以及無脊椎動物（布倫南2002）的反映。美國鋁業的恢復計劃被公認極其成功。收集了恢復后15個月的監督數據

47、，并且與從未開采地區獲得的數據相比較。在恢復中記錄的植物種類的平均值現在同未開采的紅柳桉樹林中控制所記錄的種類相符（圖1；尼可2003）。圖1：該圖顯示了恢復的年份同美國鋁業15個月的恢復的物種的數量的關系，顯示了在同樣規模的紅柳桉林木控制區記錄的物種數量的百分比。動物群監督顯示了得到恢復的礦區的物種的回遷也是成功的，在恢復域區記錄到了超過95%的鳥類、87%的爬蟲動物、所有的哺乳動物以用70-90%的無脊椎動物群的返回（尼可1998）。案例研究2：Consolidated Rutile有限公司Consolidated Rutile有限公司經營北斯特拉德布羅克島（North Stradbrok

48、e）的礦砂礦，該島距昆士蘭州布里斯班40公里。儲藏在又長又高的拋物線狀沙丘中的金紅石、鈦鐵礦和鋯石的重型礦砂被使用大規模挖掘過程開采。在開采后，沙丘被用以下方法重新建立和恢復：用沙丘殘渣對沙丘進行恢復重新散布表土播種包括23種本地樹木和下層物種的種子；在外層覆蓋混合的草本植物或谷物使用一種播種機以300千克/公頃的數量施加特殊混合肥料；使用含瀝清的穩定劑；應用護根物；施加維護肥料；種植苗木；移植木本單子葉植物 (草狀木)；并且建立動物棲息地（如，圓木、直立的死樹等。）克立福德和斯佩奇（1979）對該島的自然植被做了描述。除了一些地區礦產進行了開采外，當前大部分地區的礦產沒有開采，它們由開闊的桉

49、樹林和一些有少量小桉樹（矮小的、多莖的桉樹）的林地組成。在森林和樹林中，分布著不多的拔克西木屬的中層林和許多種下層林。明確用于開發的地區可用作木材生產、使用、環保、供水或綜合以上各方面。這種責任的多樣性以及土地的使用在CRL確定開采后土地出租利用時已經加以考慮。該公司打算通過在所有恢復區域重新建立灌木林以獲得最大的靈活性。這些在同主要股東進行商談后，確定了恢復目標。當前環境管理綜合策略（Consolidated Rutile 1998）中陳述的總的恢復目標是“在盡可能的利用當前技術和最好的環境管理實踐行為的情況下，重新恢復開采之前的本土植物和動物群落，要符合以下標準：”總體目標設定一個目的，在

50、該目的下，通過CRL的最大努力，規劃方案及其最終結果。認識到場地的限制，如土壤的結構的變更可能阻止完全替換為以前存在的群落。如果很明顯，當前最好的實踐行為不能重建生態系統，要對恢復計劃進行修改，以建立最可行的替代方案，以完成計劃的土地使用，并且當目標是最終重新建立同未開采前的控制區類似數量的植物和動物物種，根據當前的氣候和生態條件，它們密度會隨地區和時間的不同而不同。這一再生長方案設計提供充分的植物數量和種類，以使同開采前的情況，或同北斯特拉德布羅克其它地區現有狀態類似植物群落和動物棲息地得以建立。已開發出詳細的監督方案（見尼可和富特2002）。這一方案設計用來測量目標實現的程序，并提供促進恢

51、復的質量的必要信息。隨時間推移，監督方案應當揭示是否生態持續性的其它方面在朝有利方向進行。例如，對樹木生長的測量和健康評估可以顯示營養的缺乏。不過，為了全面評估長期生態系統的可持續性，生態系統發展的其它方面也需要測量和加以理解。它們包括土壤物理和化學發展，土壤微生物和動物生態學，它們在科貝特和哈伍德（2000）的著作中加以總結。他們調查了生態系統持續性中以下方面：同各種本地生態系統相比，在恢復中植物的發展；土壤剖面的發展；琉球松菌根；營養循環和垃圾分解；土壤種子庫；植物水文關系；在恢復的不同階段中火的影響；火對土壤種子庫的影響（研究還在持續中）；以及阿拉伯樹膠的稀釋對恢復發展的影響。其它研究方

52、案著眼于：本地植物種子的冬眠機制；生態系統恢復成功的指示器；在礦物開采盡后的地形條件下，將動物群同生物化學循環相聯系；以及對動物的遷回和均衡系統的研究現在正在開始。諸如木材生產、環保、休閑或集水在內的土地使用的內容的管理在考慮恢復的可持續性時也需要加以考慮。而包括火災和旱災在內的循環性干擾行為也要考慮。這些研究方案顯著地增進了公司對如何開發恢復行為的理解，并對恢復的方法做了許多改進。隨時間推移，所進行的監督也預期有助于進行進一步的改進。案例研究 3：卡拉夫卡拉夫 是一個位于昆士蘭省的中部的伯溫(Bowen)盆地采煤區的明挖的煤礦。降雨量小 (大約 600 毫米) 而且讓人捉摸不定。在該區域有代

53、表性的主要植物包括高大的鐮葉相思樹(澳大利亞金合歡) 叢，白楊(桉樹)林，以及沿著 Blackwater 小溪的零星的桉樹。沒有稀罕的植物在植物學的調查中的記載； 然而，私人采礦使得該地區的生態系統面臨滅絕的危險。在開礦前，該區域主要用于用糧食飼養肉牛。這些放牧活動造成該區域80%的沒有植被覆蓋，剩下的區域也被放牧過。在開礦后，現有的租地禁止放牧，使得鐮葉相思樹叢和一些林地得以生長。采礦開始于 1982 年，現在大約年出產煤五百八十萬噸 (卡拉夫 2002)。在此期間，七千五百萬噸的表層覆蓋土被移到被破壞過的土地用于改造和恢復原貌。截至 2002 年六月，總共 3064 公頃的土地被采礦和相關

54、的活動破壞。當時，有1163 公頃還可以恢復，其中 69% 的受到再次破壞，移去表層， 63% 進行了植被種植。類似在許多其他煤礦的采礦活動，在采礦前，表層土被移到開墾的區域或被儲蓄。在打孔和爆破后，電動的挖掘機被用來除去表層的采礦棄土。露出來的煤層被挖煤機挖開，裝進卡車運到煤碳加工處理廠。采礦棄土被用推土機進行處理。由于膨脹系數，最后的地形是比周圍的土地高。復原后的總體印象是一塊覆蓋著沼澤地植被的偶爾蓄水的起伏不平的地塊。在采礦棄土經過處理后，采取了防止水土流失的措施。表層土被大約 10-15 m 寬，20 cm 深，有 0.5% 的傾斜度的條狀地塊所代替。這些表層覆土與采礦棄土是分離的，因

55、為早期的研究(穆利甘與貝爾，1991)表明，引進的由種在表層土中種子的長成的牧場 Buffel 草 (Cenchrus ciliaris) 生長繁茂，阻止了本地植物物種的成功生長。在外層的斜坡，相應的減少采礦棄土以便用于水土保持的草能迅速生長。深層的種植也同時進行，將放種子的盒子裝在挖掘機上。在裸露的采礦棄土上種植本地的樹和灌木，在條狀表層土地塊種植草和豆類。廣泛的研究和監控已經在卡拉夫展開。這被視為是一個持續不斷的改進過程的一部份, 目的是了解被恢復的生態系統的主要方面，改進恢復技術，而且確定從長期來看，植物和動物是否能實現他們的預定功能。早先的和現在進行的研究主要關注樹和下層矮生植被的建立

56、，土壤營養物和土壤微生物，當地的生態系統發展和植物和動物群成功標準。除了幫助改進恢復技術，在 卡拉夫進行的研究已經提供了長期如何進行恢復，或可能進行的恢復。這對完成標準的建立非常有用。像在許多國家一樣，在澳大利亞，用來決定一個礦何時已經履行了它所有的承諾的恢復目的的標準(即完成標準)富有挑戰性。卡拉夫 是兩個被用于ACMER 研究的礦之一，該研究為了制訂一個在該地區建立針對煤礦的完成標準的程序。研究的細節見 尼可斯(2004)，總結見尼可斯, 格蘭特 and 貝爾 (2005)。給出的程序涉及確定詳細的恢復目標，同時推薦了一個評估計劃目標是否達到的監控程序。挑選的恢復完成標準針對卡拉夫進行了發

57、展，這些在 尼可斯, 格蘭特與貝爾 (2005)中有描述。標準是基于分階段方式的，這就要求 卡拉夫 滿足下列階段所界定的標準或重要事件：計劃這一階段要求所有的目標，程序，地形計劃 , 監控和研究計劃滿足主管當局的要求。建立這一階段要求所有的恢復已經按照預定的程序得以實施，而且保留了必要的記錄。發展和完成這一階段設定必要的標準和重要事件，用于發展被恢復的生態系統，聚焦涉及植物，動物群，地形穩定性，土壤和土地使用的重要方面和指標。監控和保持這一階段涉及煤礦關閉后涉及監控，管理，所有權和責任，資金和危險評估的有關問題。所列標準類型是多樣化的。一些要求特定的行動被采取，如，挖掘和表層土的鋪展, 可核查

58、的記錄被保留以便查證他們已經被做。其它的可能需要對特定的區域進行細致的研究和監控，如，那些表明營養物循環過程正在滿意的進行，或總土壤腐蝕率不超過規定的比率。一些標準需要被在前面的章節中所述的監控計劃驗證。最后，一些標準要求，機制應解決涉及煤礦關閉后的議題，藉此確保，一經所有的標準已經被符合，卡拉夫 將不再繼續承擔有關恢復建立的責任。被發展的程序在新威爾士南部的獵人山谷采煤礦區中被試驗 (尼可斯 2005), 而且正被大量礦區所采用。ACMER 研究和技術轉移計劃澳大利亞礦產擴展和研究中心 (ACMER) 成立于 1998 年。ACMER 是一個非營利的組織，通過澳大利亞礦業協會 (MCA)接受工業界的財政支持，和從研究計劃和技術轉移的參加方獲得支持。ACMER 董事會包括6個工業界成員( 昂格魯-戈登阿善堤澳洲有限公司，BHP 比利頓有限公司，MCA，紐蒙特澳洲有限公司，普雷斯道姆亞太有限公司和里奧葡萄有限公司)，礦物和石油資源委員會 ( 代表所有礦物和能