于明達(dá)，張學(xué)慶，張 渝

（中國礦業(yè)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與測繪工程學(xué)院，北京 100083）

內(nèi)蒙古露天煤礦土地復(fù)墾中的常見問題研究

于明達(dá)，張學(xué)慶，張 渝

（中國礦業(yè)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與測繪工程學(xué)院，北京 100083）

內(nèi)蒙古草原是我國露天煤礦的集中地，露天煤礦因其開采的方式對土地資源造成了大規(guī)模的破壞，為了協(xié)調(diào)資源開發(fā)與環(huán)境保護之間的矛盾，露天煤礦土地復(fù)墾工作成為重中之重。本文以位于內(nèi)蒙古境內(nèi)的霍林河露天煤礦、準(zhǔn)格爾露天煤礦、元寶山露天煤礦和神東馬家塔露天煤礦的復(fù)墾工程為例，對草原地區(qū)露天煤礦土地復(fù)墾工作中存在的問題進(jìn)行研究，吸取經(jīng)驗，總結(jié)不足，以便更好的指導(dǎo)今后草原地區(qū)的露天煤礦復(fù)墾工作。

草原露天煤礦；土地復(fù)墾；經(jīng)驗總結(jié)

1 引言

煤炭產(chǎn)業(yè)是我國國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，2013年，我國的煤炭產(chǎn)量突破37億噸，一次能源生產(chǎn)和消費中煤炭所占比例達(dá)70%以上［1]。在煤炭產(chǎn)業(yè)繁榮的背后，與之對應(yīng)的是大量礦山的開發(fā)帶來的環(huán)境問題。特別是在新興的煤炭主產(chǎn)地內(nèi)蒙古，由于當(dāng)?shù)孛禾抠Y源的賦存狀態(tài)，露天開采成為重要的開采形式。露天煤礦開采對土地的主要破壞形式為挖損和壓占，據(jù)不完全統(tǒng)計，我國平均每露天開采萬噸煤破壞土地0.24ha，其中采場挖損破壞為0.08ha，外排土場壓占土地0.16ha［2]。中國五大露天煤礦中伊敏河露天煤礦（內(nèi)蒙古呼倫貝爾市）、霍林河露天煤礦（內(nèi)蒙古通遼市霍林郭勒）、準(zhǔn)格爾露天煤礦（內(nèi)蒙古鄂爾多斯市）和元寶山露天煤礦（內(nèi)蒙古赤峰市）四大露天礦坐落在內(nèi)蒙古，大規(guī)模的礦山開采導(dǎo)致礦山廢棄物數(shù)量的激增，大量的土地因此遭到破壞和占用，嚴(yán)重擾動了當(dāng)?shù)卮嗳醯淖匀簧鷳B(tài)系統(tǒng)，由此引發(fā)的生態(tài)系統(tǒng)退化需要經(jīng)過相當(dāng)長的時間才可能恢復(fù)，因此必須通過人工干預(yù)，進(jìn)行廢棄礦區(qū)復(fù)墾來加快其恢復(fù)進(jìn)程。

我國露天采煤量較小，僅占總產(chǎn)量的5%左右，我國于1989年才頒布第一部與復(fù)墾相關(guān)的規(guī)范要求——《土地復(fù)墾規(guī)定》，開始要求把露天煤礦土地復(fù)墾納入礦山工程設(shè)計中，因此我國露天煤礦的復(fù)墾工作在計劃和組織方面還有很大的不足，有必要通過完成的復(fù)墾工程來找出問題總結(jié)經(jīng)驗，以便指導(dǎo)今后露天煤礦的復(fù)墾工作。

2 草原露天煤礦土地復(fù)墾實例

2.1 神東礦區(qū)馬家塔露天煤礦復(fù)墾

神府東勝馬家塔露天礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市伊金霍洛旗烏蘭木倫鎮(zhèn)，井田面積4.94 km2。該露天礦是神府東勝煤田1986年第1個建成投產(chǎn)的煤礦，設(shè)計露采規(guī)模60萬t/a，2005年的實際開采量已達(dá)到300萬t/a。露采區(qū)呈不規(guī)則梯形狀，走向與烏蘭木倫河平行，南北長3 530m，北端寬南端窄，最寬處481m，平均寬度413.5m，露采區(qū)面積146hm2，煤層平均厚度4m，覆蓋層為烏蘭木倫河沖積物，厚度10m～12m，成分主要是沙礫石，采剝比2：1～3：1。［3]

馬家塔露天礦土地復(fù)墾對象為回填的采空區(qū)，即煤炭采完后形成的采空區(qū)成為下一個采區(qū)剝離土的回填區(qū)，土地復(fù)墾就是從回填開始的。為了節(jié)約開支，采取最為原始的混和回填的方法：就是在剝離時不分表土和底土，也不分巖土成分和粒徑，同時剝離，混和回填。有些地段甚至將煤矸石和建筑垃圾也作為回填物質(zhì)倒入采坑。所以，復(fù)墾區(qū)的土地基本上沒有成熟的表土，沒有土壤層次。

復(fù)墾區(qū)喬灌草造林綠化地共76.3hm2（其中喬灌造林38.6hm2、飼草地33.9hm2、育苗地3.8hm2），種植前將復(fù)墾區(qū)內(nèi)1cm～60cm土層中1.5cm以上矸石全部清理出來，平整、修垅。喬木造林樹種主要選擇油松和雜交楊，后來又陸續(xù)增加了側(cè)柏、檜柏等針葉樹；飼草主要播種了沙打旺與2年生草木樨。

除綠化造林地，復(fù)墾區(qū)還設(shè)農(nóng)業(yè)種植地2.5hm2，分為露地大田栽培和大棚保護地2種，種植前1cm～30cm土層內(nèi)大于0.3cm石粒清理干凈。露地大田種植農(nóng)作物品種是糜子、蕎麥、玉米、豇豆、葵花、馬鈴薯、大白菜、豆角；加溫大棚保護地種植蔬菜品種有番茄、黃瓜、茄子、青椒。

復(fù)墾工程完成后，成立管理所進(jìn)行專門管理。但管理運營一段時間之后發(fā)現(xiàn)，總體上各種作物生長狀況均不甚理想。在去除管理措施、灌溉和氣候因素帶來的影響后發(fā)現(xiàn)，這樣整體性的生長異常應(yīng)該另有原因。經(jīng)細(xì)致的調(diào)查分析后認(rèn)為，復(fù)墾土與原狀土在土壤養(yǎng)分上的差異是最主要的原因。為驗證分析結(jié)果，選取了當(dāng)?shù)氐湫驮瓲钔寥琅c復(fù)墾區(qū)土壤進(jìn)行養(yǎng)分對比試驗，結(jié)果如下：

表1 馬家溝露天煤礦原狀土與復(fù)墾土養(yǎng)分狀況對比

由對比結(jié)果可知，復(fù)墾土與原狀土相比，在各項土壤養(yǎng)分上都存在明顯差異。聯(lián)系復(fù)墾工程初期回填土的處理方式推測，這是由于混和回填土壤肥力低下且難以熟化、才使得所栽植的各種植物的生長狀況都不理想。

2.2 霍林河一號露天煤礦復(fù)墾

霍林河一號露天礦區(qū)地處科爾沁草原深處，位于內(nèi)蒙古自治區(qū)通遼市西北部霍林郭勒市扎魯特旗境內(nèi)。煤區(qū)包括南露天煤礦、北露天煤礦，排土場設(shè)計占地總面積20.7km2，現(xiàn)占地面積12.3km2。自20世紀(jì)70年代以來，煤礦生產(chǎn)對礦區(qū)土地資源、生態(tài)環(huán)境和植被資源產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，為此，礦區(qū)1993—2006年陸續(xù)開展了排土場平臺及邊坡的植被恢復(fù)工作。排土場排棄物主要為表土、泥巖、高灰分劣質(zhì)煤、煤矸石和砂巖的混合物，不適宜植物生長，而本區(qū)表土多為黃土、沙土和黑色腐植土，厚度1～12m不等，土壤營養(yǎng)豐富，植物生長茂盛，因此在復(fù)墾中采用了將表土覆蓋在排土場上部的方法，創(chuàng)造了較好的土壤條件。在參照了其他地區(qū)的復(fù)墾工程中成功栽植的復(fù)墾植物后，排土場移栽的樟子松、落葉松、沙棘、山杏、小葉錦雞兒、金露梅、丁香、黃刺玫等植物，栽植當(dāng)年整體存活率達(dá)80%以上，但后續(xù)生長表現(xiàn)不一，其中以平臺上沙棘長勢最為良好，5年內(nèi)即形成了一定覆蓋度的人工群落，平均高度65cm，地莖11cm，而且地表還形成了較大面積的枯枝落葉層斑塊，大部分可達(dá)20-30cm厚，使得腐殖質(zhì)含量大大提升。剩余的植物中，山杏和丁香也有較好的表現(xiàn)，覆蓋度達(dá)到了25%。但是樟子松、落葉松和黃刺玫等植物，雖然當(dāng)年成活率在90%以上，但因其先天的耐旱性較差，后期存活甚少。

霍林河一號露天礦所選取的復(fù)墾植物都是從其他復(fù)墾工程中表現(xiàn)優(yōu)異的植物中選取的，但就復(fù)墾中的實際表現(xiàn)而言，只有沙棘、山杏、丁香等表現(xiàn)較為滿意，其他栽植的植物都表現(xiàn)出了對環(huán)境極大的不適應(yīng)。

2.3 準(zhǔn)格爾（黑岱溝）露天煤礦復(fù)墾

黑岱溝露天煤礦位于內(nèi)蒙古鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗東部，地處黃河西岸，黑岱溝與龍王溝之間，礦區(qū)面積達(dá)55km2。根據(jù)規(guī)劃黑岱溝露天煤礦總占地5124hm2，其中外排土場占地629hm2，內(nèi)排土場和采場4236hm2，工業(yè)廣場259hm2。由于礦區(qū)開發(fā)建設(shè)，大量土地被征用，導(dǎo)致原生地表地形地貌被破壞，自然生態(tài)被破壞殆盡，加劇了生態(tài)環(huán)境的惡化，如果不及時治理，逆向演變的惡性循環(huán)就會很快發(fā)生。因此，黑岱溝礦區(qū)土地復(fù)墾與生態(tài)重建就成為一項十分重要的任務(wù)。

露天礦從1992年開始就積極進(jìn)行土地復(fù)墾。北排土場1995年開始復(fù)墾，到2001年底累計完成復(fù)墾面積78.67hm2；東排土場1998年開始復(fù)墾，到2001年底累計完成復(fù)墾29.97hm2。

就黑岱溝露天礦的實際情況來看，上覆土層土源充足，剝離堆積到排土場使得復(fù)墾區(qū)覆土資源豐富，但是這些土壤堅實、滲透性差、質(zhì)地差，有效水分和有機質(zhì)含量極低，對植物的生長極其不利，因此，礦區(qū)根據(jù)這樣的實際情況，在復(fù)墾區(qū)首先通過種植豆科牧草的方法來改良土壤狀況，最初種植有固氮作用的紫花苜蓿，草木棲，沙打旺，沙棘，紅豆草等豆科灌木或牧草，然后以綠肥壓青、秸稈還田等方式將有機物歸還土壤，增加土壤的有效含氮量和有機質(zhì)含量，加速土壤熟化和土壤改良速度，初步滿足繼續(xù)栽植其他復(fù)墾植物的要求。

土壤改良完成后，礦區(qū)根據(jù)多年實驗研究和其他地區(qū)的土地復(fù)墾經(jīng)驗，選擇出60余種不同植物進(jìn)行載植，但其中能較好生長的只有紅豆草、紫花苜蓿、沙打旺、草木樨、甘草、冰草、無芒雀麥、披堿草、檸條、沙棘、黃刺玫、連翹、榆葉梅、油松、刺槐、新疆楊、云杉、山杏、蘋果等15種。

2.4 元寶山露天煤礦復(fù)墾

元寶山露天煤礦位于內(nèi)蒙古自治區(qū)赤峰市境內(nèi)，年設(shè)計生產(chǎn)能力500萬t原煤，年剝離巖土1000萬m3左右。就礦區(qū)的地質(zhì)情況來看，上覆表土層厚2—3m，大部分剝離物為河卵石。按照礦區(qū)規(guī)劃，把復(fù)墾過程規(guī)劃分為三個階段：初期階段，種植豆科植物沙打旺、草木樨、細(xì)化苜蓿、紅豆草固氮，用綠肥壓青、秸稈還田等方法將植物中的有機物歸還給土地，實現(xiàn)土壤改良，加速土壤熟化，防止水土流失，再配合沙棘、檸條等速生植物為主迅速恢復(fù)植被覆蓋度，這一階段以牧草和灌木為主要復(fù)墾植物，待其發(fā)生退化后再進(jìn)一步實施計劃；中期階段，種植具有持續(xù)改善生態(tài)環(huán)境的永久植被，根據(jù)土壤元素組成及肥力狀況，選擇了刺槐、旱柳、小葉楊、油松等易適應(yīng)脆弱環(huán)境生長，抗性強，抗旱，抗寒，抗瘠薄，抗病蟲害，耐受性較強的樹種；后期階段，著眼礦區(qū)環(huán)境綜合治理和土地開發(fā)的綜合利用。

目前，整個復(fù)墾工程已經(jīng)進(jìn)行到中期階段，采用了草、灌、喬混交的模式，如野牛草——檸條——小葉楊的種植模式，就其垂直分布來看，小葉楊高2.45m，牧草高0.8m，灌木叢高1.1m，分為三個層次；其次就其根系入土深度來看，灌木入土深為1.5m左右，小葉楊根系入土深度為1m，牧草根系入土深度0.15m，也是分為三個層次，有效的保護地表各層土壤。值得注意的是，采用混交模式的林塊的生長速度較純林塊增加2%—6%。

3 草原露天煤礦土地復(fù)墾建議

內(nèi)蒙古草原作為我國露天煤礦的重要集中地，礦區(qū)復(fù)墾工作必將越來越受到重視，因此針對本地區(qū)的環(huán)境特點，提出適用的復(fù)墾建議是極為必要的。通過以上草原地區(qū)露天煤礦土地復(fù)墾的實例，總結(jié)各個礦區(qū)在復(fù)墾過程中的優(yōu)點和不足，對草原露天煤礦土地復(fù)墾規(guī)劃做出如下建議。

3.1 土壤改良

土壤是整個生態(tài)系統(tǒng)的基質(zhì)與生物多樣性的載體，重構(gòu)土壤質(zhì)量的高低是土地復(fù)墾成功與否的關(guān)鍵所在［4]。露天煤礦的復(fù)墾區(qū)多針對的是排土場，因此來說復(fù)墾區(qū)的土壤絕大部分是原采區(qū)表土與心土的混合物，其性質(zhì)與原有或周圍未經(jīng)破壞的土壤性質(zhì)有較大的差別，存在著許多限制植物生長的因素，如PH值、營養(yǎng)元素、有機質(zhì)等。所以，在復(fù)墾過程中首要工作就是將礦區(qū)內(nèi)已經(jīng)不適合植物生長的土壤改良為可為植物生長所用的土壤。土壤改良目前主要有兩種方式。一是覆土法，即將適宜栽種的土壤覆蓋在表面，初期作物或樹木易于成活，環(huán)境能較快得到改善，但由于各個礦區(qū)的地質(zhì)狀況差異較大，綜合來看這種方法的費用較高。另一種是原地土壤改造法，包括PH值改良和土壤肥力改良，目前多數(shù)復(fù)墾工程都是采用這種方法。

3.1.1 PH改良

采礦剝離產(chǎn)生的固體廢棄物常會影響土壤的PH值，PH值過高或過低（堿性或酸性）的土壤不僅會影響植物的生長還會影響土壤中養(yǎng)分的活性。對于酸性土壤可采用生石灰、熟石灰和石灰石等材料再加上綠肥共用的方法（如不施加綠肥增加有機質(zhì)，土壤反而會變黃變瘦），拌入土壤以中和土壤酸性；對于堿性土壤，可施入腐熟的糞肥、泥炭、鋸木屑、食用用酸性肥料來改善土壤狀況。

3.1.2 土壤肥力改良

土壤的肥力決定了可提供給植物生長養(yǎng)分的多少。土壤肥力的改良可從施肥改良和生物改良兩方面進(jìn)行。施肥改良就是將天然的或人造的物質(zhì)加到土壤中以提供植物生長所需的養(yǎng)分，此法可有效增加土壤中的速效養(yǎng)分（如速效磷、速效鉀等），作為復(fù)墾這樣的大規(guī)模土地培肥，可使用有機肥和雜費以便控制成本，如城市污泥、河溝泥、生活污泥、泥炭、秸桿、木屑等；生物改良是通過種植綠肥來增加土壤的有機質(zhì)和有效肥分，同時綠肥還可以為昆蟲、微生物等生物提供生存環(huán)境和餌料，通過益向引導(dǎo)逐步恢復(fù)復(fù)墾區(qū)的土壤肥力。此外還可以在土壤中培養(yǎng)和引進(jìn)微生物，達(dá)到菌肥的效果。

3.2 植物選擇

幾乎所有的自然生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)總是以植被的恢復(fù)為前提，因此植被恢復(fù)是露天煤礦生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)的關(guān)鍵。為了加快植被的恢復(fù)速度，栽植植物種類的選擇尤為關(guān)鍵。復(fù)墾區(qū)栽植植物的選擇建議遵循以下幾條基本原則［5]：

3.2.1 生態(tài)學(xué)穩(wěn)定

生態(tài)學(xué)穩(wěn)定是指栽植后成活率高，生長速度快。這需要選擇具有較強的適應(yīng)能力的植物，對干旱、潮濕、瘠薄、鹽堿、酸害、病蟲害等不良立地因子有較強的忍耐能力。

3.2.2 優(yōu)先選擇鄉(xiāng)土植物

天然地分布在當(dāng)?shù)氐闹参铮墙?jīng)過長期與當(dāng)?shù)丨h(huán)境相適應(yīng)的產(chǎn)物，一般地說成活率高，成功的把握性大，其生長迅速且適應(yīng)性強。

3.2.3 選擇耐貧瘠的肥料樹種

礦山的復(fù)墾區(qū)土地往往比較貧瘠，肥力低下，由于復(fù)墾費用的缺少，想通過后期人工施肥的途徑來顯著提高土地的肥力是很難行得通的，因此選擇耐貧瘠的植物，特別是注意選擇那些本身就具有固氮能力的豆科植物，可在種植期間，持續(xù)的改善土壤狀況，如北方常見的刺槐、紫穗槐、胡枝子等（此外有些非豆科植物也具有出色的固氮能力，如沙棘、愷木等）。這些植物不僅自身具有極強的生存能力，同時還兼顧了對土壤的改良作用，可謂一舉兩得。

3.2.4 較高的效益

復(fù)墾區(qū)植被恢復(fù)除了追求涵養(yǎng)水源、固土護坡、攔截泥沙等環(huán)境效益之外，也要追求速生、豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)的經(jīng)濟效益，在滿足主要的條件之外，可選擇一些經(jīng)濟附加值較好的植物栽種。

由此可見，在確定栽植方案之前，最好先進(jìn)行細(xì)致的調(diào)查研究，必要時還須進(jìn)行植物篩選試驗，以便切實掌握立地條件與各種植物生長的相互關(guān)系，這樣方可提出栽植方案，以保證復(fù)墾過程的順利。

3.3 植物配置

復(fù)墾區(qū)所栽植的植物除了追求高成活率之外，更應(yīng)該考慮其效用的長短。從現(xiàn)在可知的復(fù)墾經(jīng)驗中可知，草本植物在復(fù)墾初期對侵蝕的控制是非常有效的，但由于草原氣候干旱等原因，一般情況下，草本植物1～3年后就會發(fā)生退化；灌木和喬木對地表的保護能夠提供一個長期或永久性的作用，但其栽植密度較牧草低，會使得部分土地閑置，降低了對侵蝕的控制力度，而且灌木和喬木對土壤肥力的要求也要高于牧草，對于復(fù)墾土地壓力較大。因此，建議草原露天煤礦復(fù)墾區(qū)植物配置選擇草、灌、喬混合的模式，在初期種植牧草控制侵蝕，恢復(fù)土壤肥力，之后再種植喬灌木以求長期的保護，形成草、灌、喬混交的模式，喬灌木持久保護土壤，牧草持續(xù)改善土壤的肥力，形成良性循環(huán)。

4 結(jié)語

近年來，內(nèi)蒙古地區(qū)煤炭開發(fā)產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，帶來顯著經(jīng)濟效益的同時，也付出了沉重的環(huán)境代價，頻發(fā)的沙塵天氣嚴(yán)重影響了京津地區(qū)生態(tài)環(huán)境質(zhì)量，草場大量被破壞限制了畜牧業(yè)發(fā)展，影響了當(dāng)?shù)厝嗣竦纳睢Ｃ旱V開發(fā)及工程建設(shè)活動引發(fā)的土地破壞問題，已不單純是一個生態(tài)環(huán)境問題，而是關(guān)系到一個區(qū)域經(jīng)濟發(fā)展和人類生存的根本性問題，因此，土地復(fù)墾工作顯得尤為重要。

內(nèi)蒙古地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱，氣候干旱，實施土地復(fù)墾的過程中困難較多，通過研究區(qū)內(nèi)現(xiàn)有礦區(qū)復(fù)墾案例對比研究，得出一套較為適宜當(dāng)?shù)氐膹?fù)墾模式，希望對復(fù)墾工作有一定的指導(dǎo)意義，爭取把對生態(tài)環(huán)境的破壞降到最低。但是露天礦區(qū)土地復(fù)墾是一項長期性工作，本文所采集的各種數(shù)據(jù)僅僅是幾個較為有代表性的復(fù)墾區(qū)初期復(fù)墾結(jié)果，因此還需要進(jìn)行長期觀測，不斷地總結(jié)、分析、驗證復(fù)墾技術(shù)。

［1]胡振琪，魏忠義．煤礦區(qū)采動與復(fù)墾土壤存在的問題與對策［J]．能源環(huán)境保護，2003，17（3）：3-7，10．

［2]礦區(qū)生態(tài)破壞防治技術(shù).北京：煤炭工業(yè)出版社

［3.]康世永.馬家塔露天礦土地復(fù)墾方式的探討［J].露天采煤技術(shù)，1998，（02）：48-49.

［4]伊克昭盟土壤普查辦公室.伊克昭盟土壤［M].呼和浩特：內(nèi)蒙古人民出版社，1989.

［5]范軍服.露天煤礦土地復(fù)墾理論與方法研究［D].

Research on comm on p rob lem s in open-pit coal mine land reclam ation in Inner Mongo lia

Yu mingda，Zhang Xueq ing，Zhang Yu
（China University of min ing＆Techno logy，Beijing，100083）

Inner Mongolia grassland is centrally of open-pit coal mine in our country，open-pit coal mine because of its mining way caused massive destruction of land resources，in order to coordinate the contradiction between resource development and environment protection，open-pit coal mine land reclamation work become a top priority.Based in Inner Mongolia inHuolinhe opencast coal mine，ZhunGeEr open-pit coal mine，Yuan baoshan open-pit coal mine and shendong open-pit coal mine reclamation engineering as an example，open-pit coal mine in grassland area to study the problems of land reclamation work，learn，summarizes the insuff ciency，in order to better guide the grassland area of opencast mine reclamation work in the future.

grassland open-pit coal mine；Land reclamation；experience