王 佟杜 斌李聰聰王 輝周 偉王 宏林中月趙 欣熊 濤

(1.中國煤炭地質(zhì)總局,北京 100038; 2.西安科技大學(xué) 地質(zhì)與環(huán)境學(xué)院,陜西 西安 710054; 3.中國煤炭地質(zhì)總局勘查研究總院,北京100039;4.中國煤炭地質(zhì)總局航測遙感局,陜西 西安 710199;5.中國地質(zhì)大學(xué)(北京)土地科學(xué)技術(shù)學(xué)院,北京 100083;6.中國煤炭科工集團(tuán)北京土地整治與生態(tài)修復(fù)研究院 北京 100013;7.中煤地質(zhì)集團(tuán)有限公司,北京 100049)

煤炭是我國的優(yōu)勢礦產(chǎn)資源,在我國的能源結(jié)構(gòu)中具有基礎(chǔ)性保障地位[1]。近年來煤炭在能源中的比例有一定下降,但仍占我國能源的60%左右,且煤炭的生產(chǎn)和消費(fèi)量仍在逐年增加。煤炭開采引起的生態(tài)環(huán)境問題與生態(tài)修復(fù)治理已經(jīng)得到廣泛的關(guān)注,根據(jù)我國煤炭資源“九宮”分區(qū)的特征[2],結(jié)合地形地貌、自然氣候和生態(tài)功能分區(qū)等因素,除西藏及周邊地區(qū)煤炭資源賦存少且未大規(guī)模開發(fā)之外,將我國煤炭生態(tài)地質(zhì)恢復(fù)治理類型分區(qū)劃分為以下8 種:東北平原區(qū)、黃淮海平原區(qū)、東南低山丘陵地區(qū)、沙漠草原區(qū)、沙漠戈壁區(qū)、高原高寒區(qū)、黃土高原區(qū)和山地巖溶區(qū),其中高原高寒地區(qū)生態(tài)環(huán)境脆弱,是生態(tài)環(huán)境修復(fù)治理和資源保護(hù)的難點(diǎn)地區(qū),筆者以青海省木里礦區(qū)為例,通過礦山生態(tài)恢復(fù)治理工程實(shí)踐研究高原高寒地區(qū)生態(tài)修復(fù)治理模式和關(guān)鍵技術(shù)。

木里礦區(qū)位于祁連山南麓腹地,黃河重要支流大通河源頭,背靠祁連山國家公園,祁連山是我國西北地區(qū)重要的地理分界線和生態(tài)安全屏障的重要組成部分,也是物種遺傳基因庫和生物多樣性保護(hù)優(yōu)先區(qū)域和青海湖水源涵養(yǎng)地,又是我國西部生態(tài)安全屏障的重要組成部分,生態(tài)地位和水源涵養(yǎng)功能都極其重要。近些年來,在全球變暖的大背景下,氣候環(huán)境的變化對青藏高原生態(tài)系統(tǒng)群落組成和結(jié)構(gòu)、植物生長狀況、植被覆蓋度[3-5]、草地植被和土壤環(huán)境[6]、高寒植被的物候特征[7-8]都產(chǎn)生了一定的影響,但相對氣候產(chǎn)生的影響,人類采礦活動造成的影響程度更大。

木里礦區(qū)是青海省最大的煤炭礦區(qū)也是西北地區(qū)重要的煉焦煤資源產(chǎn)地[9],同時又是我國陸域天然氣水合物分布區(qū)[10]。前人對木里地區(qū)在煤炭資源賦存規(guī)律[11-14]以及天然氣水合物[10,15-17]等方面的研究較多,20世紀(jì)60年代木里煤田發(fā)現(xiàn)以后,逐步進(jìn)行小規(guī)模開采,大規(guī)模的開采始于21世紀(jì)初,主要為大開挖式露天開采,在開采煤炭資源的同時,對生態(tài)環(huán)境的影響日益加劇,引起了國內(nèi)外不同程度的關(guān)注。2014年8月英國《衛(wèi)報(bào)》報(bào)道了木里露天煤礦開采對生態(tài)系統(tǒng)擾動與破壞情況,在國內(nèi)外引起了強(qiáng)烈反響。2014—2018年,青海省對木里礦區(qū)進(jìn)行了生態(tài)環(huán)境綜合整治,并取得了較好的治理效果,但仍有企業(yè)非法開采煤炭資源,2020年8月《經(jīng)濟(jì)參考報(bào)》對興青公司非法開采進(jìn)行了報(bào)道[18],在社會上產(chǎn)生了一定的影響,青海省委省政府迅速行動,開展大面積礦山環(huán)境恢復(fù)治理。

新時代生態(tài)文明建設(shè)已上升到國家戰(zhàn)略高度,綠水青山就是金山銀山,生態(tài)環(huán)境保護(hù)與修復(fù)要遵循“山水林田湖草”生命共同體理念[19],煤礦山環(huán)境治理及生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究是煤炭地質(zhì)研究的重要方向[20],必須統(tǒng)籌好資源保障與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系[21],以水而定、量水而行,因地制宜[22],在修復(fù)中最大程度的保護(hù)水資源。針對煤礦生態(tài)修復(fù)治理,國內(nèi)有學(xué)者提出“邊采邊復(fù)[23]”的理念與技術(shù),但大部分是基于低海拔地區(qū)的煤礦山生態(tài)修復(fù)。近年來,專家學(xué)者從高原高寒地區(qū)生態(tài)修復(fù)的現(xiàn)狀出發(fā),就加強(qiáng)統(tǒng)一規(guī)劃、劃定生態(tài)紅線、積極完善生態(tài)補(bǔ)償機(jī)制等方面提出對策建議[24-27],并在采坑回填及地表生態(tài)恢復(fù)[28]、覆土措施[29]、凍土保護(hù)[30-31]及礦山遙感監(jiān)測[32-35]等方面都做了有益的探索,但尚未形成系統(tǒng)化的修復(fù)治理體系。木里礦區(qū)生態(tài)恢復(fù)是目前我國在高原、高寒、高海拔地區(qū)開展的大面積礦山治理的首例示范性工程,國內(nèi)外鮮有成功經(jīng)驗(yàn)和成熟模式可借鑒,具有很強(qiáng)的探索和試驗(yàn)意義。筆者在主持開展木里礦區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合治理的實(shí)踐過程中,以“山水林田湖草”為一個生命共同體的理念,從煤炭生態(tài)地質(zhì)勘查[21]角度,針對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境與資源的破壞和擾動,開展有針對性的關(guān)鍵技術(shù)研究,形成高原高寒區(qū)的生態(tài)環(huán)境修復(fù)治理模式,著力實(shí)現(xiàn)木里礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量整體修復(fù)提升,與周邊自然生態(tài)環(huán)境有機(jī)融合,為高原高寒地區(qū)煤礦區(qū)生態(tài)修復(fù)提供借鑒。

1 礦區(qū)現(xiàn)狀與主要生態(tài)環(huán)境問題

1.1 礦區(qū)現(xiàn)狀

木里礦區(qū)地處中祁連山高海拔地區(qū),主要以高原冰緣地貌類型為主,海拔3 800～4 200 m,為典型的高原高寒缺氧地區(qū),屬典型的高原大陸性氣候,自然條件非常嚴(yán)酷,土壤類型主要以高山草甸土、沼澤草甸土為主,土層厚度10～50 cm,常年凍土覆蓋,沼澤、濕地和高山草甸發(fā)育。植被類型分為高寒沼澤類和高寒草甸類,具有較明顯的高寒地區(qū)形態(tài)特征。區(qū)內(nèi)生態(tài)環(huán)境較脆弱,易被破壞,且難以恢復(fù)[9]。區(qū)內(nèi)發(fā)育的河流有上哆嗦河、下哆嗦河、江倉曲及其支流,均屬大通河水系。河水依靠高山融雪水、泉水及大氣降水補(bǔ)給,采坑兩側(cè)多為季節(jié)性沖溝。水文地質(zhì)條件簡單,地表水動態(tài)隨季節(jié)性變化明顯。木里礦區(qū)含煤地層為中侏羅統(tǒng)江倉組和木里組,主要開采煤層為下1、下2 煤層,煤層埋深0～1 000 m,平均煤層厚度7～12 m,屬暴露式-半隱伏式煤田。根據(jù)《木里煤田礦區(qū)總體規(guī)劃》,該礦區(qū)由江倉、聚乎更、弧山和哆嗦貢瑪4個區(qū)組成,目前,弧山區(qū)尚未開發(fā),聚乎更區(qū)、江倉區(qū)和哆嗦貢瑪區(qū)進(jìn)行了不同程度的開發(fā),共形成11 個露天采坑、 19 座渣山,采坑總面積1 433.04 萬m2、容積68 242.94 萬m3;渣山總面積1 856.79 萬m2、總體積48 946.62 萬 m3, 采坑渣山總占地面積達(dá)3 289.83 萬m2。其中以聚乎更區(qū)開采規(guī)模最大,共有聚乎更三號、四號、五號、七號、八號和九號井6 個采坑,采坑總面積1 118.74 萬m2,最大采坑深度150 m,共形成12 座渣山,渣山最大高達(dá)50 m,總面積1 337.24 萬m2,總體積35 068.1 萬m3(圖1)。

圖1 木里礦區(qū)聚乎更區(qū)采坑、渣山分布Fig.1 Distribution of mining pits and slag hills in Jvhugeng District of Muli mining area

1.2 主要生態(tài)環(huán)境問題

以往“有水快流”的簡單開采方式,特別是一些非法露天開采對礦區(qū)原生態(tài)環(huán)境造成了破壞,影響了生態(tài)景觀、生態(tài)安全屏障、水源涵養(yǎng)能力、土壤保持及生物多樣性保護(hù)功能。2014年以來,青海省對木里礦區(qū)開展了一系列修復(fù)治理工作,主要開展了采坑邊坡與渣山整治、局部覆土復(fù)綠和網(wǎng)圍欄管護(hù)等治理措施,取得了一定的積極成效,礦區(qū)生態(tài)環(huán)境總體呈好轉(zhuǎn)趨勢[34],但木里礦區(qū)分布地域跨度大,治理任務(wù)重,加之自然條件差,雖然生態(tài)環(huán)境綜合整治之后生態(tài)功能有所提升,但距離原生狀態(tài)下的生態(tài)系統(tǒng)功能仍有一定差距,恢復(fù)效果有待進(jìn)一步提高。

通過遙感解譯并結(jié)合野外現(xiàn)場調(diào)查,木里礦區(qū)主要生態(tài)環(huán)境問題具體表現(xiàn)為:地貌景觀破壞、植被破壞、土地挖損和壓占、凍土破壞、水系濕地破壞與采坑積水、地下水含水層破壞、土地沙化與水土流失、不穩(wěn)定邊坡8 種類型。

(1)地貌景觀破壞。木里礦區(qū)采礦活動主要發(fā)生在盆地內(nèi)濕地和草甸地區(qū)。露天開采共形成11 個規(guī)模不等的采坑和19 座渣山,同時大規(guī)模的工業(yè)場地建設(shè),在地面上形成了大量的人工建筑物和道路,采坑-渣山-工業(yè)場地等工程景觀與周邊自然景觀極不協(xié)調(diào),嚴(yán)重破壞了高寒沼澤草甸及原河流生態(tài)系統(tǒng)。受煤礦開采導(dǎo)致采坑-渣山-工業(yè)場地等非天然景觀的出現(xiàn),由原來的高寒草甸變?yōu)槁愕鼐坝^,2001年礦區(qū)開采前,高寒草甸景觀優(yōu)勢度達(dá)77.43%,且斑塊連通性好;礦區(qū)開采后至2019年,優(yōu)勢景觀變?yōu)槁愕?景觀占比達(dá)到88.02%,景觀優(yōu)勢度達(dá)67.98%[36]。

(2)植被破壞。因煤礦露天開采形成的采坑、渣山、道路、工業(yè)場地等工程及其周邊地區(qū)植被均遭受了破壞,濕地嚴(yán)重退化。同時露天采掘、道路揚(yáng)塵及爆破煙塵形成的降塵污染周圍草地,影響牲畜牧食,致使草地使用功能有所降低。牲畜常年吸食受污染的水源、牧草后,影響正常發(fā)育,使畜牧業(yè)經(jīng)濟(jì)受損,采掘、爆破、運(yùn)輸?shù)纫褜ΦV區(qū)周邊草場造成煤塵和土壤揚(yáng)塵污染。

對比木里礦區(qū)2001年開采前和2019年開采后的植被覆蓋狀況,高寒草甸面積占礦區(qū)總面積的比例由2001年的93.98%降至2019年的6.56%;裸地面積由2001年的1.42% 上升至2019年的88.02%。平均植被覆蓋度(FVC)由0.89 降至0.29,平均植被指數(shù)(NDVI)由0.67 降至0.37。

(3)土地挖損和壓占。礦區(qū)主要土地類型為天然牧草地,據(jù)2020-07-25 遙感解譯結(jié)果顯示,聚乎更區(qū)內(nèi)礦山開發(fā)占損土地共計(jì)3 798.29 萬m2,損毀土地類型為沼澤草地。其中采場1 206.43 萬m2,沿北西方向展布;渣堆占地面積2 105.96 萬m2,沿采坑兩側(cè)分層堆放;工業(yè)廣場包括辦公區(qū)、生活區(qū)、礦區(qū)道路等,面積485.90 萬m2。土地?fù)p毀和壓占導(dǎo)致天然草甸、濕地破壞,影響了原生態(tài)系統(tǒng)功能。

(4)凍土破壞。煤炭開采形成的采坑(積水)、渣山改變了原有的多年凍土層埋藏深度、厚度、破壞原有的凍融平衡關(guān)系。開挖揭露并破壞了原有的凍融層和多年凍土層,導(dǎo)致多年凍土層上限下移和側(cè)移;采坑積水會在坑底形成融區(qū),從而阻礙凍土層的形成,同時渣石堆放形成渣山,改變了凍融層下限,破壞了原有的凍融平衡;其次礦井工業(yè)場地建設(shè)和工程擾動,造成凍融層下限下移,打破了原有的凍-融平衡。近10 a 凍土地溫監(jiān)測資料顯示,木里礦區(qū)周邊多年凍土上限下降率在0～20 cm/a,2014年礦區(qū)全面停止生產(chǎn)后,礦區(qū)的凍土環(huán)境不再有顯著的變化,但已破壞的凍土環(huán)境并未有顯著改善。

(5)水系濕地破壞與采坑積水。木里礦區(qū)煤炭露天開采造成局部地表地形地貌條件的改變,天然河道被人為截?cái)?、改?破壞了地表水系、地表水徑流條件,水源輸送能力和水源涵養(yǎng)功能下降。地表水疏干、原始承壓水位將逐漸下降,地下潛水(凍結(jié)層上水)下降,多年凍土的完整性破壞,使地下水、地表水發(fā)生水力聯(lián)系,導(dǎo)致濕地退化,造成植被退化,造成水源流通能力和水源涵養(yǎng)功能下降。除采場、排渣場、工業(yè)場地等占地對濕地直接造成破壞外,原有的地層熱平衡被打破、被開挖或被占壓、占用區(qū)域周圍的凍土層不斷地?cái)U(kuò)大其熱融范圍,其地表水不斷的下滲,導(dǎo)致周邊濕地退化。

開采形成的采坑,形成負(fù)地形,地表水直排或通過下滲潛流、地下含水層被揭露,不同水源的水匯聚到采坑,在部分采坑內(nèi)形成積水,積水直接影響采坑和渣山邊坡的穩(wěn)定性,同時采坑積水的熱融效應(yīng),對周邊凍土層造成破壞。聚乎更區(qū)采坑總積水面積130.08 萬 m2,積水深度3～ 42 m,總積水量1 476.51 萬m3,以四號井和八號井積水規(guī)模最大,均位于上哆嗦河穿越的位置,采坑積水除個別點(diǎn)錳略高于限制之外,其他監(jiān)測指標(biāo)均達(dá)到Ⅱ類水標(biāo)準(zhǔn),水質(zhì)良好[37]。

(6)地下含水層破壞。區(qū)內(nèi)多年凍土層是凍結(jié)層上水和凍結(jié)層下水的重要隔水層。采坑內(nèi)有大量積水時,會在坑底形成融區(qū),從而阻礙凍土層的形成,造成凍結(jié)層下水失去隔水層,形成地下水“天窗”,破壞地表水系,打破了地下水原有的補(bǔ)徑排條件和地表水-地下水動態(tài)平衡,使得地表水、地下潛水和地下裂隙承壓水發(fā)生直接的水力聯(lián)系。一方面地下水通過融區(qū)不斷向坑內(nèi)排泄,破壞了地下含水層;另一方面地表水和凍結(jié)層上潛水,通過融區(qū)不斷補(bǔ)給地下水,從而降低水源涵養(yǎng)功能和地表水源輸送。

(7)土地沙化與水土流失。采坑周邊地表水和凍結(jié)層上水解凍后不斷向坑內(nèi)排泄,引發(fā)采坑周邊的潛水水位下降,導(dǎo)致植被退化,而地表植被一旦遭受破壞,植被復(fù)綠難度大,成活率小,植被破壞或退化,礦區(qū)水源涵養(yǎng)功能就會衰減。露天采場邊坡巖體上部、渣山堆放受水力沖蝕和熱融影響,極易造成滑坡、坍塌等問題,引起并加劇水土流失。另外,露天剝采形成新的裸露地表,亦可增加水土流失量。

(8)不穩(wěn)定邊坡。不穩(wěn)定邊坡主要位于采坑高陡邊坡和渣山四周,開挖產(chǎn)生的渣石在采坑附近層疊堆放,由于壓實(shí)處理不到位、排水設(shè)施不完善,加之區(qū)內(nèi)特有的凍脹融沉作用等原因,在重力作用下坡體產(chǎn)生拉張裂縫,導(dǎo)致邊坡失穩(wěn)。在聚乎更區(qū)內(nèi)共發(fā)現(xiàn)不穩(wěn)定斜坡11 處,集中發(fā)育在四號井、五號井和七號井。從發(fā)育部位來看,大多位于渣堆的邊坡處,共9處,采坑內(nèi)多為基巖,穩(wěn)定性相對較好,不穩(wěn)定斜坡發(fā)育較少。

其中以四號井南渣山滑坡規(guī)模最大,是生態(tài)修復(fù)的難點(diǎn)和重點(diǎn)。該滑坡呈圈椅狀,東西長780～1 520 m,南北寬1 000 m,高差約173 m?；麦w坡度25°,滑動方向NNE,屬牽引式滑坡(圖2)。在上覆渣山重力作用下,邊幫垮塌變形,基底有效載荷降低,滑坡體表層發(fā)育密集的拉張裂隙,且處于原上哆嗦河古河道位置,渣山底部和原始地表的界面長期處于飽水狀態(tài),滑坡體前緣采坑邊幫基巖長期受潛水徑流而淋濾侵蝕,有效應(yīng)力降低,基底載荷力下降,渣山基底一直以蠕滑方式向采坑內(nèi)滑動,嚴(yán)重影響地貌景觀的協(xié)調(diào)和修復(fù)治理施工的安全。

圖2 四號井采坑南滑坡立體影像(視角方向:90°)Fig.2 Three-dimensional image of the No.4 well landslide(angle of view direction:90°)

2 生態(tài)修復(fù)治理思路

2.1 治理思路

本次治理遵循“山水林田湖草是一個生命共同體”理念,用系統(tǒng)思維統(tǒng)籌山水林田湖草治理[22],以“技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理、景觀融合、貼近自然”為出發(fā)點(diǎn),基于礦區(qū)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀與煤炭資源開發(fā)的調(diào)查分析,根據(jù)礦區(qū)生態(tài)地質(zhì)、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)、環(huán)境地質(zhì)特征,按照“水源涵養(yǎng)、凍土保護(hù)、生態(tài)恢復(fù)、資源儲備”的生態(tài)治理思路和“一坑一策、分區(qū)管控、經(jīng)濟(jì)合理、創(chuàng)新支撐”的工程治理思路,將“地質(zhì)+生態(tài)”領(lǐng)域的關(guān)鍵治理技術(shù)運(yùn)用到“自然恢復(fù)+工程治理”之中,實(shí)現(xiàn)生態(tài)保護(hù)與節(jié)約優(yōu)先,自然恢復(fù)與資源保護(hù)有機(jī)結(jié)合,遏制生態(tài)系統(tǒng)退化,盡最大可能恢復(fù)原有生態(tài)系統(tǒng)功能,打造高原高寒地區(qū)礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)示范工程。

2.2 生態(tài)修復(fù)治理體系

木里礦區(qū)地處高寒高海拔地區(qū),多年凍土發(fā)育,成土?xí)r間短,植被抗干擾能力弱,生態(tài)修復(fù)難度大,且生態(tài)修復(fù)基礎(chǔ)科學(xué)研究相對薄弱。諸如凍融作用下的邊坡失穩(wěn)問題、凍土擾動對水生態(tài)系統(tǒng)和植被生態(tài)系統(tǒng)影響、凍土保護(hù)與濕地退化問題、高寒土壤重構(gòu)與植被修復(fù)、高寒凍土區(qū)施工技術(shù)和施工工藝等問題需要深入研究。在“山水林田湖草是一個生命共同體”的理念下,按照煤炭生態(tài)地質(zhì)勘查理論[20],探索煤炭開采礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)的一體化修復(fù)、綜合治理模式將是重大的科學(xué)問題。

煤炭生態(tài)地質(zhì)勘查理論強(qiáng)調(diào)勘查中既要重視礦產(chǎn)資源協(xié)同勘查,還要加強(qiáng)開采中和開采后的生態(tài)地質(zhì)修復(fù)工作,木里礦區(qū)生態(tài)修復(fù)治理工作是煤炭生態(tài)地質(zhì)勘查理論的有效實(shí)踐。在綜合考慮各采坑渣山的規(guī)模及穩(wěn)定程度、存在的生態(tài)環(huán)境問題等因素基礎(chǔ)上提出來“一坑一策”方案,按照總體規(guī)劃、不同采坑和渣山分別設(shè)計(jì)、平行施工、分類因地因勢差別化治理的總體思路,有針對性地運(yùn)用采坑回填、邊坡與渣山整治、土壤重構(gòu)、植被復(fù)綠、水系自然連通、煤炭資源保護(hù)等技術(shù)措施,實(shí)現(xiàn)采坑、渣山一體化治理與自然地貌景觀相協(xié)調(diào)(圖3)。

圖3 綜合治理技術(shù)路線Fig.3 Road of comprehensive treatment technology

3 主要工程治理關(guān)鍵技術(shù)

2014年以來的修復(fù)治理中,主要開展了地形地貌重塑、土壤重構(gòu)和植被修復(fù),并取得了一定的效果。本次木里礦區(qū)生態(tài)環(huán)境修復(fù)治理實(shí)踐中,針對以往煤礦開發(fā)造成的八大生態(tài)環(huán)境問題,在以往治理技術(shù)的基礎(chǔ)上,進(jìn)行了新的探索,綜合研究并形成了五大關(guān)鍵技術(shù),分別是:地形地貌重塑技術(shù)、土壤重構(gòu)及植被修復(fù)技術(shù)、水系自然連通技術(shù)、煤炭資源保護(hù)技術(shù)、邊坡穩(wěn)定性綜合監(jiān)測技術(shù),綜合運(yùn)用以上技術(shù),使木里礦區(qū)生態(tài)環(huán)境得到有效修復(fù)。

3.1 采坑渣山地形地貌重塑技術(shù)

采坑、渣山的地形地貌綜合治理是覆土復(fù)綠的前提,是生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理的核心工程之一。穩(wěn)定的地形地貌是土壤改良和植被復(fù)綠的基礎(chǔ),采坑渣山地形地貌重塑技術(shù)包括:渣山降高減載和邊坡減坡、梯田臺階再造、積水采坑整治形成高原湖泊以及山坡淺坑依勢就形4 種技術(shù)。

3.1.1 高危渣山降高減載和邊坡減坡技術(shù)

煤矸石的堆放不僅占用大量的土地、破壞區(qū)域生態(tài)平衡,并且易產(chǎn)生污染,是亟須破解的環(huán)境保護(hù)難題[38],是礦山環(huán)境治理中的重點(diǎn)之一,木里礦區(qū)渣山分布面積廣且規(guī)模大,渣山主要由三疊系砂泥巖、侏羅系砂泥巖和煤矸石、第四系礫石、沙土和腐殖土等組成,結(jié)構(gòu)松散,沿采坑周圍分層堆放,渣山占地從35.5～292.85 萬m2,高度20～50 m,平均高度36 m,臺階寬度5 m,坡度33°～50°,平均坡度42°。由于壓實(shí)處理不到位、長期處于飽水狀態(tài)和凍融作用等原因,在重力作用下部分坡體垮塌,加之物理風(fēng)化作用及表面局部有松散堆積體,造成局部穩(wěn)定性較差,形成不穩(wěn)定邊坡。

為保證采坑邊坡和渣山穩(wěn)定,為后期復(fù)綠創(chuàng)造良好的立地條件,需通過統(tǒng)一削坡減載的方法,使渣山邊坡達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。即通過對采坑上部臺階清坡、渣山削坡整形、碾壓,將采坑邊坡平臺和渣山塑造為穩(wěn)定的種床,對邊坡進(jìn)行清坡處理,消除浮石和崩塌等災(zāi)害,對渣山削坡減荷,渣山總體高度控制在30 m 以下,坡體由臺階組成,臺階高度為10 m,臺階坡面角為20°,整體邊坡角不高于20°。并用重型機(jī)械碾壓,保證渣山邊坡的穩(wěn)定,坡面修筑截排水溝,避免造成水土流失。

聚乎更四號井南渣山高度50 m,渣山中部已經(jīng)發(fā)生了滑坡(滑向采坑),為保證渣山穩(wěn)定,對南渣山滑坡后緣中部進(jìn)行削頂減載,同時從東西兩側(cè)向中部削坡減載,中部通道形成由南向北傾斜的大緩坡,將滑坡后緣高程從4 040 m 削減至4 010 m,后緣削坡減載后,滑坡實(shí)時形變位移減小,滑坡基本趨于穩(wěn)定(圖4(a))。

3.1.2 梯田臺階再造技術(shù)

由于礦區(qū)露天采場邊坡巖體上部、渣山堆放處植被稀少,在受到水力沖蝕時,極易引起水土流失并伴隨滑坡、坍塌等地質(zhì)災(zāi)害,修建梯田臺階可以起到蓄水保土,維持邊坡穩(wěn)定的作用,有利于后期覆土復(fù)綠,為植物的生長提供基礎(chǔ)條件。采用梯田臺階再造技術(shù),具體措施是:對于完整性好、穩(wěn)定性好的巖質(zhì)邊坡保持原有坡型不變,將采坑、渣石邊坡按照臺階式坡型整治,總坡角小于25°,平臺寬度和臺階高度一般為10 m 左右,坡率1 ∶2,為保持排水通暢,避免產(chǎn)生下雨沖刷坡面和臺階地面產(chǎn)生積水,影響植物的生長,臺階平面及排渣形成凹槽部位設(shè)置排水溝,沿坡頂線修建截水溝,在垂直方向連接處設(shè)置排水口,平臺近水平,略向排水渠傾斜,以便于雨水排泄。

以聚乎更五號井為例,基于坑底具有西高東低的條件,對采坑底部進(jìn)行部分回填,以采坑中東部分水嶺為界,西坑回填區(qū)標(biāo)高自最西端至分水嶺依次降低,東坑回填區(qū)自分水嶺向東呈臺階狀下降,整體坑底形成西高東低依次降低的梯田狀地形(圖4(b)),為后期覆土復(fù)綠奠定了良好的基礎(chǔ)。

3.1.3 積水采坑整治形成高原湖泊技術(shù)

在聚乎更三號井、四號井、七號井、八號井生態(tài)修復(fù)治理中,均采用了改造積水采坑為高原湖泊的技術(shù)。保留高原湖泊可以起到調(diào)節(jié)河川徑流、涵養(yǎng)水源、繁衍水生生物、改善區(qū)域生態(tài)環(huán)境的作用。具體措施包括:①對積水坑周圍的渣山降高減載,對邊坡進(jìn)行削坡整形,消除滑塌隱患,與周邊環(huán)境相協(xié)調(diào)(圖4(c));②將積水坑與河流、湖泊連通,使之形成河湖交錯,濕地發(fā)育一體的高原景觀(圖4(d));③對于積水量較小的采坑,如聚乎更三號井,采用引水代填的治理模式,引地表水進(jìn)入采坑形成高原湖泊(圖4(e)),在注滿之后與地表水體相連,據(jù)對聚乎更八號采坑水樣化驗(yàn),目前水質(zhì)達(dá)到Ⅱ類水質(zhì)。相比渣土回填方案,一方面充分體現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)高效的理念,另一方面更重要的是在保護(hù)煤炭資源的同時,修復(fù)后的湖泊水體景觀更加協(xié)調(diào),實(shí)現(xiàn)了新的山谷起伏與河湖輝映的有機(jī)和諧。

3.1.4 山坡淺坑區(qū)依勢就形技術(shù)

圖4 治理關(guān)鍵技術(shù)示意Fig.4 Schematic diagram of key governance technologies

山坡淺坑區(qū)采用削高填低、隨坡就勢,對陡坎位置清挖平整,回填至坡腳凹坑處,就近實(shí)現(xiàn)土方平衡。渣山邊坡如處于穩(wěn)定狀態(tài),局部坡面有松動巖塊及渣土,對采坑邊坡進(jìn)行清理整平工作。如聚乎更九號井區(qū)地表地形相對平緩,一般坡度10°～15°,為保持自然地表的美觀,治理中對雜亂無序的采坑及渣堆隨坡就勢,削高填低,對坡面進(jìn)行整形。針對深度較大的采坑,從周邊渣山挖方回填,渣土回填主要是隨坡就勢,保持斜坡坡度平順,修復(fù)中盡量與周邊原始地形地貌順暢銜接。對裸露邊坡、回填區(qū)域及全部建筑物進(jìn)行拆除后覆土復(fù)綠,總體達(dá)到地貌恢復(fù)與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)。

3.2 土壤重構(gòu)及植被恢復(fù)技術(shù)

木里地區(qū)高寒草甸、高寒濕地腐殖質(zhì)層形成的時間數(shù)以千年計(jì),一旦受到破壞,恢復(fù)非常困難,故需要采用人工復(fù)綠方式加快恢復(fù)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境[39]。木里礦區(qū)土壤厚度小,2014年以來聚乎更三號井采用客土進(jìn)行土壤重構(gòu),取得了一些積極效果[40],但采用這種模式將會大大增加工程投資。國內(nèi)針對生態(tài)脆弱區(qū)露天煤礦生態(tài)修復(fù)土壤重構(gòu)做了一定的研究,在表土替代的選擇上,利用粉煤灰[41]、煤矸石[42]、Ⅲ層亞黏土[43]等材料制作表土進(jìn)行土壤重構(gòu)。在木里礦區(qū),研究人員對不同人工恢復(fù)措施下礦區(qū)煤矸石山植被和土壤恢復(fù)效果[44],以及對土壤重構(gòu)的覆土厚度[29]等進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究?？紤]因高寒高海拔地區(qū)無充足的客土資源可供客土覆蓋、復(fù)綠,結(jié)合本區(qū)地層中含有大量泥巖和粉砂巖,以及牧區(qū)充足的牲畜糞便,可采用渣山風(fēng)化的泥巖和粉砂粉末混合羊板糞等有機(jī)肥代替土壤。

對聚乎更區(qū)渣山土壤的采樣分析測試顯示,土壤pH 值7.3～8.6,整體呈堿性,有機(jī)質(zhì)含量為1.37～5.64 mg/kg,全氮含量為760～1 500 mg/kg,速效鉀為77～239 mg/kg,有效磷為0～4.8 mg/kg,鉀元素含量2.1×104～2.8×104mg/kg,磷元素含量為436～611 mg/kg,鈉元素含量為0.30×104～0.70×104mg/kg,有機(jī)質(zhì)、全氮含量較豐富而速效磷含量較缺乏,重金屬的最大值均不超過風(fēng)險篩選值,整體處于低風(fēng)險狀態(tài)。據(jù)此提出礦坑、渣山土壤重構(gòu)、植被復(fù)綠的技術(shù)模式為削坡+有機(jī)肥+泥頁巖+混播+無紡布覆蓋,即削坡使邊坡角小于25°并壓實(shí),將羊板糞與粉碎后的泥頁巖按質(zhì)量比1 ∶3混合覆蓋30 cm,選用青海當(dāng)?shù)厣a(chǎn)的、適宜高海拔地區(qū)生長的多年生禾本科牧草按照一定的比例進(jìn)行混播,播種后鎮(zhèn)壓、覆蓋無紡布,促進(jìn)種子萌發(fā),上述技術(shù)在木里礦區(qū)前期修復(fù)治理中已有小面積試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)可借鑒。

通過采坑、渣山整治,木里礦區(qū)覆土復(fù)綠區(qū)域主要包括3 類:渣山邊坡及平臺、采坑巖質(zhì)邊坡的平臺、拆除地面建筑后的區(qū)域(圖5),對于巖質(zhì)邊坡的坡面清坡后保持自然狀態(tài),不復(fù)綠。通過對采坑上部臺階削坡,渣山削坡整形、碾壓,將采坑邊坡平臺和渣山塑造為穩(wěn)定的種床,以保證在蓄水狀態(tài)下上部邊坡的穩(wěn)定。再在采坑上部及坡面分層回填細(xì)渣土,局部地段覆蓋新近系系紅黏土,經(jīng)往復(fù)碾壓一方面使渣土整體實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定,另一方面使渣土上部相對密實(shí),構(gòu)建成相對能保水、保溫的人工防滲層,在其上進(jìn)行覆土,保證在植物種植后水分的充分利用,起到增溫保墑的效果。

圖5 土壤重構(gòu)剖面示意Fig.5 Schematic diagram of soil reconstruction section

3.3 水系自然連通技術(shù)

木里礦區(qū)在露天開采過程中,致使地表形成大量采坑和渣山,地形、地貌條件被改變,天然河道被人為截?cái)?、改?大通河源頭區(qū)、上下哆嗦河上游段、江倉曲等多條支流徑流條件被破壞,進(jìn)一步導(dǎo)致地下潛水(凍結(jié)層上水)下降,濕地及植被退化,生態(tài)系統(tǒng)原有的水系連通被割斷,水源流通能力和水源涵養(yǎng)功能下降。采坑積水對邊坡和渣山的穩(wěn)定性造成不良影響,并且不利于后期采坑、渣山的覆土復(fù)綠植被的恢復(fù),因此,有必要建立新的水系連通,使各水體之間的物質(zhì)、能量、生物得以傳輸。

采取一系列的工程措施使研究區(qū)的水系自然連通,包括4 種空間維度的水系連通,分別是宏觀尺度的河流與河流、河流與湖泊之間的連通,中觀尺度的河流、湖泊與濕地的連通,細(xì)觀尺度濕地內(nèi)部的連通(圖6)以及微觀尺度的空隙與植物根系之間的水系傳輸。

圖6 水系自然連通示意Fig.6 Schematic diagram of natural connection of water system

宏觀尺度的水系自然連通采取依山就勢保留高原湖泊,引入上哆嗦河地表水自流進(jìn)入聚乎更八號井湖泊,出湖泊后匯入上哆嗦河,沿途接納支流后,通過人工河道,引流進(jìn)入四號井形成湖泊,出四號井湖泊后流入上哆嗦河,最終形成宏觀尺度自西向東的水系自然連通,恢復(fù)木里礦區(qū)原有的水源輸送能力和水源涵養(yǎng)功能。

中觀尺度的水系連通是木里礦區(qū)普遍存在的,在實(shí)際治理中,通過人工措施,對前期煤礦開采時截流、改道的河流與周邊濕地重新連通,恢復(fù)采坑周邊濕地的水源涵養(yǎng)功能。

因道路的修建,道路兩側(cè)濕地萎縮植被出現(xiàn)退化,臨近河湖一側(cè)的道路植被生長正常,與河湖相隔離的一側(cè)濕地出現(xiàn)萎縮,植被出現(xiàn)退化,本區(qū)七號采坑北部通往哆嗦貢瑪公路南北側(cè)草甸明顯退化。本區(qū)土壤腐殖層厚度僅5～10 cm,道路修建之后壓實(shí)破壞了上部的腐殖層,從微觀上來看,阻隔了土壤內(nèi)部水系的連通性,進(jìn)而影響了濕地土壤水系的內(nèi)在連通性,出現(xiàn)了濕地萎縮植被退化的現(xiàn)象。治理中因地制宜地對道路實(shí)施改道,或者在道路下方埋設(shè)導(dǎo)水管使?jié)竦嘏c河水重新、湖泊連通,逐步恢復(fù)濕地與植被生態(tài)系統(tǒng)。

3.4 煤炭資源保護(hù)技術(shù)

在礦區(qū)生態(tài)環(huán)境治理的過程中,如何統(tǒng)籌資源保護(hù)工作,有效地保護(hù)好煤炭資源,是一項(xiàng)十分緊迫而重要的任務(wù)。資源的節(jié)約和保護(hù)是木里礦區(qū)生態(tài)環(huán)境修復(fù)治理模式的重要內(nèi)容,礦區(qū)的焦煤資源是生態(tài)修復(fù)治理過程中的主要保護(hù)目標(biāo),治理中采取的煤炭資源保護(hù)技術(shù)主要為:人造“凍土層”恢復(fù)資源原始賦存狀態(tài),針對人工開挖剝揭露的煤層、煤層露頭、煤層露頭自燃3 種情況開展煤炭資源的保護(hù)。對暴露煤層自地表向下開挖80～100 cm;對自燃煤層則采用包括煤層燃燒和燒變圍巖全部剝離。然后在煤層開挖面上用細(xì)渣土或泥土覆蓋壓實(shí),加入水凍結(jié),反復(fù)多次形成人造凍土層,人造“凍土層”形成后其上在覆土整平實(shí)現(xiàn)與周圍地形相協(xié)調(diào)(圖7)。

圖7 煤層自燃區(qū)回填保護(hù)示意Fig.7 Schematic diagram of backfill protection in coal seam spontaneous combustion area

3.5 邊坡穩(wěn)定性綜合監(jiān)測技術(shù)

區(qū)內(nèi)大多數(shù)渣山邊坡處于亞穩(wěn)定或不穩(wěn)定狀態(tài),部分渣山邊坡已處于失穩(wěn)狀況。如何通過工程措施,保持渣山邊坡長期的穩(wěn)定,是礦區(qū)治理的基礎(chǔ)工作。通過空天地深一體化多源數(shù)據(jù)融合和多手段在線監(jiān)測系統(tǒng),全面識別、監(jiān)測和評估區(qū)內(nèi)渣山邊坡的穩(wěn)定性,是針對性地采取工程措施的必要前提。

聚乎更四號井南渣山為區(qū)內(nèi)規(guī)模最大的滑坡,綜合采用遙感技術(shù)、地表調(diào)查、物探及鉆探等技術(shù)開展空天地深一體化多源多層次數(shù)據(jù)核查比對,采用In-SAR 技術(shù),對滑體上不同部位的滑移速率進(jìn)行監(jiān)測,2017年至今滑坡形變速率為-143.4 mm/a(圖8)。掌握滑坡規(guī)模、空間形態(tài)及滑動結(jié)構(gòu)面等情況,根據(jù)滑坡所處地質(zhì)環(huán)境條件,分析其控制因素、影響因素和誘發(fā)因素,認(rèn)為該滑坡體底部受上哆嗦河古河道淋濾侵蝕,在前緣牽引作用下,不斷以蠕滑方式向后緣發(fā)展,提出了“后緣削頂減載+渣山坡腳疏排截?fù)跛⑴e”的治理措施,達(dá)到了良好的治理效果。

圖8 四號采坑南渣山滑坡形變速率Fig.8 Deformation rate of slag mountain landslide Southern of No.4 mining pit

4 高原高寒地區(qū)生態(tài)修復(fù)治理模式討論

木里礦區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合整治始終遵循生態(tài)環(huán)境系統(tǒng)的整體性、系統(tǒng)性、動態(tài)性及其內(nèi)在規(guī)律,將山水林田湖草視為一個生命共同體,改變過去只側(cè)重于某一環(huán)境問題,各自為戰(zhàn)的治理模式,對采坑渣山治理、土壤重構(gòu)、植被恢復(fù)、水環(huán)境和資源等進(jìn)行統(tǒng)籌規(guī)劃、綜合治理、一體化修復(fù)。木里礦區(qū)形成的各個采坑面積、規(guī)模、邊坡穩(wěn)定和水文地質(zhì)狀況、與周邊的水系聯(lián)系程度不一,周邊渣山的起伏狀況、植被的生態(tài)狀況各有差異,綜合考慮各個井開采現(xiàn)狀,結(jié)合工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件,實(shí)行針對性分類治理,在以往礦區(qū)生態(tài)修復(fù)工作的基礎(chǔ)上,梳理出各采坑現(xiàn)存的主要生態(tài)環(huán)境問題,形成具有高原高寒特色的重點(diǎn)治理模式(圖9)。

圖9 生態(tài)環(huán)境綜合治理模式Fig.9 Ecological environment comprehensive management model diagram

根據(jù)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀和背景條件分析,針對具體問題采用不同的治理模式,針對采坑積水和河湖水系、濕地破壞提出水系連通和引水代填的治理模式,針對高原煤炭資源保護(hù)和土壤重構(gòu)防滲層問題,采用關(guān)鍵層再造的治理模式,針對地形地貌破壞采用依山就勢的治理模式,并最終形成“一坑一策”的7 種治理方法,多種治理模式的綜合形成整個礦區(qū)有機(jī)協(xié)調(diào)的生態(tài)修復(fù)治理體系。

(1)重點(diǎn)模式1:水系連通。積水采坑整治形成高原湖泊與水系自然連通的治理模式分2 種情況:一種是采坑積水已經(jīng)形成規(guī)模,但積水坑雜亂無序分布,邊坡滑塌現(xiàn)象嚴(yán)重,雨季時積水通過低洼處漫溢,時而淹沒周邊原有的草甸等,針對這種類型的積水采坑,如何經(jīng)濟(jì)有效的修復(fù)是治理中面臨的主要難題。

聚乎更八號井采坑長2.06 km,寬0.56 km,坑內(nèi)積水深28.04 m,積水量509.39 萬m3;聚乎更四號井采坑長3.73 km,寬1.05 km,坑內(nèi)積水深42.63 m,積水量800 萬m3。聚乎更七號井西采坑有3 個積水坑,積水坑水面高程自東向西依次為4 148,4 143 和4 142 m,呈串珠狀階梯式分布,深10.15～11.04 m,積水量75 萬m3,本著高效經(jīng)濟(jì)的原則,在水文水質(zhì)定期監(jiān)測的基礎(chǔ)上,保留積水坑形成人工高原湖泊,并對采坑邊坡地形進(jìn)行整治,保持自然坡表的美觀及平順性,隨坡就勢削高填低,對不穩(wěn)定渣山及部分陡坎進(jìn)行削坡整平。后期隨著湖泊匯水量的增多,湖泊積水可通過低洼處與上哆嗦河實(shí)現(xiàn)自然連通,聚乎更四號井采坑長3.73 km,寬1.05 km,坑內(nèi)積水深42.63 m,積水量803.30 萬m3。

聚乎更七號井西采坑的3 個積水坑治理過程中一方面對采取采坑積水有效保留,同時考慮采坑邊坡和渣山整治美觀效果,后期隨著積水量的增多,采坑積水可逐級下跌,最終通過低洼處實(shí)現(xiàn)與措喀莫日湖(湖面標(biāo)高4 096 m)水系自然連通,效果更佳。

聚乎更五號井采坑底部呈西高東低的趨勢,治理中對采坑底部進(jìn)行部分回填,形成一西高東低的緩坡降的梯田,為復(fù)綠提供基礎(chǔ)條件。同時坑底由兩側(cè)采坑邊幫向溝心線坡降3°～5°,將積水排至溝心線最低處,避免積水及凍融對整治后邊坡產(chǎn)生破壞,雨季積水量較大時,在采坑?xùn)|端與下哆嗦河自然連通。

(2)重點(diǎn)模式2:引水代填。采坑積水形成高原湖泊的另一種情況是:采礦形成的采坑規(guī)模已經(jīng)很大,采用渣土回填工程量很大,而且很難徹底治理。這種采坑坑底面積巨大,采礦局部揭露導(dǎo)水?dāng)嗔咽沟叵滤財(cái)嗔褞蛏弦绯?形成人工泉眼,地下水和大氣降水共同作用坑內(nèi)不斷形成積水,一方面造成采坑邊坡不穩(wěn)定,另一方面積水對坑底的復(fù)綠造成破壞或淹沒。因此采用引水代填能夠有效解決此類采坑的治理。

聚乎更三號井采坑長3.23 km,寬1.47 km,坑口面積377.05 萬m2,采坑容積23 079 萬m3。采坑邊坡總體穩(wěn)定, 坑底形成兩個積水坑, 中部有約22 萬m2的煤炭資源已揭露,坑底西低東高,東部采坑邊緣與下哆嗦河河面標(biāo)高基本接近,采取“坑底注水(以水代填)+邊坡與渣山整治”的修復(fù)治理模式。從采坑?xùn)|側(cè)開挖渣山埋設(shè)注水管道,從下哆嗦河引水注入采坑,積水先在東段坑底最低處匯集,東段采坑低洼處注滿水后,以溢流方式向西段采坑流入,引水代填,最終形成高原湖泊,實(shí)現(xiàn)與河流、濕地的水系連通,同時保護(hù)了采坑內(nèi)已剝露的煤炭資源。

(3)重點(diǎn)模式3:關(guān)鍵層再造。修復(fù)中針對煤炭資源保護(hù)層和土壤重構(gòu)的防滲層進(jìn)行關(guān)鍵層再造。

聚乎更區(qū)煤炭資源為優(yōu)質(zhì)煉焦用煤,采礦活動退出后,聚乎更七號井東采坑和聚乎更九號井北采坑殘留大量的煤炭資源,暴露煤層高度最大20 m,高原地區(qū)蒸發(fā)量大,煤炭資源風(fēng)氧化和自燃隱患加劇,如不及時處置,易造成煤炭資源的浪費(fèi)和環(huán)境污染。在恢復(fù)治理過程中,如何做到資源保護(hù)與環(huán)境治理的統(tǒng)籌協(xié)調(diào),若通過直接掩埋的方式工程量和投資巨大,且不能有效保護(hù)煤炭資源,本著經(jīng)濟(jì)高效的原則,對暴露煤炭資源進(jìn)行剝離回收,并就地取材,因地制宜,提出采用再造“模擬凍土層”的方式,對煤層資源進(jìn)行保護(hù),符合高原高寒生態(tài)脆弱區(qū)生態(tài)修復(fù)的要求。

生態(tài)修復(fù)治理中渣山邊坡土壤重構(gòu)是下一步保障復(fù)綠效果的關(guān)鍵,以往渣山修復(fù)中普遍存在水土流失和滲漏嚴(yán)重、土壤養(yǎng)分難以保留等問題,在本次木里礦區(qū)生態(tài)修復(fù)治理中,針對上述問題,提出了人造防滲層的重點(diǎn)模式,即在整治好的渣山和采坑平臺表面,先用紅黏土或篩分的細(xì)渣土填充并壓實(shí),作為防滲層,保護(hù)土壤養(yǎng)分和水分不流失,其上再按要求覆土復(fù)綠。

(4)重點(diǎn)模式4:依山就勢。聚乎更九號井和哆嗦貢瑪區(qū)海拔高度大部位于4 200 m 以上,均臨近雪線。九號井整體上可分為北翼采坑區(qū)、北東凹槽、中部剝表區(qū)、南側(cè)挖坑區(qū)和南翼采坑群,規(guī)模大小、深淺不一。區(qū)內(nèi)地表地形相對平緩一般坡度10°～15°,最大坡度35°,對雜亂無序的采坑及渣堆隨坡就勢,削高填低,對坡面進(jìn)行整形,保持斜坡坡度平順,盡量與原始地形地貌景觀協(xié)調(diào)。而哆嗦貢瑪區(qū)采坑主要是沿露頭開采,形成5 個不同規(guī)模不等的小型采坑,已形成的露天采坑范圍相對較小,不存在高陡和不穩(wěn)定邊坡。按現(xiàn)狀地形,采取“就坑治坑”的方式將采坑周邊渣堆回填至采坑底部的局部深坑,就勢整平,恢復(fù)自然地形,盡量減少新的擾動。最終采坑、渣山整治完成后,實(shí)現(xiàn)地形地貌與周邊景觀自然協(xié)調(diào)。

在以上重點(diǎn)模式基礎(chǔ)上,通過與各井渣山邊坡穩(wěn)定程度、水系傳輸與采坑積水情況、資源賦存狀態(tài)等相結(jié)合最終形成“一坑一策”的7 種治理方法:①邊坡階梯整治+坑底部分復(fù)綠+引水代填形成高原湖泊(聚乎更三號井);②保留采坑積水形成的高原湖泊+邊坡與渣山整治+覆土恢復(fù)植被+水文定期監(jiān)測(聚乎更四號井);③采坑部分回填形成梯田+邊坡與渣山整治+植被復(fù)綠+地表水系自然連通(聚乎更五號井);④資源保護(hù)+邊坡與渣山整治+采坑形成高原湖泊+水系自然連通+植被復(fù)綠(聚乎更七號井);⑤邊坡與渣山平整+植被復(fù)綠+保留高原湖泊+水系自然連通(聚乎更八號井);⑥資源保護(hù)+采坑回填+削坡整治美化+地貌恢復(fù)與周圍環(huán)境相協(xié)調(diào)(聚乎更九號井);⑦采坑回填+邊幫整形+坑底就勢整平+景觀協(xié)調(diào)(哆嗦貢瑪區(qū))。

5 結(jié) 論

(1)木里礦區(qū)目前仍存在地貌景觀、植被、凍土、水系及濕地破壞、土地占損毀、土地沙化與水土流失、渣山及礦坑邊坡失穩(wěn)等8 個方面的生態(tài)環(huán)境問題。

(2)遵循“山水林田湖草是一個生命共同體”理念,以“技術(shù)可靠、經(jīng)濟(jì)合理、景觀融合、貼近自然”為出發(fā)點(diǎn),建立了高原高寒地區(qū)生態(tài)修復(fù)治理體系,提出“一坑一策”的治理方案,建立了4 種重點(diǎn)修復(fù)治理模式,形成了五大關(guān)鍵治理技術(shù)和7 種生態(tài)治理方法。

(3)木里礦區(qū)生態(tài)環(huán)境修復(fù)治理工程實(shí)踐中,綜合運(yùn)用了地形地貌重塑、土壤重構(gòu)及植被恢復(fù)、水系自然連通、煤炭資源保護(hù)和邊坡穩(wěn)定性綜合監(jiān)測技術(shù),取得了良好的治理效果,并提供了高原高寒地區(qū)生態(tài)修復(fù)治理的參考。

(4)煤炭生態(tài)地質(zhì)勘查理念在木里礦區(qū)生態(tài)環(huán)境修復(fù)治理中得到了良好的應(yīng)用,目前采坑渣山整治已取得明顯的效果,為實(shí)現(xiàn)礦區(qū)生態(tài)與祁連山周邊自然環(huán)境有機(jī)融合奠定了基礎(chǔ)。煤炭生態(tài)地質(zhì)勘查將是新時代煤炭地質(zhì)工作的重要發(fā)展方向,需進(jìn)一步加強(qiáng)理論和技術(shù)研究。

致謝參加本研究的還有王永、方惠明、梁振新、李永紅、謝色新、寧康超、王英坡、劉 偉、楊慶祝、梁峰偉、梁俊安、文懷軍等,在此一并表示感謝!