李鳳明，丁鑫品，孫家愷

（1.煤炭科學(xué)研究總院，北京 100013；2.中煤科工集團(tuán)北京土地整治與生態(tài)修復(fù)科技研究院有限公司，北京 100013；3.中煤科工生態(tài)環(huán)境科技有限公司，北京 100013）

煤炭是我國(guó)的第一能源，雖然近年來太陽(yáng)能、風(fēng)能等發(fā)電技術(shù)得到較快發(fā)展，但到目前為止，煤炭在我國(guó)一次能源中的消費(fèi)比例仍高居57.5%，隨著國(guó)家“雙碳”目標(biāo)的提出[1]，煤炭在一次能源消費(fèi)中的比例會(huì)有所降低，但未來一定時(shí)期內(nèi)其主體地位仍然不會(huì)改變。煤炭工業(yè)在為我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展做出巨大貢獻(xiàn)的同時(shí)，也帶來了一系列礦區(qū)生態(tài)環(huán)境問題和社會(huì)問題[2-4]。目前我國(guó)約有80 萬座礦山，其中1/2 以上因生態(tài)環(huán)境破壞而需要整治或修復(fù)。就煤礦區(qū)而言，全國(guó)6 大聚煤區(qū)約200 萬hm2的采煤沉陷區(qū)需要治理，該數(shù)據(jù)正以70 000 hm2/a 的速度繼續(xù)增加[5]，我國(guó)礦山生態(tài)環(huán)境面臨的嚴(yán)峻形勢(shì)由此可見一斑。調(diào)查結(jié)果表明：全國(guó)范圍內(nèi)的煤炭資源型城市為63 座，以阜新為代表的資源枯竭型城市就占了38 座。山西省礦區(qū)面積共計(jì)約16 000 km2，采空區(qū)面積達(dá)4 200 萬km2，采煤沉陷區(qū)在山西省各地市均有分布，面積約3 000 km2，占全國(guó)沉陷區(qū)面積的15%[6]，長(zhǎng)期的大規(guī)模煤炭開發(fā)造成了嚴(yán)重的大氣、土壤、水體資源污染及含水層破壞，城市轉(zhuǎn)型發(fā)展由于生態(tài)環(huán)境問題解決不好而受限，經(jīng)濟(jì)發(fā)展緩慢、人才（口）流失等問題突出。黨的十八大提出了將生態(tài)文明建設(shè)納入社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)的總體布局，礦山生態(tài)、地質(zhì)環(huán)境修復(fù)一系列相關(guān)政策法規(guī)的密集出臺(tái)，充分體現(xiàn)了生態(tài)文明建設(shè)對(duì)社會(huì)發(fā)展的重要性。受地形地貌、采礦條件、工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件等因素的影響，全國(guó)范圍內(nèi)采煤沉陷區(qū)面臨的生態(tài)環(huán)境問題各有特點(diǎn)，對(duì)應(yīng)的生態(tài)環(huán)境修復(fù)模式與關(guān)鍵技術(shù)各不相同。山西、陜西等黃土溝壑和丘陵山區(qū)，煤系地層及上部含水層富水性弱，采煤沉陷區(qū)生態(tài)環(huán)境問題主要表現(xiàn)為地表裂縫、滑坡、潛水位下降及水質(zhì)污染等，生態(tài)環(huán)境修復(fù)工作的重點(diǎn)為防止地表水漏失和滑坡等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生[7-9]；山東、淮北等高潛水位平原地區(qū)，煤炭開采導(dǎo)致大面積平原下沉形成積水區(qū)，采用動(dòng)態(tài)預(yù)復(fù)墾、充填平整和挖深墊淺等技術(shù)保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、打造生態(tài)旅游區(qū)、建設(shè)濕地公園是采煤沉陷區(qū)生態(tài)環(huán)境修復(fù)的主要措施[11-13]；青海、甘肅等高原高寒生態(tài)脆弱區(qū)，由于干旱、寒冷、土壤貧瘠，地表植被破壞后很難恢復(fù)，地形地貌重塑、土壤改良和植被復(fù)綠是生態(tài)環(huán)境修復(fù)的難點(diǎn)[14-15]。因此，礦區(qū)生態(tài)環(huán)境修復(fù)必須堅(jiān)持“山水林田湖草生命共同體”理念[16-17]，結(jié)合當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，在充分掌握現(xiàn)狀問題的基礎(chǔ)上才能提出相應(yīng)對(duì)策。針對(duì)我國(guó)露天礦區(qū)和井工礦區(qū)面臨的不同生態(tài)環(huán)境問題，在工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，探討了現(xiàn)階段采煤沉陷區(qū)生態(tài)環(huán)境修復(fù)工作的難點(diǎn)，對(duì)比分析了現(xiàn)有生態(tài)修復(fù)技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用現(xiàn)狀及其優(yōu)缺點(diǎn)，提出了礦區(qū)生態(tài)修復(fù)理論與技術(shù)未來主要發(fā)展方向，為我國(guó)采煤沉陷區(qū)生態(tài)環(huán)境綜合治理提供了依據(jù)。

1 我國(guó)采煤沉陷區(qū)生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀

我國(guó)煤炭資源主要采用露天和井工2 種開采方式。煤炭開采對(duì)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的破壞主要表現(xiàn)為挖損、壓占、沉陷和污染等，地下礦物的大規(guī)模采出、地表的大范圍剝離和固體廢物的無序堆積不僅會(huì)導(dǎo)致土地退化和生態(tài)系統(tǒng)破壞，而且容易誘發(fā)地面塌陷、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害問題。中國(guó)目前擁有約6 000 座煤礦，2019 年煤炭產(chǎn)量38.5 億t，占世界總產(chǎn)量的47%，每采百萬噸煤沉陷土地3～5 hm2、搬遷村莊約1 個(gè)。據(jù)相關(guān)資料，全國(guó)礦山開采占用損毀土地約36 000 km2。其中，正在開采的礦山占用損毀土地約13 300 km2、歷史遺留礦山占用損毀土地約22 700 km2。大面積的采煤沉陷導(dǎo)致土地?fù)p毀、地面積水、植被破壞、基礎(chǔ)設(shè)施受損，進(jìn)一步加劇了水土流失、土地荒漠化、生物多樣性減少等生態(tài)環(huán)境問題，使得居民生活受到嚴(yán)重影響、城鎮(zhèn)發(fā)展受到嚴(yán)重制約。

1.1 露天礦區(qū)生態(tài)環(huán)境問題

晉陜蒙寧甘新地區(qū)資源豐富，是中國(guó)主要的煤炭資源富集區(qū)，2019 年煤炭產(chǎn)量占全國(guó)產(chǎn)量約70%。我國(guó)目前擁有露天礦區(qū)40 余個(gè)，露天礦400余座，大型特大型露天礦20 余座，主要分布在新疆、青海、內(nèi)蒙和山西等省，這些區(qū)域多位于黃河流域上游，缺水干旱、地表植被稀疏、生態(tài)環(huán)境脆弱。煤層上覆土巖剝離后形成露天采坑，在采坑坡頂線以外產(chǎn)生一定范圍的移動(dòng)圈，原有巖層的穩(wěn)定關(guān)系發(fā)生變化，經(jīng)過一系列的作用達(dá)到新的平衡，致使原有應(yīng)力場(chǎng)、溫度場(chǎng)、水力徑流場(chǎng)重新分布，區(qū)域生態(tài)環(huán)境發(fā)生不可逆的變化，最終失去原有土地的使用功能。露天開采年均破壞土地面積約330 hm2，且正以每年8%～9%的速度遞增，同時(shí)，剝采作業(yè)產(chǎn)生的粉塵排放量巨大，嚴(yán)重影響空氣質(zhì)量；火區(qū)燃燒產(chǎn)生的有毒有害氣體、排放的二氧化碳和大量煙氣對(duì)露天礦周邊的空氣造成了污染；煤層以上含（隔）水層被爆破剝離，地下水補(bǔ)給路徑中斷，形成漏斗效應(yīng)，對(duì)周邊地下水資源破壞嚴(yán)重。露天開采對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞以青海木里煤田、撫順西露天礦最為典型。

木里煤田地處黃河重要支流大通河的發(fā)源地，是青海省最大的煤礦區(qū)，作為祁連山區(qū)域水源涵養(yǎng)地和生態(tài)安全屏障的重要組成部分，生態(tài)地位極為重要，由于多年的煤炭露天開采，在430 km2范圍內(nèi)形成了11 個(gè)規(guī)模不等的采坑和19 座渣山，占地面積約30.47 km2。木里煤田屬于祁連山高寒山地多年凍土區(qū)，植被類型分為高寒沼澤類和高寒草甸類，以前者為主，具有較明顯的高寒地區(qū)形態(tài)特征，生態(tài)敏感脆弱[18-19]；植被低矮、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，草群密集生長(zhǎng)，植物以矮生墊狀，蓮座狀形態(tài)出現(xiàn)，生草層密實(shí)，覆蓋度70%～90%；受氣象、水文、土壤等條件限制，植被對(duì)人類活動(dòng)的抗干擾力較弱，一旦遭受破壞，恢復(fù)比較困難，需要采用人工種植且在受保護(hù)的情況下，通過長(zhǎng)時(shí)間演替才能逐步過渡為自然植被群落；區(qū)內(nèi)的多年凍土層是凍結(jié)層上水和凍結(jié)層下水的重要隔水層，采坑（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，打破了地下水原有的補(bǔ)徑排條件和動(dòng)態(tài)平衡，使得地表水、地下潛水和地下裂隙承壓水發(fā)生直接水力聯(lián)系，從而降低水源涵養(yǎng)功能和地表水源輸送；同時(shí)，露天開采造成地表地形地貌條件的改變，天然河道被人為截?cái)?、改道，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；總之，大量的采坑-渣山-工業(yè)場(chǎng)地導(dǎo)致表土-基巖暴露、原生草甸千瘡百孔，水資源、土地資源、植被資源遭到不同程度的破壞，由此引發(fā)的地貌景觀破壞、凍土層減少、水系濕地破壞、河流改道、草甸退化、邊坡失穩(wěn)（滑坡、崩塌）、生物多樣性銳減等生態(tài)環(huán)境問題亟待整治修復(fù)。青海木里礦區(qū)開采前后地形地貌如圖1。

圖1 青海木里礦區(qū)開采前后地形地貌Fig.1 The landform before and after coal mining of the Qinghai Muli Mining Area

撫順西露天礦位于撫順煤田西部，渾河南岸，千臺(tái)山北麓，行政區(qū)劃隸屬撫順市管轄。西露天礦最早開采于1901 年，1914 年轉(zhuǎn)為露天開采，為新中國(guó)奉獻(xiàn)出了第1 噸煤，是國(guó)內(nèi)露天開采持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)的大型露天煤礦，對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展和建設(shè)做出了重大貢獻(xiàn)；歷經(jīng)百余年的開采，形成了1 個(gè)東西長(zhǎng)6.6 km、南北寬2.2 km 的露天礦坑，最大深度為426 m，總面積為10.87 km2，礦山開采影響土地資源面積為3 323.605 6 hm2，土地?fù)p毀形式為挖損、壓占和占用。撫順煤田為1 套新生代古近系內(nèi)陸沼澤相沉積地層，受渾河斷裂活動(dòng)形成的水平擠壓與走向牽引控制，礦田褶曲和斷裂構(gòu)造發(fā)育，地層巖性和巖相復(fù)雜，巖體工程地質(zhì)條件較差，滑坡災(zāi)害頻發(fā)，滑坡災(zāi)害一直以來都是西露天礦地質(zhì)災(zāi)害綜合治理工作的重點(diǎn)[20]；此外，巨大的采坑導(dǎo)致含水層破壞，周邊地下水位下降，坡面殘煤自燃造成空氣污染，相關(guān)生態(tài)環(huán)境問題突出；受資源枯竭、生態(tài)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展等因素的制約，相關(guān)部門于2019 年6 月做出西露天礦退煤閉坑的決定，正式進(jìn)入由采轉(zhuǎn)治的歷史新階段。撫順西露天礦南幫大范圍邊坡滑移變形如圖2。

圖2 撫順西露天礦南幫大范圍邊坡滑移變形Fig.2 The large-scale slope slip deformation at the south end of Fushun West Open-pit Mine

1.2 井工礦區(qū)生態(tài)環(huán)境問題

由于地質(zhì)條件和開采方法的不同，井工開采對(duì)土地和基礎(chǔ)設(shè)施的損毀程度也不盡相同，但就損毀類型和造成的生態(tài)環(huán)境問題及其特點(diǎn)而言，主要包括有如下幾類：

1）對(duì)于我國(guó)東部平原地區(qū)地表潛水位較高的區(qū)域，如黃淮地區(qū)的徐州、淮北、淮南、棗莊、兗州、濟(jì)寧等礦區(qū)，這些區(qū)域80%以上為高標(biāo)準(zhǔn)農(nóng)田，為我國(guó)重要的煤—糧復(fù)合區(qū)，煤層開采后形成了面積大、積水深、分布集中的采煤沉陷區(qū)，采煤沉陷積水率約為30%左右，植被破壞后很難恢復(fù)，致使耕地絕產(chǎn)，村莊被迫搬遷[21]。僅淮南煤田的采煤沉陷區(qū)積水面積已達(dá)74.69 km2，其中65.3 km2范圍內(nèi)為農(nóng)田和村莊，地面沉降的平均深度達(dá)到了6～7 m，積水較深，農(nóng)田無法恢復(fù)耕種[22]。此類情況下，采煤沉陷不僅直接破壞土地，而且村莊異地搬遷又會(huì)壓占新的耕地，對(duì)我國(guó)18 億畝耕地紅線構(gòu)成較大威脅，同時(shí)基礎(chǔ)設(shè)施、區(qū)域生態(tài)環(huán)境也遭到嚴(yán)重破壞。東部平原區(qū)采煤沉陷區(qū)地表積水如圖3。

2）對(duì)于西部生態(tài)環(huán)境脆弱礦區(qū)，如寧東、神東、華亭、彬長(zhǎng)、新疆等礦區(qū)，由于早期的無序開采以及資料的不完備，沉陷區(qū)地質(zhì)災(zāi)害險(xiǎn)象環(huán)生，地裂縫大量存在、突然坍塌和煤層自燃等現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，使得土地失去原有功能而另作他用的技術(shù)條件也不存在，生態(tài)環(huán)境惡化。同時(shí)，隨著近年來開采強(qiáng)度的加大，采空區(qū)導(dǎo)水裂隙帶波及含水層甚至導(dǎo)通地表，地表裂縫可能致使地表水與地下水溝通，最終導(dǎo)致地表水體流失并引起地下水水質(zhì)惡化，居民生活用水和灌溉用水困難，地表植被生存條件惡化甚至枯死。煤礦開采活動(dòng)規(guī)模大、強(qiáng)度高，對(duì)環(huán)境資源的不斷索取導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境及水資源承載力接近臨界極限，尤其對(duì)于山西、陜西、內(nèi)蒙西部等水資源相對(duì)匱乏的煤礦區(qū)，影響更為嚴(yán)重[23]。西部生態(tài)脆弱區(qū)采煤沉陷區(qū)地表裂縫和塌陷如圖4。

圖4 西部生態(tài)脆弱區(qū)采煤沉陷區(qū)地表裂縫和塌陷Fig.4 The surface cracks and subsidence of coal mining subsidence area in the west ecological fragile area

除了房屋開裂、地面積水、地表裂縫、地下水位下降、水體污染等之外，采煤沉陷對(duì)于基礎(chǔ)設(shè)施的破壞如公路路面不均勻沉降、路面斷裂、橋梁橋臺(tái)破壞、供電、通訊、供氣、供水、排水等管線基礎(chǔ)下沉、桿路移位、錯(cuò)位等對(duì)當(dāng)?shù)鼐用竦恼Ｉa(chǎn)構(gòu)成了嚴(yán)重影響，日常生活變得更加困難甚至是不可能。通過對(duì)我國(guó)19 個(gè)省86 個(gè)煤礦區(qū)的采煤沉陷區(qū)累計(jì)沉陷面積、受損建筑物面積等基礎(chǔ)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，其中沉陷面積為4 030 km2，而受損建（構(gòu)）筑物面積達(dá)750 萬m2。據(jù)統(tǒng)計(jì)，僅山西省2015 年采煤沉陷區(qū)治理覆蓋全省11 個(gè)設(shè)區(qū)市48 個(gè)縣區(qū)136 個(gè)鄉(xiāng)鎮(zhèn)440 個(gè)村，共搬遷安置74 966 戶和209 769 人[7]。

2 我國(guó)采煤沉陷區(qū)生態(tài)環(huán)境治理的難點(diǎn)

在我國(guó)，礦山開采對(duì)于生態(tài)環(huán)境的破壞類型較多，沉陷區(qū)治理后的功能需求各異。由于缺乏對(duì)具體數(shù)據(jù)的全面掌握，同時(shí)存在治理統(tǒng)籌規(guī)劃不明確、生態(tài)修復(fù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)不完善的情況，導(dǎo)致國(guó)內(nèi)從事生態(tài)修復(fù)的單位很多，生態(tài)修復(fù)效果層次不齊，且多數(shù)停留在工程層面，對(duì)于機(jī)理研究和功能需求實(shí)現(xiàn)尚待提高。自黨的十八大把生態(tài)文明建設(shè)納入“五位一體”總體戰(zhàn)略布局以來，生態(tài)文明建設(shè)及美麗中國(guó)建設(shè)受到國(guó)家各級(jí)政府及有關(guān)部門的高度重視。十九屆五中全會(huì)和十三屆全國(guó)人大四次會(huì)議針對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)“五年規(guī)劃”和2035 年遠(yuǎn)景目標(biāo)，提出堅(jiān)持尊重自然、順應(yīng)自然、保護(hù)自然，堅(jiān)持節(jié)約優(yōu)先、保護(hù)優(yōu)先、自然恢復(fù)為主，堅(jiān)持山水林田湖草系統(tǒng)治理，著力提高生態(tài)系統(tǒng)自我修復(fù)能力和穩(wěn)定性，守住自然生態(tài)安全邊界，促進(jìn)自然生態(tài)系統(tǒng)質(zhì)量整體改善。我國(guó)土地復(fù)墾工作始于20 世紀(jì)50 年代，《土地復(fù)墾條例》（2011）由國(guó)務(wù)院公布施行，標(biāo)志著我國(guó)土地復(fù)墾事業(yè)步入了制度化、規(guī)范化和法制化的新階段。近年來，《關(guān)于加快推進(jìn)采煤沉陷區(qū)綜合治理的意見》、《關(guān)于加強(qiáng)礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)和綜合治理的指導(dǎo)意見》和《關(guān)于推進(jìn)山水林田湖草生態(tài)保護(hù)修復(fù)工作的通知》等一系列方針政策的相繼出臺(tái)，表明了國(guó)家及各級(jí)政府部門對(duì)于礦區(qū)生態(tài)環(huán)境修復(fù)的態(tài)度和決心。現(xiàn)階段，我國(guó)采煤沉陷區(qū)治理工作已經(jīng)取得了一定成效，但至少仍存在以下2 個(gè)方面的問題亟需解決。

1）理論與技術(shù)層面。生態(tài)修復(fù)是一門多學(xué)科交叉的應(yīng)用性科學(xué)，由于科研技術(shù)力量的投入相對(duì)不足，煤礦區(qū)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理技術(shù)存在多領(lǐng)域融合程度不足、可操作性不強(qiáng)，現(xiàn)有技術(shù)和方法難以滿足礦區(qū)綠色發(fā)展等問題。在許多方面需要突破，如大型露天煤礦綜合治理與整合利用技術(shù)，東部平原礦區(qū)采煤塌陷地預(yù)處理技術(shù)、礦區(qū)復(fù)墾土壤改良技術(shù)，生態(tài)脆弱礦區(qū)生態(tài)修復(fù)技術(shù)，礦區(qū)生態(tài)修復(fù)與綜合治理利用技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)體系等。

2）政策與監(jiān)管層面。主體責(zé)任不夠明確、資金保障不到位、礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)方案的實(shí)施和驗(yàn)收沒有嚴(yán)格的準(zhǔn)入條件和標(biāo)準(zhǔn)，缺乏社會(huì)資本進(jìn)入的激勵(lì)機(jī)制。同時(shí)，監(jiān)管機(jī)制不健全等方面的問題制約了礦區(qū)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)治理工作的有效實(shí)施，對(duì)于有責(zé)任主體的采煤沉陷區(qū)，采取的是“誰損毀、誰治理”的策略，但由于我國(guó)煤炭開采歷史久遠(yuǎn)，有大面積的采煤沉陷區(qū)屬于無責(zé)任主體區(qū)域。沉陷區(qū)治理專項(xiàng)資金供給不足，資金落實(shí)不到位則難以開展治理工作，而已經(jīng)落實(shí)的治理資金又缺少有效的管理機(jī)制。

3 采煤沉陷區(qū)生態(tài)環(huán)境治理技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

3.1 生態(tài)環(huán)境治理技術(shù)研究現(xiàn)狀

據(jù)調(diào)查統(tǒng)計(jì)，在目前治理標(biāo)準(zhǔn)并不統(tǒng)一的情況下，我國(guó)采煤沉陷區(qū)損毀土地的治理率僅為30%左右，礦區(qū)生態(tài)環(huán)境和采煤沉陷區(qū)的資源破壞問題亟待解決。開展采煤沉陷區(qū)治理及礦區(qū)生態(tài)修復(fù)工作，徹底治理煤炭開采造成的環(huán)境破壞和污染，是落實(shí)黨中央、國(guó)務(wù)院關(guān)于生態(tài)文明建設(shè)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)的決策部署，全面做好我國(guó)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境修復(fù)的重要舉措，是推進(jìn)全國(guó)礦區(qū)諸如山東濟(jì)寧、兗州，遼寧阜新、撫順等土地、生態(tài)破壞嚴(yán)重型、資源枯竭型城市轉(zhuǎn)型發(fā)展的迫切需要。礦山生態(tài)修復(fù)工程具有多學(xué)科交叉、影響因素繁雜等特點(diǎn)，修復(fù)全過程應(yīng)嚴(yán)格遵循“循環(huán)再生、和諧共存、整體優(yōu)化、區(qū)域分異”等生態(tài)學(xué)原理，我國(guó)目前比較常用的礦山生態(tài)修復(fù)技術(shù)主要包括物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)以及聯(lián)合修復(fù)技術(shù)[24]。

物理修復(fù)技術(shù)是通過隔離、電動(dòng)力學(xué)、換土、覆蓋等物理手段治理礦山開采帶來的環(huán)境污染。隔離法是指利用防滲材料如水泥、石板等將受污染土壤或水土分開，阻止污染物擴(kuò)散到周圍環(huán)境中。電動(dòng)力學(xué)方法是將電極插入受污染土壤中，通過輸入電流，利用電滲析、電泳等原理使污染物遷移的過程，通常用于同時(shí)去除土壤中存在多種重金屬的情況。換土或覆蓋法通過將表層土0～60 cm 分離并存放，待開采結(jié)束后再取回覆蓋，或者直接將異地未受污染的土壤運(yùn)來使用，青海木里礦區(qū)表土匱乏，為了滿足修復(fù)區(qū)植被生長(zhǎng)的需求，首先采用改良后的土壤對(duì)開采破壞后的地表進(jìn)行覆蓋，覆蓋層厚度為30 cm。物理修復(fù)法因其操作簡(jiǎn)單、不易引起其他消極影響的優(yōu)點(diǎn)被廣泛用于我國(guó)礦山修復(fù)，但也存在工程量大、成本高等局限性。

化學(xué)修復(fù)技術(shù)包括2 種類型：其一是通過水或者化學(xué)試劑浸出土壤中重金屬，促進(jìn)重金屬的解析，使其從固相轉(zhuǎn)移到液相；其二是通過添加固化劑等化學(xué)的方法抑制或降低污染物的水溶性、遷移性和生物有效性。最常用的浸出液包括酸溶液、鹽溶液和表面活性劑等，最常用的添加改良劑包括石灰石、碳酸氫鹽和磷肥等[25-26]。化學(xué)修復(fù)法見效快，受自然因素影響小，但容易影響土壤肥力，甚至可能對(duì)土壤或地下水造成二次污染，常作為輔助方法與其它修復(fù)技術(shù)聯(lián)合使用。

生物修復(fù)技術(shù)主要包括植物修復(fù)、動(dòng)物修復(fù)和微生物修復(fù)3 類。植物修復(fù)是露天礦山生態(tài)修復(fù)中應(yīng)用前景最好的技術(shù)之一；植物修復(fù)的關(guān)鍵在于土壤改良、基質(zhì)重構(gòu)以及草種優(yōu)選，該技術(shù)已在內(nèi)蒙古霍林河、山西平朔、云南小龍?zhí)兜嚷短斓V區(qū)得到成功運(yùn)用，以植物修復(fù)為主的青海木里礦區(qū)采坑、渣山一體化治理工程項(xiàng)目正在實(shí)施中；動(dòng)物修復(fù)技術(shù)是礦山廢棄地基質(zhì)改良的1 種新興技術(shù)，主要利用土壤動(dòng)物與其體內(nèi)微生物的生命活動(dòng)和生理代謝來改善貧瘠土壤的理化性質(zhì)和營(yíng)養(yǎng)狀況；微生物修復(fù)技術(shù)是利用本土微生物或人工馴化的微生物，在合適的環(huán)境條件下通過自身的新陳代謝作用來降低土壤中有毒、有害污染物質(zhì)的活性并改善土壤土質(zhì)的修復(fù)技術(shù)。生物修復(fù)技術(shù)同樣具有比較明顯的局限性，植物修復(fù)技術(shù)適用于表層土壤修復(fù)，而且只對(duì)某種污染物具有較好的修復(fù)效果，動(dòng)物修復(fù)技術(shù)和微生物修復(fù)技術(shù)因條件苛刻、所需周期長(zhǎng)，故不適用于大范圍生態(tài)修復(fù)。

受生態(tài)環(huán)境的多樣性和生態(tài)修復(fù)工程的復(fù)雜性影響，單一的修復(fù)技術(shù)因存在局限性往往不能滿足實(shí)際需求，需要通過研發(fā)多種修復(fù)技術(shù)集成的聯(lián)合修復(fù)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)劣互補(bǔ)，以達(dá)到更好的修復(fù)效果。常見的聯(lián)合修復(fù)技術(shù)有物理-化學(xué)聯(lián)合修復(fù)技術(shù)、植物-化學(xué)聯(lián)合修復(fù)技術(shù)、植物-微生物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)和微生物-植物-動(dòng)物聯(lián)合修復(fù)技術(shù)等。通過2 種以上修復(fù)技術(shù)在同一區(qū)域聯(lián)合使用，誘發(fā)協(xié)同效應(yīng)，極大的增強(qiáng)了生態(tài)修復(fù)效果，聯(lián)合修復(fù)技術(shù)已經(jīng)在礦山廢棄地的土壤基質(zhì)改良中取得了一定成效，未來將成為生態(tài)修復(fù)的主流研究趨勢(shì)。

3.2 生態(tài)環(huán)境治理技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)

結(jié)合我國(guó)采煤沉陷區(qū)現(xiàn)狀與實(shí)際，礦區(qū)生態(tài)環(huán)境治理理論與技術(shù)未來或?qū)⒃谝韵聨讉€(gè)方面得到長(zhǎng)足發(fā)展。

1）開采對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞的監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)。傳統(tǒng)的礦區(qū)土地與環(huán)境監(jiān)測(cè)手段包括大地水準(zhǔn)測(cè)量、近景攝影測(cè)量、靜態(tài)或動(dòng)態(tài)GPS 測(cè)量等，主要關(guān)注地面下沉、積水面積、露天開采挖損、壓占面積等土地的顯性損毀信息的監(jiān)測(cè)，存在監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不全面、工作量大、成本高且數(shù)據(jù)難以長(zhǎng)期保存的不足。近年來，遙感技術(shù)、合成孔徑雷達(dá)測(cè)量技術(shù)、無人機(jī)技術(shù)等新興的礦區(qū)土地與環(huán)境監(jiān)測(cè)手段逐漸趨于完善，更側(cè)重于監(jiān)測(cè)植被變化、景觀變化、土壤變化等信息及損毀邊界、自燃煤矸石山內(nèi)部燃燒點(diǎn)、土壤裂縫等隱性信息，構(gòu)建的“星-空-地-井”一體化生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)體系真正實(shí)現(xiàn)了由局部到整體、由顯性到隱性、由損毀監(jiān)測(cè)到“損毀—治理”全過程生態(tài)環(huán)境監(jiān)測(cè)。

2）采煤沉陷地治理技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)體系。包括東部地區(qū)高潛水位采煤沉陷地、西部干旱半干旱采煤沉陷地和高原高寒地區(qū)采煤沉陷地。在高潛水位采煤沉陷地復(fù)墾方面，由最初提出的疏排法、挖深墊淺法和泥漿泵法等非充填復(fù)墾的技術(shù)方法，到使用煤矸石、粉煤灰和黃河泥沙等作為充填材料的充填復(fù)墾技術(shù)，包括基于開采沉陷預(yù)測(cè)分區(qū)動(dòng)態(tài)預(yù)取土預(yù)墊高的高潛水沉陷區(qū)預(yù)治理技術(shù)等，均需要開展進(jìn)一步研究和探索。西部干旱半干旱采煤沉陷地生態(tài)環(huán)境因缺水而較難修復(fù)，受高寒、缺氧、土壤貧瘠等惡劣條件影響，高原高寒地區(qū)采煤沉陷地生態(tài)環(huán)境非常脆弱，以上2 類特殊條件下的采煤沉陷區(qū)修復(fù)技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)體系亟需開展系統(tǒng)的研究。

3）矸石山污染治理及煤矸石綜合利用技術(shù)。隨著國(guó)家和地方各級(jí)層面關(guān)于固廢治理和綜合利用相關(guān)政策的相繼出臺(tái)，礦山企業(yè)亟需解決矸石山自燃、滲濾液污染、植被復(fù)綠、矸石綜合利用等問題，需要在矸石山污染治理及煤矸石綜合利用方面展開系統(tǒng)研究。對(duì)于已經(jīng)形成的矸石山，針對(duì)矸石酸性判斷不準(zhǔn)的難題，用“潛在酸性”計(jì)算方法代替?zhèn)鹘y(tǒng)的pH 值檢測(cè)方法來判斷矸石山酸堿度；對(duì)于矸石山著火點(diǎn)位置不易確定的難題，可采用熱紅外與測(cè)繪技術(shù)相耦合的表層燃燒情況定位技術(shù)及基于表面溫度反演深部著火點(diǎn)位置模型；對(duì)于火點(diǎn)處置，可用表面噴漿與深部注漿相結(jié)合的安全滅火方法、生物化學(xué)抑制氧化和物理覆蓋碾壓相結(jié)合的抑氧隔氧防火技術(shù)；針對(duì)酸性煤矸石山治理后容易復(fù)燃的特點(diǎn)，可在煤矸石與覆蓋土壤之間增加隔離層的方法。對(duì)于新產(chǎn)生的煤矸石，重點(diǎn)研究矸石不出井相關(guān)理論與技術(shù)，構(gòu)建“井下充填+地面回填、塌陷區(qū)治理、生產(chǎn)建筑材料”等相結(jié)合的煤矸石綜合利用技術(shù)體系。

4）露天礦土地復(fù)墾與生態(tài)修復(fù)技術(shù)。隨著政策法規(guī)和復(fù)墾規(guī)劃的不斷完善，露天礦的復(fù)墾已從過去的以外排土場(chǎng)復(fù)墾為主，發(fā)展為采礦—復(fù)墾一體化的露天礦生態(tài)環(huán)境治理新模式，已經(jīng)形成基于“削坡整形、回填壓幫、土壤重構(gòu)、植被重建”的一體化治理方法，在高原高海拔、干旱半干旱地區(qū)露天礦土地復(fù)墾與生態(tài)修復(fù)中取得了顯著成效?；贕PS、GIS 及三維可視化技術(shù)，對(duì)露天礦采場(chǎng)、排土場(chǎng)復(fù)墾前的生態(tài)環(huán)境現(xiàn)狀進(jìn)行模擬，對(duì)復(fù)墾后的生態(tài)環(huán)境發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行預(yù)測(cè)，實(shí)現(xiàn)邊開采、邊復(fù)墾、邊預(yù)控的目的是未來研究的趨勢(shì)。

4 結(jié) 語

1）我國(guó)采煤沉陷區(qū)生態(tài)環(huán)境破壞類型多樣，井工礦區(qū)和露天礦區(qū)生態(tài)環(huán)境問題各具特點(diǎn)，沉陷區(qū)治理工作重點(diǎn)和難點(diǎn)各不相同。山西、陜西等黃土溝壑和丘陵山區(qū)，生態(tài)環(huán)境修復(fù)工作的重點(diǎn)為防止地表水漏失和滑坡等地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生；山東、淮北等高潛水位平原地區(qū)，采用動(dòng)態(tài)預(yù)復(fù)墾、充填平整和挖深墊淺等技術(shù)保障農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、打造生態(tài)旅游區(qū)、建設(shè)濕地公園是采煤沉陷區(qū)生態(tài)環(huán)境修復(fù)的主要措施；青海、甘肅等高原高寒生態(tài)脆弱區(qū)，土壤改良與植被復(fù)綠是生態(tài)環(huán)境修復(fù)的難點(diǎn)。

2）采煤沉陷區(qū)生態(tài)環(huán)境修復(fù)技術(shù)主要包括物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)以及聯(lián)合修復(fù)技術(shù)，聯(lián)合修復(fù)技術(shù)利于誘發(fā)協(xié)同效應(yīng)，強(qiáng)化生態(tài)修復(fù)效果，在我國(guó)礦山廢棄地土壤基質(zhì)改良中取得了顯著成效，將成為生態(tài)修復(fù)技術(shù)的主流研究趨勢(shì)。

3）近年來，生態(tài)文明及美麗中國(guó)建設(shè)受到各級(jí)有關(guān)部門的高度重視，采煤沉陷區(qū)治理工作取得了顯著成效，但仍需正視理論與技術(shù)、政策與監(jiān)管層面存在的問題和不足，開采對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞的監(jiān)測(cè)與診斷技術(shù)、采煤沉陷地治理技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)體系、矸石山污染治理及煤矸石綜合利用技術(shù)、露天礦土地復(fù)墾與生態(tài)修復(fù)技術(shù)將成為未來礦區(qū)生態(tài)環(huán)境修復(fù)的重點(diǎn)研究方向。