趙方瑩，袁志瓊，葉振魁，蘇光瑞，趙 蕾

(北京圣海林生態(tài)環(huán)境科技股份有限公司，北京 100083)

黃河是中華民族的母親河，黨和國(guó)家高度重視黃河流域生態(tài)環(huán)境保護(hù)工作，提出黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展重大國(guó)家戰(zhàn)略。長(zhǎng)時(shí)期、高強(qiáng)度的煤礦開(kāi)采不可避免會(huì)造成植被損傷、景觀破碎、土地退化等一系列問(wèn)題[1-3]，黃河流域煤礦開(kāi)采呈現(xiàn)上游生態(tài)脆弱、中游環(huán)境超載、下游煤炭耗竭日趨嚴(yán)峻的局面。推動(dòng)高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量的礦山生態(tài)保護(hù)和修復(fù)，是黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展重大國(guó)家戰(zhàn)略的要求[4]。2020年，國(guó)家發(fā)展改革委、自然資源部聯(lián)合印發(fā)了《全國(guó)重要生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)和修復(fù)重大工程總體規(guī)劃(2021—2035年)》，強(qiáng)調(diào)黃河重點(diǎn)生態(tài)區(qū)要恢復(fù)礦山生態(tài)環(huán)境，實(shí)施地形重塑、土壤重構(gòu)、植被重建的綜合治理。

位于黃河幾字彎區(qū)的內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市準(zhǔn)格爾旗煤炭?jī)?chǔ)量和質(zhì)量居全國(guó)前列，是重要的煤炭工業(yè)基地。由于礦區(qū)立地條件多樣，礦山生態(tài)保護(hù)和修復(fù)技術(shù)水平有限，當(dāng)前準(zhǔn)格爾旗礦山生態(tài)保護(hù)和修復(fù)整體質(zhì)量不高，礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境未得到有效保護(hù)和改善，甚至出現(xiàn)退化現(xiàn)象。做好準(zhǔn)格爾旗礦山生態(tài)修復(fù)工作對(duì)改善礦山生態(tài)環(huán)境、支撐煤炭產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展、推動(dòng)黃河流域高質(zhì)量發(fā)展具有重要意義。

1 區(qū)域概況

1.1 基本概況

準(zhǔn)格爾旗位于內(nèi)蒙古自治區(qū)鄂爾多斯市東部、毛烏素沙漠東南端，北部與包頭市、東部與呼和浩特市隔黃河相望，東南部、南部與山西省的偏關(guān)縣與河曲縣以河為界，西南部與陜西省的府谷縣接壤，西部與伊金霍洛旗、東勝區(qū)、達(dá)拉特旗搭界，總面積7 692 km2。屬中溫帶大陸性半干旱氣候區(qū)，旗內(nèi)各地氣溫隨緯度變化呈現(xiàn)差異性，年均氣溫7.8 ℃，極端最低氣溫-30.9 ℃，極端最高氣溫40.4 ℃。年均降水量389.4 mm[5]，自東南向西北遞減，降水集中在4—9月，易發(fā)生短時(shí)強(qiáng)降水、冰雹、大風(fēng)等強(qiáng)對(duì)流天氣，并誘發(fā)洪澇災(zāi)害。年均風(fēng)速1.7 m/s，無(wú)霜期約150 d，積雪厚度20～150 mm，最大凍土深度約1.5 m。區(qū)域海拔870～1 366 m，屬黃土丘陵溝壑區(qū)，自然環(huán)境條件差，坡梁交錯(cuò)，溝壑縱橫，土地支離破碎，地表為固結(jié)黃土與風(fēng)積沙，水土流失嚴(yán)重。礦區(qū)主要生境植物種類貧乏，植物群落結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但具有耐旱、抗風(fēng)沙、抗貧瘠等特點(diǎn)。

1.2 礦山情況

準(zhǔn)格爾旗境內(nèi)礦產(chǎn)資源豐富，已發(fā)現(xiàn)各類礦產(chǎn)資源13種，其中具有工業(yè)利用價(jià)值的有8種，尤其是煤炭資源儲(chǔ)量和質(zhì)量在全國(guó)位居前列，已探明煤炭?jī)?chǔ)量544億t，遠(yuǎn)景儲(chǔ)量1 000億t。目前，準(zhǔn)格爾旗有井工煤礦56座，總設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力17 906萬(wàn)t/a，井田面積總計(jì)868.25 km2，可采儲(chǔ)量約98.8億t；露天煤礦65座，總設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力17 420萬(wàn)t/a，井田面積總計(jì)608.62 km2，可采儲(chǔ)量約57.9億t。煤礦主要分布在西部的準(zhǔn)格爾召鎮(zhèn)，西南部的納日松鎮(zhèn)、沙圪堵鎮(zhèn)以及東部的薛家灣鎮(zhèn)、龍口鎮(zhèn)等。

2 礦山生態(tài)保護(hù)和修復(fù)存在的問(wèn)題

2.1 未能構(gòu)建有針對(duì)性的生態(tài)修復(fù)措施體系

當(dāng)前礦山生態(tài)保護(hù)和修復(fù)技術(shù)沒(méi)有針對(duì)不同立地條件的礦山開(kāi)采創(chuàng)面和損毀區(qū)域采取針對(duì)性措施；沒(méi)有針對(duì)矸石山自燃、矸石淋洗水對(duì)地下水的污染采取有效的防治措施；沒(méi)有針對(duì)排土場(chǎng)地形變化和地面沉降開(kāi)展合理的治理；缺少雨洪集蓄利用的相關(guān)設(shè)計(jì)；技術(shù)措施之間沒(méi)有形成體系，缺乏統(tǒng)籌協(xié)調(diào)，生態(tài)修復(fù)的有效性沒(méi)有體現(xiàn)；部分礦山生態(tài)保護(hù)修復(fù)技術(shù)方案不適宜實(shí)際情況，施工技術(shù)不到位。

2.2 缺少必要的行洪通道和完善的截排水系統(tǒng)

準(zhǔn)格爾旗屬干旱少雨地區(qū)，水土保持管理部門(mén)、水土保持方案編制技術(shù)人員、礦企業(yè)主的防洪意識(shí)淡薄，礦區(qū)建設(shè)時(shí)缺少完善的、符合設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的行洪通道，排土場(chǎng)缺少必要的防洪通道，高陡邊坡缺少完善的截排水系統(tǒng)，當(dāng)遇到短歷時(shí)強(qiáng)降水時(shí)極易發(fā)生災(zāi)害事故，危及人民生命和財(cái)產(chǎn)安全。

2.3 排土場(chǎng)坡體的穩(wěn)定防護(hù)措施不到位

煤礦的露天開(kāi)采形成了大面積的排土場(chǎng)。為了減少排土場(chǎng)的占地面積，大多不規(guī)范排棄作業(yè)，排土場(chǎng)的邊坡坡度不統(tǒng)一，大多數(shù)沒(méi)有達(dá)到自然安息角(36°左右)，更沒(méi)有達(dá)到地方規(guī)范要求標(biāo)準(zhǔn)(25°)。沒(méi)有對(duì)排土場(chǎng)邊坡進(jìn)行合理的削坡分級(jí)，也沒(méi)有設(shè)置坡腳控制性攔擋。沙柳網(wǎng)格是當(dāng)?shù)爻Ｓ玫钠旅娣雷o(hù)措施和植被恢復(fù)措施，然而礦山生態(tài)保護(hù)和修復(fù)中的沙柳網(wǎng)格規(guī)格不標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法起到有效的坡面防護(hù)作用，造成坡面不穩(wěn)定、水土流失隱患大。

2.4 土壤改良技術(shù)有限

土地復(fù)墾和生態(tài)保護(hù)修復(fù)中對(duì)整地要求理解不到位，土壤改良技術(shù)不規(guī)范，不能根據(jù)土地利用方式的不同合理進(jìn)行土地綜合整治和土壤改良；為了翻耕等機(jī)械化作業(yè)，對(duì)礫石含量要求過(guò)嚴(yán)；僅追求土壤肥力，而忽視最基礎(chǔ)的土壤物理結(jié)構(gòu)，錯(cuò)把土壤營(yíng)養(yǎng)當(dāng)作土壤肥力；為了提高土地生產(chǎn)能力，忽視了區(qū)域土地承載力，造成了土地綜合整治的投資浪費(fèi)和生態(tài)修復(fù)成效的過(guò)早退化。

2.5 未能科學(xué)合理進(jìn)行植物選配

礦區(qū)土地復(fù)墾選擇的植被種類單一，沒(méi)有做到因地制宜選擇植被品種，生態(tài)系統(tǒng)脆弱；過(guò)于追求短期生物量增加，未實(shí)現(xiàn)秸稈就地還田，提高土壤有機(jī)質(zhì)含量，也未實(shí)現(xiàn)種植豆科綠肥植物改良土壤；過(guò)于追求視覺(jué)景觀效果，選擇的苗木規(guī)格偏大，忽視植被生長(zhǎng)的土壤、水分需求，造成植被退化現(xiàn)象。

2.6 未實(shí)現(xiàn)對(duì)黃河的有效保護(hù)

準(zhǔn)格爾旗位于黃河主河道沿岸，其礦區(qū)排土場(chǎng)、排矸場(chǎng)在沒(méi)有設(shè)置攔擋措施和臨時(shí)排水系統(tǒng)的情況下進(jìn)行排土排矸作業(yè)，造成嚴(yán)重水土流失，影響入黃泥沙量；礦區(qū)下游溝道未設(shè)置有效攔擋措施，沒(méi)有對(duì)采空塌陷區(qū)、排土場(chǎng)、排矸場(chǎng)的徑流進(jìn)行攔截凈化，導(dǎo)致入黃徑流的水質(zhì)無(wú)法保證，影響黃河水質(zhì)。

3 技術(shù)對(duì)策

3.1 采用小流域綜合治理模式，加強(qiáng)入黃徑流管控

在采空塌陷區(qū)填平裂縫、設(shè)置安全圍欄等常態(tài)化治理基礎(chǔ)上，開(kāi)展以小流域?yàn)閱卧乃亮魇ЬC合治理，結(jié)合實(shí)際情況，在保護(hù)原有水系和植被的基礎(chǔ)上，進(jìn)行礦區(qū)土地綜合整治，提高土地產(chǎn)出率。加強(qiáng)對(duì)黃河水源水質(zhì)及沿岸生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，對(duì)黃河沿岸5 km范圍內(nèi)和匯水直接進(jìn)入黃河一級(jí)支流的礦區(qū)，在礦區(qū)下游設(shè)置淤地壩、谷坊等工程，避免未處理的徑流直接進(jìn)入黃河。

3.2 疏通行洪通道，設(shè)置完善的截、排、蓄水系統(tǒng)

按照防洪影響評(píng)價(jià)的要求，不得無(wú)序占?jí)汉拥溃瑧?yīng)疏通行洪通道，保證行洪安全。建設(shè)礦區(qū)場(chǎng)地和坡面排水系統(tǒng)，尤其是建設(shè)完善的邊坡截、排、蓄水設(shè)施，從根本上解決邊坡侵蝕的問(wèn)題，結(jié)合排土場(chǎng)的沉陷變形，截、排水溝優(yōu)先采用柔性材質(zhì)，斷面尺寸需滿足行洪設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。建設(shè)地表徑流集蓄和節(jié)水利用設(shè)施，增強(qiáng)抗旱節(jié)水意識(shí)，提高水資源利用效率。

3.3 完善坡腳攔擋與坡面防護(hù)技術(shù)措施體系

對(duì)于已完成排土過(guò)程的排土場(chǎng)因地制宜設(shè)定標(biāo)高，避免大規(guī)模土地平整；對(duì)于已形成的歷史坡面，按照自然安息角設(shè)置坡比，充分保護(hù)和利用原有坡面的植被和防護(hù)措施；對(duì)新建排土場(chǎng)或堆放場(chǎng)地，設(shè)置邊坡規(guī)范坡度為25°，對(duì)不規(guī)范坡度的坡體進(jìn)行削坡、放坡等處理，通過(guò)水平溝、反向水平條、魚(yú)鱗坑等整地方式，提高坡面的抗蝕保水性能，加強(qiáng)坡面穩(wěn)定性。

排土場(chǎng)、排矸場(chǎng)應(yīng)按照“先擋后棄”的原則進(jìn)行排棄，并對(duì)邊坡進(jìn)行有效防護(hù)。對(duì)于已建成的未設(shè)置坡腳攔擋和排水溝的排土場(chǎng)、排矸場(chǎng)，依據(jù)坡面防護(hù)現(xiàn)狀和植被覆蓋情況，研究并論證補(bǔ)充設(shè)置邊坡防護(hù)措施的可行性；對(duì)于新建排土場(chǎng)、排矸場(chǎng)，在坡腳和有需求的坡面設(shè)置漿砌石或干砌石擋墻、鉛絲石籠、生態(tài)袋等攔擋措施，在坡面設(shè)置預(yù)制框格、土工格室、三維網(wǎng)、沙柳網(wǎng)格等，并采用掛網(wǎng)噴播、水平條或魚(yú)鱗坑栽植等方式進(jìn)行生態(tài)防護(hù)，確保坡體穩(wěn)定，有效控制水土流失，實(shí)現(xiàn)生態(tài)修復(fù)。其中，沙柳網(wǎng)格是當(dāng)?shù)仄旅嬷脖换謴?fù)的常用形式，干枝沙柳網(wǎng)格主要是作為臨時(shí)防護(hù)措施，在其他植被長(zhǎng)成之前起到防風(fēng)固沙和攔截坡面徑流的作用；活體沙柳網(wǎng)格主要是作為植被措施，起到防風(fēng)固沙和水土保持的作用[6]。明確干枝和活體沙柳網(wǎng)格的功能差異，才能采取針對(duì)性的措施，不能簡(jiǎn)單地認(rèn)為布設(shè)了沙柳網(wǎng)格就完成了生態(tài)修復(fù)任務(wù)。此外，沙柳網(wǎng)格的邊線夾角應(yīng)為90°，避免隨意做成順坡的菱形，否則會(huì)降低沙柳網(wǎng)格攔截徑流的作用，反而成為引導(dǎo)徑流的通道，形成明顯的細(xì)溝侵蝕，加劇水土流失。

3.4 科學(xué)進(jìn)行地塊整理和土壤改良

依據(jù)排土場(chǎng)立地條件和土地規(guī)劃利用方向，進(jìn)行地形整理。對(duì)于復(fù)耕地塊，適度放大地塊方格規(guī)格尺寸，避免地塊過(guò)于破碎化，便于機(jī)械化、規(guī)模化作業(yè)。結(jié)合前期土壤檢測(cè)結(jié)果，科學(xué)進(jìn)行土壤改良，首先需要調(diào)整達(dá)到合理的土壤物理結(jié)構(gòu)，再采取綠肥植物改良或施肥等土壤營(yíng)養(yǎng)改良措施，實(shí)現(xiàn)土壤肥力的有效提升。在復(fù)墾為耕地、人工牧草地的區(qū)域全面整地，在人工栽植方式恢復(fù)為林地的地塊宜采用局部整地方式。

3.5 因地制宜配置植物措施

明確生態(tài)修復(fù)的植被類型，按照“宜樹(shù)則樹(shù)、宜草則草、宜荒則荒”的原則，生態(tài)修復(fù)選擇的植被類型以抗旱節(jié)水、防風(fēng)固土的鄉(xiāng)土植物優(yōu)先，按照植物的生物學(xué)特征進(jìn)行群落配置，采用多物種組合配置，避免物種單一，保證生物多樣性和生物群落的穩(wěn)定性。此外，注意植物配置的季相景觀，尤其是冬季常綠樹(shù)的配置，實(shí)現(xiàn)坡面四季見(jiàn)綠；設(shè)置合理的植物配置密度，保證植株個(gè)體的生長(zhǎng)空間，重點(diǎn)考慮生物耗水量，避免植被群落提前退化。

3.6 瞄準(zhǔn)生態(tài)修復(fù)限制性因子，采取針對(duì)性措施

針對(duì)排土場(chǎng)地面沉降大、遇連續(xù)強(qiáng)降雨時(shí)易出現(xiàn)管涌和坍塌的特點(diǎn)，防護(hù)、排水工程宜采用柔性材料，適應(yīng)一定程度的變形破壞，實(shí)現(xiàn)防護(hù)功能。煤矸石處理要做到自燃防控、污染防治和生態(tài)修復(fù)并重[7-8]。對(duì)于歷史形成的堆矸場(chǎng)，嚴(yán)控密封，避免由于措施不當(dāng)或場(chǎng)地變形，造成漏氣漏水，導(dǎo)致矸石復(fù)燃。做好坡體削坡分級(jí)、穩(wěn)定攔擋以及截排水系統(tǒng)，對(duì)淋洗水進(jìn)行攔截、集蓄處理，避免污染下游水體和地下水，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行生態(tài)修復(fù)。

3.7 基于水資源承載力和土地承載力合理規(guī)劃產(chǎn)業(yè)發(fā)展

依據(jù)礦區(qū)及其周邊水資源量，明確生產(chǎn)和復(fù)墾生態(tài)用水的供水方案，配置滴灌等節(jié)水灌溉供水系統(tǒng)；依據(jù)水資源承載力科學(xué)規(guī)劃產(chǎn)業(yè)布局，以水定產(chǎn)，結(jié)合鄉(xiāng)鎮(zhèn)產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，制定科學(xué)合理的復(fù)耕、復(fù)綠方案，配套發(fā)展種植、養(yǎng)殖項(xiàng)目。

4 結(jié) 語(yǔ)

準(zhǔn)格爾旗煤礦數(shù)量眾多，礦山開(kāi)采強(qiáng)度大、面積廣、歷史久，造成的生態(tài)破壞嚴(yán)重，生態(tài)修復(fù)任務(wù)重，環(huán)境問(wèn)題嚴(yán)峻。準(zhǔn)格爾旗礦山生態(tài)修復(fù)應(yīng)以山水林田湖草沙一體化治理為指導(dǎo)思想，制定地方性的技術(shù)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)以及后續(xù)監(jiān)測(cè)、驗(yàn)收規(guī)程，從技術(shù)層面有效地指導(dǎo)礦山生態(tài)修復(fù)，做到高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量的生態(tài)修復(fù)設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測(cè)與驗(yàn)收；針對(duì)限制性因素，科學(xué)引導(dǎo)、合理規(guī)劃，科學(xué)治理、合理開(kāi)發(fā)，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)相關(guān)單位共同參與、通力合作，推動(dòng)準(zhǔn)格爾旗礦山科學(xué)生態(tài)修復(fù)工作，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，支撐黃河流域生態(tài)保護(hù)和高質(zhì)量發(fā)展。