辛建寶，周國馳

（中煤科工集團(tuán)沈陽設(shè)計研究院有限公司，遼寧 沈陽 110015）

煤炭是我國最重要的能源供給來源之一，在我國能源體系中的主體地位和壓艙石作用不會改變[1]，要實現(xiàn)煤炭行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展必須進(jìn)行綠色礦山建設(shè)[2-3]。地質(zhì)環(huán)境治理與生態(tài)修復(fù)兼顧了土地保護(hù)利用和礦產(chǎn)開發(fā)，已經(jīng)成為恢復(fù)礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)、改善礦山環(huán)境的最佳途徑[4-5]。

全生命周期理論是起源于生物學(xué)領(lǐng)域的概念，是指將事物的發(fā)展看作為生物體生命周期現(xiàn)象的一種模擬。露天煤礦的基本特征是由資源開發(fā)方式?jīng)Q定的[6]，礦區(qū)的全生命周期階段必然要經(jīng)歷新建、形成、發(fā)展、穩(wěn)定和衰退[7-8]。在礦山的生產(chǎn)過程中，開采造成的土地?fù)p毀已經(jīng)成為礦區(qū)最直接的生態(tài)風(fēng)險源[9-10]，隨著礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用過程，相應(yīng)的土地資源開發(fā)與利用也呈現(xiàn)出了相似的生命周期性，即土地利用的轉(zhuǎn)變、占用、恢復(fù)的過程。礦山地質(zhì)環(huán)境作為生態(tài)環(huán)境的重要組成，必須將礦山地質(zhì)環(huán)境保護(hù)作為一項重要內(nèi)容貫穿于礦產(chǎn)資源開發(fā)的全過程[11-12]。為此，以勝利西三礦為研究對象，對勝利西三號礦全生命周期地質(zhì)環(huán)境變化及生態(tài)治理區(qū)域進(jìn)行預(yù)判性規(guī)劃，制定各個生產(chǎn)環(huán)節(jié)的綠色發(fā)展的總體目標(biāo)及與之對應(yīng)的建設(shè)任務(wù)，以此來動態(tài)響應(yīng)露天礦開采進(jìn)度計劃與礦山生態(tài)恢復(fù)治理；在結(jié)合勝利西三號露天礦實際地質(zhì)條件和開采條件的基礎(chǔ)上，為勝利西三號露天煤礦剩余服務(wù)期限內(nèi)的生態(tài)修復(fù)及產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展方向提供依據(jù)。

1 礦山概況

1）基本條件。勝利西三礦露天煤礦礦田位于錫林浩特市區(qū)西北方向7 km 處；地處內(nèi)蒙古高原中東部，大興安嶺西延的北坡，屬高原丘陵地貌，地貌按其形態(tài)特征劃分為河谷平原地貌；天然植被類型以草原為主體；氣候干燥，降水量小，地表水系不發(fā)育，僅錫林河常年有水，其余為間歇性河流；氣象屬中溫帶半干旱大陸性季風(fēng)氣候，具有風(fēng)多、雨少、日照長、溫差大、蒸發(fā)強(qiáng)烈、冬季寒冷漫長、夏季溫?zé)岫虝?、春秋季多風(fēng)干燥的氣候特征。

2）生產(chǎn)現(xiàn)狀。勝利西三礦由外排土場、內(nèi)排土場、露天采場和工業(yè)場地4 部分組成。礦田全部被第四系覆蓋，位于勝利煤田的西南部，地處勝利盆地向斜西段的南翼，有3 段含煤地層，即大磨拐河組中上部的泥巖段、含煤段，伊敏組下部的含煤段。煤炭剝離工藝為：采用單斗－卡車間斷開采工藝，采煤工藝為單斗挖掘機(jī)－自卸卡車－半移動破碎站工藝。露天采場共劃分為2 個采區(qū)，總面積約322.72 hm2，最大采深約97 m，開采臺階高度為10 m，南東部已形成內(nèi)排土場，內(nèi)排土場占地面積141.69 hm2，現(xiàn)已實現(xiàn)全部內(nèi)排；外排土場位于礦區(qū)西北側(cè)，外排土場面積為188.54 hm2。

3）生態(tài)治理現(xiàn)狀。勝利西三礦通過土地整形、表土回覆、土壤改良、植被重建、景觀提升等一系列措施對生態(tài)環(huán)境進(jìn)行治理，現(xiàn)已累計完成礦山地質(zhì)環(huán)境治理面積約608.07 hm2。建成公園式園林1 處、建設(shè)科研項目示范區(qū)2 處。

4）生態(tài)治理瓶頸。勝利西三礦目前生態(tài)修復(fù)基礎(chǔ)較好，但仍存在以下問題：①土壤質(zhì)地整體較差，植物立地條件不良；②礦區(qū)植物種類單一，植物群落多樣性較差；③礦山臨時到界的露天采場邊坡復(fù)墾綠化較少，礦區(qū)生態(tài)修復(fù)主要停留于復(fù)墾綠化層面，景觀效果不成體系。

2 全生命周期動態(tài)開采過程

1）開采進(jìn)度計劃。勝利西二礦生產(chǎn)能力為600萬t/a，開采進(jìn)度計劃見表1。

表1 開采進(jìn)度計劃表

2）動態(tài)開采模擬。目前，已形成的內(nèi)排土場位于首采區(qū)中部，將首采區(qū)采掘場分割為東部和西部2個采坑。首采區(qū)東部采坑向東、向北雙向推進(jìn)；首采區(qū)西部采坑向西推進(jìn)，在開采西部采坑時，將東部采坑露煤臺階用黃土覆蓋。

3 總體規(guī)劃思路

通過項目實施可以加快礦區(qū)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整，大力推進(jìn)生態(tài)修復(fù)向生態(tài)旅游轉(zhuǎn)型，做強(qiáng)做優(yōu)礦業(yè)特色的生態(tài)旅游及市民游憩項目，結(jié)合區(qū)域文化引入草原文化元素，結(jié)合當(dāng)下政策及不產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)空窗期的角度建設(shè)兒童樂園、素質(zhì)拓展，使礦區(qū)成為內(nèi)蒙古礦區(qū)轉(zhuǎn)型發(fā)展的新標(biāo)桿。

結(jié)合勝利西三露天礦緊鄰錫林浩特市的區(qū)域位置特點、內(nèi)蒙古能源發(fā)電投資集團(tuán)有限公司“1345”的發(fā)展戰(zhàn)略，勝利西三露天礦在2027 年全部閉坑的現(xiàn)狀，將勝利西三礦逐步建設(shè)成企業(yè)展示的名片，打造集礦業(yè)文化、草原文化、清潔環(huán)保、休閑娛樂于一體的“游憩型礦山公園”，形成融“觀光游憩、休閑娛樂、文化科普”于一體的礦業(yè)文化展示基地。展現(xiàn)企業(yè)“開發(fā)一片草原，還建一片花園”的理念，同時重塑礦山的社會價值，帶動周邊城市的協(xié)同發(fā)展，實現(xiàn)由生態(tài)向經(jīng)濟(jì)效益的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型。技術(shù)路線如圖1。

圖1 技術(shù)路線

4 生態(tài)修復(fù)時間尺度規(guī)劃

1）時間尺度總體規(guī)劃。將勝利西三礦生態(tài)修復(fù)按時間尺度劃分為基礎(chǔ)準(zhǔn)備期（2023 年）、生態(tài)轉(zhuǎn)型提升期（2024—2025 年）和退出工業(yè)化生產(chǎn)生態(tài)收益期（2026—2027 年）3 個階段。2022—2023 年為基礎(chǔ)準(zhǔn)備期，該階段以提升水土保持功能為總體原則，使生態(tài)環(huán)境得到提檔升級，2023 年末生產(chǎn)區(qū)、生活區(qū)、生態(tài)區(qū)景觀逐漸豐富。2023 年外排土場占地發(fā)生明顯改變，內(nèi)排頂部平臺已有部分區(qū)域到界。2025年西南側(cè)內(nèi)排土場排棄到界，生態(tài)修復(fù)穩(wěn)步推進(jìn)，在礦區(qū)前階段生態(tài)恢復(fù)的基礎(chǔ)上，把采礦形成的排土場改良成土壤肥沃、生產(chǎn)力強(qiáng)的土地，由生態(tài)修復(fù)向生態(tài)經(jīng)濟(jì)逐漸過渡?；谛迯?fù)成果初步構(gòu)建草原文化及市民公園的雛形。2027 年最終平臺全部排棄到界，在采礦結(jié)束后，逐步消除工業(yè)生產(chǎn)痕跡，構(gòu)建草原文化、礦業(yè)文化、休閑娛樂等3 大主題。

2）基礎(chǔ)準(zhǔn)備期規(guī)劃。2023 年外排土場部分區(qū)域全部挖除，對挖除后的區(qū)域進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，在生態(tài)修復(fù)過程中應(yīng)考慮外排土場與露天采場區(qū)域交叉的問題，對外排土場挖除后永久不擾動的區(qū)域應(yīng)覆土整形，對于采坑遠(yuǎn)期壓覆區(qū)域采用臨時措施綠化。穩(wěn)步推進(jìn)內(nèi)排土場到界的區(qū)域復(fù)墾綠化工作，對內(nèi)排土場邊坡進(jìn)行近自然地形重塑，對削坡后的坡面采用“蜂格護(hù)坡系統(tǒng)＋噴播”的方式進(jìn)行綠化。

3）生態(tài)轉(zhuǎn)型提升期規(guī)劃。該階段由生態(tài)修復(fù)向生態(tài)經(jīng)濟(jì)初步轉(zhuǎn)型，在局部區(qū)域構(gòu)建景觀點，將現(xiàn)有公園進(jìn)行改建，添加清潔能源元素及運(yùn)動場地，改建為低碳體育公園，經(jīng)過幾年生態(tài)修復(fù)后，基于生態(tài)修復(fù)成果改建為清潔工業(yè)區(qū)。外排土場全部回填至露天采場，挖損后的土地沒有肥力，需進(jìn)行土壤改良后恢復(fù)為原生草原地貌。

4）退出工業(yè)化生產(chǎn)生態(tài)收益期規(guī)劃。將礦區(qū)整體打造3 大主題和“一心，三園，三區(qū)”的生態(tài)配置模式，3 大主題分別為清潔工業(yè)、休閑娛樂和礦業(yè)文化，“一心”為礦業(yè)文化展示中心，“三園”分別為低碳體育公園、市民公園以及兒童樂園，“三區(qū)”分別為礦業(yè)遺跡觀光區(qū)、素質(zhì)拓展區(qū)和清潔工業(yè)區(qū)。

5 生態(tài)修復(fù)空間尺度規(guī)劃

1）空間尺度總體規(guī)劃。分區(qū)主要依據(jù)功能、空間尺度時間尺度和三重維度進(jìn)行分區(qū)，依據(jù)功能可以分為生產(chǎn)區(qū)、生活區(qū)、生態(tài)區(qū)，依據(jù)空間尺度細(xì)分為外排土場場治理區(qū)、內(nèi)排土場治理區(qū)、工業(yè)場地治理區(qū)、露天采場治理區(qū)4 個區(qū)域。生產(chǎn)區(qū)、生活區(qū)、生態(tài)區(qū)隨著時間推移逐漸變化，總體原則為生活區(qū)前期基本保持不變，生產(chǎn)區(qū)逐步置換為生態(tài)區(qū)。外排土場由于逐年回填全部規(guī)劃為生態(tài)區(qū)，工業(yè)場地和部分內(nèi)排規(guī)劃為生活區(qū)，內(nèi)排土場逐年推進(jìn)，新到界的內(nèi)排區(qū)域逐步形成生態(tài)區(qū)。

2）外排土場規(guī)劃。為減少項目占地，恢復(fù)原始地形地貌，計劃對外排土場已排棄的物料進(jìn)行二次剝離并回填至內(nèi)排土場，對于排土場占地范圍內(nèi)進(jìn)行客土后并生態(tài)修復(fù)，將恢復(fù)后剩余的土地恢復(fù)為原生草原。

3）內(nèi)排土場規(guī)劃。秉持著采坑向前推進(jìn)，內(nèi)排及時跟進(jìn)，縮短作業(yè)面工作長度，減小擾動土地面積及破壞草原植被的時間，成熟一塊，治理一塊，將生態(tài)恢復(fù)與內(nèi)排共同推進(jìn)，滾動治理，打造平緩的草原地貌。水土保持治理工程應(yīng)分年度推進(jìn)，主要的水土保持工程措施包括地形重塑、平臺土壤改良及植被恢復(fù)、“加筋麥克墊＋噴播”、“蜂格護(hù)坡系統(tǒng)＋噴播”、噴灌系統(tǒng)。地形重塑主要對采礦形成的邊坡進(jìn)行近自然的地形重塑，將邊坡角大于25°的邊坡削坡至25°。土壤改良主要在平臺復(fù)墾區(qū)域進(jìn)行，通過選用有機(jī)肥、保水劑、表土等混合后對平臺區(qū)域進(jìn)行植被恢復(fù)，同時在最終形成的頂部平臺構(gòu)建噴灌系統(tǒng)。對于邊坡采用“蜂格護(hù)坡系統(tǒng)＋噴播”，對削坡后的邊坡進(jìn)行植被重建。在地形低洼匯水處布設(shè)截排水措施，降低礦區(qū)水土流失。

4）露天采場規(guī)劃。開采期間主要對采場進(jìn)礦道路兩側(cè)進(jìn)行臨時綠化，對于臨時到界邊坡進(jìn)行生態(tài)修復(fù)，消除采礦帶來的地質(zhì)災(zāi)害影響。2027 年對永久到界的端幫采用“加筋麥克墊＋有機(jī)基質(zhì)＋高性能基材”對端幫進(jìn)行噴播復(fù)綠。在2027 年礦坑閉坑后，將尾坑恢復(fù)成為礦山地質(zhì)遺跡，供游客觀賞。采坑內(nèi)盡量保持原生草原地貌，在采坑邊緣布設(shè)景觀圍欄，開放采坑部分地區(qū)用于供游客參觀，通過構(gòu)建木質(zhì)棧道及樓梯，景觀巖石，浮橋等景觀15 處，增加游客在礦業(yè)遺跡中游覽的樂趣。

5）工業(yè)場地規(guī)劃。計劃對工業(yè)場地進(jìn)行景觀樹種的栽植，并對工業(yè)場地外圍布設(shè)排水溝，逐年對該區(qū)域進(jìn)行補(bǔ)植補(bǔ)種及園林養(yǎng)護(hù)。遠(yuǎn)期基于工業(yè)場地現(xiàn)有建筑將工業(yè)場地改建為集礦業(yè)博物館、游客管理中心、停車場和工業(yè)展示區(qū)于一體的礦業(yè)文化展示中心。礦業(yè)博物館將對公園進(jìn)行多角度、全方位恰當(dāng)而充分的展示，其展示手段要有多樣性，除應(yīng)用傳統(tǒng)的圖表、數(shù)據(jù)、標(biāo)本、模型、沙盤等方式以外，盡可能利用現(xiàn)代化的多媒體投影設(shè)備、觸屏式計算機(jī)、計算機(jī)模擬系統(tǒng)以及電動模擬沙盤等高科技手段，使游客通過參觀游覽，在心中形成更加形象、具體、生動、豐富的礦山公園概念，理解礦業(yè)活動的社會價值和歷史意義。

6 效益分析

1）經(jīng)濟(jì)效益分析。礦山公園所在的錫林浩特市旅游業(yè)發(fā)展迅速，游客數(shù)量及旅游收入年增長率快速增長，礦山公園以錫林浩特市發(fā)展迅速的旅游業(yè)為依托，開展縱向、橫向合作等手段，使礦山公園的知名度、美譽(yù)度進(jìn)一步提高。公園的主體景區(qū)等揭碑開園建設(shè)完成后，將達(dá)到可初步開放的程度。根據(jù)游客規(guī)模預(yù)測，公園年營業(yè)收入預(yù)計為524.4 萬元。

2）生態(tài)效益分析。至規(guī)劃期末，礦山將不留一塊空地，全部覆綠或硬化，未進(jìn)行治理的礦區(qū)地表裸露鹽漬化嚴(yán)重，地表水蒸發(fā)嚴(yán)重，通過植物的種植，可提高地表覆蓋度，改善土壤鹽漬化。同時植物還可以調(diào)節(jié)區(qū)域小氣候[13]，植被覆蓋地表，保持了土壤水分的充足，使區(qū)域內(nèi)溫度和濕度不會發(fā)生明顯變化[14-15]。經(jīng)綜合治理后的排土場具有涵養(yǎng)水源、控制水土流失的功能，顯著增加土壤肥力，有效地促進(jìn)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的良性循環(huán)，提高抗自然災(zāi)害能力[16]。植被重建可有效提高礦區(qū)的林草覆蓋率，對生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)、防風(fēng)固沙、凈化空氣、調(diào)節(jié)區(qū)域小氣候及生物多樣性都起到了不可估量的作用[17]。

3）社會效益分析。礦山公園的建設(shè)有利于當(dāng)?shù)啬酥铃a林郭勒盟地區(qū)旅游業(yè)的發(fā)展，對于拉動交通、住宿、餐飲行業(yè)起到引領(lǐng)帶動作用，同時為當(dāng)?shù)靥峁└嗟木蜆I(yè)崗位，對加快地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展，調(diào)整、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)具有積極意義。

7 結(jié)語

1）將勝利西三礦生態(tài)修復(fù)工作按時間尺度劃分為基礎(chǔ)準(zhǔn)備期（2023 年）、生態(tài)轉(zhuǎn)型提升期（2024—2025 年）和退出工業(yè)化生產(chǎn)生態(tài)收益期（2026—2027 年）3 個階段，分別提出規(guī)劃方向。

2）將勝利西三礦生態(tài)修復(fù)工作按空間尺度劃分為外排土場、內(nèi)排土場、露天采場和工業(yè)場地4 各區(qū)域并逐一進(jìn)行規(guī)劃探索。

3）規(guī)劃具有客觀的經(jīng)濟(jì)效益、較高程度的生態(tài)環(huán)境效益和社會效益，為同類型的礦山企業(yè)提供了全生命周期生態(tài)治理規(guī)劃新思路。