準格爾旗礦山生態保護和修復技術問題分析與對策研究

趙方瑩，袁志瓊，葉振魁，蘇光瑞，趙 蕾

(北京圣海林生態環境科技股份有限公司，北京 100083)

黃河是中華民族的母親河，黨和國家高度重視黃河流域生態環境保護工作，提出黃河流域生態保護和高質量發展重大國家戰略。長時期、高強度的煤礦開采不可避免會造成植被損傷、景觀破碎、土地退化等一系列問題[1-3]，黃河流域煤礦開采呈現上游生態脆弱、中游環境超載、下游煤炭耗竭日趨嚴峻的局面。推動高標準、高質量的礦山生態保護和修復，是黃河流域生態保護和高質量發展重大國家戰略的要求[4]。2020年，國家發展改革委、自然資源部聯合印發了《全國重要生態系統保護和修復重大工程總體規劃(2021—2035年)》，強調黃河重點生態區要恢復礦山生態環境，實施地形重塑、土壤重構、植被重建的綜合治理。

位于黃河幾字彎區的內蒙古自治區鄂爾多斯市準格爾旗煤炭儲量和質量居全國前列，是重要的煤炭工業基地。由于礦區立地條件多樣，礦山生態保護和修復技術水平有限，當前準格爾旗礦山生態保護和修復整體質量不高，礦區的生態環境未得到有效保護和改善，甚至出現退化現象。做好準格爾旗礦山生態修復工作對改善礦山生態環境、支撐煤炭產業高質量發展、推動黃河流域高質量發展具有重要意義。

1 區域概況

1.1 基本概況

準格爾旗位于內蒙古自治區鄂爾多斯市東部、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、達拉特旗搭界，總面積7 692 km2。屬中溫帶大陸性半干旱氣候區，旗內各地氣溫隨緯度變化呈現差異性，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，易發生短時強降水、冰雹、大風等強對流天氣，并誘發洪澇災害。年均風速1.7 m/s，無霜期約150 d，積雪厚度20～150 mm，最大凍土深度約1.5 m。區域海拔870～1 366 m，屬黃土丘陵溝壑區，自然環境條件差，坡梁交錯，溝壑縱橫，土地支離破碎，地表為固結黃土與風積沙，水土流失嚴重。礦區主要生境植物種類貧乏，植物群落結構簡單，但具有耐旱、抗風沙、抗貧瘠等特點。

1.2 礦山情況

準格爾旗境內礦產資源豐富，已發現各類礦產資源13種，其中具有工業利用價值的有8種，尤其是煤炭資源儲量和質量在全國位居前列，已探明煤炭儲量544億t，遠景儲量1 000億t。目前，準格爾旗有井工煤礦56座，總設計生產能力17 906萬t/a，井田面積總計868.25 km2，可采儲量約98.8億t；露天煤礦65座，總設計生產能力17 420萬t/a，井田面積總計608.62 km2，可采儲量約57.9億t。煤礦主要分布在西部的準格爾召鎮，西南部的納日松鎮、沙圪堵鎮以及東部的薛家灣鎮、龍口鎮等。

2 礦山生態保護和修復存在的問題

2.1 未能構建有針對性的生態修復措施體系

當前礦山生態保護和修復技術沒有針對不同立地條件的礦山開采創面和損毀區域采取針對性措施；沒有針對矸石山自燃、矸石淋洗水對地下水的污染采取有效的防治措施；沒有針對排土場地形變化和地面沉降開展合理的治理；缺少雨洪集蓄利用的相關設計；技術措施之間沒有形成體系，缺乏統籌協調，生態修復的有效性沒有體現；部分礦山生態保護修復技術方案不適宜實際情況，施工技術不到位。

2.2 缺少必要的行洪通道和完善的截排水系統

準格爾旗屬干旱少雨地區，水土保持管理部門、水土保持方案編制技術人員、礦企業主的防洪意識淡薄，礦區建設時缺少完善的、符合設計標準的行洪通道，排土場缺少必要的防洪通道，高陡邊坡缺少完善的截排水系統，當遇到短歷時強降水時極易發生災害事故，危及人民生命和財產安全。

2.3 排土場坡體的穩定防護措施不到位

煤礦的露天開采形成了大面積的排土場。為了減少排土場的占地面積，大多不規范排棄作業，排土場的邊坡坡度不統一，大多數沒有達到自然安息角(36°左右)，更沒有達到地方規范要求標準(25°)。沒有對排土場邊坡進行合理的削坡分級，也沒有設置坡腳控制性攔擋。沙柳網格是當地常用的坡面防護措施和植被恢復措施，然而礦山生態保護和修復中的沙柳網格規格不標準，無法起到有效的坡面防護作用，造成坡面不穩定、水土流失隱患大。

2.4 土壤改良技術有限

土地復墾和生態保護修復中對整地要求理解不到位，土壤改良技術不規范，不能根據土地利用方式的不同合理進行土地綜合整治和土壤改良；為了翻耕等機械化作業，對礫石含量要求過嚴；僅追求土壤肥力，而忽視最基礎的土壤物理結構，錯把土壤營養當作土壤肥力；為了提高土地生產能力，忽視了區域土地承載力，造成了土地綜合整治的投資浪費和生態修復成效的過早退化。

2.5 未能科學合理進行植物選配

礦區土地復墾選擇的植被種類單一，沒有做到因地制宜選擇植被品種，生態系統脆弱；過于追求短期生物量增加，未實現秸稈就地還田，提高土壤有機質含量，也未實現種植豆科綠肥植物改良土壤；過于追求視覺景觀效果，選擇的苗木規格偏大，忽視植被生長的土壤、水分需求，造成植被退化現象。

2.6 未實現對黃河的有效保護

準格爾旗位于黃河主河道沿岸，其礦區排土場、排矸場在沒有設置攔擋措施和臨時排水系統的情況下進行排土排矸作業，造成嚴重水土流失，影響入黃泥沙量；礦區下游溝道未設置有效攔擋措施，沒有對采空塌陷區、排土場、排矸場的徑流進行攔截凈化，導致入黃徑流的水質無法保證，影響黃河水質。

3 技術對策

3.1 采用小流域綜合治理模式，加強入黃徑流管控

在采空塌陷區填平裂縫、設置安全圍欄等常態化治理基礎上，開展以小流域為單元的水土流失綜合治理，結合實際情況，在保護原有水系和植被的基礎上，進行礦區土地綜合整治，提高土地產出率。加強對黃河水源水質及沿岸生態環境的保護，對黃河沿岸5 km范圍內和匯水直接進入黃河一級支流的礦區，在礦區下游設置淤地壩、谷坊等工程，避免未處理的徑流直接進入黃河。

3.2 疏通行洪通道，設置完善的截、排、蓄水系統

按照防洪影響評價的要求，不得無序占壓河道，應疏通行洪通道，保證行洪安全。建設礦區場地和坡面排水系統，尤其是建設完善的邊坡截、排、蓄水設施，從根本上解決邊坡侵蝕的問題，結合排土場的沉陷變形，截、排水溝優先采用柔性材質，斷面尺寸需滿足行洪設計標準。建設地表徑流集蓄和節水利用設施，增強抗旱節水意識，提高水資源利用效率。

3.3 完善坡腳攔擋與坡面防護技術措施體系

對于已完成排土過程的排土場因地制宜設定標高，避免大規模土地平整；對于已形成的歷史坡面，按照自然安息角設置坡比，充分保護和利用原有坡面的植被和防護措施；對新建排土場或堆放場地，設置邊坡規范坡度為25°，對不規范坡度的坡體進行削坡、放坡等處理，通過水平溝、反向水平條、魚鱗坑等整地方式，提高坡面的抗蝕保水性能，加強坡面穩定性。

排土場、排矸場應按照“先擋后棄”的原則進行排棄，并對邊坡進行有效防護。對于已建成的未設置坡腳攔擋和排水溝的排土場、排矸場，依據坡面防護現狀和植被覆蓋情況，研究并論證補充設置邊坡防護措施的可行性；對于新建排土場、排矸場，在坡腳和有需求的坡面設置漿砌石或干砌石擋墻、鉛絲石籠、生態袋等攔擋措施，在坡面設置預制框格、土工格室、三維網、沙柳網格等，并采用掛網噴播、水平條或魚鱗坑栽植等方式進行生態防護，確保坡體穩定，有效控制水土流失，實現生態修復。其中，沙柳網格是當地坡面植被恢復的常用形式，干枝沙柳網格主要是作為臨時防護措施，在其他植被長成之前起到防風固沙和攔截坡面徑流的作用；活體沙柳網格主要是作為植被措施，起到防風固沙和水土保持的作用[6]。明確干枝和活體沙柳網格的功能差異，才能采取針對性的措施，不能簡單地認為布設了沙柳網格就完成了生態修復任務。此外，沙柳網格的邊線夾角應為90°，避免隨意做成順坡的菱形，否則會降低沙柳網格攔截徑流的作用，反而成為引導徑流的通道，形成明顯的細溝侵蝕，加劇水土流失。

3.4 科學進行地塊整理和土壤改良

依據排土場立地條件和土地規劃利用方向，進行地形整理。對于復耕地塊，適度放大地塊方格規格尺寸，避免地塊過于破碎化，便于機械化、規模化作業。結合前期土壤檢測結果，科學進行土壤改良，首先需要調整達到合理的土壤物理結構，再采取綠肥植物改良或施肥等土壤營養改良措施，實現土壤肥力的有效提升。在復墾為耕地、人工牧草地的區域全面整地，在人工栽植方式恢復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

明確生態修復的植被類型，按照“宜樹則樹、宜草則草、宜荒則荒”的原則，生態修復選擇的植被類型以抗旱節水、防風固土的鄉土植物優先，按照植物的生物學特征進行群落配置，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定性。此外，注意植物配置的季相景觀，尤其是冬季常綠樹的配置，實現坡面四季見綠；設置合理的植物配置密度，保證植株個體的生長空間，重點考慮生物耗水量，避免植被群落提前退化。

3.6 瞄準生態修復限制性因子，采取針對性措施

針對排土場地面沉降大、遇連續強降雨時易出現管涌和坍塌的特點，防護、排水工程宜采用柔性材料，適應一定程度的變形破壞，實現防護功能。煤矸石處理要做到自燃防控、污染防治和生態修復并重[7-8]。對于歷史形成的堆矸場，嚴控密封，避免由于措施不當或場地變形，造成漏氣漏水，導致矸石復燃。做好坡體削坡分級、穩定攔擋以及截排水系統，對淋洗水進行攔截、集蓄處理，避免污染下游水體和地下水，在此基礎上進行生態修復。

3.7 基于水資源承載力和土地承載力合理規劃產業發展

依據礦區及其周邊水資源量，明確生產和復墾生態用水的供水方案，配置滴灌等節水灌溉供水系統；依據水資源承載力科學規劃產業布局，以水定產，結合鄉鎮產業規劃，制定科學合理的復耕、復綠方案，配套發展種植、養殖項目。

4 結 語

準格爾旗煤礦數量眾多，礦山開采強度大、面積廣、歷史久，造成的生態破壞嚴重，生態修復任務重，環境問題嚴峻。準格爾旗礦山生態修復應以山水林田湖草沙一體化治理為指導思想，制定地方性的技術規范與標準以及后續監測、驗收規程，從技術層面有效地指導礦山生態修復，做到高標準、高質量的生態修復設計、施工、監測與驗收；針對限制性因素，科學引導、合理規劃，科學治理、合理開發，統籌協調相關單位共同參與、通力合作，推動準格爾旗礦山科學生態修復工作，實現經濟社會可持續發展，支撐黃河流域生態保護和高質量發展。