周永利 田 露 米俊珍 劉景輝

（1神華準(zhǔn)能集團(tuán)有限公司 內(nèi)蒙古鄂爾多斯 010499 2內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院 內(nèi)蒙古呼和浩特 010018）

引言

煤炭是我國重要的能源，占一次性能源的70%左右，煤炭資源開采造成的土地和生態(tài)環(huán)境破壞是巨大的[1]。在煤炭資源開采、利用的過程中，如何對其土地資源、生態(tài)環(huán)境進(jìn)行恢復(fù)治理，保障資源可持續(xù)利用，已經(jīng)成為國內(nèi)外學(xué)術(shù)界研究的焦點之一[2]。傳統(tǒng)的復(fù)墾技術(shù)模式多在整個礦區(qū)開采完成、閉坑后才進(jìn)行的，沒有考慮復(fù)墾的時效性，將剝離的適合復(fù)墾的表土長期堆存，造成一系列不良后果，為了提高我國露天礦復(fù)墾的經(jīng)濟(jì)性和生態(tài)恢復(fù)效果，馬從安等構(gòu)建了采剝-排土-復(fù)墾一體化技術(shù)[3]，隨著我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，現(xiàn)露天礦區(qū)復(fù)墾逐步走向景觀化，利用礦區(qū)特點，結(jié)合區(qū)域特色，構(gòu)建具有特色的景觀文化，發(fā)展生態(tài)旅游產(chǎn)業(yè)[4-6]。本文針對準(zhǔn)格爾露天礦原生地表溝壑縱橫、風(fēng)蝕沙化極為嚴(yán)重、生態(tài)環(huán)境脆弱及不合理將會加劇礦區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化的問題，構(gòu)建了“采-復(fù)-農(nóng)-園”四位一體綠色協(xié)同開發(fā)模式，對準(zhǔn)格爾露天礦區(qū)實現(xiàn)水土保持能力提升以及生態(tài)環(huán)境恢復(fù)工作具有重要的理論與實踐意義。

1 綜合智能開采模式

針對生態(tài)脆弱、侵蝕劇烈的準(zhǔn)格爾露天礦區(qū)，形成了不同層位、巖性、煤層條件下間斷、連續(xù)、半連續(xù)、拋擲爆破、吊斗鏟倒堆等綜合開采工藝系統(tǒng)與露天礦智能開采模式。

1.1 有序剝離

在剝離過程中采用分層剝離的方法，表層土單獨存放，土質(zhì)剝離物與石質(zhì)剝離物分開剝離，分層排棄。

1.2 順序排棄

合理控制排土順序，形成“下石上土”、“下粗上細(xì)”排土場巖土層結(jié)構(gòu)順序，即以堅硬的大塊巖石作為底部，形成穩(wěn)固的基礎(chǔ)，或者將堅硬的大塊巖石防止于最低層，作為坡腳的壓石，避免形成軟弱夾層，永久邊坡和永久平臺覆蓋上層黃土，表層覆蓋剝離表土。

工作面形成后注重合理安排“一體化工藝”排棄方式，形成“表土堆放—巖石剝離排棄—下層黃土覆蓋—表土覆蓋—土地平整—土地生態(tài)復(fù)墾”的科學(xué)作業(yè)流程，保證排土場的土層結(jié)構(gòu)基本符合原始地層結(jié)構(gòu)，排土場景觀與周圍未開采地區(qū)協(xié)調(diào)一致。

1.3 合理覆土

覆蓋土?xí)r，要通過自卸卡車，采用“后退式”的方式，保證其厚度大于1.5米，避免載重卡車的直接碾壓，從而減小表土的密實度，利于后期復(fù)墾及綠化。

覆土后，首先使用輕型推土機(jī)進(jìn)行整平，臺階坡頂推擋水圍堰，高1.5m，上頂寬1m，從臺階靠擋土圍堰處向內(nèi)推成“反坡式”以最大容量的蓄水，排土工作面向坡頂線方向有3-5%的反坡，以保證大氣降水的有效下滲，防止沖坡，如表土留存量足，在最上層覆蓋剝離表土，以利于植被生長。

1.4 控制水蝕

采用徑流分散技術(shù)，對礦區(qū)內(nèi)已形成的排土場進(jìn)行水土保持，防止水蝕。具體方法為，首先在排土場各級平臺建設(shè)擋水圍堰，作用是阻止各級平臺內(nèi)的積水隨著坡面斜度形成徑流，同時按照平臺的匯流面積大小，設(shè)置面積為50×20m，50×20m等擋水堰條，對降雨進(jìn)一步分散包圍，達(dá)到蓄滲效果。

對于排土場邊坡，采用在邊坡按照“品”字型挖魚鱗坑、沿邊坡等高線挖水平溝等水土保持工程措施，通過延長坡面，以增加地表入滲和匯流時間來降低水土流失。

2 科學(xué)合理復(fù)墾模式

水土保持工程建設(shè)后，對露天排土場的地形進(jìn)行整治，從空間上建立不同層次的配置模式，即草、灌、喬，最終形成了不同種、不同組合類型的4種生態(tài)結(jié)構(gòu)模式，即草灌結(jié)合模式、草喬結(jié)合模式、灌喬結(jié)合模式、草灌喬結(jié)合模式。

在開始復(fù)墾階段，以牧草類型為主，作為先鋒植物，種植幾年后（3-5年），復(fù)墾區(qū)各養(yǎng)分含量逐漸增加，可達(dá)到作物種植需求，同時在作物種植過程中，要注重有機(jī)肥的施入，亦或選用煤礦生產(chǎn)輔料（粉煤灰）施入土壤，進(jìn)行土壤改良，提高地力。按照排土場復(fù)墾總體規(guī)劃，依據(jù)生態(tài)重建技術(shù)體系，實施農(nóng)業(yè)、林業(yè)和牧業(yè)復(fù)墾。

3 綠色生態(tài)農(nóng)業(yè)模式

在露天礦開采過程中，要同時以土壤環(huán)境保護(hù)與改善為原則，發(fā)展以設(shè)施果蔬、小雜糧種植、經(jīng)濟(jì)林栽培與生態(tài)養(yǎng)殖為一體的農(nóng)林牧為發(fā)展方向的現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)模式，從而明顯提高改良后排土場的土壤肥力狀況，對促進(jìn)復(fù)墾后排土場利用，發(fā)展礦區(qū)農(nóng)業(yè)，保護(hù)環(huán)境提供了基礎(chǔ)條件。

神華準(zhǔn)能集團(tuán)有限公司與準(zhǔn)格爾旗人民政府合作成立了準(zhǔn)格爾旗礦區(qū)生態(tài)建設(shè)發(fā)展有限責(zé)任共同開發(fā)準(zhǔn)格爾露天礦區(qū)農(nóng)牧業(yè)項目。目前，肉牛繁育、養(yǎng)殖基地已初步形成，建成了“萬畝草場千頭良種肉牛繁育及育肥基地”，養(yǎng)殖基礎(chǔ)母畜1000頭，年出欄800頭犢牛，年出欄肉牛200頭，苜蓿種植7100畝，青貯玉米種植1000畝。自2012年，通過3年時間，復(fù)墾后排土場農(nóng)作物種植面積達(dá)到2007畝，增加產(chǎn)量3倍以上；建日光溫室20棟，全部種植果樹（葡萄、棗和櫻桃）。為礦區(qū)復(fù)墾開創(chuàng)了一條廣闊的綠色發(fā)展空間。

圖1 準(zhǔn)格爾露天礦農(nóng)業(yè)發(fā)展模式圖片

4 國家礦山公園模式

準(zhǔn)格爾露天礦區(qū)生產(chǎn)建設(shè)過程中，高度重視礦業(yè)遺跡保護(hù)開發(fā)和生態(tài)文明建設(shè)工作。截止2017年已投入2.5億元，形成礦業(yè)開發(fā)史籍21項、礦業(yè)生產(chǎn)遺跡5處、礦業(yè)活動遺跡1處、礦業(yè)地質(zhì)遺跡2處、礦業(yè)制品5種及礦業(yè)活動相關(guān)人文景觀6處。公園內(nèi)環(huán)境優(yōu)美，露天礦坑和采礦設(shè)備等遺跡極為震撼，對光大群眾有著強(qiáng)烈吸引力，實現(xiàn)了觀光旅游、科普教育、宣傳培訓(xùn)等功能，2017年獲得國家礦山公園資格。

通過國家礦山公園的建設(shè)與運營，不僅可以帶來直接的經(jīng)濟(jì)收入，提高遺跡的附加值。同時，實現(xiàn)資源的綜合利用和優(yōu)勢重組，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，提供更多就業(yè)機(jī)會，帶動當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展，并充分展示人類礦業(yè)發(fā)展歷史進(jìn)程中的客觀軌跡，達(dá)到了理論與實踐相結(jié)合，豐富了游人對礦山知識的認(rèn)識，在娛樂中了解礦業(yè)發(fā)展。而且，通過公園建設(shè)，結(jié)合礦業(yè)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)與治理，實現(xiàn)其正向演替功能，達(dá)到人類礦業(yè)開發(fā)與自然和諧共處，天人合一的完美境界。

圖2 準(zhǔn)格爾露天礦礦山公園效果圖

結(jié)語

在露天礦開采過程中，對自然生態(tài)環(huán)境造成強(qiáng)烈擾動，如何尋求一條礦產(chǎn)開采與環(huán)境保護(hù)、生態(tài)修復(fù)并重的發(fā)展道路是露天礦綠色開發(fā)的核心問題。本研究形成了不同層位、巖性、煤層條件下間斷、連續(xù)、半連續(xù)、拋擲爆破、吊斗鏟倒堆等綜合開采工藝系統(tǒng)與露天礦智能開采模式，形成了草灌結(jié)合模式、草喬結(jié)合模式、灌喬結(jié)合模式、草灌喬結(jié)合模式4種合理復(fù)墾模式；開發(fā)準(zhǔn)格爾露天礦區(qū)農(nóng)牧業(yè)項目，建成“萬畝草場千頭良種肉牛繁育及育肥基地”，并獲得國家礦山公園資格，形成了露天礦區(qū)“采-復(fù)-牧-園”四位一體的綠色協(xié)同開發(fā)模式。