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)
煤炭是我國(guó)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(guò)程中,如何對(duì)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(guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界研究的焦點(diǎn)之一[2]。傳統(tǒng)的復(fù)墾技術(shù)模式多在整個(gè)礦區(qū)開采完成、閉坑后才進(jìn)行的,沒(méi)有考慮復(fù)墾的時(shí)效性,將剝離的適合復(fù)墾的表土長(zhǎng)期堆存,造成一系列不良后果,為了提高我國(guó)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(guó)社會(huì)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(diǎn),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(duì)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(huì)加劇礦區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化的問(wèn)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(duì)準(zhǔn)格爾露天礦區(qū)實(shí)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(shí)踐意義。
針對(duì)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。
在剝離過(guò)程中采用分層剝離的方法,表層土單獨(dú)存放,土質(zhì)剝離物與石質(zhì)剝離物分開剝離,分層排棄。
合理控制排土順序,形成“下石上土”、“下粗上細(xì)”排土場(chǎng)巖土層結(jié)構(gòu)順序,即以堅(jiān)硬的大塊巖石作為底部,形成穩(wěn)固的基礎(chǔ),或者將堅(jiān)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(tái)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(chǎng)的土層結(jié)構(gòu)基本符合原始地層結(jié)構(gòu),排土場(chǎng)景觀與周圍未開采地區(qū)協(xié)調(diào)一致。
覆蓋土?xí)r,要通過(guò)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(shí)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(tái)階坡頂推擋水圍堰,高1.5m,上頂寬1m,從臺(tái)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(zhǎng)。
采用徑流分散技術(shù),對(duì)礦區(qū)內(nèi)已形成的排土場(chǎng)進(jìn)行水土保持,防止水蝕。具體方法為,首先在排土場(chǎng)各級(jí)平臺(tái)建設(shè)擋水圍堰,作用是阻止各級(jí)平臺(tái)內(nèi)的積水隨著坡面斜度形成徑流,同時(shí)按照平臺(tái)的匯流面積大小,設(shè)置面積為50×20m,50×20m等擋水堰條,對(duì)降雨進(jìn)一步分散包圍,達(dá)到蓄滲效果。
對(duì)于排土場(chǎng)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(guò)延長(zhǎng)坡面,以增加地表入滲和匯流時(shí)間來(lái)降低水土流失。
水土保持工程建設(shè)后,對(duì)露天排土場(chǎng)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(shí)在作物種植過(guò)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(chǎng)復(fù)墾總體規(guī)劃,依據(jù)生態(tài)重建技術(shù)體系,實(shí)施農(nóng)業(yè)、林業(yè)和牧業(yè)復(fù)墾。
在露天礦開采過(guò)程中,要同時(shí)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(chǎng)的土壤肥力狀況,對(duì)促進(jìn)復(fù)墾后排土場(chǎng)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(xiàng)目。目前,肉牛繁育、養(yǎng)殖基地已初步形成,建成了“萬(wàn)畝草場(chǎng)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(guò)3年時(shí)間,復(fù)墾后排土場(chǎng)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
準(zhǔn)格爾露天礦區(qū)生產(chǎn)建設(shè)過(guò)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(xiàng)、礦業(yè)生產(chǎn)遺跡5處、礦業(yè)活動(dòng)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(dòng)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(duì)光大群眾有著強(qiáng)烈吸引力,實(shí)現(xiàn)了觀光旅游、科普教育、宣傳培訓(xùn)等功能,2017年獲得國(guó)家礦山公園資格。
通過(guò)國(guó)家礦山公園的建設(shè)與運(yùn)營(yíng),不僅可以帶來(lái)直接的經(jīng)濟(jì)收入,提高遺跡的附加值。同時(shí),實(shí)現(xiàn)資源的綜合利用和優(yōu)勢(shì)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(huì),帶動(dòng)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(shí)踐相結(jié)合,豐富了游人對(duì)礦山知識(shí)的認(rèn)識(shí),在娛樂(lè)中了解礦業(yè)發(fā)展。而且,通過(guò)公園建設(shè),結(jié)合礦業(yè)生態(tài)環(huán)境恢復(fù)與治理,實(shí)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
在露天礦開采過(guò)程中,對(duì)自然生態(tài)環(huán)境造成強(qiáng)烈擾動(dòng),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(wèn)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(xiàng)目,建成“萬(wàn)畝草場(chǎng)千頭良種肉牛繁育及育肥基地”,并獲得國(guó)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。