内蒙古霍林河高海拔高寒露天煤矿生态修复实践

黄安华

（国家电力投资集团有限公司，北京 100029）

近年来，随着国家和内蒙古自治区对生态环境治理提出了新的更高的要求，霍林河南、北露天煤矿适当加大生态修复治理资金投入，开展复垦区域高标准绿化，进而在临近城市区域推进生态恢复、绿色发展的矿山生态修复工作。通过合理选择草木品种，探索复垦绿化的新方法、新技术和新工艺，以确保植被成活率和覆盖率，建立了“自维持、免维护”的近自然生态系统，为高海拔高寒露天煤矿复垦绿化提供了新的参考。

1 生态环境及土壤条件

1）生态环境。霍林河煤田南、北露天矿位于内蒙古自治区通辽市境内，地处大兴安岭南麓，在科尔沁草原腹地，煤质具有低硫、低磷、高挥发分、高灰熔点、发热量稳定的显著特征，是火力发电的“绿色燃料”。矿区平均海拔+1 000 m 水平，主要气候特点是降水量少、干旱，年平均降水量仅为380 mm；低温、大风，冬季严寒，冻结期长，最低气温达到-35 ℃，土壤从10 月上旬开始冻结至次年5 月解冻，仅能满足早熟喜凉作物生长的需要。

2）土壤条件。矿区的成土母质主要有基岩风化土、洪坡积物、河流沉积物、沙质风积物和风积黄土5 类，《霍林河露天煤矿矿山复垦技术研究报告》显示，南、北露天矿地段土壤理化性状一般，需要进行改良才能保证植物良好的生长效果，其植被属于蒙古草区系，地带性植被为草原植被，隐域性植被为草甸植被。

2 生态修复工作存在的主要问题

从我国露天矿生态修复总体情况来看，露天煤矿开采具有安全性高、开采效率高、采出率高、成本低等优点。但是，露天开采对环境的破坏也是客观存在的[1]。我国露天矿的土地治理与生态恢复往往是在采矿出现环境问题后才采取的一种后患处理措施，特别是由于对露天矿矿区生态系统的功能设计和研究工作不足，导致恢复后的生态系统的经济效益、生态效益和社会效益不佳，无法形成高水平、可持续发展的生态系统[2]。截至2017 年末，南、北露天煤矿到位台阶复垦绿化虽已形成一定规模，但仍然还存在一定不足：

1）重视程度不够。近年来，两矿逐步认识到矿山企业生态恢复治理的重要性，不断加大投入力度，但与国家生态建设要求和绿色矿山建设要求仍存在着一定的差距，不同程度上存在环保投入“欠账”现象，露天矿生产区域与周边的生态环境和谐程度还存在欠缺。

2）到位台阶尚未完全实现复垦。尚有生产过程中到位台阶覆土后未及时绿化的缺陷，有部分台阶陆续到位尚未覆土。零散的以往到位台阶未及时覆土绿化。

3）复垦绿化工作实施标准不高。虽然设立了建设生态型矿山的目标，但执行过程的标准不够高，存在着绿化后植物种植的密度与现行要求有差距，植物浇灌系统尚未形成，成活率无法保证等问题。

3 生态修复总体思路

以资源的绿色开发为基本出发点，解决好煤矿生产与环境保护之间的关系，最大程度地控制草地生态环境扰动，不断治理和恢复煤矿生产引起的扰动区生态，促使矿产开发与草原生态的和谐共生。在科学分析的基础上，进行各项复垦绿化治理措施的规划和布局，做到责任范围明确，治理措施得当，资金投入到位，生态效益显著。

1）推进绿色矿山建设。大幅度提高复垦绿化资金投入，以强有力的措施确保露天矿的生态恢复。以矿区复垦绿化治理作为绿色矿山建设的子内容，将绿色矿山建设作为打造绿色企业的子内容，聘请环保专业机构，编制绿色企业及绿色矿山建设方案，整体、系统、科学规划环境保护和环境修复工程，构建生态廊道。

2）创新复垦技术应用。结合区域环境因素，充分考虑复垦绿化的技术可行性，选择合适的剥离表土进行复垦，选择适宜本地生长的草木品种进行种植，设置浇灌设施，满足植被浇灌需求，并探索复垦绿化部位实现喷淋的新方法、新技术和新工艺，以确保植被成活率和覆盖率。将1 年生和多年生草本植物进行混种，不同种类灌木按区域混植，以便保证绿化效果和控制植物病害。坚持永久治理和临时治理相结合，对到位台阶实施永久治理措施，对未到界排土台阶，临时散种草本植物的措施。

4 生态修复技术路线和质量标准

4.1 技术路线

按照构筑我国北方重要生态安全屏障、建设祖国北疆更加亮丽风景线的总要求，确立了“明渠暗窖，打造海绵式排土场；外排内蓄，建设生态型露天矿”的设计理念，采取“工程措施为辅，生物措施为主”的技术路线，实施“覆土整形、供水系统、水土保持、土壤改良、植被重建以及浇灌系统（平台喷灌+坡面滴灌）”6 大修复治理工程，建立“自维持、免维护”的近自然生态系统。

4.2 质量标准

1）整形标准。对沉降到位的排土场实施修坡、整平，排土场复垦场地有控制水土流失的措施，排土场平台整平时坡顶线方向应有3%～5%的反坡。

2）覆土标准。边坡覆土厚度不小于0.5 m，土壤环境质量达到保障植物正常生长的土壤标准。根据土壤实际条件，平盘覆土厚度不小于0.5 m，栽植乔木时覆土厚度不小于1 m。

3）生态恢复标准。结合矿区的自然条件，以乔木、灌木及草本植物为主，所选植物应具有较强的适应能力。对于干旱、压实、病虫害等具有较强的耐受性；对粉尘污染、冻害、风害等具有一定的抵抗性。植物根系发达，有较高的生长速度。根蘖性强，根系发达，能固持土壤，网络固沙性较好。同时，落叶丰富，易于分解，以便形成松软的枯枝落叶层，提高土壤的保水保肥能力，具有一定的经济价值。植物播种栽培较容易，成活率高。

4）植物栽植标准。乔木行距、株距为2.5 m×2.5 m，灌木行距、株距为1 m×1 m，草籽150 kg/hm2，防护柳条沙障长度70 cm 以上，埋入地下50 cm，枝条株距为4 cm。

5）管护标准。管护工程主要包括补植、灌溉、施肥、除病虫害、防火、防冻，管护期为6 年[3]。建设灌溉喷淋装置，及时进行浇水。确保在植被成活率达到90%。

5 生态修复措施

根据霍林河地区干旱、少雨、高寒的气候特征，结合先期科研院校的技术研究成果，南、北露天矿确定以生物措施固本，恢复植被系统，以工程措施固形，建立生物的立地条件，实现2 种措施的优势互补，以收到恢复植被、恢复生机、维持生态平衡的良好效果。同时，通过生产程序的优化降低采场、排土场用地量。外排土场对到界时序进行调整，加快形成到界台阶后及时开展复垦绿化工作[4]，最大化实现内部排土，使采掘场全部有效空间充分得以利用，减少外排土量，达到外排土场占地面积逐年降低最终实现全部内排的效果。

1）边坡整形。对不满足复垦绿化要求的排土场到位台阶，分割或削坡降角方式进行台阶整形，上部卸荷，下部加载，稳定边坡，保证整形后的台阶平直，且坡面角度控制在35°以下，并保证坡面平整度利于覆土、水土保持和植被种植。对于临时绿化位置，边坡整形后进行散播草种。

2）台阶覆土。排土场排弃的砂岩、泥岩、砾岩及炭质泥岩，胶结疏松，固结程度低，结构不良，保水保墒能力差，肥力低，不利于植物生长。为了绿化植被的成活率，平台及边坡复垦首先覆土，土料来自采掘场剥离表土，对于草原露天矿，要选择“原表土单独剥离、存放、二次倒土”工艺[5]，具体为剥离台阶顶部的第四系层和腐植表土与其它剥离土需分别堆放，剥离表土集中堆放在指定地点备用，当排土台阶按设计要求到位后，及时进行平台及边坡覆土。种植草及灌木覆土厚度0.5 m 以上，种植乔木覆土厚度1 m 以上。

3）台阶平台挡水围埂。边坡顶部设置挡水围埂，防止大气降水时排土场顶部汇水直接流向边坡，对边坡造成破坏，提高边坡稳定性。挡水围埂断面采用梯形，顶宽0.5 m，内外坡比为1:1，平台围埂总高度为0.5 m。所有整形及绿化后的排土场根据地形情况设置排水沟，将汇水引至底部，防止雨水冲刷边坡，减少水土流失。

4）侵蚀沟治理。针对排土场侵蚀沟进行治理，在排土场的顶部平台边缘做反斜坡2%～3%，利用埋设直径0.4 m 波纹排水管，埋深0.6 m，将汇入集水坑的水排到排土场底部排水沟。

5）网格护坡。网格护坡防止降水对边坡的冲刷，保存网内的有机质，提升复垦绿化效果。网格护坡采用插沙障方法，沙障要在永久边坡造林和种草前设置。施工时先挖沟槽，沟深50～60 cm，形成1.0 m×1.0 m 的网格。选取选1～2 年生以上的枝条（平均直径0.5 cm 以上），截成70 cm 以上的插条，随截随插，枝条埋入地下50 cm，两侧培土，地上部分露出20 cm，扶正踏实，枝条株距为4 cm。

6）种草植树。矿区植被恢复是矿上企业对矿山建设、生产过程中造成的植被破坏进行修复，是矿山企业的社会责任和义务[6]。针对覆土到位台阶，分别实施牧草覆盖、林木覆盖、树草兼种方式进行绿化。植被复垦是促进生态系统恢复的主要手段[7]，所选用的植被应适合霍林河地区的自然条件，耐寒、耐贫瘠、生长迅速的植物物种。根据先期技术成果，霍林河地区适合生长的草种为紫花苜蓿、沙蒿、披碱草、草木犀、老芒麦、羊草等，适用树木品种为柠条、沙棘、樟子松等。

7）牧草覆盖及林木覆盖。草籽选取1 年生及多年生草本植物，采取混种方式，种子等级为1 级，播种前经过技术处理。种牧草雨季抢墒拉沟条播，保证条间距小于20 cm 且成网格状，播深2 cm，稍镇压。在台阶边坡上挖育林坑防止降水对治理边坡冲刷，按照不同树种形成不同规格的育林坑尺寸及垂直深度，并将坑底刨松，整平。具备机械挖坑条件的，可采用挖坑机等设备作业。栽植树木时，种植穴底填土呈半圆土堆，植入树木，苗木直立穴中，填土至1/3 时，轻提树干使根系舒展，并充分接触土壤并踩实，再埋土至坑边缘高度处踩实，视旱情保证浇水。

8）树草兼种及平台挡水围埂种植。按上述方式，保证草本植物行间距小于30 cm，2 年生以上灌木间距1 m、乔木小于2.5 m，并做好浇水工作。整地规格为穴径30 cm，深30 cm，回填10 cm 剥离表土。种植苗木为1～2 年生灌木实生苗。

9）抚育管理。出苗后病虫害严重时要进行防治，在苗期或干旱时用洒水车或喷淋设施浇水。播种翌年，对缺苗断垄处进行补播、补植。

6 保障措施

1）强化方案执行。为保证复垦绿化方案顺利实施、新增到位区域得到有效控制、煤矿生产区及周边生态环境良性发展，生产过程中须严格遵守复垦绿化方案的治理措施、进度安排、技术标准等要求，保质保量地完成治理任务。

2）确保措施落地。结合方案开展施工图设计工作，以便复垦绿化措施能按详细的设计要求顺利实施，并定期对复垦绿化方案的实施进度、质量等情况进行实地监督、检查。

3）做好后期维护。需对恢复植被定期进行巡视，遇到没有成活的苗木及时补栽树，要加强植物措施后期幼林抚育和管护工作，确保各种植物的成活率[8]，使生态修复功能不断增强，发挥长期、稳定保证生态环境的作用。要坚持边生产、边治理，避免乱挖、乱弃，尽量减少对地面的扰动，切实保护好霍林郭勒草原的生态环境。

7 结语

截止2019 年7 月底，南、北露天煤矿完成了138 hm2应治未治排土场生态恢复治理。新到位台阶整形完成率由50.8%提高到80%以上，排土场台阶坡面角由自然安歇角大于35°消减至小于30°，应复垦绿化率由原来不足92%提高到96%以上，植被覆盖度由原来的35%以下提高到50%以上。