内蒙古煤矿矿山环境恢复治理遥感监测

2022-10-02王书青邓锟

地理空间信息 2022年9期

王书青，邓锟

（1.中国煤炭地质总局航测遥感局，陕西西安 710199）

内蒙古自治区煤矿资源储量丰富，全区煤炭保有资源量占全国的26.87%，居全国第一位[1]，主要分布在鄂尔多斯、乌海、锡林郭勒、阿拉善和通辽等地。内蒙古自治区煤矿资源开采历史悠久，因长期过度开发形成了大量露天采坑、矸石堆弃场、采空塌陷坑等，草原森林破坏、矿山地质灾害、水土流失等矿山环境问题严重[2]。2018年中央第二环保督察组对内蒙古草原生态环境问题进行专项督察时指出，草原生态系统仍脆弱，矿山开采破坏草原严重[3]。矿山环境恢复治理可有效防止水土流失，减轻土地损毁，改变矿山生态环境。利用遥感技术手段可有效监测矿山环境恢复治理状况，汪洁[4]等利用遥感与GIS相结合的方法对浙江省矿山地质环境进行了监测，彭鹏[5]等利用遥感技术手段开展了辽宁省新增矿山环境恢复治理面积调查，王耿明[6]等利用国产卫星对广东省地质环境恢复治理状况进行了监测，王心源[7]等利用遥感技术对额济纳旗生态环境进行了动态监测分析，均取得了良好效果。本文利用国产高分数据对内蒙古煤矿矿山地质环境恢复治理情况进行了监测，旨在分析监测年度内蒙古煤矿新增恢复治理变化情况和分布特点。

1 研究区概况

内蒙古自治区位于我国北部，地理坐标为97°～126°E、37°～53°N，由北东向南西斜伸，呈狭长形，横跨东北、华北、西北三大区，总面积为118.3万km2。区内大部分地区为干旱、半干旱温带大陆性季风气候；降水量少而不均，主要集中在夏季，全年总降水量为35～550 mm，沿东北向西南方向递减；地形复杂，主要由山地、高原和丘陵组成，平均海拔为900～1 300 m；地处内蒙—兴安成矿构造部位，地层发育较齐全，岩浆活动频繁，变质变形复杂，煤、石油、铁、金、银、铜、铅、锌、铬、锰、钼、钨、锡、锗、稀土、萤石等矿产资源丰富，截至2018年底，保有资源储量居全国之首的有20种、居全国前三位的有45种、居全国前十位的有95种[1]。

2 研究方法

2.1 遥感数据选取

本文采用的数据为2018年和2019年的土地变更调查数据，数据类型包括BJ-2、GF-1、GF-2、ZY-3、02C和GF-6等国产卫星数据，空间分辨率优于2.5 m。采用的遥感数据色调均匀、纹理清晰、反差适中，色彩接近自然真彩色，各波段间配准准确，融合无错位现象，无明显的信息损失，不同地物区分度高；且矿山开采区域无云雪覆盖，能较准确地反映矿业活动特征，可清晰判别矿山各类地物。

2.2 专题信息提取

在充分掌握内蒙古自治区区域地质背景和煤矿矿山开发分布的基础上，本文利用ArcGIS软件提取2018—2019年煤矿恢复治理指标，包括恢复治理前矿山地物类型、矿山开采方式、恢复治理措施和恢复治理后土地类型等，其中恢复治理前矿山地物类型包括采场、堆煤场、洗煤场、煤矸石堆、排土场、矿山建筑、采空塌陷等；矿山开采方式包括露天开采、地下开采和联合开采；恢复治理措施包括人工恢复和自然恢复；恢复治理后土地类型包括耕地、园地、林地、草地、工业用地、水域与水利设施用地、其他土地等。

2.3 野外验证

本文对提取的煤矿恢复治理信息进行野外调查验证，主要验证提取图斑的正确性、治理后恢复的土地类型、原矿山开采方式等。本文共验证图斑56处，解译正确率为94.64%，解译错误的3处图斑主要为治理后恢复的土地类型判断有误。

3 研究结果分析

3.1 各市恢复治理情况

2018—2019年内蒙古自治区煤矿环境恢复治理土地面积为5 914.13 hm2，分布于鄂尔多斯市、乌海市、包头市、赤峰市、通辽市和锡林郭勒盟6个地区，在鄂尔多斯市、锡林郭勒盟、通辽市和乌海市的分布面积较大，4个地区恢复治理面积约占全区恢复治理面积的99.23%（表1）。2018—2019年鄂尔多斯市煤矿矿山恢复治理面积为3 532.22 hm2，占全区煤矿恢复治理总面积的59.73%。由于鄂尔多斯市煤矿资源丰富，矿山分布密集，尤其露天开采的矿山较多，因煤矿开采产生的占损土地面积比其他地区大很多，同时市政府对矿山恢复治理投入较大，使得该区域恢复治理面积分布较大。

表1 2018—2019年内蒙古自治区煤矿矿山环境恢复治理面积统计/hm2

3.2 各矿山地物类型恢复治理情况

2018—2019年煤矿恢复治理前矿山地物类型主要为露天采场、堆煤场、排土场、煤矸石堆和采空塌陷等，其中排土场恢复治理面积最大，占总恢复治理面积的62.78%，主要分布于鄂尔多斯市、通辽市和锡林郭勒盟；其次为露天采场，其面积占比为30.95%，主要分布于鄂尔多斯市、锡林郭勒盟和包头市；其他矿山地物恢复治理面积占比仅为6.27%，多分布于锡林郭勒盟、乌海市和鄂尔多斯市等。

3.3 不同矿山开采方式恢复治理情况

内蒙古自治区煤矿开采方式包括露天开采、地下开采以及二者兼有的联合开采方式。其中，露天开采的矿山环境恢复治理面积最大，为4 486.66 hm2，占全区恢复治理面积的75.86%，各地区均有分布；其次为联合开采的矿山，恢复治理面积为1 167.69 hm2，占比为19.74%，仅分布于鄂尔多斯市、乌海市和锡林郭勒盟；地下开采矿山的恢复治理面积较小，为259.78 hm2，占比仅为4.40%，分布于鄂尔多斯市和通辽市。由于露天矿山开采造成的土地压占、损毁面积比地下开采矿山大，因此这两年露天开采矿山的恢复治理面积较大。

3.4 恢复治理后土地类型与分布

2018—2019年恢复治理后土地类型主要为草地和林地，面积分别为4 380.11 hm2和1 023.48 hm2（表2），占比分别为74.06%和17.31%，主要分布于鄂尔多斯市、通辽市和锡林郭勒盟；恢复为工业用地的面积占比为3.63%，仅分布于乌海市；恢复为水域与水利设施用地的面积占比为2.09%，仅分布于锡林郭勒盟；恢复为其他土地的面积占比为2.91%，仅分布于鄂尔多斯市。矿山环境恢复治理主要根据矿山区位、破坏程度、降雨情况等因素选择合适的治理方式，区内主要以土地复垦成草地、林地为主，恢复其原地类的生态功能。

表2 2018—2019年内蒙古自治区恢复治理后土地类型统计/hm2

3.5 典型恢复治理模式

鄂尔多斯市地处我国农牧交错带、半干旱过渡带、温带草原与荒漠的过渡地带，生态系统脆弱性程度高[8]，煤矿矿山的不合理开发加剧了其生态环境的恶化，而有效的矿山修复与治理可缓解矿山开发带来的环境压力。选择适宜的草种、树种对矿区进行植被恢复，不仅可提高矿区的植被覆盖度、恢复矿区生态环境，还可改善矿区水土保持和水源涵养功能，使矿区生态环境质量得到大幅提高。

鄂尔多斯市某煤矿治理工程，利用露天开采产生的土石方回填采坑、平整并覆土，形成有力植被恢复的地表条件；土坡上修建储水设施、排水沟和“田字格圩埂”，打造“外排内蓄”的大气降水管理系统；恢复植被选择适合矿区贫瘠、干旱地质条件的沙棘、柠条和沙打旺等，实施灌、草立体式植物栽植，形成自然演替、能抵御高寒地区恶劣气候侵袭的群落结构，以实现“自维持、免维护”的生态修复指标（图1）。