浅议采煤沉陷区的生态修复

吴振亮，高 永，尚志强，冯 静，袁嘉茂，阿拉腾陶格苏

(1.内蒙古农业大学 沙漠治理学院，呼和浩特 010018；2.内蒙古自治区水利科学研究院，呼和浩特 010052；3.鄂尔多斯市地质调查监测院，内蒙古 鄂尔多斯 017000)

1 概述

党的二十大报告指出，“中国式现代化是人与自然和谐共生的现代化”，明确了把生态文明建设提升到前所未有的战略高度，人与自然和谐共生是我国新时期生态文明建设的战略任务。在强调高质量、绿色、可持续发展的背景下，改善生态环境，加强对采煤沉陷区的生态修复成为促进可持续发展的重要内容。西部地区是中国向西开放和建设“丝绸之路经济带”的重点，而西部五省(陕蒙甘宁新)煤炭资源产量占全国总产量的70%左右，成为中国煤炭资源的主要产地[1]。西部矿区煤炭资源较多，具有煤层埋藏浅、厚度大、地质构造简单等特点，但矿区土地多属于水资源短缺、地表生态脆弱的干旱—半干旱地区，矿区高强度开采极易造成地表塌陷、植被退化、土地沙化、地下水位下降等生态环境问题，采煤沉陷区践行绿水青山就是金山银山的理念，坚持人工修复与自然修复相结合的方式，在防风固沙中提高效益，目前已被广泛采用[2]。近年来，促进沉陷区的转型发展成为了国内外学术界的研究热点[3-6]，受到了国家和社会的广泛关注。各级政府着力推动生态文明建设向纵深发展，促进经济社会全面进步，积极投身到实现持续健康发展的采煤沉陷区综合治理和生态修复工程上来。由于高强度、大规模的采煤活动对矿区的生态环境造成了严重的生态环境问题，分析研究采煤沉陷区的生态修复，具有重要的学术价值。

2 我国采煤沉陷区治理研究进展

生态修复的概念随着时代的发展以及研究的深入被赋予了不同的含义。吴鹏对此前关于生态修复的定义进行了全面分析，并在具体的生态修复实践中指出：生态修复是在人工条件下，使其更符合社会经济可持续发展的过程，恢复、重建和修复原来被破坏的生态环境[7]。因此，采煤沉陷区的生态修复不仅仅是简单地对原有的生态环境进行人为的修复，还要进行休整、重建，符合当今社会发展的需要[8]。

我国矿区废弃地面积基数大、类型复杂，且矿区采煤沉陷区生态修复率在20世纪80年代初期不到1%，到80年代末期约为2%。到目前为止，中国的生态修复率也比发达国家的生态修复率要低得多[9]。我国直到1988年颁布《土地复垦规定》，才对矿区采煤沉陷区生态修复工作做出了积极推动，使生态修复工作得到显著的提高和改善。

中国共产党中央委员会及国务院于2015年发布了《关于加快推进生态文明建设的意见》，其中明确指出在生态建设与修复方面应以自然修复为主，同时与人工修复相结合[10]。学界从该意见出发，对于矿山生态修复中自然修复和人工修复相结合的理论和方法进行了研究，并提出了“引导型矿山生态修复模式”的概念。该模式不断丰富内涵和技术路线，通过利用生态系统固有的恢复能力，明确修复对象、合理干预程度，有效降低修复成本，同时提高修复系统自维持能力[11]。

国土资源等部门于2017年5月12日联合印发的《关于加快建设绿色矿山实施的意见》中，提出3个目标：基于绿色原则构建新的矿山建设模式，探索矿业发展的新途径，倡导建立绿色矿山工作发展的新机制[12]。这些方案的主要目的在于恢复矿山的生态价值，发挥矿山文化价值和矿山旅游资源的积极作用，同时有效开发利用废弃矿山，以满足生态文明建设的需求[13-14]。

3 采煤沉陷区综合治理原则

根据治理原则来治理采煤沉陷区是确保治理效果达到最佳的必要步骤。采煤沉陷区环境治理模式需要不断更新生态修复的治理理念，实现采煤沉陷区地质环境、经济和社会效益的有机统一，以人与矿山、人与自然和谐持续发展为基础[15]。同时，采煤沉陷区的治理是需要我们明确治理目标，按部就班、分批逐步完成生态修复采煤沉陷区的系统性工程[16]。

3.1 科学性原则

采煤沉陷区治理要以习近平新时代中国特色社会主义思想为统领，实现人与自然和谐可持续发展，即生态—经济—社会协调发展，遵循自然规律，运用科学思维、科学手段和方法。采煤沉陷区治理复杂多样，既要了解当地环境，又要了解当地概况，更要因地制宜地选择适合当地的科学治理方法。

3.2 全面性原则

采煤沉陷区治理协调发展既要综合运用各方面知识和技术手段，对采煤沉陷区的治理进行统筹兼顾、全面协调，又要考虑社会、生态、经济等多种要素。不能以偏概全，应进行全方位、多角度的分析。

3.3 可操作性原则

采煤沉陷区的治理应是以合理的、实际的手段去治理，所以需要从实际出发，不宜采用空想、不切实际的手段，综合治理的目标或者任务应是可以达到的，因此我们要做到主观能动性和实事求是相结合。

4 采煤沉陷区修复的技术手段

在矿区开采煤炭后，采煤沉陷区生态修复工作的关键是进行准确的地理定位与评估，以便根据采煤沉陷区的自身条件及社会功能要求，制定适当的修复策略，并综合运用多种修复技术[17]，以达到最佳效果。

4.1 自然修复技术

自然修复技术是一种生态修复方法，其采用生态系统的自我调节、更新和适应性改变能力，辅以生物恢复技术和封育技术等方法，以恢复因人为或非人为干扰而受损的生态系统，最终达到原有生态系统结构及其功能的恢复[18-19]。

4.2 土地复垦技术

研究表明[20]，通过按照宜耕则耕、宜林则林、宜草则草、宜建则建的原则进行复垦利用，可以实现治理矿山损毁土地，提高土地资源利用效率，促进修复区的可持续发展。土地复垦技术又可分为工程复垦和生物复垦两大类。其中，工程措施包括“挖深垫浅”、“充填复垦”和“排疏法”等，而生态措施则采用多种方式进行。邓波[21]等学者认为土地复垦和生态修复是解决矿区环境保护和综合治理的最佳选择。杨光华[22]等人提出改变以往的“先破坏、后修复”的观念，采用边开采边恢复的模式[23]。

4.3 植被恢复技术

植被修复技术是在清除矿区安全隐患的前提下，通过采用适当的修复方法和措施来恢复损毁的土地和裸露的边坡的植被[24]。为实现“双碳”目标，其主要任务和目标是提高植被覆盖率。通过修复采煤沉陷区，可以恢复或增强碳汇功能，从而弥补开采活动所造成的碳汇损失，将矿区从“碳源”转变为“氧吧”。植被的恢复是矿区生态修复中重要环节，应该对采煤沉陷区周围环境做出具体的分析，再提出相应的植被恢复措施。

植被的选择应当遵循以下原则：

① 选择生长迅速的、适应性强的植物；

② 优先选择当地优良的乡土植物和先锋植物；

③ 应该综合考虑生态效益和经济价值相结合。

植被的种植技术也是植被恢复效果优劣的关键，草本植物应当采取混播的方式，木本植物大多采用栽植技术来建立优势种或者建群种，用来加速采煤沉陷区生态修复的进程。在植被恢复技术中，重要的一环就是配置植被的方法。在矿区修复的过程中，植物物种的多样性对于当地生态系统的稳定起着关键的作用。相较于单一的植物种群，拥有多种植物构成的生态系统更加抗干扰，在配置时需要考虑植物种群的密度、生长繁殖以及种间关系。另外还要根据地区的不同，因地制宜选择不同的植被配置模式[25]。

4.4 水资源利用技术

采煤沉陷收缩区生态恢复的关键就是水资源，必须依托本地资源条件和科学方法合理利用自然资源。可在采煤沉陷收缩区内采取“疏挖治理”，把降雨河水等径流资源导入采煤沉陷收缩区内，由于采煤沉陷收缩区内地形较低，可以引蓄洪流，给地区的工业、农业生产供水，还可以解决地区水资源严重短缺的问题，这也是采面与沉陷收缩区域之间协调可持续发展的主要功能所在。在使用水资源时，既要注意水体的环境保护和抗污染性，也要注重对当地原有地貌、工农业的布局以及道路交通等进行统筹谋划[26]。

4.5 土地整治技术

土壤是一个重要的碳库，因此，在开采和回填过程中需要对土壤进行适当的选择，仅回收符合标准的土壤，以用于林地和耕地底层的覆盖。然而，由于覆土土壤缺乏肥力并且土壤为酸性，需要采取科学的培肥方法，以提高土壤肥力。在pH值过高的情况下，添加石膏和石灰可以改善土壤，提高其生产能力。这些措施可以真正将废物变为宝藏[27-28]。

4.6 液压喷播植草技术。

这项新兴的植物生态修复技术最初源于国外。在使用该技术时，需要将色素、土壤改良剂、黏合剂、肥料和草籽等物质按照特定比重与水充分混合[29]。完成修复材料的制备后，用专用设备将混合后的材料喷射到被污染的矿山土壤中。喷撒均匀后，可以在土壤表面形成隔热防水薄膜，为种子萌发提供适宜环境，并且具有高质量和高效率的施工特点。此外，该技术还具有优良的防护效果，应用于矿山土壤生态修复工作中，仅需30 d左右即可实现70%以上的植被覆盖。不仅如此，液压喷撒植草技术在适应不同气候条件方面也有着良好的表现[30-31]。

4.7 微生物修复技术

在某些重金属矿山中，环境污染程度相对较高，尤其是土壤环境和生态环境都受到了不同程度的损害。为了处理这样的土壤污染问题，微生物修复技术已经成为一种常见的处理手段。该技术可以利用微生物来提高土壤肥力及降低污染物质的浓度[32-33]。

4.8 生态修复监测技术

在采煤沉陷区进行生态恢复工作是一项非常复杂的任务，尽管已经完成了复垦和恢复工作，但这只是一个长期过程的开始，这一过程包括植被的生长、土壤质量的改善、系统演化和稳定的治理等方面。因此，针对矿山复垦和生态恢复工作，必须进行长期的目标监测，以便判断生态修复工程的成败。事实上，国内矿山土地复垦生态修复面临的主要问题是缺乏行之有效的监督和对生态修复项目的长期监测[34-35]。

5 采煤沉陷区生态修复的对策和建议

5.1 加大创新的修复技术

实现矿区生态修复的可持续发展是我们的目标，我们应该从矿区修复的有益经验和先进技术中汲取营养，深入研究矿区采煤沉陷区的综合治理。此外，还应在矿区修复中积极推广应用各种专利和新工艺、新技术，为实现绿色、健康、可持续的矿区修复发展注入新动力，不断推动生态修复技术的创新与进步。

5.2 出台、建立健全完善的政策法规体系

矿区的生态修复需要处理好其根源——矿区生态环境破坏问题。因此，在进行矿区治理修复时，我们必须建立相对完善的政策法规体系，以确保有法可依、有法必从。这样，我们可以通过法律手段来约束和限制矿区生态环境的破坏，并明确治理和恢复的主体及其责任。

5.3 完善相应的管理机制

矿区的生态修复往往会涉及多个部门单位，因此在管理当中可能会出现互相推诿扯皮等现象，我们应该加大执法的力度和严格的监督管理措施，明确相应的第一责任人，确保矿区矿产资源的合理开发利用，同时也能够保障矿区修复保质保量的完成。

6 结语

对于采煤沉陷区的治理，有很多学者和研究者是从不同的角度切入进行研究，概括起来就是采煤沉陷区治理要贯彻绿色、协调、可持续发展的理念，各种治理技术要综合运用于治理实践中。

采煤沉陷区产生的问题不是一成不变的，而是不断地发生变化，如在采煤过程中会出现新的采煤沉陷区，生态修复的计划和当地实际的进程有明显出入，沉陷区的居民安置等一系列问题。在采煤沉陷区进行生态修复的工作具有重要意义，但是长期性和困难性都是不可避免的。与国外相比，我国在沉陷区治理方面存在明显的滞后。因此在进行沉陷区生态修复的过程中，需要积极汲取国外的经验和方法，将其加以借鉴和运用，以达到良好的治理效果。同时应该以当地实际情况为指导，采取科学合理的治理方式，实现经济和社会效益的提高。生态修复是一个完整且专业的工程，在实际工作中需要踏实、有序地进行并掌握治理的节奏。