巍巍祁连,山之尊,水之源,这里是中华民族的一条重要祖脉,也是我国西北地区重要的生态屏障。祁连山南麓木里矿区地处黄河上游重要支流大通河的发源地,是祁连山区域水源涵养地和生态安全屏障的重要组成部分,其水源涵养功能极为重要,在黄河流域生态环境保护和高质量发展中具有重要意义。矿区内多分布着大片冻土和高寒沼泽草甸、高寒草甸,冻土普遍发育,植被抗干扰能力弱,区域生态敏感脆弱,属青藏高原典型的生态脆弱区,具有不稳定型、敏感性、易变性等脆弱性特征,对全球气候变化和人类干预,反应十分敏感,且生态系统质量较低,抗干扰能力较差,一旦遭到破坏,就难以恢复。同时由于该区域属于我国煤炭生态地质恢复治理类型中的高原高寒区,是生态环境修复和资源保护的难点地区。21世纪以来,煤炭无序开发对生态环境的破坏,引起了全社会的高度关注,开展木里矿区环境治理工作刻不容缓,意义重大。
一、项目背景
木里矿区位于青海省海西蒙古族藏族自治州天峻县和海北藏族自治州刚察县境内,是青海省最大的煤矿区,也是西北地区重要的炼焦煤资源产地,由聚乎更区、江仓区、弧山区和哆嗦贡玛区4个矿区组成,其中聚乎更区和江仓区开发强度相对较大,对生态环境扰动和破坏作用明显,影响了黄河上游大通河流域生态环境,对木里矿区进行生态整治刻不容缓。
木里矿区煤炭资源丰富,查明储量33.39×10 8 t。20世纪70年代在聚乎更区和江仓区开始小规模开采,20世纪80年代之后江仓区和聚乎更区煤矿开采活动力度加大。2002—2012年,先后有8家相关企业单位进入木里矿区,在各个规划矿区进行了不同规模的开采活动。木里矿区共有12座矿井进行了露天开采,其中,聚乎更区和江仓区开发强度相对较大。木里矿区的煤炭资源露天回采形成了11个露天采坑、19座渣山,采坑总面积为1433.04m 2 ,采坑容积为68242.94万m 3 (不含采坑积水),渣山总面积为1856.79万m 2 ,渣山总体积为48946.62万m 3 ,采坑、渣山总占地面积达3289.83万m 2 。矿山开发活动强度大,在高寒冻土区特殊背景下,矿区主要突出表现有地形地貌景观被破坏、土地挖损和压占、植被及土壤关键层被破坏、冻土被破坏、水系湿地被破坏与采坑积水、地下含隔水层被破坏、水土流失、边坡失稳、残留煤炭资源9大问题,更深层面反映出的是,木里矿区水源涵养能力、水土保持能力、植被再生能力等生态系统功能的紊乱和退化问题,生态环境保护与资源保护的共赢对策解决问题等。
自2014年起,根据《关于青海祁连山自然保护区和木里矿区生态环境综合整治调研报告》《研究青海省祁连山自然保护区和木里矿区生态环境综合整治有关工作的会议纪要》的重要批示、精神以及青海省委、省政府的相关要求,按照《关于印发木里煤田综合整治工作实施方案的通知》(青政办〔2014〕143号)和《木里煤矿2016年生态环境综合整治工作实施方案》,木里矿区停止了一切建前工程和开采行为,积极开展生态环境综合整治工作。但由于缺乏统一规划和持之以恒的整治,加之自然环境气候限制,生态修复尚未达到预期效果,主要表现为:一是整治对象主要是渣山,未兼顾采坑;二是存在新的挖损,破坏高寒草甸湿地;三是原有渣山出现蠕动变形、滑塌溜滑、淋溶水浸出、不均匀沉降和复绿退化等;四是部分采坑边帮裸露,坑底出现大量积水、边坡失稳、冻融侵蚀和冻融滑塌等;五是回填采坑边坡较陡、坡体松散;六是固体废弃物淋滤水和下雨时水土流失对河水的影响,悬浮物含量较高,对河流水质造成影响。
为深入贯彻习近平生态文明思想和对青海工作的重要讲话、指示批示精神,坚持绿水青山就是金山银山的理念,紧扣青海最大的价值在生态,最大的责任在生态,最大的潜力也在生态的省情定位,坚决扛起青海生态环境保护政治责任,坚决落实青海省委、省政府生态环境保护决策部署,查清现状、分类施策,保障安全、生态优先,突出重点、科学布局,全面落实青海省委、省政府生态环境保护决策部署,高质量完成木里矿区生态环境恢复治理工作。2020年8月,中国煤炭地质总局受青海省自然资源厅委托,采用多专家联手、多学科交叉、多部门协同和现场调研、交流讨论等方式,在很短时间内编制了《青海省木里矿区采坑、渣山一体化治理总体规划和方案大纲》,充分遵循山水林田湖草是一个生命共同体理念,遵循生态系统的整体性和系统性与方案的科学性和可操作性,遵循相关法律法规和技术标准,吸收借鉴国际生态保护修复先进理念与相关标准,按照整体规划、总体设计、分期部署、分段实施的思路,对情形各异的采坑,按照“一坑一策”的原则,分类治理、科学确定生态环境综合整治目标、合理布局项目工程、统筹实施各类工程。
治理工程伊始,国务院国资委党委书记郝鹏对青海木里矿区治理工程提出“干就干好”。中国煤炭地质总局迅速调集下属中煤地质集团有限公司、中化地质矿山总局、江苏煤炭地质局、广东煤炭地质局、湖北煤炭地质局、青海煤炭地质局、水文地质局、中煤航测遥感局、勘查研究总院、江苏地质矿产设计研究院等多家专业单位的精兵强将投入会战,依靠科技创新,提出了通过地质手段实施地貌重塑、土壤重构、植被恢复和保护保育等工程技术措施对木里矿区采坑、渣山等进行一体化的整治和修复的技术路线,实现景观协调、生态修复、资源保护、水源涵养等生态功能提升,筑牢国家西部生态安全屏障,打造高原高寒生态综合治理样板工程。
青海木里矿区生态整治项目是目前我国在高原、高寒、高海拔地区开展的大面积矿山治理的首例工程,面临国内外规模最大、涉及学科问题多、地质条件复杂、工期要求急的世界性超难问题。一方面要通过地形地貌环境修复与重塑实现生态环境的问题治理,另一方面还要通过地质手段推动生态系统功能的恢复。在特殊的地域背景、综合系统性和高要求高标准条件下,项目的实施在国内鲜有成功经验和成熟模式可以借鉴,尚未有系统化的高原高寒地区生态环境修复治理体系可供参考,具有很强的探索和试验意义。为此,从项目设计阶段开始,围绕高原高寒冻土区生态修复工程实施中的技术难点研究攻关相应技术措施、方案,梳理、总结系统的治理思路、技术方法、管理经验,提炼科技创新成果,为项目保质保量顺利实施提供技术支持,为掌握高原高寒地区煤炭矿山环境治理的关键核心技术奠定基础,为我国今后在高原高寒地区的生态修复治理工作实施提供指导和借鉴。
二、指导思想
深入贯彻习近平生态文明思想和习近平总书记对青海工作的重要讲话、批示指示精神,全面落实青海省委、省政府生态环境保护决策部署,紧扣“三个最大”省情定位,坚决扛起生态保护政治责任,牢固树立山水林田湖草是一个生命共同体和绿水青山就是金山银山的理念,按照实事求是、问题导向、依法依规、科学精准、集中整治、分类施策的要求,坚持人工修复与自然恢复相结合,统筹推进木里矿区新一轮生态环境综合整治,系统实施木里矿区采坑、渣山一体化修复工程,加快推动生态治理体系和治理能力现代化,全力促进生态系统功能重建,打造高原高寒矿区生态环境修复示范工程,守好筑牢祁连山国家生态安全屏障。
三、治理原则
(一)坚持问题导向和目标导向
在巩固前期渣山治理、湿地保护、植被恢复综合整治取得成效的基础上,针对治理中力度减弱、管理放松等原因产生的渣山生态退化、采坑治理尚未全面开展等突出问题,通过新一轮的集中规模化全方位综合整治,着力实现木里矿区生态系统质量整体改善,生态服务功能显著提升,生态稳定性明显增强,实现矿区生态与周边自然生态环境有机融合,打造高原高寒地区矿山生态环境修复的样板和生态文明建设的高地。
(二)坚持整体规划、综合治理、系统修复
按照山水林田湖草是一个生命共同体的理念推动木里矿区生态环境综合整治。遵循生态系统的整体性、系统性、动态性及其内在规律,修复为主、治理为要,对采坑渣山治理、植被恢复、水环境和水资源以及冻土保护等统筹规划、综合治理,进行一体化修复。
(三)坚持自然恢复和人工修复相结合
把尊重自然、顺应自然、保护自然的理念贯穿于生态环境整治与修复规划、设计、施工和管护维护的全过程,因地制宜采取工程、技术、生物、管理等措施和自然恢复相结合的方式,增强生态修复效果,恢复生态系统的结构和功能。
(四)坚持科学性和经济性相统一
从技术、经济和环保等多方面综合考虑,比较、选择多种治理模式,优化治理方案、工程设计,做到技术先进可靠、经济合理可行,科学谋划整治项目,合理使用整治资金,注重节约,确保整治工作高质量如期完成。
(五)坚持“三边”联动
坚持边施工、边评估、边完善的工作思路,在总结往期整治好经验、好做法的基础上,结合实际,进一步发展完善,及时宣传推广成熟经验和模式,动态优化调整完善治理方案、设计方案和技术措施,实事求是地解决突出环境问题,确保按时、保质完成木里矿区生态环境综合整治各项任务。
四、目标任务
(一)总体目标
按照青海省政府制定的《木里矿区以及祁连山南麓青海片区生态环境综合整治三年行动方案》(2020—2023年)要求,完成聚乎更区和哆嗦贡玛区工程地质与环境地质勘查、7个矿坑和12座渣山的采坑整治、渣山整形、湿地恢复、土壤重构、植被复绿等,争取实现治理景观与周边自然景观相协调,最大限度地恢复矿区生态系统,保护区内自然资源,尽最大可能恢复原有生态系统功能。
(二)总体任务
在评估矿区生态环境和地质环境现状基础上,聚焦针对采坑未回填、渣山和边坡不稳定、复绿植被退化等主要问题,实施采坑、渣山一体化治理、整治区植被恢复、水环境和水资源保护、矿区生产生活环境综合整治工程,建设“空天地”一体化综合遥感监测信息系统,加强保护、修复、治理技术研究支撑,健全监督指导、运行管护、成效评估长效机制,促进木里矿区生态功能恢复。
1.开展综合勘查工作,为治理工程提供依据
在收集整理分析以往相关资料的基础上,通过综合遥感技术、精细地表调查、物探和钻探技术、施工过程中的综合地质编录、采样化验及综合分析,查明聚乎更矿区的地质环境现状和存在的主要问题,因地制宜地提出切实可行的生态环境综合整治建议,为矿区生态环境综合整治总体规划和各井田采坑、渣山一体化治理工程设计,提供科学、充分的地质依据。
2.实施采坑、渣山一体化治理工程
根据生态环境现状评估结果,木里矿区采坑、渣山为生态环境破坏最为严重的区域,也是生态环境综合整治最为关键的任务。针对采坑未回填、渣山和边坡不稳定、复绿植被退化等问题,按照总体规划、分别设计、平行施工的总体思路,精细化制订生态保护修复方案,实施采坑回填、边坡治理、渣山整治等“一坑一策”工程措施,为植被复绿、环境整治创造条件。坚持边施工、边调整的原则,动态优化治理方案,科学确定工程布局,按时间节点完成整治任务,基本实现区域生态系统的安全稳定,努力实现与自然景观协调一致。
3.实施治理区植被恢复
植被恢复是生态环境综合整治的重要措施,是实现高原高寒草甸生态系统土壤保持、防风固沙、水源涵养、生物多样性等服务功能维持及提升的基础。木里矿区生态脆弱,植被恢复困难且自然演替慢,靠自然难以恢复原生态。要优选适宜草种,采用“混播+施肥+无纺布覆盖”等试验成功的治理模式,对尚未治理和削坡整治的渣山以及整治后的采坑边坡、无积水采坑进行植被恢复。针对已治理区出现不同程度的退化,进行植被恢复和巩固提升,加强种植和围栏封育等后期管护,持续做好植被恢复后的监测与科研跟踪,促进人工植被逐步向自然植被演替,恢复区内原生植被群落和覆盖度,提升生态系统重要服务功能。
4.实施水环境和水资源保护
木里矿区地处黄河支流大通河的发源地,是祁连山地区重要的水源涵养区,矿区分布大片冻土、高寒沼泽和高寒草甸植被,水生态环境敏感。环境监测表明,江仓河和哆嗦河为Ⅰ类水质,为确保水质不降低、水量不减少,实施渣山水土保持、矿区人工水系构建和截排水建设,防止矿区积水在水质不达标的情况下直接外流。开展湿地再造及缓冲带建设等工程,提高水体净化能力,提升水源涵养功能。定期对地表水、地下水水质进行监测和评价,持续做好矿区水资源保护、水生态修复。
5.实施矿区周边环境综合整治
综合整治过程中,要充分利用现有房屋、道路、场地等设施,最大限度减少新的破坏。按照矿区综合整治工作时序,对工业场地、生活区、矿区道路、炸药库等地面建(构)筑物有序拆除清理,并开展地貌重塑、植被复绿等综合整治工程,实现与矿区周边自然环境和生态系统相融合。
6.建立长效监测监管机制
利用卫星遥感、无人机和移动采集终端等监测手段,持续监测评估,对治理前、治理中、治理后全过程开展动态监测,定期组织开展生态环境综合治理成效评估核查。对木里矿区实行整体封闭管理,对种草恢复植被区实施围栏封育,根据实际情况科学合理确定禁牧期,促进植被生长。加强木里矿区退化草地治理、林草病虫(鼠)害防治等工作,巩固生态环境综合整治成果,逐步构建稳定植物群落,实现矿区生态与自然环境相融合。
7.加强科技支撑
生态环境综合整治过程中,要加强对生态保护修复技术的研究,加强对冻土保护、边坡稳定、土壤结构等综合研究,提高矿区生态环境修复治理的科学性和精准性。后期管护过程中,建立长期监测观测站点,加强对生态系统、水环境变化的研究,确保区域生态环境持续向好发展。
五、总体治理思路
遵循山水林田湖草是一个生命共同体理念,以“技术可靠、经济合理、景观融合、贴近自然”为出发点,基于现场调查成果和工程、水文地质条件,根据矿区生态地质特征和开采现状,按照“‘一坑一策’、水源涵养、冻土保护、生态恢复、资源储备、分区管控、依法依规、经济合理、创新支撑、实现生态保护优先与节约优先,自然恢复与资源保护有机结合”和“煤炭地质学+生态学”“自然恢复+工程治理”的综合治理思路,围绕提升生态系统服务功能、遏制生态系统退化、规范地形地貌、防范生态环境风险、加强技术支撑及提升监管能力和水平,因地制宜,“一坑一策”,建立“三工程一保障”综合治理体系,即采坑整治、边坡与渣山治理和保留采坑积水形成的高原湖泊或水系修复重塑三类工程措施,以及长效监测监管机制,加强木里矿区生态环境的保护、治理、监督与管控,尽最大可能恢复原有生态系统功能,打造高原高寒地区矿山生态环境修复示范工程。
木里矿区生态综合整治工程实施过程中,坚持“尊重规律、实事求是,注重科学、质量第一”的原则,重视科学研究工作。在中国煤炭地质总局同步下达“高原高寒地区煤炭生态地质勘查与矿山生态修复技术研究”科研专项后,我们致力于探索在高原高寒地区进行生态环境修复和改善的有效路径和关键技术,采用天、地、空、时一体化遥感监测体系,对生态环境修复治理进行全方位动态监测,高效经济地解决了生态修复成效评估等多元化问题,确保整治不反弹,长效有机制。
六、工程整治
木里矿区综合整治工作面临时间要求紧、目标任务要求高、工作任务重,涉及学科专业要求多、生态环境因素复杂等问题。为确保修复治理工作的安全高效开展,项目执行中遵守“坚持整治效果最优、动用工程量最小、边实施、边评估、边整改”的治理原则,通过千百次的技术研究,不断优化方案,取得了一项项的创新成果,实现了高危滑坡体成功降高减载,除险固稳和安全施工,针对具体的生态环境问题进行深入研究分析,充分发挥高原煤矿区生态环境修复关键技术作用,以工程揭露助力研究深度,以深入研究、优化方案促进工程治理进度,提升工程质量。
木里矿区生态整治工作于2020年8月31日开始施工,第一阶段治理工程主要是采坑部分回填、边坡与渣山整治及地表水系连通等施工任务,综合整治工程中按照集约化管理、大兵团会战的模式,短时间内组织多个二级省勘探局、专业局的力量,高效协作,不讲条件,不计报酬,周密组织,统一行动,克服木里矿区冬季零下20多摄氏度施工的极限条件,在治理工程开展过程中通过测量工程、压实度检测、边坡监测等工作保障了治理工程的质量,改善了地貌景观,动用渣土施工工程量仅为原采矿产生的总渣土的10%,达到了与自然地貌景观和谐的效果。累计投入各类管理人员600余人,施工人员5000余人,各类机械设备4000余台(套),各类监测设备30余台(套),千余台机器设备高效运转,日夜奋战,于2020年12月30日完成了第一阶段采坑、渣山治理任务目标,为第二阶段覆土复绿工作创造了良好的基础条件。
第二阶段覆土复绿工程于2021年2月23日开始,对采坑、渣山及边坡进行覆土复绿,首先通过土壤基质检验测试、测土配方、出苗实验等工作保障了覆土复绿工程质量。施工中克服复绿工作窗口时间紧、天气恶劣(雨雪冰雹,一天四季)、技术难度大等重重困难和挑战,精心组织,统一标准“七步法”作业,争分夺秒抢在窗口期内(2021年6月30日前)全面完成了土壤重构和种草复绿工作。累计投入管理与技术人员160余名,施工人员1500余名,各类机械设备600余台(套),完成种草复绿总面积20807亩。
技术人员将理论与工程实践相结合,将实验室搬上高原大地,开展了大量的生态环境背景测试,模拟自然植被生长条件,选取两个不同海拔标高的试验场地开展渣土改良和植被修复试验,分别选取不同采样地的18组土源样,按照不同渣土厚度和分层厚度,选取多种比例的有机肥、羊板粪和牧草专用肥,分区分类播撒种子,累计完成了36组1582例试验,采集了大量的基础试验数据,经过分析对比,确定了最佳土壤改良和植被恢复方案,科学指导了现场覆土复绿工程的开展,为植被重建和生态恢复奠定了良好的基础。
通过两个阶段300多个日日夜夜的奋战,共完成治理60多平方公里,提前实现了青海省委、省政府“两年见绿出形象”的目标,治理工程通过了青海省组织的验收,受到了高度赞誉。
青海省主要负责人为木里矿区生态环境综合整治工作领导小组的成员,领导小组下设办公室,办公室设在青海省自然资源厅,为木里矿区综合整治工作整体推进提供了组织保障。
项目承担单位成立相应的组织项目施工领导小组与项目现场管理指挥部,下设项目技术组办公室、项目管理办公室、工程造价核算办公室、安全质量办公室、招标管理办公室以及综合办公室,全面保障项目顺利完成。
七、主要创新点
木里矿区位于海拔4200m的高原高寒地区,生态环境脆弱,地质条件复杂,煤矿开发造成的九大生态环境问题相互交织,开展生态环境治理修复工作难度巨大。木里高原高寒煤矿区生态修复涉及冻土、水资源、草甸湿地、土壤、植被、生态环境及煤炭资源勘查开发与保护等多方面的科学问题,难度较大。木里矿区生态恢复是目前我国在高原高寒高海拔地区开展的大面积矿山治理的首例示范性工程,国内外鲜有成功经验和成熟模式可借鉴,具有很强的科学探索和试验意义。在开展木里矿区生态环境综合治理工作的过程中,遵循山水林田湖草是一个生命共同体的理念,首次从煤炭生态地质勘查角度,针对矿区生态环境与资源的破坏和扰动,创新性地开展针对性的关键技术研究,科学建立了适合高原高寒地区煤矿山生态环境修复治理体系,形成了适合高原高寒地区生态环境修复治理的五大关键技术和两种生态环境修复治理模式,解决了世界首例高原高寒生态修复治理难题。中国煤炭地质总局专家在治理过程中充分遵循山水林田湖草是一个生命共同体理念,按照人工修复为自然恢复创造条件的原则,采用“一坑一策”治理思路,开展多学科交叉问题的攻关研究,形成了适合高原高寒地区生态环境修复治理的一系列关键创新技术。
创新点一:将煤炭地质学与生态学理论相结合,科学建立了适合高原高寒地区煤矿山生态环境修复治理体系。
运用煤炭生态地质勘查理论,根据问题导向、科学精准、集中整治、分类施策的要求,遵循山水林田湖草是一个生命共同体的理念,按照“技术科学可靠、经济合理可行、保持地质环境稳定、与周边地貌景观融合、努力更加贴近自然”的宗旨,在综合考虑各采坑、渣山的规模及稳定程度,存在的生态环境问题等因素基础上提出“一坑一策”方案,按照总体规划、不同采坑和渣山分别设计、平行施工、分类因地因势差别化治理的总体思路,有针对性地运用采坑回填、边坡与渣山整治、土壤重构、植被复绿、水系自然连通、煤炭资源保护等技术措施,实现采坑、渣山一体化治理与自然地貌景观相协调。
创新点二:针对以往煤矿开发造成的九大生态环境问题,以煤炭生态地质勘查理论为指导,综合研究并形成了适合高原高寒地区生态环境修复治理的五大关键技术,解决了世界首例高原高寒生态修复治理难题。
1.生态地质层再造技术
结合青藏高原高寒冻土区现状,就地取材,因地制宜,将生态学与煤炭地质学结合,研究探索并提出了“生态地质层理论”的概念,尝试建立“生态地质层理论”,分析了地质关键层段破坏对生态环境的影响,架构了生态环境修复治理理念,提出了生态地质层构建再造与修复技术。首次采用模拟关键地质层的生态化方法,针对高原高寒区土壤基质层、含水层、冻土层、煤层盖层提出了具体的修复要求,恢复其原有生态功能,既保护了煤炭资源,又减少了对矿区周边生态的污染,在高原高寒生态脆弱区达到了良好的使用效果,填补了高原高寒冻土区生态环境修复治理国内研究的空白。
2.水系连通技术
采取一系列的工程措施对道路、渣山等障碍物的改造和土壤重构,使相互阻断的水系、草甸、人工复绿草地之间,通过雨水、土壤中水渗流、植物之间根系的传输等方式,实现湿地之间及湿地中的无阻隔逐步连通。包括四种空间维度的水系连通,分别是宏观尺度的河流与河流、河流与湖泊之间的连通,中观尺度的河流、湖泊与湿地的连通,细观尺度湿地内部的连通以及微观尺度的空隙与植物根系之间的水系传输。
3.采坑、渣山依形就势地形地貌重塑技术
采坑、渣山的地形地貌综合治理是覆土复绿的前提,是生态环境恢复治理的核心工程之一。稳定的地形地貌是土壤改良和植被复绿的基础。在矿山生态环境修复中,充分结合采矿形成的地形地貌条件,对杂乱无序的采坑及渣堆随坡就势,削高填低,保持与原始地形地貌景观协调。采坑、渣山地形地貌重塑技术包括:高危渣山降高减载和边坡减坡、积水采坑整治形成高原湖泊、梯田台阶再造和引水代填与引水归流四种技术。
高危渣山降高减载和边坡减坡:对采坑上部台阶清坡、渣山削坡整形、碾压,改造为稳定种床,消除浮石和崩塌等灾害。
积水采坑整治形成高原湖泊:对积水坑周围渣山降高减载,对边坡削坡整形;将积水坑与河流、湖泊连通形成河湖交错一体的高原景观。
梯田台阶再造:保持原有坡型不变,将采坑渣石边坡按照台阶式坡型整治。
引水代填与引水归流:是高原高寒地区生态修复的特殊治理方法,通过人工分流措施将地表水体引入废弃矿坑,以水代替渣土对采坑回填,形成高原湖泊,或实现水系连通。
4.土壤重构及植被恢复技术
鉴于当地客土资源不足且成本高,当地土壤主要由基岩面上风化形成的粒质、碎屑、砂质、黏土及有机质构成。通过上千次的实验、测土、化验和物理模拟配比出一定粒度的渣土、羊板粪、有机质作为土壤重构的替代物,实现物质成分相似、化学结构相近的重构土壤。结合木里矿区实际,创新性地提出矿坑、渣山土壤重构、植被复绿的关键技术模式,为削坡+有机肥+泥页岩+混播+无纺布覆盖。
5.不同时段边坡稳定性监测技术
通过“空天地”监测数据融合,对高危渣山变形、治理关键环节和植被修复等情况进行动态监测。针对矿区内冻胀融沉作用下产生的不稳定边坡,综合采用InSAR技术、物探、钻探及地质调查等技术,通过空、天、地、时一体化多源数据和多手段监测,全面识别、监测和评估区内渣山边坡的稳定性,全面查清了边坡稳定性的影响因素,采用多期多源遥感监测技术对治理工程进行系统监测,保障生态修复治理的安全。
创新点三:建立了两种具有高原高寒特色的生态修复治理模式,系统总结出了七种适合高原高寒地区生态修复治理的技术方法。
根据木里矿区生态环境现状和背景条件分析,针对不同的矿山环境问题采用不同的治理技术,综合运用修复治理关键技术,系统对采坑、渣山治理、植被恢复、水环境和资源保护等进行统筹分析,创新性地建立了两种修复治理模式:采坑、渣山依形就势重塑+地质关键层再造+土壤重构+植被恢复(聚乎更区五号井、七号井东坑、九号井和哆嗦贡玛区);采坑、渣山依形就势重塑+地质关键层再造+水系连通+土壤重构+植被恢复(聚乎更区三号井、四号井、七号井西坑和八号井)。
通过与各井渣山边坡稳定程度、水系传输与采坑积水情况、资源赋存状态等相结合,最终形成“一坑一策”的七种修复治理方法:①高危渣山降高减载和边坡减坡+关键层再造+土壤重构+植被恢复+引水代填(聚乎更区三号井);②高危渣山降高减载和边坡减坡+关键层再造+土壤重构+植被恢复+积水采坑整治形成高原湖泊(聚乎更区四号井);③高危渣山降高减载和边坡减坡+梯田台阶再造+关键层再造+土壤重构+植被恢复(聚乎更区五号井);④高危渣山降高减载和边坡减坡+关键层再造+土壤重构+植被恢复+积水采坑整治形成高原湖泊(聚乎更区七号井);⑤高危渣山降高减载和边坡减坡+关键层再造+土壤重构+植被恢复+积水采坑整治形成高原湖泊(聚乎更区八号井);⑥高危渣山降高减载和边坡减坡+关键层再造+土壤重构+植被恢复(聚乎更区九号井);⑦高危渣山降高减载和边坡减坡+关键层再造+土壤重构+植被恢复(哆嗦贡玛区)。
创新点四:构建了“空、天、地、时”高原高寒地区生态地质勘查与修复治理监测体系。
利用卫星遥感、低空无人机遥感和信息化相结合的技术,充分发挥InSAR技术、热红外和三维遥感的技术特点,结合常规的地质调查、物探、钻探等手段,因地制宜,建立了木里矿区矿山环境修复治理监测技术体系。从矿区生态环境修复治理前的勘查设计阶段矿山环境问题调查分析、地形地貌整治中的工程监管、覆土复绿工作中的土壤重构和复绿效果监测,最终到后期管护阶段,对修复效果的稳定性和持久性进行跟踪监管,对矿山环境修复治理全过程进行综合监测,有力支撑了木里矿区生态环境恢复治理工程,为高原高寒生态脆弱地区矿山环境治理工作部署和工程监测提供了有效的技术参考。
八、展 望
2021年6月30日第二阶段土壤重构与种草复绿主体目标任务的完成,标志着木里矿区生态综合整治工程现场大规模施工已圆满结束,工程将转入第三阶段生态恢复治理效果管护提升和适应性监测阶段。
木里矿区生态整治项目得到了青海省委省政府、海西州委州政府的正确领导和有关部门的大力支持,也得到了青海省、海西州木里矿区生态环境综合整治工作现场指挥部、各驻坑单位和业主代表的全力支持。同时项目设计方案、治理理念及施工过程得到了彭苏萍院士、蔡美峰院士、武强院士、王双明院士、冯起院士和俄罗斯工程院潘彤院士等国内外专家的支持,也得到了青海省自然资源厅、生态环境厅、水利厅、财政厅、林业和草原局、青海大学、中科院西北高原生物研究所等专家的指导,项目总包单位集各位专家的智慧,顺利完成了治理阶段的工作任务,为打造青海生态文明建设新高地奠定了坚实的基础。
木里矿区生态综合整治项目创造了高原高寒矿区生态环境修复治理的奇迹,开拓了煤炭生态地质勘查工作的新领域。工程被评为2020年国土空间生态修复十件大事之一,荣获中国地质学会2021年度十大地质科技进展,被评选为煤矿全产业链上的“黑科技”。今日再回木里矿区已是绿草茵茵,高原湖泊边又见水鸟嬉戏。一度被破坏的高原湿地正生出片片新绿,焕发出新的生机。这为打造高原高寒地区矿山生态环境修复样板打下了坚实的基础。今后我们将坚持遵循自然法则,用实际行动践行绿水青山就是金山银山的习近平生态文明思想,切实保护好世界第三极生态,将继续深入贯彻绿水青山就是金山银山的理念,践行央企责任,积极投身透明地球、数字地球和美丽地球建设,加强科技创新和技术攻关,持续做好木里矿区生态环境的整体提升,筑牢祁连山南麓生态屏障,为全力打造生态文明新高地而不懈努力!