青海省祁连山地区某煤矿地质环境问题及生态环境修复研究.pdf

第 卷第 期能源与环保 年月 收稿日期：；责任编辑：陈鑫源 ：基金项目：中国煤炭地质总局科技专项资助项目（）；徐州市 年科技项目（）；中国煤炭地质总局双碳科技专项资助项目（）；江苏地质矿产设计研究院 年度科研项目（）作者简介：张立（），男，江苏泰州人，高级工程师，硕士，年毕业于中国矿业大学，现从事生态环境监测、煤系矿石检测、矿山生态修复研究、实验室质量管理等工作。引用格式：张立，徐辉，王彦君，等 青海省祁连山地区某煤矿地质环境问题及生态环境修复研究 能源与环保，（）：，（）：，青海省祁连山地区某煤矿地质环境问题及生态环境修复研究张立，徐辉，王彦君，王佟，郑震，黄丽莉，张发金（江苏地质矿产设计研究院（中国煤炭地质总局检测中心），江苏 徐州 ；中国煤炭地质总局，北京 ；青海省海北藏族自治州应急管理局，青海 海北 ）摘要：矿区位于中祁连中间隆起带中的华力西印支期断陷盆地中，属青藏高原高寒地区，植被类型为高山草甸植被，植被覆盖度 左右。矿区为露天开采，已被揭露厚度 。地质环境影响范围为 ，包括采坑 个、弃渣堆 处、道路 条、生产生活区 处、不稳定边坡 段、其他损毁区。造成不稳定边坡，压占草地，损毁自然植被，破坏自然景观，破坏地下含水层等地质环境问题。通过不稳定边坡清理、采坑回填、渣堆平整、道路复垦、植被恢复等治理工程，修复矿山地质环境问题，从而改善居住区被破坏而相对脆弱的生态环境，防止土地沙漠化，减少水土流失，提高植被覆盖率，增强祁连山的水源涵养。研究为当地的畜牧业可持续性发展及生态环境提供有力的生态保障。关键词：祁连山；高寒地区；露天煤矿；地质环境问题；生态修复治理中图分类号：文献标志码：文章编号：（），（），；，；，）：，：；祁连山区作为我国重要的水源涵养区，生态地位独特，生态系统脆弱，生态保护责任重大 。就如何做好祁连山的生态环境保护与修复工作，习近平总书记曾多次作出总体要求和指导，并对祁连山 年第 期能源与环保第 卷生态环境保护做出重要批示，要求“甘肃、青海要坚持生态保护优先，落实生态保护责任，加快传统畜牧业转型发展，加紧解决突出问题，抓好环境违法整治，推进祁连山生态保护与修复，真正筑牢这道西部生态安全屏障”。本文通过调查矿区地质环境问题，查明矿区的地形地貌景观破坏、含水层破坏、土地损毁和地质灾害隐患等主要问题 。结合地质环境条件和矿山地质环境问题，提出矿山地质环境恢复治理方案，部署恢复治理工程，提出施工组织和环境保护等措施 。对于落实总书记的重要批示指示，维护我国生态安全和保障社会经济可持续发展具有重要意义。矿区地质环境 自然条件矿区位于青藏高原高寒地区，属高原亚干旱气候。矿区整体地势为北高南低，东西高、中间低，海拔 ，最大相对高差 。北侧地貌为侵蚀构造中高山区，山体坡度 ，地形切割较深，比高较大，沟谷较发育，一般为 形谷。矿区南侧为山前冲洪积平原，地形较平坦，地形坡度 。矿区植被类型属高山草甸植被，主要生长嵩草类草本植物，有高山嵩草、矮嵩草、嵩草、线叶嵩草等，植被覆盖度 左右。地质特征矿区位于中祁连中间隆起带中的华力西印支期断陷盆地中，南北两侧分别为南祁连冒地槽褶皱带、北祁连加里东优地槽褶皱带，主构造方向北西南东向展布。矿区内出露的地层主要有下侏罗统大西沟组，为矿区主要含煤地层，已被揭露厚度 。岩性为中细粒岩屑长石石英砂岩，局部含细砾岩，夹泥质粉砂岩、炭质泥岩、煤层等。其上覆盖第四系，主要由上更新统冲洪积物、全新统人工堆积碎石组成。工程地质根据岩（土）体成因、结构构造及物理力学性质划分矿区内岩（土）体工程地质类型，各类岩组主要特征如下。（）软弱坚硬的层状碎屑岩岩组。分布于矿区中高山区，由侏罗系碎屑岩组成，主要岩性为长石石英砂岩、细砾岩，夹泥质粉砂岩、炭质泥岩、煤层等，厚度 ，抗压强度 ，岩体工程地质性质较差良好。（）冻土。分布于矿区南部的冲洪积平原区，由第四系上更新统冲洪积层组成，在矿区内分布比较广泛，厚度一般 ，承载力不稳定，该土层具多冰冻土特点，具冻胀融沉性，土体工程地质性质不良。矿区现状及危害 矿区现状矿区为露天开采，影响范围为 ，治理区面积 。包含采坑 个（）；弃渣 堆 处（、）；道路 条，其中治理区便道 （），一条进矿山主干道（）；生产生活区 处（）；不稳定边坡 段（、）；其他损毁区 （图 ）。图 矿区现状概略 （）露天采坑。治理区内共有 处露天采坑，采坑总破坏面积 ，采坑深 年第 期张立，等：青海省祁连山地区某煤矿地质环境问题及生态环境修复研究第 卷（表 ）。表 冬库煤矿采坑特征 名称特征 总体呈不规则形状，东西长 、宽 ，采坑深度 ，边坡坡度 ，植被破坏面积约 总体呈不规则形状，南北长 、宽 ，采坑深度 ，边坡坡度 ，植被破坏面积约 总体呈不规则形状，东西长 、宽 ，采坑深度 ，边坡坡度 ，植被破坏面积约 总体呈不规则形状，东西长 、宽 ，采坑深度 ，挖损面积 （）弃 渣 堆。治 理 区 内 堆 积 弃 渣 堆 处（、），渣堆总压占面积 ，长 ，宽 ，高 。其中，、号渣堆弃渣含砂土量较高，渣堆边坡坡度较缓。主要渣堆特征见表 。表 冬库煤矿主要弃渣堆特征 名称压占面积 长宽高弃渣量特征 主要物质为煤矸石（约占 ）及煤渣（约占 ）主要物质为废弃碎石（约占 ），含少量细颗粒物质 主要物质为废煤矸石（约占 ），边坡为 级，台面宽 ，台阶高，边度 主要物质为废弃煤渣及煤矸石（约占 ），边坡为 级，台面宽 ，台阶高 ，边度 主要物质为黄土含碎石及少量煤矸石，边坡为 级，台面宽 ，台阶高（）不稳定边坡。不稳定边坡如图 所示。不稳定边坡。分布在 后缘，为岩质边坡，坡面冲沟发育，危岩发育，坡顶为天然牧草地，坡面长 ，坡面高为 ，坡度为 ，坡面面积为 （图 （）。不稳定边坡。分布在 后缘，为岩质边坡，坡面冲沟发育，局部有碎裂岩块，危岩发育，坡顶为天然牧草地，坡面长为 ，坡面高为 ，坡度为 ，坡面面积为 （图 （）。不稳定边坡。分布在 后缘，为岩质边坡，坡面冲沟发育，坡顶为天然牧草地，坡面长 ，坡面高 ，坡度 ，坡面面积 。图 不稳定边坡 （）生产生活区。生产生活区 处，共压占面积 地面建筑物已拆除，残存地基基础（主要为混凝土）和建筑垃圾。生产生活区。压占草地面积 ，破坏自然植被，残存煤矸石及煤渣，厚度 ，废弃量 ，与周边自然景观不协调。生产生活区。压占草地面积 ，破坏自然植被，与周边自然景观不协调。生产生活区。压占草地面积 ，破坏自然植被，与周边自然景观不协调。（）其他损毁区。包括道路损毁和其他损毁区。其中，道路损毁区面积为 ；其他损毁区分布在采坑周边、道路两侧、渣堆周边，损毁面积为 。存在的问题及危害根据现场调查，治理区主要存在生态环境问题为：不稳定边坡、压占草地、损毁自然植被、破坏自然景观、破坏地下含水层 。（）不稳定边坡。治理区内有 处不稳定边坡，均为岩质边坡，有碎裂岩块。边坡坡度较陡，坡度为 ，易发生崩塌。（）土地损毁。治理区土地类型为天然牧草地，由于属露天开采，开采面积广，地表剥离面积大，无序的开挖严重破坏地表植被系统，弃渣的堆放、便道的开挖也对自然植被造成破坏，使得原本脆弱的生态环境难以自然恢复。治理区内堆积大小渣堆 处，生产生活区 处，便道 条压占草地，土地损毁面积合计 。（）破坏地形地貌景观。治理区位于祁连县自然保护区内，由于露天开采，导致采坑、渣堆遍布矿区，影响自然景观的美观度和完整度，造成可视范围内的视觉偏差，严重破坏的地形地貌与周边自然景观不协调。年第 期能源与环保第 卷（）破坏地下含水层。矿山开采除破坏地表水径流外，开挖的采坑未及时覆坑回填，弃渣的不合理堆放、便道的不合理开挖对地下水含水层造成破坏。由于无序开挖破坏了第四系松散岩类冻结层的含水层结构，造成露天采场 和采场 形成积水坑，积水坑面积 ，积水深 ；矿区便道的开挖破坏了地表水径流，出现一处较大积水坑，易形成草原秃斑。综合治理研究 不稳定边坡 不稳定边坡分布在 采坑北侧，为岩质边坡，针对 不稳定边坡进行坡面危岩清理，清理后坡面平顺无突兀，清理的危岩反压至坡角，清理方量 ，清理的危岩回填至 采坑。回填后的坡面向南倾斜，坡度 ，反压时需分层压实，压实度不小于 ，后进行覆土，厚度 ；后续进行草籽播撒及培肥，铺设无纺布，如图 所示。不稳定边坡分布在 采坑后缘，清理后坡面平顺无突兀，清理的危岩回填至 采坑，清理方量为 ，后续进行草籽播撒及培肥，无纺布铺设。不稳定边坡分布在 采坑后缘，针对 图 不稳定边坡剖面 不稳定边坡进行坡面修整，修整后要求坡面平顺，与周边自然景观相协调，对大于 块石进行人工清运，集中回填至 采坑底部，块石清理量 ；然后播撒草籽及培肥，铺设无纺布。采坑回填（）对 、采坑进行回填 平整 捡块石 覆土 种草 培肥 耙耢 覆膜 管护。采坑回填高度 ，回填至积水面以上 ；采坑回填高度 ，回填至积水面以上 。回填时，应按由北向南回填，下部填粗粒碎块石，细颗粒上覆，分层压实；回填后，地面应呈北高南低，利于排水。后覆土 ，并利用机械进行耙耢，耙耢深度 ，为后续播撒草籽及培肥准备（图 ）。图 采坑剖面 （）对 、坑底进行平整 种草 培肥 耙耢 覆膜 管护。对 、采坑进行坑底平整，采坑平整面积 ，采坑平整面积 ；然后进行播撒草籽及培肥，后续利用机械进行耙耢，耙耢深度 ，铺设无纺布。渣堆平整针对不同规模的渣堆，采取相应的治理方案。、四处渣堆弃渣主要组成为煤矸石，渣堆为多级堆放，为达到地形重塑目的，进行放坡 清运 覆土 种草 培肥 耙耢 覆膜 管护；、五处渣堆含土量较高，适于植被恢复，采放坡 清运 种草 培肥 耙耢 覆膜 管护治理措施，渣堆削方量主要作为覆土土源；对 、两处渣堆进行渣堆平整 种草 培肥 耙耢 覆膜 管护；、四处渣堆堆弃物砂土含量较高，年第 期张立，等：青海省祁连山地区某煤矿地质环境问题及生态环境修复研究第 卷本次采取块石清运 补种 培肥 耙耢 管护治理措施。道路复垦进矿山主干道进行翻耕 捡块石 种草 耙耢 覆膜 管护。对治理区便道（）和进矿山主干道 进行土地复垦，利用三铧犁对道路路面进行翻耕，深度 ，翻耕时对大于 的块石进行清运处置，挖方量为细颗粒上覆，表层细化，撒播草籽，并利用机械进行耙耢，耙耢深度 ，铺设无纺布。其中，进矿山主干道 在现状路宽的基础上留宽 的牧道，道路总复垦面积 ，块石清理量为 （按每平方道路总复垦含块石 进行计算）。并在进矿山主干道 的 、处架设便涵，以方便牧民生活生产等活动。生产生活区矿区存在 处生产生活区，压占草原面积 ，具体治理措施如下。生产生活区进行煤渣清运 捡块石 覆土 种草 培肥 耙耢 覆膜 管护；、生产生活区进行翻耕 捡块石 种草 培肥 耙耢 覆膜 管护。生产生活区分布生产遗留煤渣约 ，将遗留煤渣及表层大于 块石清运至 采坑进行回填并覆土。覆土厚度 ，覆土要求大颗粒清运，细颗粒上覆，表层细化，覆土 。覆土来源为：削方 、削方 、削方 ，并对表层大于 的块石进行清运处置，清运方量 ，后续播撒草籽及培肥，并利用机械进行耙耢，耙耢深度 ，铺设无纺布。、生产生活区使用三铧犁进行翻耕，翻耕深度不得小于 ，翻耕时对大于 的块石进行清运处置，清运方量为 ，细颗粒上覆，表层细化，以便后续播种复绿。其他损毁区其他损毁区总计面积为 ，在其他损毁区使用三铧犁进行翻耕，翻耕深度不得小于 ，翻耕时对大于 的块石进行清运处置，细颗粒上覆，表层细化，清运方量 ，后续播撒草籽，并利用机械进行耙耢，耙耢深度 ，铺设无纺布。植被恢复（）植被恢复范围。根据总体方案，确定生态修复区为回填后的 采坑、采坑，采坑、采坑及边坡，削坡后的渣堆，条矿区道路及其他植被损毁地，合计面积 。（）植被恢复措施。植被恢复其工序为，治理对象的地面平整覆土播种草籽无纺布覆盖养护 。（）工程措施技术要求。平整。使地形地貌与周边协调一致，不显突兀，不见明显凹坑迹象。覆土。对区内 采坑、采坑、渣堆、渣堆、渣堆、渣堆、生产生活区（主要组分为煤矸石），在经过煤渣清运、削坡治理后进行覆土，覆土土源为渣堆削坡，覆土厚度 ，表面 以上块石进行清运回填，细化表层，利于植被绿化。播撒草籽。覆土后混播草籽，选择适合项目区环境气候的早熟禾、老麦芒、披碱草 种草籽，草籽按 混播，播撒混合草籽 。耙耢。播撒草籽后，利用机械进行耙耢，耙耢深度 ，利于草籽生长。施肥要求。播撒草籽时，施有机肥 。无纺布覆盖。播种后，覆盖无纺布，覆盖范围为整个植被恢复区域，要求无纺布覆盖平整贴合，幅之间重叠 并用砂土进行固定，无纺布选用草绿色可降解植草护坡专用无纺布。综合治理研究矿区地质环境恢复治理主要通过工程措施、植物生态重建技术来人工启动、重建破坏的生态功能，而这些措施技术已广泛用于青海省农牧区的水土保持、草场重建（退耕还林草），技术成熟且简单实用。选用青海省多处高海拔地区成功试种的披碱草和冷地早熟禾等作为植被恢复先锋草种，可保证矿区地质环境治理恢复的科学性、合理性以及生态系统功能恢复的平稳、强劲性，可为当地畜牧业可持续性发展及生态环境提供有力的生态保障 。环境效益通过对矿区覆坑平整、边坡削方，改善了地形地貌景观，人工混播草种、围栏封育让植被重建，改善矿区治理范围内的系统生态功能，从而改善居住区被破坏而相对脆弱生态环境，防止土地沙漠化，减少水土流失，提高植被覆盖率，增强祁连山的水源涵养，确保该地区畜牧业健康稳定发展，促进了地区经济和社会的可持续发展。社会效益该矿山地质环境治理区位于少数民族地区，区内以牧业为主。通过矿山地质环境治理，改变传统观念，维护民族团结和稳定的自觉性，促进了社会和谐稳定，改善了农牧业产业结构调整，提高农牧民收 年第 期能源与环保第 卷入水平，改善了投资环境，促进了经济发展。经济效益通过项目的实施，使项目区内历史遗留矿山得以有效治理，被损毁的土地资源得以恢复，区内植被得以恢复，增加水源涵养效益，降低水土流失，美化自然景观，起到滞尘作用，提高了部分牧民生活水平并促进牧区经济发展，产生了良好的经济效益。结论（）矿区位于青藏高原高寒地区，植被类型属高山草甸植被，植被覆盖度 左右。岩体工程类型为软弱坚硬的层状碎屑岩岩组，工程地质性质较差良好；土体工程类型为冻土层，具冻胀融沉性，工程地质性质不良。（）矿区为露天开采，已被揭露厚度 。地质环境影响范围为 ，包括采坑个、弃渣堆 处、道路 条、生产生活区 处、不稳定边坡 段、其他损毁区。造成不稳定边坡，压占草地，损毁自然植被，破坏自然景观，破坏地下含水层等地质环境问题。（）通过不稳定边坡清理、采坑回填、渣堆平整、道路复垦、植被恢复等治理工程，修复了矿山地质环境问题，从而改善了居住区被破坏而相对脆弱的生态环境，防止土地沙漠化，减少了水土流失，提高了植被覆盖率，增强了祁连山的水源涵养。为当地的畜牧业可持续性发展及生态环境提供了有力的生态保障。参考文献（）：葛佐，高速 呼伦贝尔市煤矿矿区地质环境保护与综合治理 中国地质灾害与防治学报，（）：，（）：亢豆 山西省煤矿开采对地质环境的影响及防治措施 山西师范大学学报（自然科学版），（）：（），（）：李永红，姚超伟，程晓露，等 神府煤矿区矿山地质环境问题及恢复治理探讨 以赵家梁煤矿为例 资源与产业，（）：，：，（）：范立民，马雄德，李永红，等 西部高强度采煤区矿山地质灾害现状与防控技术 煤炭学报，（）：，（）：夏玉成，王锐，马丽 矿井地质灾害要素与地质灾源体辨识评价 中国煤炭地质，（）：，（）：薛红杰 煤矿开采地面沉陷变形预测及防治对策 能源与节能，（）：，（）：肖进 川东地区煤矿主要地质环境问题及其防治措施研究 煤炭技术，（）：，（）：戴兴，郭立霞，景丽媛 山西省阳城县上孔煤矿地质灾害预测分析及防治研究 能源与环保，（）：，（）：彭建阳，崔朋涛，朱文慧，等 山西省大同塔山煤矿地质环境问题与治理对策研究 能源与环保，（）：，（）：，杨帆，秦福锋，冯英明，等 矿山地质环境影响和土地损毁评估研究 能源与环保，（）：，（）：，孙娟，贡常青，郝文辉，等 河北唐山开滦赵各庄煤矿采空区地质灾害特征及防治措施 中国地质灾害与防治学报，（）：，（）：张森林，杨书民，张大志，等 焦作市典型煤矿塌陷区地质灾害危险性分析及防治对策 中国地质灾害与防治学报，（）：，（）：（下转第 页）年第 期赵军红，等：陇南市杜家阳沟灰岩矿地质环境特征与恢复治理研究第 卷 ，（）：杨金中，许文佳，姚维岭，等 全国采矿损毁土地分布与治理状况及存在问题 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