木里煤矿生态环境修复治理模式_梁峰伟.pdf

0引言木里矿区煤炭储量丰富，煤层厚、煤质好、构造简单有规律，是青海省重要的煤矿区，也是青海省炼焦煤资源地，区域内构造简单，煤层埋深浅，主要以露天开采为主。木里矿区开采活动主要集中于聚乎更矿和江仓矿，近年来因采矿活动，木里矿区形成多处大型渣山、露天采坑等，对生态环境造木里煤矿生态环境修复治理模式梁峰伟1，刘士杰2，霍 豪2，侯春刚2（1.中煤地华盛水文地质勘察有限公司 环境分公司，河北 邯郸 056004；2.中国煤炭地质总局水文地质工程地质环境地质勘查院，河北 邯郸 056001）摘要：木里煤矿位于青海省海西州木里镇，区域属于高寒草甸覆盖区，生态环境脆弱，为了解决高原高寒矿区生态脆弱、敏感，易遭破坏且难于恢复问题，采用以渣山地形地貌重塑技术、高原湖泊水系连通技术、冻土层保护、稀缺煤炭资源保护技术、土壤重构技术、自然生态集排水系统构建技术、高原植被重建技术为核心的高原高寒煤矿开采生态环境修复治理技术，对木里煤矿区露天采坑、渣山及裸露煤层进行了修复治理，实现了 2 a 复绿，这种集合了水系连通、土壤重构、封填煤层重塑冻土层及草七步法的高原高寒煤矿开采区生态环境修复治理模式对于高海拔高寒矿山环境修复具有重要实践意义。关键词：高原；高寒；水系连通；冻土层保护；土壤重构；种草七步法中图分类号：TD823文献标识码：B文章编号：2095-5979（2023）05-0112-03Ecological environment restoration and managementmode of Muli Coal MineLiangFengwei1,Liu Shijie2,HuoHao2,Hou Chungang2(1.China Coal Huasheng Hydrogeological Survey Co.,Ltd.Environmental Branch,Handan 056004,China;2.China General Administration of Coal Geology Hydrogeology Engineering Geological Environment GeologicalExploration Institute,Handan 056001,China)Abstract：Muli Coal Mine is located in Muli Town,Haixi Prefecture,Qinghai Province.The area belongs to the alpinemeadow coverage area,and the ecological environment is fragile.In order to solve the problems of fragile,sensitive,vulnerable and difficult torecover in the plateau alpine miningarea,the ecological environment restoration and managementtechnology of plateau alpine coal mining is adopted,which is based on the terrain and landform remodeling technology ofslag mountain,the water system connectivity technology of plateau lake,the protection technology of frozen soil layer,theprotection technology of scarce coal resources,the soil reconstruction technology,the construction technology of naturalecological drainage systemand the reconstruction technologyofplateau vegetation.The open pit,slagmountain and exposedcoal seam in Muli Coal Mine area were repaired and treated,and the two-year green recovery was realized.This kind ofecological environment restoration and management mode of plateau alpine coal mining area,which integrates water systemconnectivity,soil reconstruction,sealing and filling coal seam to reshape permafrost layer and grass seven-step method,hasimportant practical significance for environmental restoration ofhigh-altitude alpine mines.Key words：plateau;high cold;water system connectivity;protection ofpermafrost;soil reconstruction;seven-step methodofplantinggrass责任编辑：高小青DOI：10.19286/ki.cci.2023.05.027作者简介：梁峰伟（1981），男，河北邯郸人，工程师。引用格式：梁峰伟，刘士杰，霍 豪，等.木里煤矿生态环境修复治理模式J.煤炭与化工，2023，46（5）：112-114，90.煤 矿 安 全 环 保 与 煤 炭 加 工Coal and Chemical Industry煤 炭 与 化 工Coal and Chemical Industry第 46 卷 第 5 期2023 年 5 月Vol.46 No.5May 20231122023 年第 5 期成了极大的损伤。随着现代社会可持续发展理念的不断深入，高原高寒区域的露天矿山环境恢复治理成为了一种迫切需求，现有的露采矿山生态环境修复技术是基于低海拔的区域治理，不能完全满足高原高寒区域的治理要求。通常的治理模式为 3 个阶段：一是矿坑、渣山的整治与地形地貌的重塑；二是覆土；三是进行复绿。如果采用常规方法进行大规模削坡减载、渣土回填、覆土后复绿施工工艺，存在工程量巨大、覆土土源难解决、在高原高寒区域无法有效的保证水源涵养且无法有效解决煤水混合后由于冲刷淋滤产生的二次污染。在高原高寒区域矿山生态环境修复方面，国内已经有相关专家学者进行了相关的研究工作。其中王佟等1-2对高原高寒煤矿区生态环境修复治理模式与关键技术进行研究等，通过削坡减载、土壤重构、水系连通，从技术层面上实现了高原高寒区域的复绿。本文依托木里矿区生态整治项目（标段一）聚乎更七号井施工需求，结合青海省木里矿区聚乎更七号井采坑、渣山一体化治理工程设计方案，探索了一种高原高寒区域露采矿山环境恢复治理方案，集合了削坡减载、土壤重构、水系连通、煤炭资源保护重塑冻土层、高原种草七步法、高原种草播种后处理等方法，消除了露采矿山对土地资源的影响及产生的地质灾害隐患，极大降低了工程量，降低了工人劳动强度，提高了高原高寒区域露采矿山恢复治理的复绿质量。1概况木里矿区聚乎更七号井地处青海省海西州木里镇，所处位置是青藏高原典型的生态脆弱区3，区内多分布大片冻土和高寒草甸等湿地植被，区域生态敏感脆弱，易遭破坏，且难于恢复。矿区位于祁连山区域水源涵养地同时是生态安全屏障的重要组成部分，地处黄河支流大通河发源地，生态环境地位非常重要。采坑呈西北至东南走向，采坑长 3.93km，宽 0.41 km，坑口标高 4 150.87 4 167.09 m，采坑最低为 3 995.65 m，开采深度 1932 m，坑口面积 149.40 万 m2，采坑容积 1 398.10 万 m3；西坑含 3 个积水坑，深度 10.15 11.04 m，积水量共计 73.80 万 m2，主要揭露地层为中侏罗统木里组和江仓组底部碎屑岩，岩性以粉砂岩、泥岩为主夹细砂岩，采坑周边形成南北 2 处渣山，北渣山占地面积约 104.63 万 m2，渣山高度 20 m；南渣山占地面积约 55.84 万 m2，渣山高度 30 m（图 1），工程包括以中部分水岭为界东、西采坑两处采坑的地形整治，裸露易自燃煤层 3 处的煤层封填保护及该区域的人造冻土层再造、全区的水系连通、土壤重构、复绿工程。2修复治理技术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，对七号井采坑渣山治理、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。实现水源涵养、冻土保护、生态恢复、资源储备、分区管控，实现节约优先兼生态保护，自然恢复兼资源保护的统一结合，打造高原高寒区域矿山生态恢复治理验证工程，综合七号井开采现状，结合工程地质和水文地质条件，提出了资源保护+采坑部分回填+边坡与渣山整治+水系自然连通+植被复绿的修复治理模式，项目执行中遵守“边实施、边评估、边整改”的施工原则，主要的治理设计原则如下。2.1工程勘查该工程执行地质三边原则即“边施工、边勘查”的同时进行渣山边坡与采坑边坡稳定性评价，根据评价本着实事求水的原则优化调整设计方案。2.2煤矿资源保护本着保护煤矿资源、保护生态环境的原则，对已剥露残煤进行剥离倒运。同时将煤层露头开挖至地下 0.5 0.8 m，对煤层露头进行红黏土回填封堵、浇水冻实、分层封填碾压，确保煤层不被氧化重塑冻土层。保护煤炭资源重塑原始冻土层见封填煤层、重塑冻土层示意如图 2 所示。图 1施工前治理区现状Fig.1 Present situation oftreatment area before construction图 2封填煤层、重塑冻土层示意Fig.2 Sealingcoal seamand remodelingpermafrost layer挖除裸露煤层渣土回填层（5 m厚）每 1 m 先压实后灌水冻结 1次压实度不低于 0.85挖至地面以下 0.5 0.8 m煤层渣土回填层压实填土层（0.5 m厚）多次碾压，压实度不低于 0.87 灌水 3 5 cm，夜间冻实155515135梁峰伟等：木里煤矿生态环境修复治理模式113煤炭与化工2023 年第 5 期第 46 卷2.3采坑部分回填考虑七号井采坑既有中间高两端低的地形特征（以场地中部分水岭为界，分水岭界标高约 4 160m，西采坑回填至 4 149 4 160 m 标高，东采坑回填至 4 0884 160 标高），治理后的采坑坑底由西端至分水岭至东端形成纵向标高依次为 4 149 4 160 4 088 m的坑底地形，即中间高两端低，回填方量来源于采坑刷坡及北侧不稳定渣山，尽量减少对已复绿渣山的扰动。2.4边坡与渣山整治为消除滑坡和崩塌等地质灾害，对采坑两侧的边坡进行削坡，实现边坡整治，治理形成台阶分布式稳定边坡，在确保边坡稳定的同时，也便于后期的生态恢复，局部稳定的岩质边坡，不做大范围削坡，只清除表层松散石块。2.5水系自然连通采坑整治完成后，东西坑交界处为分水岭，分别向两侧沿中线设置有 3 5的斜坡将西坑积水集中排泄至西侧低洼处，并对水质变化进行长期观测，最终将水自然导至哆嗦河，避免积水及冻融对整治后边坡产生破坏。2.6植被复绿对治理区裸露边坡及全部建筑物进行拆除后覆土复绿，具体如下。（1）第一步种草基质层重塑。将筛选的渣土覆盖或就地翻耕，检出大块砾石。形成深度为 25 30 cm 的种草基层，25 30 cm 深度种草基质层中直径大于 5 cm 的石块不超过 10