准格尔露天矿“采-复-农-园”协同开发模式

周永利 田 露 米俊珍 刘景辉

（1神华准能集团有限公司 内蒙古鄂尔多斯 010499 2内蒙古农业大学农学院 内蒙古呼和浩特 010018）

引言

煤炭是我国重要的能源，占一次性能源的70%左右，煤炭资源开采造成的土地和生态环境破坏是巨大的[1]。在煤炭资源开采、利用的过程中，如何对其土地资源、生态环境进行恢复治理，保障资源可持续利用，已经成为国内外学术界研究的焦点之一[2]。传统的复垦技术模式多在整个矿区开采完成、闭坑后才进行的，没有考虑复垦的时效性，将剥离的适合复垦的表土长期堆存，造成一系列不良后果，为了提高我国露天矿复垦的经济性和生态恢复效果，马从安等构建了采剥-排土-复垦一体化技术[3]，随着我国社会经济的快速发展，现露天矿区复垦逐步走向景观化，利用矿区特点，结合区域特色，构建具有特色的景观文化，发展生态旅游产业[4-6]。本文针对准格尔露天矿原生地表沟壑纵横、风蚀沙化极为严重、生态环境脆弱及不合理将会加剧矿区生态环境恶化的问题，构建了“采-复-农-园”四位一体绿色协同开发模式，对准格尔露天矿区实现水土保持能力提升以及生态环境恢复工作具有重要的理论与实践意义。

1 综合智能开采模式

针对生态脆弱、侵蚀剧烈的准格尔露天矿区，形成了不同层位、岩性、煤层条件下间断、连续、半连续、抛掷爆破、吊斗铲倒堆等综合开采工艺系统与露天矿智能开采模式。

1.1 有序剥离

在剥离过程中采用分层剥离的方法，表层土单独存放，土质剥离物与石质剥离物分开剥离，分层排弃。

1.2 顺序排弃

合理控制排土顺序，形成“下石上土”、“下粗上细”排土场岩土层结构顺序，即以坚硬的大块岩石作为底部，形成稳固的基础，或者将坚硬的大块岩石防止于最低层，作为坡脚的压石，避免形成软弱夹层，永久边坡和永久平台覆盖上层黄土，表层覆盖剥离表土。

工作面形成后注重合理安排“一体化工艺”排弃方式，形成“表土堆放—岩石剥离排弃—下层黄土覆盖—表土覆盖—土地平整—土地生态复垦”的科学作业流程，保证排土场的土层结构基本符合原始地层结构，排土场景观与周围未开采地区协调一致。

1.3 合理覆土

覆盖土时，要通过自卸卡车，采用“后退式”的方式，保证其厚度大于1.5米，避免载重卡车的直接碾压，从而减小表土的密实度，利于后期复垦及绿化。

覆土后，首先使用轻型推土机进行整平，台阶坡顶推挡水围堰，高1.5m，上顶宽1m，从台阶靠挡土围堰处向内推成“反坡式”以最大容量的蓄水，排土工作面向坡顶线方向有3-5%的反坡，以保证大气降水的有效下渗，防止冲坡，如表土留存量足，在最上层覆盖剥离表土，以利于植被生长。

1.4 控制水蚀

采用径流分散技术，对矿区内已形成的排土场进行水土保持，防止水蚀。具体方法为，首先在排土场各级平台建设挡水围堰，作用是阻止各级平台内的积水随着坡面斜度形成径流，同时按照平台的汇流面积大小，设置面积为50×20m，50×20m等挡水堰条，对降雨进一步分散包围，达到蓄渗效果。

对于排土场边坡，采用在边坡按照“品”字型挖鱼鳞坑、沿边坡等高线挖水平沟等水土保持工程措施，通过延长坡面，以增加地表入渗和汇流时间来降低水土流失。

2 科学合理复垦模式

水土保持工程建设后，对露天排土场的地形进行整治，从空间上建立不同层次的配置模式，即草、灌、乔，最终形成了不同种、不同组合类型的4种生态结构模式，即草灌结合模式、草乔结合模式、灌乔结合模式、草灌乔结合模式。

在开始复垦阶段，以牧草类型为主，作为先锋植物，种植几年后（3-5年），复垦区各养分含量逐渐增加，可达到作物种植需求，同时在作物种植过程中，要注重有机肥的施入，亦或选用煤矿生产辅料（粉煤灰）施入土壤，进行土壤改良，提高地力。按照排土场复垦总体规划，依据生态重建技术体系，实施农业、林业和牧业复垦。

3 绿色生态农业模式

在露天矿开采过程中，要同时以土壤环境保护与改善为原则，发展以设施果蔬、小杂粮种植、经济林栽培与生态养殖为一体的农林牧为发展方向的现代生态农业模式，从而明显提高改良后排土场的土壤肥力状况，对促进复垦后排土场利用，发展矿区农业，保护环境提供了基础条件。

神华准能集团有限公司与准格尔旗人民政府合作成立了准格尔旗矿区生态建设发展有限责任共同开发准格尔露天矿区农牧业项目。目前，肉牛繁育、养殖基地已初步形成，建成了“万亩草场千头良种肉牛繁育及育肥基地”，养殖基础母畜1000头，年出栏800头犊牛，年出栏肉牛200头，苜蓿种植7100亩，青贮玉米种植1000亩。自2012年，通过3年时间，复垦后排土场农作物种植面积达到2007亩，增加产量3倍以上；建日光温室20栋，全部种植果树（葡萄、枣和樱桃）。为矿区复垦开创了一条广阔的绿色发展空间。

图1 准格尔露天矿农业发展模式图片

4 国家矿山公园模式

准格尔露天矿区生产建设过程中，高度重视矿业遗迹保护开发和生态文明建设工作。截止2017年已投入2.5亿元，形成矿业开发史籍21项、矿业生产遗迹5处、矿业活动遗迹1处、矿业地质遗迹2处、矿业制品5种及矿业活动相关人文景观6处。公园内环境优美，露天矿坑和采矿设备等遗迹极为震撼，对光大群众有着强烈吸引力，实现了观光旅游、科普教育、宣传培训等功能，2017年获得国家矿山公园资格。

通过国家矿山公园的建设与运营，不仅可以带来直接的经济收入，提高遗迹的附加值。同时，实现资源的综合利用和优势重组，促进产业结构优化，提供更多就业机会，带动当地经济发展，并充分展示人类矿业发展历史进程中的客观轨迹，达到了理论与实践相结合，丰富了游人对矿山知识的认识，在娱乐中了解矿业发展。而且，通过公园建设，结合矿业生态环境恢复与治理，实现其正向演替功能，达到人类矿业开发与自然和谐共处，天人合一的完美境界。

图2 准格尔露天矿矿山公园效果图

结语

在露天矿开采过程中，对自然生态环境造成强烈扰动，如何寻求一条矿产开采与环境保护、生态修复并重的发展道路是露天矿绿色开发的核心问题。本研究形成了不同层位、岩性、煤层条件下间断、连续、半连续、抛掷爆破、吊斗铲倒堆等综合开采工艺系统与露天矿智能开采模式，形成了草灌结合模式、草乔结合模式、灌乔结合模式、草灌乔结合模式4种合理复垦模式；开发准格尔露天矿区农牧业项目，建成“万亩草场千头良种肉牛繁育及育肥基地”，并获得国家矿山公园资格，形成了露天矿区“采-复-牧-园”四位一体的绿色协同开发模式。