矿区生态环境怎修复？

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研发适应现代开采特征条件下的矿区生态保护关键技术已成为共识。“要构建基于采矿源头保护、过程控制、涵盖采前采中采后全生命周期，以及水土植被多要素系统性修复的矿区生态主动减损与系统修复新理念。

“合理利用采煤沉陷区、关闭退出煤矿、露天矿排土场等发展光伏等清洁能源产业，促进资源枯竭型地区转型发展”“积极提升煤矿开采区、油气田林业碳汇能力”，近日印发的《四川省能源领域碳达峰实施方案》，就煤炭矿区环境治理提出了多项要求。



在“双碳”背景下，无论在产还是退出煤矿，生态环境问题均不可忽视。记者注意到，包括四川在内，越来越多产地更加强调矿区全生命周期的绿色低碳发展。尤其是长期偏薄弱的“采后”环节，不仅有了修复观念的转变，治理手段也在不断升级。如何进一步完善这项工作？日前在中国煤炭学会土地复垦与生态修复专委会第十一届学术研讨会上，多位院士、专家给出建议。

传统被动治理导致效果打折扣

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9 _+ {$ A# z; O+ k生态修复事关矿区及周边环境质量改善，还能够增强煤矿所在地的土壤碳储存、植物固碳等能力。“对此，国家投入了大量经费，开展矿区生态保护科学研究和工程建设，在矿区生态修复治理、矿井水资源保护利用、土壤重构、植被恢复等方面取得显著成效。”国家能源集团科技部主任李全生表示。
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不过，对比采煤带来的影响，现有工作依然不够。李全生举例，煤矿井工开采每年产生矿井水约80亿吨，其中50亿吨仍未得到有效利用，相当于我国工业和民用缺水量的50%；采煤难免造成土地损毁，但复垦率仍不足40%；为确保安全开采，露天煤矿须进行疏排水，由此引发周边地下水位下降。“传统理念和技术手段更注重后期治理，也就是先破坏、后治理。这样的被动治理忽视源头主动减损，并不匹配现代煤矿开采特征，研发和基础研究也不足以支撑关键技术发展。”
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中国工程院院士武强进一步称，在不同地形地貌条件、开采工艺方式等情况下，采煤产生的具体问题不同，“绿色化”是全行业亟待解决的主要科技难题之一。“我们的矿产品往往只考虑人员、机械设备等直接成本，而没有考虑采动之后对环境的扰动及其修复费用。若将生态治理费用叠加到吨煤成本，若不采取其他技术工艺，当前可能只做到了高效率开采，而算不上高效益。在高质量发展要求下，我们应当追求真正的绿色高效。”


针对现状，研发适应现代开采特征条件下的矿区生态保护关键技术已成为共识。“要构建基于采矿源头保护、过程控制、涵盖采前采中采后全生命周期，以及水土植被多要素系统性修复的矿区生态主动减损与系统修复新理念。”李全生称。
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科学认清问题再对症下药

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新理念有了，如何落到实处？武强认为，首先要对矿山环境问题进行科学认知、类型划分及特征分析，其中涵盖地质、水、空间、大气及生态等具体方面。“采矿生产的问题五花八门，背景不清晰、基础数据缺失就解决不了问题。先要开展矿山环境调查，既包括现状评估，也要根据矿山企业自身采掘规划，对环境演化趋势作出预测，实施环境监测与预警。一定要有系统工程观念，尽快从不同技术中凝练出修复治理的模式，并对其效果进行适宜性评价。”
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+ U0 O  J2 a3 E7 e. Y5 p7 \对症下药——这是多位专家不约而同提及的要点。以西部干旱半干旱露天煤矿为例，中国工程院院士彭苏萍表示，该区域煤层厚、煤质好、开采成本较低，但是水资源严重匮乏，水土流失面积占比达92.5%。“传统方式并未将生态重构考虑进去，露天煤矿排土场对植被及环境造成破坏，复垦10-15年后，土壤理化性质才能接近天然土地。为突破技术瓶颈、再造绿水青山，土层重构是基础，水分高效节约利用是关键，排土场表土改良提质是矿区生态系统可持续发展的核心，我们已经展开了一系列研究实践。”
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在两淮矿区，治理反倒因“水多了”而受困。据中国工程院院士袁亮介绍，这里属高潜水位矿区，在含煤区分布广的同时，煤粮复合区面积也比较大。多煤层重复采动，导致地表沉陷面积大、积水范围广，生态系统由陆生向水陆复合系统转变，而且采煤沉陷水域分布零散。
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“诸如鲁南、淮北矿区，重度沉陷区占比约有40%，从时空演变来看逐年成倍增加。”袁亮表示，对于这类难题，目前提出了资源化、能源化、功能化的理念，关键是如何将采煤塌陷地、水资源充分利用起来。
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尽量实现采矿扰动损伤最小化

  v- j+ ?' q6 F9 U# h" }- u; c记者了解到，部分矿区先行先试，并已取得不错的修复治理效果。


“神东是我国煤炭主产区、世界最大井工矿区，同时也是西部典型缺水区域，高强度开采带来地表移动变形量大等影响。”李全生介绍，为专业处理地下水，神东矿区建成35座煤矿地下水库，年供水约7000万方，最高储水量比2个西湖还要高，由此供应矿区95%以上用水及周边电厂供水。通过从源头减少开采影响范围，后期降低了修复难度、减少了治理费用，植被覆盖率已由建矿初的3%-11%提至70%以上，生态治理面积是开发影响面积的1.3倍。“目标就是要实现煤炭开采生态环境扰动损伤最小化，水、土、植被植被达到或优于采前生态本底值。”
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. C' k: x* O9 Q# C0 J" M! M7 J牵头木里矿区整治的中国煤炭地质总局首席专家王佟有着深刻感触。“木里当时交织着九大生态环境问题，地貌景观破坏、土地损毁压占、地下含水层破坏，土地沙化与水土流失等，治理难度极大。过去，有些矿虽已采取草皮移植等措施，施工前期将草皮剥离、临时存放，竣工后再进行植被恢复，但并不适宜大面积土壤修复。能否将采坑渣土改良成适宜植被生长复绿的人造‘土壤层’，这是高原高寒地区生态修复的世界性科学难题。我们研发建立了生态地质层构建与修复等多项关键技术，最终修复出一个与开采破坏前原始地层成分、结构、功能作用相似的土壤层。”


! S) _, y, Z* U3 g4 m! Z4 M% _# E中煤科工集团研究员李树志还提出，在后续修复治理中，注重进一步减少碳源、增加碳汇。“建立面向碳中和的生态修复理论体系，加强关键技术攻关。完善生态系统长期动态监测，丰富生态系统碳通量监测、碳循环模拟等内容，全面掌握矿山生态修复对碳中和的作用机理及有效程度。”
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文 | 本报记者 朱妍