我国露天煤矿开采区生态恢复研究存在的问题探讨
摘要：露天煤矿的开采在带来巨大经济效益的同时，也产生了生态破坏和环境污染等一系列问题。矿区的生态恢复已经在社会上引起了广泛关注，成为当前研究的热点之一。本文概述了我国露天煤矿开采区的生态环境问题、生态恢复研究现状及实践，探讨性地提出了目前露天煤矿开采区生态恢复研究存在的问题及建议。
关键词：煤矿；露天开采；生态恢复
中图分类号：X826 文献标识码：A 文章编号1007-0370（2013）11-0009-03
煤炭为主要能源的国家之一。2012年我国煤炭产量约36.6亿吨，其中露天煤矿煤炭产量占11%左右国家发展和改革委员会发布的《煤炭工业发展“十二五”规划》提出，2015年我国煤炭产量控制在39亿吨，生产布局向西部转移，新建煤矿以大型现代化煤矿为主，并优先建设露天煤矿。未来20年，我国以大型露采矿为主导的露采煤比例将由目前的5%提高到15%左右。
我国露天煤矿大多处于生态环境敏感性高、承受能力和抗干扰能力差的干旱半干旱生态脆弱区，露天煤矿的开发建设势必会进一步加剧区域生态环境影响，同时能源配套项目将加速区域资源消耗，增加环境污染负荷，严重威胁我国的生态安全。
当前，矿区的生态恢复与重建已经成为生态学研究及应用的重点。我国政府高度关注矿产资源开采区生态环境保护问题，近年来在露天采煤区生态恢复理论研究及技术实践中取得了突破性的进展，但仍存在着一些急需解决的问题，亟待加强相关方面的研究和实践。
1 我国露天煤矿开采区的主要生态环境问题
所谓生态环境问题，集中表现为人与自然的和谐关系被打破，其问题实质主要指由于人类活动所引起的环境污染和生态破坏。
露天矿的环境影响特点是生态系统发生直接、深刻且不可逆，集中表现在矿山大规模和长时间开采造成侵占、破坏和污染矿区土地资源，并改变区域水热结构，破坏动植物区系，导致矿区生态退化与环境污染，进而引发一系列的生态环境问题[1]。据不完全统计[2]，我国露天开采每万吨煤炭破坏土地约0.22hm2，其中挖掘破坏0.12hm2，外排土场压占土地0.1hm2。露天采矿对岩土的破坏不仅限于地表，而且深入地下几十米甚至几百米，使得地层层序扰乱，地表植被和土壤几乎不复存在，土壤侵蚀十分剧烈。大型露天煤矿经历几十年的开采后，形成了陡峭的边坡，生产过程及闭矿后可能诱发大量的地质灾害。露天开采对区域地表水和上部含水层的疏干，使动、植物减少，表土疏松，空气湿度下降，风蚀和水土流失加剧，加速土壤砂化或土地沙漠化[3]。
而我国的实际情况是露天煤矿主要集中在生态脆弱、水资源匮乏、荒漠化严重的草原区、黄土区和荒漠区，如胜利矿区、霍林河矿区、伊敏河矿区位于草原风沙区，平朔矿区、准格尔矿区位于黄土丘陵沟壑水土流失严重区，神府-东胜矿区位于毛乌素沙漠向黄土高原过渡地带的沙化区，三塘湖矿区、准东五彩湾矿区位于戈壁荒漠区。上述区域大规模露天煤矿的开发建设势必会进一步加剧区域生态环境影响，并严重威胁我国的生态安全。
2 我国露天煤矿开采区生态恢复研究的现状
早在20世纪20年代初，国外就加强了对矿区废弃地，尤其是煤矿废弃地的恢复工作，从理论和实践两方面关注生态系统退化、恢复、开发和保护机理问题[4]。矿区生态系统恢复是恢复生态学研究的重要领域之一，其理论研究主要有以可持续发展为主导思想的理论研究，以土地复垦、生态演替为基础的理论研究，以废弃矿区景观构造为主的理论研究，高兹的生态重建理论[5]，其研究领域已扩展到生物多样性、景观生态学、植被生态学、生态经济学、安全经济学等的研究[6]。
国内矿区生态恢复的研究起步较晚，矿山废弃地的生态恢复工作始于20世纪50～60年代，是随着社会经济的发展和环境保护的需要自发开展起来的，直到1988年《土地复垦规定》的出台，该项工作才步入法制管理轨道。
目前我国生态恢复研究工作主要集中在土壤重构技术方面。在生物种类与活性研究方面，白中科等在安太堡露天煤矿废弃地进行了适生植物筛选研究[7]；卫智军等总结了采煤塌陷区、排土场的植被恢复技术，筛选出适于排土场生长的草本植物和灌木植物种[8]。在土壤微生物及生化特征研究方面，洪坚平等通过对矿区煤矸石风化物上几种不同复垦措施的复垦区，进行系列土壤微生物及其生化特性的分析研究[9]；戚家忠等研究了复垦重构土壤有机质的空间变异特性[10]；魏忠义等对大型煤矸石山植被重建的土壤限制性因子分析，认为表层风化物的主要限制性因子依次为质地、水分、养分、pH、盐分、表层温度、重金属等[11]。在土壤重构的技术方法方面，胡振琪提出了“分层剥离、交错回填”的土壤剖面重构方法[12]；魏忠义等提出了“堆状地面”土壤重构方法[13]；台培东等以霍林河煤矿为研究对象，开展了排土场环境治理技术研究[14]。在物理处理技术方面，卞正富和张国良以开滦矿区为试验点，研究认为通过条带式覆土或全面覆土，矸石酸性得到较好控制，而穴植覆土不能有效控制[15]；卞正富还对矿区土地复垦界面要素的演替规律及其调控技术进行了研究，并把应用系统工程理论和生态工程理论引入到煤矿区土地复垦的实践中[16]。
总体上，我国土地复垦经历了从自发性零星复垦到自觉性有计划复垦、从单一型复垦到多形式复垦、从无组织到有组织、从无法可依到有法可依的变化。复垦方法从“一挖二平三改造”的简单工程处理发展到基塘复垦、疏排降非充填复垦、矸石和粉煤灰等充填复垦、生态工程和生物复垦等多种形式、多种途径、多种方法相结合的复垦技术体系[17]。较为成熟的有煤矸石充填压实技术和泥浆泵复垦技术。
3 目前存在问题及建议
国内开展了一系列的针对露天矿区生态环境恢复研究，其研究方法和研究思路在不断拓展和深入，但仍存在如下一些问题。
⑴缺乏长期系统的矿区生态监测、监控技术方法，尚未建立针对地区特点的矿区生态恢复的技术体系，对区域生态系统恢复的总体规划、设计与组装技术缺乏研究；
⑵缺乏对矿区土地质量变化规律及发展趋势的机理研究，缺乏对人工再塑地貌、土壤质量保育等生态重建关键技术的深入研究；
⑶区域植被恢复与重建研究停留在物种的引入和筛选上，缺乏群落结构优化配置模式的多样性恢复研究。
鉴于目前我国露天煤矿开采区生态环境恢复研究现状及存在问题，今后一段时间矿区生态恢复研究应在全面了解我国露天煤矿现状和发展规划的基础上，摸清露天煤矿所在区域的主要生态环境问题，建立典型地区超大规模露天煤矿研究基地，通过观测矿区生态环境系统演变趋势、退化和恢复情况，应用GIS与VR等新技术，将矿区生态环境保护与生态恢复技术提升到重建生态系统的开发利用调控机理与模式优化研究，把再造土壤与重组群落初期演变过程的揭示，提升到恢复地生态的完整性、生态敏感性评估，从露天煤矿开采生态环境准入条件、矿区生态环境保护技术方案、可示范的技术措施等方面开展生态系统保护及恢复研究。
参考文献
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[3]朱振忠，陈坤，杨渊，程方平.煤矿矿区生态环境保护现状与对策[J].煤质技术，2006，（05）.
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[6]王洁，周跃.矿区废弃地的恢复生态学研究[J].安全与环境工程.2005，（1）.
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[10]戚家忠，赵艳玲，杨璐. 复垦重构土壤有机质的空间变异特性研究[J].安徽理工大学学报（自然科学版），2008，（3）.
[11]魏忠义，王秋兵. 大型煤矸石山植被重建的土壤限制性因子分析[J].水土保持研究，2009，（1）.
[12]胡振琪。矿山复垦土壤剖面重构的基本原理与方法[J]。煤炭学报，1997，22（6）.
[13]魏忠义，胡振琪，白中科。露天煤矿排土场平台“堆状地面”土壤重构方法，煤炭学报，2001（1）.
[14]台培东， 孙铁珩， 贾宏宇， 李培军，李文杰。草原地区露天矿排土场土地复垦技术研究，水土保持学报，2002， 16[3].
[15]卞正富，张国良.矿山土复垦利用试验[J].中国环境科学，1999，（1）.
[16]卞正富.矿区土地复垦界面要素的演替规律及其调控研究[J].中国土地科学，1999（2）.
[17]吴历勇。煤矿区生态恢复理论与技术研究进展。矿产保护欲利用，2012（4）.
作者简介：郑利霞（1981-），女，硕士，主要从事环境规划及战略环境影响评价工作.