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“矿山生态修复”专题

矿山生态修复面临的主要问题及解决策略

胡振琪1,3,赵艳玲2,3

(1.中国矿业大学环境与测绘学院,江苏省徐州市,221116;2.中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京市海淀区,100083;3.中国矿业大学(北京)矿山生态安全教育部工程研究中心,北京市海淀区,100083)

摘 要 在生态文明建设和双碳目标的大背景下,矿山生态修复已经成为研究热点。在分析我国矿山生态修复面临主要问题的基础上,提出了相应的解决策略。研究发现,矿山生态修复的相关概念名词多样,但内涵具有趋同性,绿色发展是硬道理;受监管机制未落地、对矿山生态修复工程认识存在误区、新技术推广较难等因素影响,我国矿山生态修复旧账未还、新账又欠,且失败工程屡见不鲜;为推进我国矿山生态修复,需加强基础理论研究,推动监管机制落地,在生产矿山推行边开采边修复等新技术。

关键词 矿山生态修复;问题;解决策略;加强监管;边采边复

0 引言

我国是矿产资源开发利用大国,《中国矿产资源报告2020》显示,2019年我国采矿业一次能源、粗钢、10种有色金属、 黄金、水泥等产量和消费量继续居世界首位[1]。矿产资源开采在为国家经济发展提供坚实资源保障的同时,也给矿山及区域带来空前严峻的生态环境问题。一方面,地表土地资源伴随开采进行会受到扰动和损毁,如土地挖损、压占、塌陷等;另一方面,大量废气、废水、废渣等有害物质的排放污染了矿区的空气、水和土壤,进而导致区域生态环境质量下降。近年来,霍林河煤矿生态环境督查事件、祁连山系列生态环境破坏等类似事件不断曝光,进一步凸显了矿区生态环境问题的严重。

以习近平同志为核心的党中央高度重视生态文明建设,把其置于国家发展的全局战略考量,“绿水青山就是金山银山”的论断已深入人心。而其中矿山生态修复难度大,是生态修复治理的重点和难点。祁连山矿区、青海木里矿区等生态破坏问题在受到广泛关注的同时,更让人们充分意识到人与自然是生命共同体,“要筑牢生态安全屏障”,矿山生态修复工作迫在眉睫。

我国自20世纪就开始进行矿山生态修复,但受历史欠账多、法律法规不够完善、条块管理、技术研发力度不够等因素的影响,矿山生态修复缺口仍然很大。根据遥感监测数据统计,2019年全国新增矿山恢复治理面积约480 km2。其中,在建和生产矿山新增恢复治理面积约192 km2,占40.05% ;废弃矿山新增恢复治理面积约288 km2,占59.95%[1]。另据《2020年煤炭行业发展报告》,2020年土地复垦率在57%左右[2]。在广泛关注历史欠账的矿山生态修复问题的同时,每年新增损毁土地达1万km2以上。因此,有必要科学厘清矿山生态修复领域存在的主要问题,并寻求科学的解决之道。

1 我国矿山生态修复面临的主要问题

目前,我国矿山生态修复领域面临的问题很多,以下主要从4个方面进行分析。

1.1 相关概念名词称谓问题

“矿山生态修复”一词是近几年广泛采用的,也是2018年成立自然资源部之后国家层面出台文件中采用的名词。我国矿山生态修复已经开展近半个世纪,早在20世纪80年代,我国就开始有组织地进行“采煤塌陷地综合治理”(原煤炭工业部“六五”科技攻关项目(1983-1986年)),当时的国家土地管理局与国家环保局非常重视矿区的 “土地复垦”问题。

在不同发展阶段、不同行政管理部门、不同研究领域和行业,与矿山生态修复相关的概念名词很多,如土地复垦、矿山地质环境恢复治理、采煤塌陷地治理、土地复垦与生态重建、土地复垦与生态修复、矿山修复等等。

1.1.1 “土地复垦”不仅仅是恢复耕地

“土地复垦”是我国最早在矿山生态修复领域确定的专用术语(1989年1月1日生效,见《土地复垦规定》)。之后该规定升级为《土地复垦条例》,该条例中明确规定:土地复垦是指对生产建设活动和自然灾害损毁的土地,采取整治措施,使其达到可供利用状态的活动。

从土地复垦规定到土地复垦条例,并没有要求把损毁的土地整治恢复成“耕地”,而是要求“因地制宜”地“达到可供利用的状态”。由于在执行过程中遵循耕地优先原则,致使很多人误认为土地复垦就是恢复耕地。因此现在有种“如果不是恢复耕地就不是土地复垦”的声音,这是将土地复垦概念狭隘化了;还有种观点认为土地复垦不注重植被恢复、不生态。这也是出现“土地复垦与生态重建”“土地复垦与生态修复”等词语的原因。

2009年3月出台的《矿山地质环境保护规定》(以下简称“《规定》”),其适用于因矿产资源勘查开采等活动造成的矿区地面塌陷、地裂缝、崩塌、滑坡,含水层破坏,地形地貌景观破坏等的预防和治理恢复;同时考虑到实践应用过程中矿山地质环境恢复治理可能会涉及“三废”治理与土地复垦,为避免职能交叉问题,土地复垦不在《规定》适用范围之内。这也是土地复垦被外界认为就是恢复耕地的主要原因之一,而矿区水土污染问题的治理一般称为生态修复。

1.1.2 “矿山生态修复”名词的广泛应用

2018年国务院机构改革之后,原国土资源部调整为自然资源部,并成立了国土空间生态修复司,“矿山生态修复”一词得到了广泛应用。周连碧等定义矿山生态修复,是指将采矿破坏的生态环境因地制宜地恢复到所期望状态的行动和过程[3],其研究对象应该是矿山采矿破坏的所有生态环境问题。2019年修订的《矿山地质环境保护规定》,界定为因矿产资源勘查开采等活动造成矿区地面塌陷、地裂缝、崩塌、滑坡、含水层破坏、地形地貌景观破坏等的预防和治理恢复。开采矿产资源涉及土地复垦的,依照国家有关土地复垦的法律法规执行。目前矿山生态修复工程整合了土地复垦与矿山地质环境恢复治理,但在水土污染治理方面仍未明确。

在国外,常用复垦(Reclamation)、重建(Rehabilitation)、复原(Restoration)表达土地复垦或生态修复[4],尽管3个词语不同,但表达的内涵均是指对各种扰动损毁的土地和环境进行恢复治理,使之达到与扰动前的土地利用和生态环境相同或更优的状态。

因此,无论用“生态修复”“生态重建”还是“土地复垦”来称谓,无论使用哪种具体技术或手段,无论最终恢复成矿山原有生态状态还是重新设计建设,最终消除采矿损伤并合理发挥土地价值实现生态功能即可,即绿色发展才是硬道理。

1.2 矿山生态修复监管领域存在的问题

和矿山生态修复密切相关的法律法规有《土地复垦条例》《矿山地质环境保护规定》《土地复垦条例实施办法》等,都对矿山环境的监测监管提出了相关要求。如《矿山地质环境保护规定》第二十三条:县级以上自然资源主管部门应当建立本行政区域内的矿山地质环境监测工作体系,健全监测网络,对矿山地质环境进行动态监测,指导、监督采矿权人开展矿山地质环境监测。采矿权人应当定期向矿山所在地的县级自然资源主管部门报告矿山地质环境情况,如实提交监测资料。县级自然资源主管部门应当定期将汇总的矿山地质环境监测资料报上一级自然资源主管部门。《土地复垦条例实施办法》第五条:县级以上自然资源主管部门应当建立土地复垦信息管理系统,利用国土资源综合监管平台,对土地复垦情况进行动态监测,及时收集、汇总、分析和发布本行政区域内土地损毁、土地复垦等数据信息。

但目前上述运行机制仍然没有落地,导致我国矿山生态修复问题旧账未还,新账每年都在欠。从《中国矿产资源报告(2020)》、《2020年煤炭行业发展报告》也可以看出,旧有问题还有约40%没有治理,但每年新增生态损毁土地的治理率才40%左右。因此,加强矿山生态修复监管势在必行。

1.3 矿山生态修复工程领域存在误区

矿山生态修复工程的大规模展开,使得良莠不齐的施工队伍涌入矿山生态修复领域。相关工程施工队伍对矿山生态修复的系统性、整体性、科学性认识不足,加之知识储备不足、技术水平有限,部分人认为矿山生态修复工程就是挖挖垫垫的土方工程,如认为在裸露山石上面覆土、在塌陷坑里填土的事情很简单,施工随意,结果修复后又失败的案例很多,经常发生“一年绿、二年黄、三年死光光”的现象。如果在充填或覆土过程中忽视了土壤重构,就会使得水-土-植被没有形成良好的循环体,植被缺水、缺营养就活不了,1~2年后又重新裸露。在对排土场、采场等边坡整形时,如果未科学运用仿自然地貌原理,未能与当地自然环境相融合,不仅养护成本较高,还会造成长期稳定性差的结果,从而产生较为严重的水土流失和景观破碎现象[4]。比如酸性矸石山治理时灭火不准、防火措施不到位[5],复燃率高达50%。在露天煤矿排土场地貌重塑后融入自然方面的差别如图1所示。因此,矿山生态修复工程需要科学的技术支撑。

图1 排土场仿自然地貌重塑结果对比

1.4 新技术推广应用存在困难

我国矿山生态修复经过40多年的实践与研究,广大科研工作者研发了多种生态修复技术,但新技术的推广应用比较受限。目前我国矿山生态修复多依赖于政府投资,尤其是旧账问题,社会投资很少,因此资金有限。而有的新技术为了达到更好的修复效果,成本会有所提高。如土壤重构技术,粗放的一次性挖填和根据植被生长需求做“分层剥离、交错回填”[6]相比,后者的投资略大,施工企业应用积极性不高。再如井工矿采煤沉陷地边采边复技术,由于是在地面未稳沉时施工,需要预留后续下沉标高,意味着工程验收时地面不平整,达不到传统的验收要求;施工企业和地方政府不愿贸然使用该技术,对造成的土壤资源丧失很无奈。因此,促进新技术的推广非常重要,需要矿山生态修复的管理者和施工者转变思维,在投资、政策方面实现突破。

2 我国矿山生态修复的应对之策

2.1 矿山生态修复应遵从的原则

矿山生态修复绝不仅仅只是复原受损地形、简单绿化等。矿山生态修复是一项系统性工程,是集损伤调查、设计规划和施工于一体的复杂工程。为达到修复受损生态的结果,要深刻认识修复目标的内涵,在规划之初,就要明确修复后土地利用的用途、生态结构及所应实现的生态功能。因此,矿山生态修复的目标设定需要遵从如下6条原则:尊重自然,以人为本;因地制宜,符合区域总体规划;安全高效、可持续利用;生态环境效益优先,关注经济效益;恢复耕地、草地、林地优先;末端治理与源头和过程控制相结合。

2.2 加强矿山生态修复的基础研究

矿山生态修复40多年的实践表明,修复理论远远落后于实践,而在许多修复案例中又因缺乏科学修复而失败,可见理论与实践存在脱钩现象。为了修复矿山开采导致的生态环境损伤,许多地方对损毁的土地和生态环境进行了自发修复和利用。对于人口稠密、经济发展快的地区,矿山生态修复往往推动较快。但该领域的基础理论和修复技术原理迄今仍需要进行深入研究,以支撑和促进该领域的发展。

面对错综复杂的开采环境损伤问题,修复手段和技术亟待创新丰富和推广,要从技术的科学性、差异性、先进性、经济性着手,丰富科学修复的内涵,使修复效益与资金、政策投入相平衡。尽管生态修复技术多种多样,但生态修复往往存在一些基础性的共性技术,这也是生态修复的关键。水是生命之源,土是生命之基,植物是生命之根,因此,水、土、植物是生态修复的三大要素,围绕这三大要素的修复技术就是共性核心技术,即地貌重塑、土壤重构和植被恢复。这三大关键技术的相互联系如图2所示。

图2 关键技术相互关系

(1)地貌重塑是针对矿区的地形地貌特点,结合采矿设计、开采工艺及土地损毁方式,通过采取有序排弃、土地整形等措施,重新塑造一个与周边景观相互协调的新地貌,最大限度消除和缓解对植被恢复、土地生产力提高有影响的因素,总体来说,地貌重塑是矿区修复土地质量的基础。

(2)土壤重构是以矿区破坏土地的土壤恢复或重建为目的,采取适当的重构技术工艺,应用工程措施及物理、化学、生物、生态措施,重新构造一个适宜的土壤剖面,在较短的时间内恢复和提高重构土壤的生产力,并改善重构土壤的环境质量[6]

(3)植被恢复是在地貌重塑和土壤重构的基础上,针对矿山不同土地损毁类型和程度,综合气候、海拔、坡度、坡向、地表物质组成和有效土层厚度等,针对不同损毁土地类型,进行先锋植物与适生植物选择及其他植被配置、栽植及管护,使修复的植物群落持续稳定。

师法自然进行地貌重塑、土壤重构和植被恢复已经成为共识,但仿自然修复如何定义、如何实现还是亟待解决的难题和瓶颈问题。当前也有不少案例由于只模仿了原本生态环境的部分结构或者模仿不到位,导致重构地貌不合理、土壤生产力低、植被种群配置不当等而失败。笔者认为,仿自然修复不能急于求成,生态修复是循序渐进的动态过程,应该参照矿区原本地貌特征,从流域连通性、景观连接性、生态结构稳定性等多方面,系统科学地规划修复方案。因此,地貌重塑、土壤重构和植被恢复三大关键技术的基础理论应该深入研究,尽快取得仿自然修复理论与实践的重大突破。

2.3 完善监管机制并落地实施

如前所述,《矿山地质环境保护规定》、《土地复垦条例实施办法》等均对矿山生态修复的监测监管提出了要求,但由于涉及矿山企业、民众、修复企业等多方利益[8],至今落地实施不到位。2021年自然资源部拟完成全国废弃矿山损毁图斑核查,核查后将制定生态修复规划,并每年监测治理结果;同时,结合矿业权改革等拟加强生产矿山生态修复监督管理,将年报制度常态化。

部分省市在尝试建立矿山生态修复监管大数据平台,以逐步落实监管机制。若机制正常运转,生态修复的旧账会逐年完成,新账争取不增或少增,而借助大数据平台实现矿山生态修复的监测监管是切实可行的办法。因此,在新一轮国土空间规划、国土空间生态修复规划中,要求自省至县建立数据库,将生态修复工作落到图斑,其中包括矿山生态修复工作。如陕西省国土空间生态修复大数据平台能实现陕西省矿山地质环境监测、治理恢复、土地复垦、开发式治理、国土空间综合治理、山水林田湖草系统修复等综合信息统一平台、统一门户和统一管理。同时,矿山生态修复年报制度的落地也至关重要,未来的重点是完善其上报、审批和验收制度,明确责任和各环节的时间要求及制定相应的激励与惩罚措施。

2.4 加强生产矿山的监督管理,大力推行边开采边修复技术

矿山生态修复旧账是固定的,按照自然资源部的统一安排,拟在“十四五”期间完成,后续生产矿山的监督管理是关键。如果想让生产矿山不欠新账,推行边开采边修复的理念是关键。

笔者2013年提出了“井工煤矿边开采边复垦”的概念、内涵、基本原理、技术分类与关键技术[8-9],美国国家矿山土地复垦研究中心中西部分中心原主任、南伊利诺伊大学 Y. P. Chugh 教授2017 年在论文《中国采煤沉陷边采边复技术》中也系统介绍了该成果,认为“在采煤沉陷区复垦中,边采边复技术是一种先进技术,该技术处于国际领先地位”,并 命 名 为 CMR-UM( Concurrent Mining and Reclamation for Underground Mining) 技术[10]。2020年在“再论煤矿区生态环境‘边采边复’”[11]一文中,笔者进一步完善了煤矿采复一体化的边采边复理念、原理和技术体系,重新界定煤矿生态环境“边采边复”的概念为: 针对煤矿开采过程中导致的生态环境损伤问题,与采矿过程紧密结合,同步采取多种措施,使生态环境损伤减轻和同步治理,即边开采边修复,使其达到可供利用并与当地生态系统协调的状态。煤矿区生态环境“边采边复”是基于“源头和过程控制”的理念,而不是“末端治理”理念,其特点是在采矿过程中,同步(时)治理。“边采边复”概念中的“复”既包含狭隘的“复垦(复耕)”,也包含“修复”的概念,其核心目的是为了及时恢复和治理损伤的生态环境,缓解矿产资源开发利用与环境保护之间的矛盾,确保矿业活动朝着可持续、循环与绿色的方向发展。有关研究表明[9],采用边采边复技术对采煤沉陷区进行治理,可多恢复土地10%~40%。未来,井工煤矿边采边复技术将在实践中在复垦时机、复垦标高、复垦工艺方面寻求突破。在露天开采方面,强调必须实行采-排-复一体化工艺,尽早内排,到界治理,减少外排占地和采坑过大。黑岱沟露天煤矿的边采边复工程布局如图3所示。

图3 黑岱沟露天矿边采边复工程布局
图片来源: https://www. zhihu. com/question/47635928/answer/107161604

3 研究结论

我国是矿产资源开发大国,矿山生态问题十分突出,在国家更加重视生态文明建设、践行“绿水青山就是金山银山”理念和实现“双碳目标”的大背景下,矿山生态修复势在必行。在分析我国矿山生态修复面临的主要问题基础上,得出以下研究结论。

(1)由于发展阶段、行政管理部门、研究领域和行业的不同,矿山生态修复的相关概念名词多样,但内涵具有趋同性,绿色发展是硬道理,重点在于内涵的认知和生态修复基础理论的研究。

(2)目前,矿山生态损毁与修复的监管有相应的条例、规定要求,但并没有很好地落地实施,需要加强监管机制的完善和实施,重点推进年报制度常态化和相关资料的上报、审批和验收制度。

(3)部分管理者与施工者对矿山生态修复工程科学性认识不清,导致生态修复工程失败,需要从科学修复的角度树立正确的修复理念,围绕土壤重构、地貌重塑和植被恢复三大核心技术进行科学施工。

(4)新的生态修复技术由于存在思想认识、经济成本和政策支持等方面问题,应用推广有一定难度,致使我国矿山生态修复旧账未还、新账又欠。应重点完善和推广边开采边修复技术及配套政策,推进我国矿山生态修复高质量发展。

当前矿山生态修复正处在蓬勃发展阶段,未来大有可为。

参考文献:

[1] 中华人民共和国自然资源部. 《中国矿产资源报告2020》,北京:地质出版社,2020.10.

[2] 中国煤炭工业协会. 2020年煤炭行业发展报告[R].北京,2021.

[3] 周连碧,王琼,代宏文 .矿山废弃地生态修复研究与实践[M].北京:中国环境科学出版社,2010.

[4] 李恒,雷少刚,黄云鑫,等.基于自然边坡模型的草原煤矿排土场坡形重塑[J].煤炭学报,2019,44(12) : 3830-3838.

[5] 陈胜华,胡振琪,陈胜艳.煤矸石山防自燃隔离层的构建及其效果[J].农业工程学报,2014,30(2) : 235-243.

[6] 胡振琪,多玲花,王晓彤.采煤沉陷地夹层式充填复垦原理与方法[J].煤炭学报,2018,43(1) : 198-206.

[7] 赖小君,胡振琪,郭家新,等.基于演化博弈的煤矿区土地复垦监管策略分析[J].中国矿业,2021(2):57-66.

[8] 胡振琪, 肖武. 矿山土地复垦的新理念与新技术——边采边复[J]. 煤炭科学技术, 2013, 41(9): 178-181.

[9] 胡振琪,肖武,王培俊,等.试论井工煤矿边开采边复垦技术[J]. 煤炭学报,2013,38(2) : 301-307.

[10] Y.P.Chugh.Concurrent mining and reclamation for underground coal mining subsidence impacts in China[J].International Journal of Coal Science & Technology,2018,5(1) : 18-35.

[11] 胡振琪, 肖武, 赵艳玲. 再论煤矿区生态环境“边采边复”[J].煤炭学报, 2020, 45(1): 351-359.

Main problems in ecological restoration of mines and their solutions

HU Zhenqi1,3, ZHAO Yanling2,3

(1. School of Environment Science and Spatial Informatics, China University of Mining and Technology,Xuzhou, Jiangsu 221116, China;(2. School of Geoscience and Surveying Engineering, China University of Mining and Technology-Beijing, Beijing 100083, China;(3. Engineering Research Center of Mining Environment and Ecological Safety, China University of Mining and Technology-Beijing, Beijing 100083, China)

Abstract With the background of national ecological civilization construction and dual-carbon goals, ecological restoration of mines has become focus of research activities. Based on the analysis of the main problems faced by the ecological restoration of mines in our country, this paper put forward corresponding solutions. The study found that although the related concepts and terms of the ecological restoration of mines were diverse, they had the same connotation, and green development was of overriding importance, the failure of the implementation of supervision mechanism, misunderstandings about ecological restoration engineering, and difficulties in promoting new restoration technologies had resulted in the failure of some ecological restoration engineering, and generating a lot of newly damaged land and environmental problems while the old damage had not been restored, in order to promote the ecological restoration of mines, it was necessary to strengthen basic research, implement supervision, and promote the new technique of concurrent mining and reclamation in active mines.

Key words ecological restoration of mines, problems,solution strategy, strengthen supervision, concurrent mining and reclamation

中图分类号 X171.4

文献标志码 A

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引用格式:胡振琪,赵艳玲. 矿山生态修复面临的主要问题及解决策略[J].中国煤炭,2021,47(9):2-7. doi:10.19880/j.cnki.ccm. 2021.09. 001

HU Zhenqi, ZHAO Yanling. Main problems in ecological restoration of mines and their solutions[J]. China Coal, 2021,47(9):2-7. doi:10.19880/j.cnki.ccm. 2021.09. 001

作者简介:胡振琪(1963-),男,汉族,中国矿业大学教授,博士生导师。研究方向:矿区土地复垦与生态修复。E-mail:huzq1963@163.com

(责任编辑 康淑云)