高原高寒矿区生态地质层修复中冻土层构建与应用

冻土层在高寒地区的生态平衡中起着重要作用,但冻土层的修复与保护在高原高寒矿区生态环境治理中经常被忽略,鲜有研究。以木里矿区聚乎更区生态环境综合整治实践为例,通过对原始冻土层的平面分布、垂向分布、地层结构、地温变化等特征的分析,针对破坏的土壤层、地表层、冻土层、煤层顶板岩层等不同研究对象的生态地质层剖面,按照模拟季节性冻土、多年冻土差异变化特征及其生态地质功能的思路,在利用构建人造冻土层和回填层二元结构冻土生态地质层剖面模型的基础上,提出了以冻土概况调查、剖面模型建立、搭接融合、确定回填时间、设计表层保水、布设截排水沟、地貌重塑为流程的人工构建冻土层的修复技术,以实现人造冻土层在物质结构、地下含隔水层结构及水力联系、水源涵养等方面的功能基本达到原始冻土层的水平,同时提供更多对冻土保存有利的条件。采用探坑、钻孔岩心取样和孔内长期地温监测等不同方法手段在以往矿区渣山区和新回填修复采坑内对比实验,证实了原渣山压覆区域多年冻土顶界在稳定抬升,采坑内新回填区已经开始形成新的冻土层;通过对比渣山区自然恢复冻土层和采坑内人工修复冻层形成的时间和厚度,表明人造冻土层构建更有助于该区冻土快速恢复。

高原高寒矿区生态地质层修复中的土壤层构建与成分变化差异

木里矿区地处高原高寒地区,经多年开采后生态破坏严重,土壤资源极度贫乏,能否将采矿渣土改良成适宜植被生长复绿的人造“土壤层”成为了生态修复过程中的科学难题。基于此,开展了适宜祁连山腹地高寒草甸生长的重构土壤材料和改良最佳配方的研究与试验。选用木里矿区渣土为土壤层构建矿基材料,以当地羊板粪、商品有机肥、牧草专用肥等为土壤改良材料,分土壤层构建和人造土壤肥力提升两大部分在矿区现场室内设置不同配比开展盆栽种草及出苗对比实验研究,重点分析了土壤层构建出的人造土壤与原始草甸土的差异。研究结果表明:①通过将羊板粪和矿区内经过人工破碎筛选后的细纯渣土进行深度拌合,可以有效构建具备植被立地条件和基本生长条件的人造土壤;②利用主成分分析法,分析了不同材料和配比在加入人造土壤后,土壤肥力提升的综合效果,得出渣土+羊板粪+商品有机肥+牧草专用肥(组合3)的土壤层构建方案最优,牧草长势好,与原始草甸土壤成分最相近;③现场大面积土壤层构建时,根据最佳的配比方案,制定了羊板粪用量为450 m^(3)/hm^(2)左右、商品有机肥用量为22500~30000 m^(3)/hm^(2)、牧草专用肥为225 kg/hm^(2)的土壤层构建和肥力改良方案,复绿成效显著,在高原高寒木里煤矿区生态修复过程中,推广应用了土壤层构建方法,有效解决了当地无土的难题,矿区的生态环境得到有效治理,节省高额的治理费用,也为同类矿区大面积生态地质层修复提供参考和借鉴。

高原高寒煤矿区生态修复成本控制的思考

高原高寒煤矿区的生态修复治理是一项复杂的系统工程,包括地形地貌重塑、高原湖泊再造、生态地质层构建、冻土带修复和土壤层再造、植被复绿等,涉及地质、水文、采矿、地灾、环境、遥感等相关专业的技术难题,难度大、历时长、耗资巨大。如何利用有限的资金完成高原高寒煤矿区生态修复工作并永久保持其成效,已成为政府部门不得不直面的严峻挑战。本文以青海省木里矿区生态修复为例,分析其前期修复治理及后期生态维护中存在的问题,从政府角度思考探索,提出了低成本、高质量生态修复的工作建议:通过“合理化”制定价格标准体系、“公正化”完善评价验收标准、“立体化”落实矿区后期管护、“科学化”构建风险防范机制,以及将环境保护作为一项重要内容写入规划等,来减少政府部门生态修复前期治理资金的浪费,避免后期管护高额的费用支出。

青海柴达尔煤矿冒顶事故应急救援地面注浆钻孔施工技术

柴达尔煤矿是典型的高原高寒矿区。先期以露天开采为主。回填砂质土壤及渣土层构成的矿井顶板稳定性差,再加上区内冻土层易解冻、岩层稳定性差,致使矿井易发生顶板冒落事故。2021年,煤矿301采区3690综采工作面发生了井下冒顶事故,19人被困井下。由于矿井上部露天采坑人工回填形成的顶板稳定性差、透水性好,造成井下煤泥不断大量的涌入,导致救援人员无法靠前。为了保证救援人员的安全,加快井下清淤救援效率,采用地表钻探与注浆相结合的方式进行施救。为事故矿井巷道上方松散回填渣土的快速固结创造条件,保障井下救援队伍的作业安全。