內蒙古煤礦礦山環境恢復治理遙感監測

王書青，鄧錕

（1.中國煤炭地質總局航測遙感局，陜西 西安 710199）

內蒙古自治區煤礦資源儲量豐富，全區煤炭保有資源量占全國的26.87%，居全國第一位[1]，主要分布在鄂爾多斯、烏海、錫林郭勒、阿拉善和通遼等地。內蒙古自治區煤礦資源開采歷史悠久，因長期過度開發形成了大量露天采坑、矸石堆棄場、采空塌陷坑等，草原森林破壞、礦山地質災害、水土流失等礦山環境問題嚴重[2]。2018年中央第二環保督察組對內蒙古草原生態環境問題進行專項督察時指出，草原生態系統仍脆弱，礦山開采破壞草原嚴重[3]。礦山環境恢復治理可有效防止水土流失，減輕土地損毀，改變礦山生態環境。利用遙感技術手段可有效監測礦山環境恢復治理狀況，汪潔[4]等利用遙感與GIS相結合的方法對浙江省礦山地質環境進行了監測，彭鵬[5]等利用遙感技術手段開展了遼寧省新增礦山環境恢復治理面積調查，王耿明[6]等利用國產衛星對廣東省地質環境恢復治理狀況進行了監測，王心源[7]等利用遙感技術對額濟納旗生態環境進行了動態監測分析，均取得了良好效果。本文利用國產高分數據對內蒙古煤礦礦山地質環境恢復治理情況進行了監測，旨在分析監測年度內蒙古煤礦新增恢復治理變化情況和分布特點。

1 研究區概況

內蒙古自治區位于我國北部，地理坐標為97°～126°E、37°～53°N，由北東向南西斜伸，呈狹長形，橫跨東北、華北、西北三大區，總面積為118.3萬km2。區內大部分地區為干旱、半干旱溫帶大陸性季風氣候；降水量少而不均，主要集中在夏季，全年總降水量為35～550 mm，沿東北向西南方向遞減；地形復雜，主要由山地、高原和丘陵組成，平均海拔為900～1 300 m；地處內蒙—興安成礦構造部位，地層發育較齊全，巖漿活動頻繁，變質變形復雜，煤、石油、鐵、金、銀、銅、鉛、鋅、鉻、錳、鉬、鎢、錫、鍺、稀土、螢石等礦產資源豐富，截至2018年底，保有資源儲量居全國之首的有20種、居全國前三位的有45種、居全國前十位的有95種[1]。

2 研究方法

2.1 遙感數據選取

本文采用的數據為2018年和2019年的土地變更調查數據，數據類型包括BJ-2、GF-1、GF-2、ZY-3、02C和GF-6等國產衛星數據，空間分辨率優于2.5 m。采用的遙感數據色調均勻、紋理清晰、反差適中，色彩接近自然真彩色，各波段間配準準確，融合無錯位現象，無明顯的信息損失，不同地物區分度高；且礦山開采區域無云雪覆蓋，能較準確地反映礦業活動特征，可清晰判別礦山各類地物。

2.2 專題信息提取

在充分掌握內蒙古自治區區域地質背景和煤礦礦山開發分布的基礎上，本文利用ArcGIS軟件提取2018—2019年煤礦恢復治理指標，包括恢復治理前礦山地物類型、礦山開采方式、恢復治理措施和恢復治理后土地類型等，其中恢復治理前礦山地物類型包括采場、堆煤場、洗煤場、煤矸石堆、排土場、礦山建筑、采空塌陷等；礦山開采方式包括露天開采、地下開采和聯合開采；恢復治理措施包括人工恢復和自然恢復；恢復治理后土地類型包括耕地、園地、林地、草地、工業用地、水域與水利設施用地、其他土地等。

2.3 野外驗證

本文對提取的煤礦恢復治理信息進行野外調查驗證，主要驗證提取圖斑的正確性、治理后恢復的土地類型、原礦山開采方式等。本文共驗證圖斑56處，解譯正確率為94.64%，解譯錯誤的3處圖斑主要為治理后恢復的土地類型判斷有誤。

3 研究結果分析

3.1 各市恢復治理情況

2018—2019年內蒙古自治區煤礦環境恢復治理土地面積為5 914.13 hm2，分布于鄂爾多斯市、烏海市、包頭市、赤峰市、通遼市和錫林郭勒盟6個地區，在鄂爾多斯市、錫林郭勒盟、通遼市和烏海市的分布面積較大，4個地區恢復治理面積約占全區恢復治理面積的99.23%（表1）。2018—2019年鄂爾多斯市煤礦礦山恢復治理面積為3 532.22 hm2，占全區煤礦恢復治理總面積的59.73%。由于鄂爾多斯市煤礦資源豐富，礦山分布密集，尤其露天開采的礦山較多，因煤礦開采產生的占損土地面積比其他地區大很多，同時市政府對礦山恢復治理投入較大，使得該區域恢復治理面積分布較大。

表1 2018—2019年內蒙古自治區煤礦礦山環境恢復治理面積統計/hm2

3.2 各礦山地物類型恢復治理情況

2018—2019年煤礦恢復治理前礦山地物類型主要為露天采場、堆煤場、排土場、煤矸石堆和采空塌陷等，其中排土場恢復治理面積最大，占總恢復治理面積的62.78%，主要分布于鄂爾多斯市、通遼市和錫林郭勒盟；其次為露天采場，其面積占比為30.95%，主要分布于鄂爾多斯市、錫林郭勒盟和包頭市；其他礦山地物恢復治理面積占比僅為6.27%，多分布于錫林郭勒盟、烏海市和鄂爾多斯市等。

3.3 不同礦山開采方式恢復治理情況

內蒙古自治區煤礦開采方式包括露天開采、地下開采以及二者兼有的聯合開采方式。其中，露天開采的礦山環境恢復治理面積最大，為4 486.66 hm2，占全區恢復治理面積的75.86%，各地區均有分布；其次為聯合開采的礦山，恢復治理面積為1 167.69 hm2，占比為19.74%，僅分布于鄂爾多斯市、烏海市和錫林郭勒盟；地下開采礦山的恢復治理面積較小，為259.78 hm2，占比僅為4.40%，分布于鄂爾多斯市和通遼市。由于露天礦山開采造成的土地壓占、損毀面積比地下開采礦山大，因此這兩年露天開采礦山的恢復治理面積較大。

3.4 恢復治理后土地類型與分布

2018—2019年恢復治理后土地類型主要為草地和林地，面積分別為4 380.11 hm2和1 023.48 hm2（表2），占比分別為74.06%和17.31%，主要分布于鄂爾多斯市、通遼市和錫林郭勒盟；恢復為工業用地的面積占比為3.63%，僅分布于烏海市；恢復為水域與水利設施用地的面積占比為2.09%，僅分布于錫林郭勒盟；恢復為其他土地的面積占比為2.91%，僅分布于鄂爾多斯市。礦山環境恢復治理主要根據礦山區位、破壞程度、降雨情況等因素選擇合適的治理方式，區內主要以土地復墾成草地、林地為主，恢復其原地類的生態功能。

表2 2018—2019年內蒙古自治區恢復治理后土地類型統計/hm2

3.5 典型恢復治理模式

鄂爾多斯市地處我國農牧交錯帶、半干旱過渡帶、溫帶草原與荒漠的過渡地帶，生態系統脆弱性程度高[8]，煤礦礦山的不合理開發加劇了其生態環境的惡化，而有效的礦山修復與治理可緩解礦山開發帶來的環境壓力。選擇適宜的草種、樹種對礦區進行植被恢復，不僅可提高礦區的植被覆蓋度、恢復礦區生態環境，還可改善礦區水土保持和水源涵養功能，使礦區生態環境質量得到大幅提高。

鄂爾多斯市某煤礦治理工程，利用露天開采產生的土石方回填采坑、平整并覆土，形成有力植被恢復的地表條件；土坡上修建儲水設施、排水溝和“田字格圩埂”，打造“外排內蓄”的大氣降水管理系統；恢復植被選擇適合礦區貧瘠、干旱地質條件的沙棘、檸條和沙打旺等，實施灌、草立體式植物栽植，形成自然演替、能抵御高寒地區惡劣氣候侵襲的群落結構，以實現“自維持、免維護”的生態修復指標（圖1）。

圖1 鄂爾多斯市某煤礦治理工程

4 結語

1）煤礦礦山環境恢復治理力度大。2018—2019年內蒙古自治區煤礦礦山環境恢復治理面積共計5 914.13 hm2，以人工治理為主，主要集中在鄂爾多斯市、錫林郭勒盟、通遼市和烏海市。

2）排土場與露天采場是礦山恢復治理的主要地物類型。2018—2019年排土場和露天采場的恢復治理面積占全區恢復治理面積的93.73%，其他礦山地物恢復治理面積僅占6.27%。

3）露天開采礦山恢復治理面積明顯大于地下開采礦山和聯合開采礦山。露天開采礦山恢復治理面積占全區恢復治理面積的75.86%，其他開采礦山恢復治理面積僅占24.14%。

4）恢復治理后的土地類型主要為草地和林地。根據礦山區位、破壞程度、降雨情況等因素，選擇合適的治理方式，以恢復其原地類的生態功能。

5）鄂爾多斯市已形成典型的農牧交錯帶露天礦山恢復治理模式。采用采坑回填，種植適宜的草種、樹種，形成灌、草結合的植被群落的方式，不僅可以提高礦區植被覆蓋度，改善水土保持和水源涵養功能，還可以大幅提高礦區生態環境質量。