本书从地层地质条件和生态系统结合入手，研究了高原高寒地区矿山开发对生态环境的破坏问题，提出了治理修复的关键是查明生态地质层的破坏程度，通过人工干预构建来修复破坏的生态地质层。并针对青海木里矿区生态系统的破坏问题，论述了“一井一策”和“地质+生态”治理修复原则，建立了高寒煤矿区的生态修复模式，形成了治理修复破坏的生态地质层的关键技术。其中，人工构建土壤层、冻土层、煤层顶板生态地质层和地形地貌依形就势重塑、水系连通技术在高原高寒木里矿区生态整治中取得了良好的应用效果，解决了高原高寒生态治理修复难题，创新了一条用地质手段开展生态治理修复的新路子。 本书可供从事煤炭地质勘查与煤矿开发、矿山生态环境治理修复与自然地理等相关单位的生产、教学、科研和管理工作的技术人员、政府生态环境保护相关工作人员、高等院校研究生学习参考。

第1章木里矿区生态治理修复概述
　　木里矿区地处青海省海西蒙古族藏族自治州（海西州）天峻县境内，我国西北地区重要生态屏障祁连山在境内绵延横亘，是祁连山区域水源涵养地和生态安全屏障的重要组成部分，这里也是黄河上游重要支流大通河的源头，水源涵养功能极为重要。区内多分布大片冻土和高寒沼泽草甸、高寒草甸，植被抗干扰能力弱，具有不稳定、敏感、易变、承载力低等脆弱性特征，对全球气候变化和人类干预响应十分敏感。木里矿区作为青海省*大的煤矿区，在矿山生产中，露天采坑对植被挖损破坏和土壤挖损破坏问题尤为突出，生态环境问题十分严重。为落实习近平总书记提出的“绿水青山就是金山银山”生态文明思想和重要指示批示精神，围绕青海省“生态立省”战略，2020年8月，青海省委、省政府委托中国煤炭地质总局承担木里矿区生态环境综合治理修复工程。在高海拔地区严冬时节和高危边坡发育的施工背景下，针对矿区存在的地形地貌景观、草地湿地、冻土破坏、边坡失稳和水土流失等九大生态环境问题和“急、难、险”工程问题，中国煤炭地质总局等单位联合开展了木里矿区生态环境治理修复关键技术研究，为其提供直接核心技术支撑。
　　1.1高原高寒地区生态环境治理修复科学研究与实践的意义
　　国内外生态环境治理修复技术研究和工程实践主要集中在低海拔的低山、丘陵和平原地区。21世纪以来，生态环境治理修复的研究工作仍然以矿山土地复垦和河湖等水体水质环境治理修复技术研究为主，研究者多通过矿山土地复垦、结合种植试验和卫星遥感监测手段、计算机模拟等科学技术，在矿山环境修复保护法规与制度、土地复垦、矿区修复规划研究、植被恢复、工程绿化、地形重塑等方面，建立了许多成熟的治理修复技术。在高原高寒地区，生态环境治理修复规模较小，一般多直接引用相关技术，但由于低海拔地区土壤资源丰富，而高原高寒地区生态脆弱、土壤资源相对缺乏，特殊的地形地貌、气候等自然资源条件，生态与地质环境问题错综交织，加之高寒高海拔严苛的施工环境，高原高寒地区矿山生态环境治理与修复尚未形成可复制的成熟技术，治理效果往往不显著。
　　木里矿区位于黄河上游二级支流大通河源头，是祁连山区域水源涵养地和生态安全屏障的重要组成部分，水源涵养功能极为重要。木里矿区煤炭资源储量为35.4亿t，均为优质炼焦用煤，是青海省*大的煤矿区，煤炭资源丰富。21世纪以来共有12座矿井进行了露天开采，形成了11个露天矿坑、19座渣山，采坑总面积为1433.04m2，渣山总面积为1856.79万m2，采坑总体积为68242.94万m3，渣山总体积为48946.62万m3。在矿山生产中，露天矿坑对植被挖损破坏和植被生长必需的土壤的挖损破坏问题尤为突出，生态环境问题十分严重，2014年以来，木里矿区开展了生态恢复治理，但在治理期间一些企业仍然盗采煤炭资源，一些企业超量开发引发了新的采坑渣山边坡失稳、水土流失、植被退化、湿地和冻土层破坏等二次环境问题。2020年8月4日，木里矿区生态环境严重破坏问题被新闻媒体曝光，引起了党中央和全社会高度重视，习近平总书记亲自批示，青海省委、省政府迅速开展了实施木里矿区及祁连山南麓青海片区生态环境综合整治三年行动（2020～2023年）。2020年8月下旬，青海省委、省政府委托中国煤炭地质总局承担木里矿区生态环境综合治理修复工程。同时，中国煤炭地质总局等迅速组织了一流科研团队，相继依托中国煤炭地质总局“高原高寒地区煤炭生态地质勘查与矿山生态修复技术研究”项目(中煤地办科技2020-88号)、国家自然科学基金项目和木里矿区生态环境综合治理修复工程等，开展了木里矿区生态环境治理技术科学研究工作。
　　通过采用地质资料分析、地质调查与遥感、物探、钻探、现场试验等“空天地时”一体化煤炭生态地质勘查技术，精准识别出研究区因煤矿无序开发引发的“地形地貌景观破坏、植被-土壤层破坏、土地损毁及压占、冻土层扰动与破坏、水系和湿地破坏、地下含水层破坏、土地沙化与水土流失、边坡失稳、煤炭资源破坏”九大生态环境问题。另外，该次工程实践还面临复绿窗口期短、九大生态环境问题相互交织、复绿无土与覆土量巨大，如果进行客土将造成二次生态环境破坏的突出矛盾、煤火两处、采坑渣山规模大、在高陡边坡和滑坡体上立体施工、积水严重、极寒冬季施工、高原缺氧等诸多“急、难、险”工程问题。
　　按照“水源涵养、冻土保护、生态恢复、资源储备”的研究目标和提出的科学技术研究路线（图1.1），团队针对高原高寒地区矿山生态环境治理与修复超难科学问题，从研究矿山开采对生态环境影响破坏机理出发，将生态学与地质学结合，提出采用地质手段开展生态环境治理新思路，相继从煤炭生态地质勘查和生态地质层两个基础理论的研究与建立，到提出采坑与渣山地形地貌重塑技术、水系连通及生态水涵养修复技术、冻土层保护技术、稀缺煤炭资源保护技术、土壤重构与质量评价技术五个生态治理修复与资源保护关键技术，再结合“空天地时”一体化的生态地质层勘查与监测技术等，系统建立了高原高寒地区矿山生态治理修复与保护技术体系。另外，团队还基于井工巷道破坏主要影响因素及评价等研究，形成了露—井联合区域生态修复与巷道、井上下协同保护技术。
　　在充分应用以上科学技术的基础上，按照“一井一策、分区管控、技术可靠、经济合理、创新支撑”的工程治理思路，用系统思维统筹矿区生态环境破坏的治理，将“生态地质层”概念和“地质+生态”运用于工程治理中。基于不同井田采取的不同生态环境修复模式和科学研究提供的直接核心技术支撑，自2020年8月，经过“**年采坑渣山治理打基础、第二年覆土见绿出形象和第三年见效成公园”的不懈努力，本次木里矿区生态环境综合整治在采坑渣山边坡治理、覆土复绿、水系整治、土壤重构、稀缺煤炭资源保护等方面取得了良好的治理效果，助力完成了地球上海拔*高、规模*大、条件*为严酷的***矿山生态修复工程，创造了世界上矿山生态修复新的壮举，对保护黄河上游生态环境和筑牢国家西部生态安全屏障意义重大。
　　图1.1科学技术研究路线图
　　1.2区域人文地理概述
　　1.2.1位置及交通
　　木里煤田位于青海省海北藏族自治州（海北州）与海西蒙古族藏族自治州交界处，大通河上游，地理位置为98°55′40″E～99°37′38″E，38°02′02″N～38°16′00″N。行政区划跨天峻县、刚察县和祁连县（图1.2），其中，西部的聚乎更、江仓、哆嗦贡玛以及弧山四个矿区，大部分归天峻县管辖，东部的热水矿区及外围的外力哈达、海德尔、默勒为一个相对*立的区段，属刚察县和祁连县管辖。木里矿区南北两侧以高山地貌为主，中部大通河自北西西向南东东向径流。区内公路及铁路交通较为方便（梁振新等，2021）。
　　1.2.2社会、经济
　　矿区地处天峻县木里镇境内，其隶属的天峻县辖3镇7乡62个牧委会和2个社区，是一个以藏族为主体的多民族聚集地区，有藏族、汉族、回族、蒙古族、撒拉族等15个民族，人口为2.3万人（2020年），少数民族人口占总人口的85%。畜牧业、旅游业是推动天峻具经济发展资源优势禀赋，煤炭资源储量、石灰石岩矿（D级）储量、品位均居全省前列。
　　由于高海拔，长年冻土发育，气候严寒缺氧，不产农作物，仅生长牧草，山涧溪流较发育，雨水较为充足，水草肥美，是良好的天然牧场，周边以畜牧业为主。当地木里镇有少数藏族同胞居住，藏民则以畜牧业为主，产肉食和皮毛。
　　图1.2矿区分布示意图
　　21世纪以来，随着西部大开发步伐的加快，市场对煤炭的需求日益增长，先后有青海义海能源有限责任公司在一露天井田（三号井）、青海省兴青工贸工程集团有限公司在一井田北（五号井）、青海庆华矿冶煤化集团有限公司在二井田四号井投资建矿，一时间，木里地区煤矿开发十分强劲。2014年前至此次工程治理，木里镇内的煤矿井全部关停并开展了露天采坑回填和覆土复绿等矿山恢复治理工程，同时，由于一些矿井非法采矿对环境造成了重大损失。2020年8月4日，青海省木里矿区聚乎更区五号井非法开采严重破坏生态环境事件被新闻媒体曝光后，习近平总书记亲自批示，青海省委、省政府迅速开展了木里矿区及祁连山南麓青海片区生态环境综合整治三年行动。该项目的实施是目前我国在高原、高寒、高海拔地区开展大面积矿山治理*例示范性工程，创造了我国生态环境治理领域的重要突破！
　　1.3资源勘查与开发现状
　　1.3.1矿权设置
　　木里矿区由江仓区、聚乎更区、弧山区、哆嗦贡玛区以及雪霍立区组成，煤炭资源储量为35.4亿t，均为优质炼焦用煤。木里矿区煤炭开采方式基本为露天开采。木里矿区共划分为22个井田，设置探矿权11宗，采矿权5宗，另外，5个井田已配置并取得划定矿区范围的批复手续，1个井田未设置矿权。其中，聚乎更区划分9个井田，设置探矿权2宗，采矿权3宗，其余4个井田取得划定矿区范围的批复手续；江仓区划分为10个井田，设置探矿权8宗，采矿权2宗；弧山区划分为2个井田，1个井田取得划定矿区范围的批复手续，另1个未配置矿权；哆嗦贡玛区为一勘查区，设置了1宗探矿权（表1.1）。
　　表1.1木里矿区矿业权设置情况统计表矿区
　　1.3.2矿区勘查情况
　　木里矿区具有丰富的煤炭资源，自20世纪60年代就开始了煤炭资源的勘查工作。截至2012年，本区所有的井田均进行了勘探工作，并提交了地质勘探报告。
　　1.3.3矿区开采历史情况
　　木里矿区发现较早，其中江仓区和聚乎更区在20世纪70年代曾有小窑和小露天采矿，但开采范围及产量均较小。
　　从2003年开始，木里矿区已进驻青海中地矿资源开发有限责任公司、青海焦煤产业（集团）有限公司、青海圣雄矿业有限公司、青海中奥能源发展有限公司、青海省兴青工贸工程集团有限公司、义马煤业集团青海义海能源有限责任公司、青海庆华矿冶煤化集团有限公司（青海庆华集团）、中铁资源集团海西煤业有限公司、青海盐湖能源有限公司、西部矿业集团有限公司共10家企业进行勘查开发。但由于缺乏统一规划，木里矿区煤炭资源开发利用效率不高，对生态环保重视不够。自2006年起，木里矿区进行了整合，按照矿区划分对原有开发企业进行重组，成立了青海天木能源集团有限公司、青海中奥能源发展有限公司、青海盛奥矿业有限责任公司等公司。但这种整合没能实现统一管理、统一开发。

目录
序一
序二
前言
第1章木里矿区生态治理修复概述1
1.1高原高寒地区生态环境治理修复科学研究与实践的意义1
1.2区域人文地理概述3
1.3资源勘查与开发现状5
1.4以往生态治理效果评价7
1.5国内外煤炭矿山生态环境治理修复技术与研究进展12
第2章木里矿区地质与生态条件论述18
2.1自然地理条件18
2.2生态地质特征25
2.3资源地质条件33
2.4水文地质条件42
第3章高原高寒矿区生态环境问题分析47
3.1地形地貌景观破坏47
3.2植被-土壤层破坏57
3.3土地损毁及压占64
3.4冻土层扰动与破坏70
3.5水系、湿地破坏78
3.6地下含水层破坏84
3.7土地沙化与水土流失87
3.8边坡失稳89
3.9煤炭资源破坏110
第4章生态治理修复与资源保护关键技术研究113
4.1煤炭生态地质勘查理论基础113
4.2生态治理修复技术体系116
4.3采坑、渣山地形地貌重塑技术120
4.4水系连通及生态水涵养修复技术123
4.5冻土层保护技术139
4.6稀缺煤炭资源保护技术147
4.7土壤重构与种草复绿技术152
4.8“空天地时”一体化的生态地质层勘查与监测技术182
第5章露—井联合区域生态修复与巷道井上下协同保护技术192
5.1井工巷道与采坑及回填体情况192
5.2井工巷道破坏主要影响因素及评价197
5.3评价结果及分析203
5.4井工巷道保护技术209
5.5露—井联合区域生态环境治理与井下巷道保护效果214
第6章高原高寒矿区生态治理修复模式与实践216
6.1高原高寒矿区生态治理修复模式216
6.2矿山生态修复地貌重塑223
6.3矿区生态修复生态地质层构建228
6.4矿区生态修复植被重建253
6.5矿区生态修复监测与管护255
6.6木里矿区生态治理修复模式及工程实践257
第7章生态治理修复关键技术应用效果282
7.1采坑渣山边坡治理效果283
7.2覆土复绿治理效果295
7.3水系整治效果303
7.4原渣土与重构土壤对比分析307
7.5稀缺煤炭资源保护效果312
7.6矿区生态修复治理工程质量评价316
第8章总结与展望318
8.1总结318
8.2展望320
参考文献321
后记——木里生态环境治理修复工程科技攻关记325