中国煤炭地质总局科研团队针对青海木里矿区生态破坏问题，开展了多学科交叉的攻关研究，形成的一系列关键核心技术填补了该领域的空白
碧空如洗、雪山掩映，如今海拔4200米的木里矿区草随风动、湖波荡漾。与2020年8月的千疮百孔相比，木里的变化可谓翻天覆地，而背后的这场生态修复攻坚战，则凝聚着中煤地质人超乎想象的努力与付出。
这也是一场科技战：中国煤炭地质总局研发建立的生态地质层构建与修复等多项关键技术，有效填补了国内外该领域的空白，成为高原高寒地区煤矿区生态修复治理的示范，为我国西部祁连山生态安全屏障和黄河中上游生态环境的治理保护提供了重要科技支撑。近日，高原高寒地区生态环境修复关键技术取得的重大突破，入选中国地质学会2021年度十大地质科技进展。
打响高原高寒生态保卫战
木里矿区位于青海省海西蒙古族藏族自治州天峻县木里镇和海北藏族自治州刚察县吉尔孟乡。这里是黄河上游重要支流大通河的发源地，也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，生态地位极为重要。
早在2014年8月、9月，党中央就连续作出重要指示，要求坚决制止木里矿区破坏式开采，青海省紧急关停了木里煤田的采矿工作，并进行了生态环境治理，但仍留下高高耸立的渣山和深浅不一的矿坑。
2020年8月，木里矿区生态环境遭受严重破坏的问题被媒体曝光后，“乱采之象必须制止，生态屏障必须守护”成为共识，青海省委、省政府牵头木里矿区以及祁连山南麓青海片区生态环境综合整治工作。
接到任务后，中国煤炭地质总局立即成立了综合治理工作领导小组，副局长王海宁任木里项目指挥部总指挥长，一级首席专家王佟、矿业事业部总经理郭晋宁任副总指挥长。同时，总局迅速组建了由地质、水文、采矿、地灾、环境、遥感等相关专业技术人员组成的专家团队，在王佟的带领下赶赴木里矿区开展调研、勘查、治理规划、工程设计和治理关键技术攻关研究。
专家们通过遥感解译和野外现场调查相结合的方式，对木里矿区及其周边的地形地貌和生态环境变化进行了精准测绘和综合分析，为治理工作提供了科学依据。
同时，总局所属的一支支地质队伍从广东、江苏、湖北等地星夜兼程，火速汇集木里矿区，一场难度极大的高原高寒地区生态治理保卫战在青藏高原打响。
“颠覆性”方案再造高原湖泊
经测算，木里矿区矿井采坑总面积1118.14万平方米，渣山体积3.5亿多立方米，形成7个露天采坑、11座渣山，采坑容积55621.3万立方米（不含采坑积水），渣山总面积1337.24万平方米。总局专家技术团队面对的，是目前我国在高原、高寒、高海拔地区开展的大面积矿山治理的首例示范性工程。
是否能按“两年见绿出形象、三年见效成公园”的目标要求完成任务，大家心里都没底。如果采用常规方法把渣山削平，渣土全部回填矿坑，需要移动3.5亿多立方米的土方量，三年的治理任务根本完不成。而且，这里地处高原高寒草原沼泽湿地地区，植被抗干扰能力弱，人工种草复绿是否能适应高原恶劣的环境？
面对无数质疑、未知和考验，王佟组织技术人员彻夜商讨方案，在梳理木里矿区生态环境问题的基础上，提出了“采用水系连通的方式，通过引水归流、‘以水代填’，将阻断的水系连通，形成高原湖泊，重塑生态系统”的大胆设想。水系连通技术的应用，打破了矿山治理靠土石方填充矿坑的传统思路，利用木里地区水系发达的特点，将本已形成的矿坑改造成高原湖泊，湖周边再进一步整治成湿地。
这是一个“山水林田湖草一体化”治理的“颠覆性”方案。该方案通过降高和缓坡稳定渣山，部分渣土就地回填到矿坑底部，填平矿坑中凹凸起伏的地形，并把相互阻断的水系、草甸和退化草地之间连通，实现各水体之间的物质、能量、生物的传输，从而使渣土搬运的工程量减为常规做法的1/10左右，实现依山就势地形地貌重塑。这不仅能大大缩短工期，还能恢复木里矿区原有的水源输送能力和涵养功能。
“木里矿区多年冻土发育，成土时间短、植被抗干扰能力弱、生态修复难度极大。我们提出的方案除了实现地形地貌重塑、高原湖泊再造外，还通过生态地质层构建和修复实现资源保护、冻土带修复和土壤层再造达到复绿。”王佟说，更重要的是，与传统的方法相比，方案工程量显著减少，投入资金也由约130亿元降低至30多亿元。该方案也获得青海省委、省政府的高度认可。
啃下渣山整体复绿“硬骨头”
思路已定，如何具体实施？
专家组在综合考虑各采坑渣山的规模、稳定程度、生态环境问题等因素的基础上，对每个采坑制定了独立的治理方案，提供“一对一”的指导服务，形成了“一坑一策”7种治理方法。针对每个采坑的具体问题，技术团队采取了不同的治理模式，如：针对采坑积水和河湖水系、湿地破坏，提出水系连通和引水代填的治理模式；针对高原煤炭资源保护和土壤重构防渗层问题，采用关键层再造的治理模式；针对地形地貌破坏问题，采用依山就势的治理模式等。
2020年8月31日，伴随着机器的轰鸣声，5号采坑率先开工。紧接着，除4号采坑外的其他采坑也陆续开工。
其间，王海宁、王佟一直坚守现场坐镇指挥，那段日子几乎没有睡过一个安稳觉，为啃下4号采坑这块“硬骨头”做着开工前的各种准备工作。
4号采坑东西长3.73千米、南北宽1.05千米，最深处达200多米，积水深度40多米。采坑旁边矗立着一座高达150米的渣山，坑内还有两个高50米左右的小渣山。
“4号采坑地质条件最复杂，矿坑大且深，旁边的渣山又特别高，施工难度最大。”王海宁介绍，对4号采坑的施工需要在渣山滑坡体上进行，边坡的稳定成为施工安全的关键。渣山如果没有冰冻，施工很可能引发位移和滑坡。
技术组成员在分析研究各种遥感数据和勘查资料后，加大了无人机队飞行监测频次，并运用电法剖面测量和钻探等勘探手段对渣山内部的结构、冻土的稳定性等开展勘查，同时在现场反复观察、精细测量滑坡体裂变的变化情况，以确定冻土施工的窗口期。
经过空天地一体化多源数据融合和多手段在线监测系统进行全面识别、监测与评估后，2020年10月6日数据显示渣土封冻，4号采坑具备施工条件，全线开工。
时间紧、任务重，加之极端天气，施工条件极差。王海宁和王佟一直驻守在现场，晚上他们研究施工中的各种数据报表，综合工程人员的施工建议后，制定第二天的工作安排；白天他们就紧盯现场施工，一旦发现哪里不合适立刻调整方案。“缺氧不缺精神、艰苦不怕吃苦、海拔高境界更高”，在他们的带领下，每一个施工人员都决心打一场漂亮的硬仗。2020年12月12日，4号采坑修坡任务完成，第一阶段治理任务提前13天完成。
“在治理采坑渣山的同时，我们还开展了煤炭资源保护工作。木里矿区由于无序开发，地表多处都见到暴露煤层，如果不及时进行保护，可能会不断氧化并自燃，将对资源造成浪费，对环境造成污染。通过不断模拟实验，我们创新形成了‘人造冻土层’和煤层顶板修复再造技术，在煤层开挖面上用细渣土或泥土覆盖压实，形成人造冻土层，再在其上覆土整平，实现与周围地形相协调。”王佟说。
经过100多天的奋战，木里矿区的地形地貌发生了很大变化：最大化地实现了渣山整体复绿；积水坑与河流、湖泊连通，形成了河湖交错、湿地发育的高原景观，呈现出山谷起伏与河湖辉映的和谐画面。
关键技术以“自然”修复自然
木里矿区种草复绿的难点是表层土壤的恢复，没有表层土壤，种草无从谈起。一层厚约30厘米的壤土，自然形成需要3000年到8000年，高山草甸形成需要千万年。矿区表层土壤已遭到破坏，需要用科学手段模仿自然过程，对矿区土壤进行恢复。
王佟和技术人员通过大量调查，提出了生态地质层构建和修复的思路，模拟木里草甸层结构和物质成分，通过千百次实验优选出合理的配方，形成以“渣土为主要颗粒支撑，配以一定量的有机质，形成与当地基本土壤层相似的土壤生态地质层”。
“木里是矿区，也是牧区，所以羊粪可以就地取材，这样既节约了成本，也为当地牧民增加了收入。”王海宁从提质增效的角度对方案进行了解释。
2021年春节刚过，土壤调查取样工作便在木里矿区展开。各采坑项目部纷纷成立土壤研究部门，对渣土进行了收集化验，确定其中的氮、磷、钾含量，为把渣土改良成土壤草床做了大量工作。
在第二批补充采样测试实验中，技术人员结合区内土壤材料（渣土）的物质组成和岩石类型，选取了有代表性的样品，针对有机肥中无机养分溶解释放导致的可能烧苗情况，除对改良土壤的pH值、全N、全P、全K、有机质、速效N、速效P、速效K等指标进行动态监测外，还对水溶性盐总量、土壤饱水状态下盐离子浓度或电导率等有烧苗风险的指标进行了重新评估，目的就是在大面积种草复绿前，模拟种植环境，确保成活率。
随着土壤整合方案的确定，指挥部在项目现场不同海拔高度的室内和室外分别开辟了两块种植实验场地，进行了73种对比实验共计1149个样本的模拟种植。技术人员24小时观察不同配比情况下草苗的生长情况，最终优选出最适应高原环境的土壤构建种草方案。
按照方案，2021年5月下旬，各项目部开始大面积种植，大、小型播种机，耙耱机和人工撒播昼夜协同作业，6月底就完成了2万亩的复绿种草任务。
土壤重构及植被恢复技术，让木里重新披上了绿装，“两年见绿出形象”的初步目标提前一年完成。
面对木里生态修复治理工程的效果，王海宁自信地说，此次木里矿区生态修复治理工作是中国煤炭地质总局在煤炭生态地质勘查理论创新上的有效实践，探索提出了采用地质手段进行生态环境修复与治理的新路径；成为高原高寒高海拔地区生态环境治理与修复的示范，形成的一系列关键核心技术填补了国内外该领域的空白。
