摘要
随着人类社会的不断发展，对自然资源的需求越来越大，因此矿业开采得到了快速发展。然而，矿业开采也对生态环境造成了严重的影响，特别是西藏超高海拔露天矿山，其生态环境脆弱，一旦破坏很难恢复。本文根据西藏华泰龙矿业露天采场不同地质条件及5030 m以上海拔高度，探讨了西藏超高海拔露天矿山的生态修复方法、技术难点及其解决方案，研究采用针对性超高海拔露天矿山生态修复技术，在保证与周边环境相互协调的同时，可使植被覆盖恢复达到75%以上。本文通过对西藏超高海拔露天矿山生态修复技术进行研究，为实现露天矿山应绿尽绿提供了理论依据和技术支持，对于保护生态环境、实现高海拔露天矿山的可持续发展具有重要的意义。
Abstract
With the continuous development of human society， the demand for natural resources is increasing， so mining has developed rapidly. However， mining also has a serious impact on the ecological environment， especially the high altitude open-pit mines in Xizang， whose ecological environment is fragile and difficult to recover once damaged. According to the different geological conditions and altitude of the open pit of Xizang Huatailong Mining， this paper discusses the ecological restoration methods， technical difficulties and solutions of Xizang's high altitude open pit mines， and studies the targeted ecological restoration technology of high altitude open pit mines， which can ensure the coordination with the surrounding environment while achieving vegetation coverage of more than 40%. This paper studies the ecological restoration technology of Xizang high-altitude open-pit mines， which provides a theoretical basis and technical support for realizing that open-pit mines should be as green as possible， and is of great significance for protecting the ecological environment and realizing the sustainable development of high-altitude open-pit mines.
Keywords
0 引言
西藏高海拔地区由于其特殊的地理环境和气候条件，生态系统十分脆弱，尤其是超高海拔地区一旦破坏便更难恢复。同时，由于各种矿产资源、战略物资、国民基础产业的需求量不断增加，特别是露天矿山的开采活动也越来越频发，该地区的生态环境破坏日益加重，造成了严重影响已不容忽视。尤其是西藏地区不仅是“中华水塔”，也是国家重要的生态安全屏障。2010 年，国务院发布的《全国主体功能区规划》中，25 个国家重点生态功能区有 2 个位于西藏，其面积接近西藏总面积的 1/2。 2011年国务院批准实施了计划总投资达155亿元的 《西藏生态安全屏障保护与建设规划》。实施3大类 10项生态保护与建设工程，按照区域划分推进生态环境保护与建设，计划到2030年基本建成西藏生态安全屏障。因此，研究西藏超高海拔露天矿山生态修复技术，对于保护生态环境、实现可持续发展、以及推动实现其他地区超高海拔矿山修复具有重要的意义。
1 西藏超高海拔露天矿山生态修复技术的现状
西藏超高海拔露天矿山生态修复技术是指在 4500 m 以上超高海拔地区对由于露天开采被破坏的生态环境进行修复的技术。目前，西藏地区在这一领域已经取得了一定的进展，但在4500 m海拔高度以上可借鉴技术稀少，其主要表现在以下几个方面：
1.1 植被恢复技术
植被恢复技术是西藏高海拔露天矿山生态修复技术中应用最为广泛的技术之一。该技术主要是通过种植适应西藏高海拔环境的植物，来恢复矿区的植被覆盖率，提高生态系统的自我修复能力 （张华等，2018）。在实施植被恢复技术时，需要考虑植物的种类选择、种植方式、水分管理等因素，以确保植物能够适应西藏高海拔的环境条件。尤其在西藏超高海拔还得考虑大风、大雨、冰雹、大雪、超强紫外线、以及每天温差平均超过25℃等恶劣极端气候和环境。
1.2 土壤改良技术
环境评价实验研究表明：在一般情况下，西藏高原植被覆盖度恢复到破坏前的水平至少需要45 a 以上；如原始土壤受破坏程度较严重，植被覆盖度的恢复需要 60 a以上，甚至永远不能恢复。土壤改良技术是通过研究调查原始土壤结构、化学与生物成分，改变或者重构受破坏程度较严重地貌或者裸露岩壁土壤的理、化、生性质，来提高土壤的肥力和生态系统的稳定性，从而模拟原始土壤，构建可持续生态恢复机能系统，达到人类少干预或者不干预自然演替效果，真正实现自然恢复。常用的土壤改良技术包括施用有机肥料、改良土壤结构、控制土壤侵蚀等（马兴瑞等，2019）。这些技术可以有效地提高土壤的肥力，促进植物的生长，从而加快生态系统的恢复。
1.3 水资源管理技术
水资源管理技术是西藏高海拔露天矿山生态修复技术中非常重要的一项技术。由于西藏高海拔地区水资源稀缺，因此，需要通过科学的管理措施来保护和利用好水资源。常用的水资源管理技术包括雨、雪水收集、废水处理和回用、水土保持等 （刘小凤等，2020）。这些技术可以有效节水、减少人类水污染，保护和利用好水资源，减少沙漠化、减轻土壤侵蚀的趋势促进生态系统的恢复。
2 超高海拔露天矿山生态修复技术存在的问题
尽管西藏在高海拔露天矿山生态修复技术方面已经取得了一定的进展，但是仍然存在一些问题：
2.1 技术应用范围有限
目前，西藏高海拔露天矿山生态修复技术已经有一些技术积累，但仅限于在一些高海拔地区，超高海拔地区几乎很少或者效果甚微，且这些技术主要应用于一些大型的矿业公司，成本和技术要求高，对于一些中小型企业来说，由于资金和技术实力的限制，很难应用这些技术。因此，需要加强技术的普及和推广、降低成本、提高技术的应用范围。
2.2 技术效果不明显
在一些高海拔露天矿山，有些技术效果很好，但在超高海拔地区，受极端天气和恶劣环境条件影响，不仅植被盖度达不到要求，或者达到要求但出现局部或者整体修复区滑塌、垮塌情况，生态修复的效果大打折扣，或者并不明显（杨青等，2021）。因此，需要针对不同的矿区的水文、地质、地貌、环境条件，研究和开发更加适合的生态修复技术，从而提高修复效果，达到自然演替最终目的。
2.3 技术针对性不强
往往西藏高海拔露天矿山内运矿道路和永久边坡等生态修复区域地质条件存在差异，特别是超高海拔高地区高差较大，有些矿山高差甚至超过 1000 m 以上，不仅地形地貌差异变化大，而且气候层次不同，仅仅只要考一种气候存在局部性。尤其在一些超高海拔露天矿山采用相同的生态修复技术，效果并不明显。因此，需要针对矿区内不同的地质及气候条件分区域、分块，研究和开发针对性的生态修复技术。
2.4 技术实施难度大
相较于一般高海拔生态修复，要达到所优选的植被能出芽，持续存活，满足后续无人为干预和盖度要求，实施难度最大。主要表现在：温差极大，甚至平均相差 25℃以上，只能选在白天温度适宜时候施工，晚上一般禁止施工；极端天气，一天中可能出现雨、雪冰雹、大风等恶劣天气对实施和管理方面需更高要求，稍有不慎就得重新再来；超高海拔的极寒、缺氧、干燥、蒸发量大、强紫外线（高辐射）在技术上对植物生长的保湿和保温、以及在管理上对施工人员身体素质和适应能力都有更高要求。
3 技术难点及其解决方案
3.1 地形复杂
青藏地区位于中国西南部，东起横断山脉，西至帕米尔高原，北连祁连山、阿尔金山和昆仑山北部，南连喜马拉雅山脉本身就拥有复杂的地理环境。由于人类矿产开采，以及自然环境的加剧，西藏超高海拔露天矿山开采过后所遗留地形和地势就更为复杂。地形高低起伏大，地势陡峭。针对这一问题，可以采用无人机、遥感技术等先进技术手段，进行精确测量和施工设计，确保施工安全和精度（周鹏等，2021）。
3.2 气候恶劣
西藏超高海拔地区气候恶劣，除了蒸发量大、环境干燥、寒冷、风力大、紫外线强，还经常会遇到强风暴、极端低温，植被恢复能力困难。针对这一问题，可以采用耐旱、耐寒、抗风、抗冻的植物品种 （贺鹏等，2020），结合人造水源、抗风措施、改善能源供应、加强预警和应急体系等技术手段，促进植被恢复。
3.3 生态脆弱
西藏超高海拔露天矿山生态系统极其脆弱，易受外界人类活动和自然因素干扰。针对这一问题，可以采用生态监测、生态恢复评估等技术手段，对生态修复效果进行监测和评估；对需要恢复区域，按照地形、地貌，气候、环境等特点划分单元进行多种试验项目，并且在实施过程中采用"动态设计，信息法施工"理念，遇到实施中出现与方案不符或达不到预期效果的情况时，及时研究调整修复方案，做到有针对性模拟原始地貌，从而保护生态系统的稳定性和多样性（张鹏等，2021）。
3.4 超高海拔健康问题
超高海拔生态修复的实施对人体健康有一定危害，主要表现为：人体因环境性缺氧引起的不头痛、头晕、心慌、胸闷气短、恶心、呕吐、食欲不振、失眠等高原反应，可能导致高原肺水肿、高原脑水肿、脑梗死和急性心肌梗死等疾病；强辐射致使人体暴露部位粘膜、皮肤遭受损伤，发生日光性皮炎、眼球结膜炎等；空气干燥致使呼吸道粘膜和全身皮肤干燥，易促发咽炎、鼻炎、干咳和手足皲裂等。初入高原学习高原防护知识熟习进驻地区的地理特征、自然环境和气候变化特点；作好思想准备，树立战胜困难的信心，消除紧张情绪和恐惧心理；进行全面身体检查，不适合在高原工作的人员一律不得进入高原施工现场；进驻高原遵循阶梯性上升原则，作息要规律，注意保暖避免感冒，防止剧烈运动；定期进行身体状态检查和自查，切实做到早发现、早治疗。
3.5 处理民族关系
听从当地政府以及相关部门要求处理好地区民族问题，并尊重当地民族习俗，不出现破坏民族团结的事件发生。在施工过程中根据现场实际情况，可能会借助当地藏民参与生态修复项目临时工的任务。
4 西藏华泰龙矿业露天采场边坡生态修复技术选择
墨竹工卡县属高原温带半干旱季风气候区，特点是高寒干燥，空气稀薄，冬春多大风。年平均气温 5～9℃，极端最高气温在 30℃左右，出现在 6 月； 冬季极端最低气温在-16～-23℃，出现在 1 月。年无霜期约 90 d，年日照时数为 2813.1 h。年降水量 515.7 mm，降水集中在每年的6—9月份。矿区经过多年开发，需修复的主要区域为矿区道路边坡、采场永久边坡、排土场和尾矿库等，根据不同地质条件、气候情况以及 5030 m 以上超高海拔的特点，反复比选和试验，并根据调查评估结合不同区块有针对性采用以下4种主要生态修复方法：
4.1 采用约束型植生仓+侧方位预培生态组合植物棒护坡（图1）
（1）人工清坡：先将坡面的松石、不稳定的土体清除，磨平坡面锐角岩体部分以免划破植生仓表面。坡面有渗水处做好导水盲沟。
（2）底网锚固：底网规格采用 φ1.8 mm，网孔 6 cm×6 cm 钩花镀锌或包塑铁丝网铁丝网，坡顶外延不少于 100 cm，网片搭建宽度不小于 10 cm，锚固采用“L”型 φ12 mm螺纹钢锚钉锚固，长度 20～25 cm，入岩深度不小于15 cm，锚钉间距1.5 m×1.5 m。
（3）约束型植生仓安装：植生仓高出坡面 25 cm，宽 20 cm，与坡面等长，安装间距 20 cm，坡顶外延不少于 100 cm，植生仓与底网固定。植生仓铺设前，将种植土及混合改良基质、保水剂、缓释型长效调理剂、微生物菌剂、聚合物微管纤维、连续结构纤维等材料掺合料转运至坡顶平台混合堆沤成植生土。安装时先从坡顶开始往下坡方向顺边坡放下未装植生土的柔性植生仓，然后在边坡顶部填装植生土，柔性植生仓应填充饱满。
（4）侧方位预培生态组合植物棒安装：植物棒为聚酯土工材料，抗紫外植物棒规格为长 50 cm、宽 20 cm、高 20 cm，要求预培生态组合植物棒与底网固定，植物棒植物生长健壮饱满。
（5）主动防护网安装：采用 GPS2 主动防护网，系统纵横交错的 φ16 mm 纵向支撑绳和 φ12 mm 横向支撑绳 4.5 m×4.5 m 正方形模式的锚杆相联结，用以防护地质灾害隐患，并固定植生仓和植物棒。
（6）坡面覆盖：覆盖材料为不小于 120 g/m2棉毡保温保湿。
4.2 采用挂网喷播+椰网加筋+预培生态组合植物棒护坡（图2）
（1）人工清坡：先将坡面的松石、不稳定的土体清除，坡面有渗水处做好导水盲沟。
（2）底网锚固：底网规格采用 φ1.8 mm，网孔 6 cm×6 cm 钩花镀锌或包塑防腐铁丝网，坡顶外延不少于 100 cm，网片搭建宽度不小于 10 cm，锚固采用“L”型 φ12 mm螺纹钢锚钉锚固，长度 20～25 cm，入岩深度不小于15 cm，锚钉间距1.5 m×1.5 m。
（3）植生板安装：植生板为加 100 mm 营养固型基材，竖向间距 1.5 m 安装，采用 φ10 mm 螺纹钢锚钉锚固，长度 20～25 cm，入岩深度不小于 15 cm，锚钉横向间距50 cm。
（4）立体构造网安装：材料主要为镀锌铁丝，与一般镀锌铁丝网相比，其厚度可达到 5 cm。构造网采用丝径 1.8 mm，网孔 6 cm×6 cm，高度 2～3 cm 的立体网，锚固采用“L”型 φ12 mm 螺纹钢锚钉锚固，长度 20～25 cm，入岩深度不小于 15 cm，锚钉间距 1.5 m×1.5 m。
（5）底层基材喷播：边坡基材需要模拟重建仿生土壤结构，需要形成不同紧实度、孔隙度、和有效厚度的层状结构。TSP 高入渗柔土基材喷播工艺，由底层基材和植生层构成，其中底层基材成型后硬度和紧实度高，利于喷播层整体稳固和植物扎根，结构层持水保水能力好，可满足植物初期生长毛细根的发育需要，植生层要防冲蚀和松软，利于种子发芽和水分入渗。对不同条件的生态修复场景，充分利用周边农林牧产生的有机肥料以及现场的尾渣、尾砂、底泥等，再针对性添加柔土功能性基质，结合现场的工艺措施，改良生态修复场景土壤的三相结构、营养成分以及理化性质，以形成土肥相融的、适合植物生长的柔性土壤环境，并具有结构稳定、吸水快、储水久、肥效缓释长久、抗冲刷、抗侵蚀等性能。底层基材厚度8 cm。
图1约束型植生仓+侧方位预培生态组合植物棒护坡示意图
a—平面图；b—剖面图
（6）植生层喷播：岩质坡面在喷播后种植基质厚度仍然较薄，植物除因地制宜，选择适应当地气候的种类外，还要特别注意选择抗旱性、抗逆性强多年生的品种。主要有速生先锋植物包、地力改良植物包、目标群落植物包 3 种，添加比例为 1∶1∶4。植生层厚5 cm。
（7）椰网安装：椰网宽幅 2 m，长度视坡面裁定，网孔5 cm×5 cm椰网安装，扎丝固定。
（8）预培生态组合植物棒安装：植物棒为聚酯土工材料，抗紫外，规格为长 50 cm、宽 20 cm、高 20 cm，预培生态组合植物棒与底网固定，植物棒植物生长健壮饱满。
（9）坡面覆盖：覆盖材料为 120 g/m2棉毡保温保湿。
4.3 采用挂网喷播+椰网加筋+植生棒护坡（图3）
（1）人工清坡：先将坡面的松石、不稳定的土体清除，坡面有渗水处做好导水盲沟。
（2）底网锚固：底网规格采用 φ1.8 mm，网孔 6 cm×6 cm 钩花镀锌或包塑防腐铁丝网，坡顶外延不少于 100 cm，网片搭建宽度不小于 10 cm，锚固采用 “L”型 φ12 mm螺纹钢锚钉锚固，长度 20～25 cm，入岩深度不小于15 cm，锚钉间距1.5 m×1.5 m。
（3）植生板安装：植生板为 100 mm 营养固型基材，竖向间距 1.5 m 安装，采用 φ10 mm 螺纹钢锚钉锚固，长度 20～25 cm，入岩深度不小于 15 cm，锚钉横向间距50 cm。
（4）立体构造网安装：构造网采用丝径1.8 mm，网孔 6 cm×6 cm，高度 2～3 cm 的立体网，采用 φ12 mm 螺纹钢锚钉锚固，长度 20～25 cm，入岩深度不小于15 cm，锚钉间距1.5 m×1.5 m。
（5）底层基材喷播：同挂网喷播+椰网加筋+预培生态组合植物棒护坡，底层基材厚度8 cm。
图2挂网喷播+椰网加筋+预培生态组合植物棒护坡示意图
a—平面图；b—剖面图
（6）椰网安装：网孔 5 cm×5 cm 椰网安装，扎丝固定。
（7）植生层喷播；岩质坡面在喷播后种植基质厚度仍然较薄，植物除因地制宜，选择适应当地气候的种类外，还要特别注意选择抗旱性、抗逆性强多年生的品种。主要有速生先锋植物包、地力改良植物包、目标群落植物包 3 种，添加此例为 1∶1∶4。植生层厚5 cm。
（8）植生棒安装；为聚酯土工材料，填充后直径 8～10 cm，长度 1 m。植生棒规格为长 50 cm、宽 20 cm、高20 cm，植生棒与立体构造网固定。
（9）坡面覆盖：覆盖材料为 120 g/m2棉毡保温保湿。
4.4 采用挂网喷播+椰网加筋护坡（图4）
（1）人工清坡：先将坡面的松石、不稳定的土体清除，坡面有渗水处做好导水盲沟。
（2）底网锚固：底网规格采用 φ1.8 mm，网孔 6 cm×6 cm 钩花镀锌或包塑防腐铁丝网，坡顶外延不少于 100 cm，网片搭建宽度不小于 10 cm，锚固采用 “L”型 φ12 mm螺纹钢锚钉锚固，长度 20～25 cm，入岩深度不小于15 cm，锚钉间距1.5 m×1.5 m
（3）植生板安装：植生板为 100 mm 营养固型基材，竖向间距 1.5 m 安装，采用 φ10 mm 螺纹钢锚钉锚固，长度 20～25 cm，入岩深度不小于 15 cm，锚钉横向间距50 cm。
（4）立体构造网安装：构造网采用丝径1.8 mm，网孔 6 cm×6 cm，高度 2～3 cm 的立体网，采用 φ12 mm 螺纹钢锚钉锚固，长度 20～25 cm，入岩深度不小于15 cm，锚钉间距1.5 m×1.5 m。
（5）底层基材喷播；同挂网喷播+椰网加筋+预培生态组合植物棒护坡，底层基材厚度8 cm。
（6）椰网安装：网孔 5 cm×5 cm 椰网安装，扎丝固定。
（7）植生层喷播：岩质坡面在喷播后种植基质厚度仍然较薄，植物除因地制宜，选择适应当地气候的种类外，还要特别注意选择抗旱性、抗逆性强多年生的品种。主要有速生先锋植物包、地力改良植物包、目标群落植物包 3 种，添加此例为 1∶1∶4。植生层厚5 cm。
（8）坡面覆盖：覆盖材料为或 120 g/m2棉毡保温保湿。
5 养护管理
（1）基质喷射于坡面后既要进行养护管理，主要采取覆盖纤维草毯或无纺布，浇灌、施肥、补种、病虫害防治等措施。
（2）喷播结束基质稍干后即覆盖棉毡，不仅可有效阻止阳光暴晒进而保持基质湿润度提高出苗率而且还可起到一定的防雨水冲刷作用，待植物出苗齐后可拆除或待其自行降解。
图3挂网喷播+椰网加筋+植生棒护坡示意图
a—平面图；b—剖面图
图4挂网喷播+椰网加筋护坡示意图
a—平面图；b—剖面图
（3）植物播种出苗前除雨天外几乎每天需要浇水保持基质湿润，采用人工配合少量的自动喷头作业。出苗后视天气情况调整养护浇水频次，一般春秋季1次/2～3 d，夏季1次/d。
（4）待植物三叶一芯后可普撒一次三元复合肥，数量控制在 5 g/m2，选择在小雨前进行，其次在进入炎热的夏季和寒冷的冬季前各撒播复合肥一次，每次 10 g/m2，其余时间视植物生长缺肥情况确定。
（5）局部区域出苗少，不均匀或形成秃班这些基本属于正常情况，尽早选择同品种进行人工补播，加强养护管理，逐渐达到与整体效果一致。
（6）梅雨季节或者秋季一般是病虫害的高发期，养护人员勤于观察，一旦发现病害症状可立即配置光谱杀菌药物进行防治，避免大面积扩散以减小损失。
6 结论
以上 4 种技术是以西藏华泰龙矿业 5030 m 以上露天矿山生态修复为研究基础，结合矿区周边环境和同类型技术文献特点，最终经过实际验证，具有成本低、效果好、可借鉴的优点。不仅能在超高海拔地区实施，在一般高海拔也能取得非常好的效果。
上述技术研究与可实施性，不仅让西藏高海拔露天矿山生态修复技术实现可持续发展，而且通过采用植被恢复、地形恢复、水文恢复等针对性方法结合，可以有效地修复西藏高海拔露天矿山的生态环境通病。难点、症结，实现生态、经济、社会效益的统一、真正做到释放“汇碳，降碳”大市场。在实际应用中，需要针对西藏高海拔露天矿山地形复杂、气候恶劣、生态脆弱等特点，采用相应的技术手段，解决施工难度大、植被恢复难、生态脆弱等问题，确保西藏高海拔露天矿山的生态修复效果。
