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Remote Sensing for Natural Resources >

2025 , Vol. 37 >Issue 3: 45 - 53

DOI: https://doi.org/10.6046/zrzyyg.2024030

Remote sensing survey of geological environments in mines in west-central Inner Mongolia

  • LI Ting ,
  • YE Lijuan ,
  • YANG Junquan ,
  • ZHANG Jing ,
  • ZHANG Yun ,
  • LIU Huan
Expand
  • Tianjin Center, China Geological Survey（North China Center for Geoscience Innovation）,Tianjin 300170, China

Received date: 2024-01-17

  Revised date: 2024-08-13

  Online published: 2026-06-03

Fold

Abstract

Addressing mining-induced challenges in geological environments is currently a priority for ecosystem conservation and restoration. A prerequisite for formulating effective conservation and restoration strategic planning is to thoroughly ascertain the ecological status and challenges. Based on high-resolution remote sensing image data from 2020 and 2021, and field investigations, this study dynamically monitored the geological environments in mines in west-central Inner Mongolia. The results indicate that in 2021, mining activities in west-central Inner Mongolia led to an additional 3 380.91 hm2 of destroyed land, while the newly restored and managed area reached 1 801.31 hm2, suggesting an overall imbalance between mining and management. This study analyzed the status and challenges of geological environments in mines from the perspectives of the spatial distribution and type of destroyed land, mineral species, and restoration and management. Furthermore, this study proposed recommendations for subsequent remote sensing monitoring, restoration, and management of geological environments in mines. Overall, the results and recommendations of this study can serve as a reference for local ecological environment restoration and mineral resource planning.

Key words： remote sensing monitoring; geological environment in a mine; ecological restoration; metallogenic belt; strategic mineral

Cite this article

LI Ting , YE Lijuan , YANG Junquan , ZHANG Jing , ZHANG Yun , LIU Huan . Remote sensing survey of geological environments in mines in west-central Inner Mongolia[J]. Remote Sensing for Natural Resources, 2025 , 37(3) : 45 -53 . DOI: 10.6046/zrzyyg.2024030

0 引言

矿产资源主要蕴含于地表或地壳中,矿产资源开发会不可避免地诱发各种矿山环境地质问题。矿山开采对土地的不同占损方式对环境的损毁特征不同:采场直接将矿产资源所依附的土壤、植被、基岩进行剥离损毁;中转场地、固体废弃物直接压占土地,其中大量重金属及化学物质通过风扬、雨水破坏矿山周围生态系统;矿山建筑直接破坏、占损自然资源;塌陷坑导致土地植被破坏,易诱发地质灾害[1-4]。不同矿种类型矿山开采导致生态损毁的特征和机理有所差异:能源矿山煤矿会引起原生植被与山体稳定性差,矿区周围水体空气质量差,矸石自燃、土壤板结对环境造成二次伤害,矿区密集地表建筑物侵占土地资源造成生态环境不可逆损害[5-7];金属矿山开采中产生的废石堆等固体废弃物含有重金属等有害物质亦造成区域性重金属污染,处于降水少、地表植被稀疏的金属矿区,容易引发水土流失、沙尘暴等灾害[2];非金属矿山生态恢复力差,加之土质疏松,采矿造成地表覆被破坏,加剧了荒漠化、水土流失等生态环境问题[8]。当前利用遥感技术对长江经济带[9]、湖南省[10-11]、海南岛[12]等地查清了矿山开发占损土地概况,对全国[13]以及浙江省[14]、吉林省[15]、辽源市[16]、内蒙古西部[17]、河北省[18]、河南省[19]等地查清了矿山开发占损土地与恢复治理概况。这些调查为矿山地质环境生态修复指明了方向。然而,已有研究多以市或县等行政区域为调查单元,虽然有利于行政区域对本地矿山生态环境现状的掌握与管理,但是缺乏对矿山地质环境问题发展趋势的预估。
内蒙古自治区中西部的阿拉善盟、鄂尔多斯市等8个盟市处于黄河流域中段,是北方防沙带重要组成部分,是我国重要的生态系统保护修复区域,也是我国北方的生态屏障[20]。受地理、地质、气候、环境等因素影响,降水稀少、森林资源贫乏,而在矿山资源开采等高强度人类活动影响下,草场退化、土地沙漠化趋势逐渐扩大,生态环境非常脆弱[2,21-24]。内蒙古西部矿山地质灾害与矿山开采方式和开采规模密切相关[17]。面对内蒙古日益突出的矿山地质环境问题,及时、准确、全面地掌握矿山地质环境尤为重要。
本文基于2期多源高空间分辨率遥感影像,利用空间统计分析方法,查明内蒙古中西部矿山地质环境现状与恢复治理进展情况,结合区域成矿带矿产资源分布规律进行综合分析,以期为内蒙古中西部矿产资源规划、矿政管理、矿山地质环境保护修复提供支撑。

1 研究区概况与数据源

1.1 研究区概况

本文研究区为内蒙古自治区中西部,横跨华北、西北地区,包含锡林郭勒盟及以西的8个盟市。研究区基本属于高原山地型地貌区,全区涵盖高原、山地、丘陵、平原、沙漠、河流、湖泊等地貌。如图1所示,研究区涵盖5个Ⅱ级成矿带12个Ⅲ级成矿带[25],成矿条件好。矿产资源丰富,矿产种类多样,已开采矿产120余种,保有资源储量居全国前10位的有85种,区内超大型-大型矿床12余处,中型矿床23余处,小型矿床95余处。研究区处于干旱半干旱地区,生态环境脆弱,矿产资源的开采对生态环境的承载能力进一步削弱。
图1 研究区Ⅲ级成矿带分布图(据文献[25]修改)(审图号:GS京(2025)0941号)

Ⅲ-8.觉罗塔格—黑鹰山Cu-Ni-Fe-Au-Ag-Mo-W-石膏-硅石灰-膨润土-煤成矿带; Ⅲ-14.金窝子—公婆泉—东七一山Fe-Cu-Au-Pb-Zn-Mn-W-Sn-Rb-V-U-P成矿带; Ⅲ-18.阿拉善陆块Cu-Ni-Pt-Fe-REE-P-石墨-芒硝-盐类成矿带; Ⅲ-20.河西走廊Fe-Mn-萤石-盐类-凹凸棒石-石油成矿带; Ⅲ-48.东乌珠穆沁旗—嫩江Cu-Mo-Pb-Zn-Au-W-Sn-Cr-煤-萤石-石油-天然气成矿带; Ⅲ-49.白乃庙—锡林郭勒Fe-Cu-Mo-Pb-Zn-Mn-Cr-Au-Ge-煤-天然碱-芒硝成矿带; Ⅲ-50.突泉—翁牛特Pb-Zn-Cu-Mo-Au成矿带; Ⅲ-57.华北陆块北缘东段Fe-Cu-Mo-Pb-Zn-Au-Ag-Mn-U-P-煤-膨润土成矿带; Ⅲ-58.华北陆块北缘西段Au-Fe-Nb-REE-Cu-Pb-Zn-Ag-Ni-Pt-W-石墨-白云母成矿带; Ⅲ-59.鄂尔多斯西缘(陆缘坳褶带)Fe-Pb-Zn-P-石膏-芒硝成矿带; Ⅲ-60.鄂尔多斯(盆地)U-石油-天然气-煤-盐类成矿带; Ⅲ-61.山西(断隆)Fe-铝土矿-石膏-煤-煤层气成矿带。下同。

Fig.1 Distribution of grade III metallogenic belts in the study area (modifiedfromreference[25])

1.2 数据源及其预处理

本文所用的数据源以高分辨率卫星遥感影像数据类型为主,主要有BJ-2,GF-1,GF-6,ZY-1 02D,ZY-3和CB-4,影像最佳空间分辨率均优于2.5 m,影像日期以10—11 月为主,共计4 000 余幅。遥感影像经过辐射校正、几何纠正、图像镶嵌等预处理,色调均匀、纹理清晰、无云雪覆盖,可清晰反映矿山开发活动特征。

2 研究方法

充分收集区域矿业权、成矿地质背景、矿产资源分布、矿山开采等资料,对遥感影像进行预处理后,以ArcGIS软件为主要影像分析与信息提取平台,以2020年第四季度遥感影像作为基准期监测底图,将2021年第四季度遥感影像作为最新时相与基准期监测底图进行地物色调、几何形状、纹理结构、空间结构、目标组合等特征对比分析。参考刘欢等[26]和刘晓雪等[27]建立的内蒙古中西部矿山开采遥感监测解译标志,采取人机交互目视解译提取与矿山地质环境专题相关的要素信息。要素以矿山开发状况、新增矿山损毁土地、新增矿山恢复治理3大类为主(详见图2),依据《矿山环境遥感监测技术规范》,基于矿业权与解译标志,提取矿山开发状况要素。在遥感监测期间内,监测到因矿产资源开采造成损毁的土地,提取为新增矿山损毁土地;在遥感监测期间内,监测到针对往期矿山损毁土地采取恢复治理措施,使矿山地质环境稳定、生态系统功能得到恢复与改善的区域,提取为新增矿山恢复治理。针对室内解译图斑,开展全覆盖野外实地核查。根据实际核查情况,对图斑进行修改、追加,确保成果准确性。所有图斑经审核确认后,形成最终数据库。将入库的遥感数据与收集整理的资料相结合进行研究分析。研究路线如图2所示。
图2 研究路线

Fig.2 Workflow of the study

3 遥感调查结果与分析

经遥感调查结果显示,2021年度内蒙古中西部采矿新增损毁土地图斑(不含盐湖)654个,面积为3 380.91 hm2;新增恢复治理图斑155个,面积为1 801.31 hm2,整体恢复治理率为34.76%。内蒙古中西部矿山开发新增损毁土地面积远超新增恢复治理面积。

3.1 新增矿山损毁土地及恢复治理空间分布

研究区遥感监测结果如图3所示,新增矿山损毁土地分布在研究区12个Ⅲ级成矿带的11个中,主要集中分布在研究区中部Ⅲ-58,Ⅲ-60,Ⅲ-61这3个Ⅲ级成矿带,占内蒙古中西部采矿新增损毁土地面积77.24%。新增损毁图斑在研究区东部零散分布,西部稀疏分布。新增矿山恢复治理仅覆盖了其中8个Ⅲ级成矿带,与新增损毁土地分布特征相似,主要集中在研究区中部成矿带,东西部分布较少。表1展示了各Ⅲ级成矿带恢复治理程度。其中Ⅲ-48和Ⅲ-49成矿带恢复治理率超过50%,达到“边开采,边治理”平衡;损毁土地面积最大的Ⅲ-60成矿带的新增恢复治理面积也最大,为1 128.95 hm2,占研究区新增恢复治理面积的62.67%,恢复治理率为41.41%。余下8个Ⅲ级成矿带恢复治理率较低,均低于25%。损毁土地图斑数最多的Ⅲ-58成矿带的恢复治理面积位列第5,恢复治理率为13.05%,矿山开采点多面广,开采与治理严重失衡。
图3 2021年度内蒙古中西部新增采矿损毁土地与恢复治理遥感监测图(审图号:GS京(2025)0941号)

Fig.3 Remote sensing monitoring map of newly mined and rehabilitation land in west-central Inner Mongolia in 2021

表1 内蒙古中西部2021年新增矿山损毁土地与恢复治理分布

Tab.1 Distribution of newly mined and rehabilitation land in west-central Inner Mongolia in 2021

Ⅲ级成矿带 损毁土地
面积/hm2		 损毁土地
图斑/个		 恢复治理
面积/hm2		 恢复治理
率/%
Ⅲ-60鄂尔多斯(盆地)U-石油-天然气-煤-盐类成矿带 1 597.57 110 1 128.95 41.41
Ⅲ-58华北陆块北缘西段Au-Fe-Nb-REE-Cu-Pb-Zn-Ag-Ni-Pt-W-石墨-白云母成矿带 615.54 332 92.42 13.05
Ⅲ-61山西(断隆)Fe-铝土矿-石膏-煤-煤层气成矿带 398.22 38 132.62 24.98
Ⅲ-49白乃庙—锡林郭勒Fe-Cu-Mo-Pb-Zn-Mn-Cr-Au-Ge-煤-天然碱-芒硝成矿带 210.50 38 229.17 52.12
Ⅲ-59鄂尔多斯西缘(陆缘坳褶带)Fe-Pb-Zn-P-石膏-芒硝成矿带 205.89 35 56.79 21.62
Ⅲ-50突泉—翁牛特Pb-Zn-Cu-Mo-Au成矿带 205.20 29 52.79 20.46
Ⅲ-18阿拉善陆块Cu-Ni-Pt-Fe-REE-P-石墨-芒硝-盐类成矿带 62.81 28 0 0
Ⅲ-20河西走廊Fe-Mn-萤石-盐类-凹凸棒石-石油成矿带 34.90 15 0 0
Ⅲ-48东乌珠穆沁旗—嫩江Cu-Mo-Pb-Zn-Au-W-Sn-Cr-煤-萤石-石油-天然气成矿带 31.09 19 107.64 77.59
Ⅲ-57华北陆块北缘东段Fe-Cu-Mo-Pb-Zn-Au-Ag-Mn-U-P-煤-膨润土成矿带 17.39 9 0.93 5.08
Ⅲ-14金窝子—公婆泉—东七一山Fe-Cu-Au-Pb-Zn-Mn-W-Sn-Rb-V-U-P成矿带 1.81 1 0 0
合计 3 380.91 654 1 801.31 34.76

3.2 新增损毁土地类型及恢复治理概况

表2为研究区2021年采矿新增损毁土地类型,采场、固体废弃物、中转场地和矿山建筑损毁土地面积分别为1 582.33 hm2,1 426.50 hm2,312.90 hm2和59.18 hm2,其中损毁土地面积最大为采场与固体废弃物。结合矿种类型可发现,能源矿产与非金属矿产开采主要损毁土地类型为采场与固体废弃物,而金属矿山开采损毁土地以固体废弃物占地为主。不同矿产类型开采主要的损毁土地类型不同,所引发地质环境问题不同。同时从表2中可发现,研究区各损毁土地类型的恢复治理率均低于50%,开采与治理都未达到平衡状态。其中采场的恢复治理率最高,为43.20%,而中转场地与固体废弃物恢复治理率低,分别为15.79%与26.20%。中转场地与固体废弃物的治理未被重视,其中金属矿产未治理问题较突出。
表2 内蒙古中西部2021年新增损毁土地类型与恢复治理统计

Tab.2 Statistics of different types of newly mined and rehabilitation land in west-central Inner Mongolia in 2021

损毁土地类型 损毁土地面积/hm2 恢复治理
率/%
能源矿产 金属矿产 非金属矿产
采场 1 350.76 58.15 173.42 43.20
中转场地 148.28 73.05 91.57 15.79
固体废弃物 998.28 321.86 106.36 26.20
矿山建筑 28.83 12.95 17.40 33.21
合计 2 526.15 466.01 388.75 34.76①

①合计恢复治理率不含连带恢复治理。

3.3 开采矿种分布与环境影响

2021年度内蒙古中西部矿山新增损毁土地涉及矿产44种,其中战略性矿产6种:能源矿产中的煤矿;金属矿产中的金矿、钼矿、铁矿;非金属矿产中的石墨、萤石(普通)。其2021年新增矿山损毁土地与恢复治理情况统计如表3所示。由表3可知,6种战略性矿产开采新增损毁土地面积2 974.22 hm2,占研究区新增矿山损毁土地面积的87.97%,其恢复治理率为35.01%,略高于研究区总体恢复治理率34.76%。
表3 内蒙古中西部2021年战略性矿产新增矿山损毁土地与恢复治理面积统计

Tab.3 Statistics of newly mined and rehabilitation land area for strategic minerals in west-central Inner Mongolia in 2021

战略性矿产 损毁土地
面积/hm2		 恢复治理
面积/hm2		 恢复治理
率/%
煤矿 2 526.15 1 580.89 38.49
铁矿 371.43 18.01 4.62
金矿 44.42 2.54 5.41
钼矿 22.88 0 0
萤石(普通)矿 8.04 0.51 6.02
石墨矿 1.30 0 0
合计 2 974.22 1 601.95 35.01
表3中煤矿新增损毁土地面积2 526.15 hm2,占研究区整体损毁面积的74.72%,是2021年内蒙古中西部的主采矿产。开采广泛,在7个Ⅲ级成矿带中均有开采,在Ⅲ-60成矿带集中开采。恢复治理率为38.49%。铁矿新增损毁土地面积371.43 hm2,占研究区整体损毁面积的10.99%,是研究区开采的第二大矿产。分布在5个Ⅲ级成矿带中,主要在Ⅲ-58成矿带中集中开采。恢复治理率仅4.62%。金矿新增损毁土地面积44.42 hm2,主要分布在Ⅲ-18成矿带等3个Ⅲ级成矿带中,恢复治理率为5.41%。钼矿、萤石(普通)矿、石墨矿新增损毁土地面积共计32.22 hm2,主要分布在Ⅲ-58等成矿带中,新增开采损毁面积较小,且恢复治理情况较差,钼矿与石墨矿恢复治理率为0。

4 内蒙古中西部矿山地质环境恢复治理模式分析

从环境问题类型、地理位置、地质条件、矿产资源分布等角度,可将矿山地质环境恢复治理模式总结为6大模式[14,16]:生态恢复模式、工业园区模式、土地复垦模式、景观改造模式、灾害治理模式和综合治理模式。内蒙古中西部以4种恢复治理方式为主:生态恢复模式、土地复垦模式、灾害治理模式、综合治理模式。如表4所示。内蒙古中西部矿山地质环境整体上遵循“宜林则林,宜草则草”“突出生态功能,尊重自然风貌”等要求开展恢复治理。
表4 内蒙古中西部2021年恢复治理类型统计表

Tab.4 Statistical table of land rehabilitation modes in west-central Inner Mongolia in 2021(处)

矿山主
体状态		 矿种类型 恢复治理模式 总计
生态
恢复		 土地
复垦		 灾害
整治		 综合
治理
生产矿山 能源矿产 11 0 5 28 44
金属矿产 2 0 0 0 2
非金属矿产 11 1 1 0 13
废弃矿山 能源矿产 22 0 2 9 33
金属矿产 6 0 0 0 6
非金属矿产 41 9 7 0 57
合计 93 10 15 37 155

4.1 生态恢复模式

生态恢复模式是将矿山开采破坏的环境以覆土填平、植被绿化等方式进行恢复治理。表4显示研究区开展生态恢复模式93处,占研究区总数的60%,覆盖能源矿产、金属矿产、非金属矿产类生产矿山与废弃矿山,是内蒙古中西部应用最广泛的矿山环境恢复治理方式。
图4(a)为位于巴彦淖尔市乌拉特后旗铁矿的露天采场,采场已闭坑;图4(b)为2021年度对采场采取覆土、平整、绿化等生态恢复模式,恢复后与周围环境相近。共计完成治理面积7.21 hm2。
图4 生态恢复模式示例

Fig.4 An example of ecological restoration modes

4.2 灾害整治模式

灾害整治模式是针对伴随矿山开发引起的滑坡、塌陷、地裂缝等地质灾害,以及靠近铁路、高速公路等重要交通干线区域开展有针对性灾害整治的方式。研究区中灾害整治共计15处(表4),主要在能源矿产与非金属矿产矿山中。其中能源矿产主要是在开采过程中对采场与固体废弃物进行灾害整治,非金属矿产主要是在开采结束后对矿山开发遗留的采场、中转场地、固体废弃物进行灾害整治。
图5位于呼和浩特市和林格尔县花岗岩在建露天矿山处,图5(b)针对花岗岩开采产生的固体废弃物堆放造成滑坡、崩塌等地质灾害,采取边坡修正、废石清理等治理方式,完成治理面积4.27 hm2。
图5 灾害整治模式示例

Fig.5 An example of disaster remediation modes

4.3 土地复垦模式

土地复垦模式是对采场采取回填平整、对矿山建筑采取清除再覆土平整、对中转场地采取搬运覆土平整等恢复治理方式,使土地能够再次耕种。常对靠近村庄的非金属矿产类矿山采用土地复垦模式。研究区土地复垦模式共计10处(表4)。
图6(a)为鄂尔多斯市鄂托克旗建筑用砂露天矿山,采场已闭坑,图6(b)显示2021年度对采场进行覆土平整、对固体废弃物进行清除并平整土地,共计恢复面积7.05 hm2。图6(b)中右下角图斑已经开始新一轮农作物种植。
图6 土地复垦模式示例

Fig.6 An example of land reclamation modes

4.4 综合治理模式

对面积大、灾害类型复杂多样的地质环境,通常结合多种治理模式优势与适用范围进行综合性恢复治理。综合治理模式“边采边复”技术在山东、安徽等地应用后,与“末端治理”相比可增加复垦耕地率10%~40%[28],表4显示研究区能源矿产主要采用综合治理模式,在开采过程中“边开采,边治理”,提高矿山地质环境恢复效率。
图7为鄂尔多斯市巴音孟克纳源煤矿,位于鄂尔多斯市东胜区,2011年开始露天开采,处于半荒漠化地带,属高原侵蚀性丘陵地貌,生态环境薄弱。图7(b)遥感监测结果显示,2021年该矿新增矿山损毁土地81.04 hm2,新增恢复治理面积151.83 hm2,恢复治理率65.20%,实现了“边开采,边治理”平衡。通过图7(a)和(b)2期影像对比发现,该矿剥土与采场台阶逐年向东迁移,图7(a)原采坑被排土充填为图7(b)新排土场,同时对排土场进行压实、台阶治理;往期排土场同期实施土地平整、覆土、植被恢复等生态修复工程。选煤厂中通过对煤矸石分层堆积覆土与转移阻止自燃,进行灾害整治。整体上鄂尔多斯巴音孟克纳源煤矿基本遵循“表土剥离-采矿-回填-生态修复”一体化流程,从空间与时间上科学合理安排岩层剥离、内外排土场布局,及时将排土场、选矿厂等地类修复为草地耕地林地等,缩短修复周期,提高生态修复效率[28-29]。
图7 综合治理模式示例

Fig.7 An example of comprehensive management modes

4.5 综合分析

研究区4种典型的恢复治理模式可为内蒙古自治区、黄河流域等北方生态环境脆弱区域的露天矿山的生态修复提供借鉴经验。
1)对于中小型能源、金属、非金属矿山,其对土地损毁、引发地质灾害等地质环境影响较小时,可参考生态恢复模式。对矿坑进行覆土填平,对固体废弃物覆土、压实或清运等,参考原土地类型进行种植绿色植被等,提升地质环境稳定性,降低灾害风险,恢复生态。
2)对于矿山开发易引发滑坡、塌陷、沉降、自燃等地质灾害部位,或靠近交通路线、水源地等,需要采取灾害整治模式。对矿山开展边坡稳定、覆土绿化、开凿平台绿化等治理方式,消除安全隐患。对于金属矿山因开采过程中废水、废渣、废气对地质环境影响较大的问题,可采取生物改良、异地取土等措施减弱土壤中的危害性。
3)对于近村庄或原土地类型为耕地的非金属矿山,在矿山闭坑后可选择土地复垦模式。对采场回填平整或异地取土填平、固体废物清运,减少土壤功能退化,尽早复垦。
4)对于大型或开采周期长的矿山,因其对土地损毁面积大、地质灾害隐患多,需要采取综合治理模式。兼顾所有潜在问题,结合灾害治理、生态恢复、土壤改良等技术优势,采取“边开采,边治理”方式,缩短修复周期,提高生态修复效率,达到生产与生态并重。

5 问题与建议

5.1 存在问题

研究区域矿山开采分布在12个Ⅲ级成矿带中,整体净增恢复治理面积为-1 579.60 hm2,矿山地质环境问题较突出。加之内蒙古中西部区域面积大,对掌握矿山地质环境问题的真实性、准确性和时效性难度加大。
调查中发现损毁土地类型里中转场地与固体废弃物对矿山环境的损毁较为突出。中转场地与固体废弃物随意堆放,损毁土地面积共计占区域整体损毁土地面积的51.45%,恢复治理率很低,分别仅为15.79%与26.20%。而矿山开采废弃物,因未治理土质松散,可引发矿山周围沙尘暴、滑坡、泥石流等地质灾害。而且在强风力作用下,沙尘暴将影响到黄河中下游、华北地区等区域。
研究区对主采矿种煤矿与铁矿的监管不足。煤矿与铁矿开采新增损毁土地面积达2 897.58 hm2,占据区域整体新增损毁面积85.71%。而且煤矿恢复治理率仅为38.49%,铁矿恢复治理率仅为4.62%。煤矿与铁矿引发的矿山地质环境问题在区域中显示出主导作用。

5.2 建议

1)分区动态监测,及时全面掌握矿山地质环境问题。目视解译方法相较深度学习方法和基于传统特征的方法,解译类别全面、精度较高,但受限于人工效率[30]。可综合分析矿山地质环境问题现状与矿产资源分布特征,将动态监测区域进行分区,依据各监测区特征进行人力物力的投入与分配。①重点监测区域。损毁土地面积最大的Ⅲ-60成矿带,同时拥有多处超大型、大型铀和芒硝等矿床[25,31],损毁土地图斑最多的Ⅲ-58成矿带,已发现矿产地达500余处,这2个成矿带主采矿种为煤矿、铁矿、钼矿、萤石(普通)矿、石墨矿等,矿产开采较为集中,是研究区矿山开发最活跃区域,而且矿山地质环境恢复治理与矿山开发不平衡、不同步,需要对成矿带内矿山地质环境进行高频次重点监测,及时掌握矿山地质环境动态,及时调整监管措施控制问题发展态势。②加强监测区域。Ⅲ-61成矿带虽然在内蒙古中西部分布较少,但损毁土地面积位列第三,恢复治理率仅24.98%。而且成矿带内有我国重要的大型煤矿基地,同时位处于黄河流域,需要进一步较高频次加强监测。③持续监测区域。Ⅲ-50成矿带已发现矿床(点)137处; Ⅲ-59成矿带已发现矿产地80多处; Ⅲ-49成矿带发现超大型、大型矿床; Ⅲ-48成矿带发现矿床(点)84处[25]。虽然近期矿山活动相对较少,依据矿床特征,是未来矿山开采可能区域,可中频次持续性监测矿山开发活动情况。④定期监测区域。Ⅲ-18成矿带、Ⅲ-20成矿带、Ⅲ-14成矿带、Ⅲ-57成矿带、Ⅲ-8成矿带一般以中小型矿产资源为主,矿床(点)相对较少,且近期矿山开发活动较少,可较低频次定期进行动态监测。
2)推动自动化、智能化矿山地质环境监测。不断积累大量规范的多源、多时相的矿山开采全要素信息,为建立深度学习网络等模型提供高质量样本,提升自动化、智能化提取信息的准确率与分类精度,确保矿山地质环境问题掌握的真实性、准确性和时效性。
3)提升恢复治理进展成效。在综合考虑矿山开采可造成严重地质环境问题与恢复治理难度基础上,制定科学合理的矿产资源开采规划。加大监管力度,严格要求矿山企业主体实施“边开采,边治理”模式,缩短修复周期,提高生态修复效率。加强政企交流,推动先进开采技术在减少过度开发中的应用,推广恢复治理典型案例。在分析研究区内典型恢复治理模式适用性的基础上,制定历史遗留矿山地质环境恢复治理方案。

6 结论

1)内蒙古中西部2021年采矿新增损毁土地面积3 380.91 hm2,新增恢复治理面积1 801.31 hm2,恢复治理率为34.76%,整体上未达到“边开采,边治理”平衡。中转场地与固体废弃物恢复治理进展缓慢,易诱发滑坡、沙尘暴等地质灾害。6种战略矿产恢复治理率均未达到50%,其中主采矿种煤矿损毁土地面积最大,恢复治理率为38.49%;第二主采矿种铁矿开采分散,恢复治理率仅4.62%,开采与治理并重执行不到位。矿山地质环境问题突出,生态环境承载力更弱,需要加强对矿山开采与恢复治理的监管。
2)内蒙古中西部矿山地质环境恢复治理模式主要以生态恢复模式、综合治理模式为主,灾害整治模式与土地复垦模式为辅。结合相应典型治理案例进行综合分析,总结出4种恢复治理模式所面向的矿山类型与地质环境问题,为其他相似矿山地质环境开展恢复治理提供参考。
3)Ⅲ-60成矿带与Ⅲ-58成矿带是内蒙古中西部当前及未来的矿山开发活动高强度区域,需要开展长时序高频次监测。同时对其他成矿带按照加强监测区域、持续监测区域与定期监测区域开展分级监测。有的放矢地投入人力物力,确保矿山地质环境监测的真实性、准确性和时效性,从而制定出适宜的保护和修复战略规划,提高矿山生态修复效率。

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