露天煤矿生态化建设及SWOT分析

2020-03-25林淋

露天采矿技术 2020年1期

林淋

（中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司，辽宁沈阳 110015）

煤炭资源大规模开采推动了我国的经济发展。与此同时，露天煤矿生态环境遭受到了前所未有的破坏，由此引发的生态环境问题日显突出，过度的开采导致地面塌陷、泥石流、滑坡等地质灾害[1]；废气、废水、废渣造成的水污染、大气污染、物种灭绝等。因此，建设生态化露天矿山已成为我国采矿业发展的必然趋势。

1 生态煤矿内涵及现状

1.1 内涵

露天煤矿生态化建设是一个全面完整的过程体系，其贯穿了从煤矿初期的资源勘查设计到露天煤矿闭坑完结的全过程，具有一次性、全面性的体系特征[2-3]。露天煤矿生态建设涉及了矿区自然生态系统的各个要素，包括土地资源、大气环境、水资源、自然生物及植被、开采废弃物处理及露天煤矿伴生产物的综合利用等，影响范围广、作用大。

在露天煤矿生态化建设的系统体系中还涉及了与此相关的机构与部门，包括政府相关职能部门的监督检查及其制定的政策法规；企业自身对生态建设意识的加深重视并将这种意识深入到露天煤矿建设的每一个环节；个人义务地履行以及全社会的监督，露天煤矿建设涉及的每一个人、每一个部门都要具备生态环保的理念。这是我国露天煤矿产业走向循环、可持续发展的核心。

1.2 国内外现状

西方一些发达国家，如美国、日本、英国、加拿大、澳大利亚等国在20世纪70年代后就逐渐建立了矿业生态保护意识，通过技术上不断发展完善、设备上推陈出新，使得这些国家的矿业开采技术达到了领先水平[4-5]。

此外，这些国家为建设生态矿山制定了一系列完善的法律法规以及露天矿山环境影响评价制度。例如，美国的《复垦法》将矿山的开采细化到了从露天开采最初的勘察设计到矿山闭坑的每一个环节。建立的矿山环境恢复保证金制度，用来约束与保障露天矿山经营者履行恢复治理义务，对不履行环境恢复义务的企业除了没收保证金外，还要受到罚款和监禁等处罚，相关的企业负责人还可能需要承担个人责任。

我国目前现有法律法规缺少行之有效的露天煤矿生态环境保护制度。现行法律还停留在“破坏了再修复、污染了再治理”的被动阶段，以末端的治理为主，忽视了源头控制，不能从全局对露天煤矿的生态环境保护进行全面有效控制，缺乏对整体环境效益的保护，过于将重点集中在了过程环节，而忽略了煤炭矿山开采的全方位性。

2 露天煤矿生态化建设

2.1 露天煤矿开采对生态环境的影响

煤矿的开采涉及多方面的自然生态系统，对矿区自然的原生条件影响范围广、作用力大[6]。总体而言，露天煤矿的开采对原生环境的影响主要包括：

1）地表影响。露天煤矿以剥挖、排土为主，开采对自然生态影响最大的就是矿区的原始地表，露天煤矿的剥挖易造成地表的沉降变形，特别是不均匀沉降，极易使地表建筑物和构筑物及其相关设施遭到破坏。此外露天开采破坏土地面积大，露天剥挖出的废石、尾矿的堆积也占用了大量的土地资源，其中包括了很多的林地、耕地等，同时加剧了占用了土地资源。此外，露天煤矿开采引起附加效应，如土质、土壤侵蚀污染，剥挖爆破引起的地震、泥石流及山体滑坡等等。

2）大气及噪声污染。露天开采过程中钻孔、爆破、运输等产生的粉尘极易造成大气污染。另外，在煤矿开采过程中，爆破及机械、车辆都会产生严重的噪声，不仅妨碍人们的正常听觉，还会严重影响矿区周围居民的正常生活休息等。

3）水质污染。露天煤矿开采在不断降深的过程中极易破坏地下蓄水层，改变矿区水文地质条件。露天煤矿疏干排水导致矿区地下水位下降，开采使地表水或地下水受到有害元素的污染，严重危及矿区及周围水系。此外，煤炭、废石在运输过程中的遗落也会污染水体。

4）煤炭资源开采引发地质灾害。露天煤矿开采形成的边坡，如不加以监测保护也易引发崩塌、滑坡等地质灾害。

针对露天煤矿开采过程中对自然生态环境造成的巨大破坏，我国已逐步转变了露天煤矿的发展理念，逐步构建从单纯的土地复垦、环境保护，从控制露天煤矿源头至矿区闭坑的全过程，由被动到主动建设一个完整的生态化露天煤矿。

2.2 生态化建设原理

露天煤矿生态文明建设实质是对区域资源开采与生态环境、人文环境协调发展的战略措施。露天煤矿生态化建设是以露天采矿活动为建设核心[7-8]，将露天煤矿的生态环境、资源环境与经济环境整合在一起，构成一个完整的开采系统，以最小的扰动代价获取资源与经济的最大效益，建立形成清洁开采、高效回收与循环利用为特征的新型露天煤矿，将开采与矿区生态环境融为一体，露天煤矿的人文环境、生态环境与资源协调发展是区域可持续发展的基础。露天煤矿生态化建设原理如图1。

图1 露天煤矿生态化建设原理

1）资源节约与综合利用。煤炭资源是不可再生资源，需要通过科学合理的手段来提高资源利用率，所以，合理节约煤炭资源是露天煤矿生态文明建设的首要内容[9]。

2）节能减排。将节能减排、技术创新及产业优化相结合，通过科学的方法与技术调整露天煤矿的生产方式与开采工艺，降低煤炭资源消耗量及污染物排放量。露天矿山企业还须加强节能减排管理政策措施的落实，以求进一步提高能源利用率、降低污染物排放量，实现露天煤矿生态化建设。

3）生态系统保护。露天矿区的生态环境需要矿山管理者、周围居民、政府等相关参与者之间配合、协作，以最小的生态代价，取得尽可能多的经济效益，在开采资源地过程中辅以生态修复，确保露天矿区的可持续发展。

4）土地资源节约利用。露天煤炭开采以大规模剥挖土地为手段，节约利用土地资源，保护生态环境，直接关系到经济社会的可持续发展，节约土地资源势在必行。这要求露天煤矿企业不但要节约利用土地，例如，尽量少占用外排土场等，还要研发土地复垦新技术，增加土地的利用率并提升生态效益。

露天煤矿生态化建设的最终目标是要达到社会、经济和环境的和谐发展，这也是我国生态文明建设目标。露天煤矿建设的每一位参与者都应认识到资源的开采与自然生态系统之间的相互作用机制、方式和程度，落实社会、经济和环境的和谐统一。

2.3 生态化建设方法

露天煤矿生态系统是一个完整的整体，各组成要素之间相互依存、相互制约，所以必须用系统的方法对露天煤矿生态系统进行建设、保护与管理。露天煤矿生态化建设包括露天矿山原始生态环境、开采后的生态系统以及矿区重建与恢复后的生态系统3个方面，露天煤矿生态系统变化流程如图2。

图2 露天煤矿生态系统变化流程

露天煤矿生态化建设的重点是在采矿前和采矿过程中，对关键的生态系统要素进行保护，包括露天矿山生态规划技术、与环境协调的绿色开采技术等。在采矿后及后期露天煤矿的恢复过程中，露天煤矿生态重建与恢复的重点是对已经影响到的生态要素采取工程与生物措施，重建或恢复生态系统的结构与功能[2]。

1）原生态系统。针对原生态系统主要采取生态保护的建设方式。运用生态学、采矿学和经济学原理，对原始生态系统做出最全面、最合理的设计，可以采用露天矿山开发规划与生态保护规划、与环境协调的绿色开采技术等措施。

2）破坏的生态系统。在这个系统中对露天开采对生态环境影响的3大方面加以控制保护，包括土地损毁、环境污染和生态退化。运用土地科学原理、环境科学原理、开采损害理论与损害监测原理，对该系统加以恢复治理。可以采取土地、环境检测技术；土地、生态损害预测与评估技术；土地、生态损害预测与评估技术；土地、生态退化防治等技术措施。

3）重建生态系统。这个系统包括了土地重建、植被恢复、社会-经济-环境复合系统的重建，土壤学；景观规划与设计；生态演替；系统工程；环境岩土工程；系统评价等重建原理。利用污染土地修复技术；土地复垦技术；景观重建技术；土壤重构技术；植被恢复技术；固体废弃物处理利用技术；环境岩土工程技术等技术措施。

3 生态化建设SWOT分析

3.1 优势

露天煤矿生态化建设的自身优势在于矿山建设相关参与者对建设生态化绿色煤矿的开采理念逐步加深，环保意识逐渐加强，这在主观上促进了实现生态化露天煤矿的进程，也发展了与此相关的绿色开采新技术，实现露天矿山生态化绿色开采的核心。

此外，制度的改革也有利于生态化露天煤矿的建设。我国煤矿通过对产权所有制度进行改革，突破陈旧的国有独资体制，加快构建以法人治理结构为核心的现代企业制度。技术与制度的内部优势，为煤矿企业建设生态化露天矿山提供了可靠保障。

3.2 劣势

生态化露天煤矿的实施需要矿山企业决策者的支持，而目前国内部分露天煤矿企业（主要是一些中小型煤矿，而中小型煤矿企业数量高达60% 以上）由于决策者观念落后，追求短期的利益，没有充分认识到可持续发展的重要性，导致生态化建设技术研发能力薄弱，开采技术滞后，专业技术人员素质不高，技术人才数量太少等弊端，严重阻碍了我国生态化露天煤矿发展的总体进程。

3.3 机会

随着我国经济的快速发展，为露天煤矿企业发展提供机遇，增加了企业利润。另外，我国各相关政府部门制定了一系列突出强化煤矿资源在能源领域的主体地位，为露天煤矿生态化建设的健康发展提供了良好的政治、法律环境。露天煤矿生态化建设与绿色开采的研究与应用日趋全球化，各国之间的相关技术交流越来越频繁，相关主题研究越来越深入，这为生态化露天煤矿的发展提供了新的机遇。