煤炭資源的開(kāi)采對(duì)山西生態(tài)環(huán)境安全的影響研究

范耀秀 王文忠 韓亞芬 常耀杰 馬明璐

摘要：山西我國(guó)著名的煤炭工業(yè)基地，煤炭資源極其豐富，是我國(guó)工業(yè)用煤的重要供應(yīng)基地，因?yàn)殚L(zhǎng)期以來(lái)粗放式的開(kāi)采模式和環(huán)保觀念的滯后導(dǎo)致山西的自然環(huán)境在近幾十年急劇惡化，生態(tài)環(huán)境所面臨的形勢(shì)極其嚴(yán)峻。所以本文作者主要通過(guò)查閱各類(lèi)報(bào)刊雜記和有關(guān)資料，并就自己對(duì)煤炭資源開(kāi)采對(duì)山西生態(tài)環(huán)境安全影響的看法整理綜述寫(xiě)成此文。

1.概述山西煤炭資源的開(kāi)采現(xiàn)狀

山西礦產(chǎn)資源豐富，素有“煤鐵之鄉(xiāng)”的稱(chēng)號(hào)。其中，尤以煤炭資源為最，因而又有我國(guó)“煤?！敝Q(chēng)。在全山西省15，6平方公里的土地面積中，含煤面積占到39.6%，達(dá)到6.18平方公里。據(jù)1995年全國(guó)第三次煤田預(yù)測(cè)公布的資料，山西省煤炭總儲(chǔ)量為8710.2億噸，占全國(guó)總儲(chǔ)量8.57%，其中在2000末內(nèi)，全省煤炭資源總儲(chǔ)量為3899.1億噸，探明儲(chǔ)量達(dá)2661.7億噸，占到全國(guó)已探明儲(chǔ)量的44%，其中煉焦煤占53%，動(dòng)力煤占26.8%，無(wú)煙煤占18.7%。全省118個(gè)縣（市、區(qū)）中，90個(gè)縣（市、區(qū)）蘊(yùn)藏煤炭。而大同、寧武、沁水、霍西、河?xùn)|、西山六大煤田集中了全省99%的煤炭資源。

山西煤炭工業(yè)區(qū)由大、中、小型礦山并舉組成的工業(yè)體系。由大同、平朔、軒崗、西山、陽(yáng)泉、潞安、晉城、汾西、霍州礦物局、太原煤氣化公司組成的10大煤炭生產(chǎn)基地，正起著龍頭或骨干礦山的作用，統(tǒng)稱(chēng)國(guó)有重點(diǎn)煤礦；由省、地、縣（或相當(dāng)縣營(yíng)）營(yíng)組成的礦山，統(tǒng)稱(chēng)為地方國(guó)有煤礦；由鎮(zhèn)集體和個(gè)體組成的礦山，統(tǒng)成為了鎮(zhèn)煤礦。

山西作為全國(guó)能源重化工基地，煤炭資源非常豐富，那么煤炭工業(yè)就成為山西經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要支柱產(chǎn)業(yè)之一。隨著現(xiàn)代化的進(jìn)程，城市發(fā)展以及人民生活水平不斷提高，社會(huì)對(duì)能源需求量與日俱增，而煤炭作為主要的化石能源之一，其開(kāi)采量也隨之增加。但是資源的開(kāi)采與消耗必然會(huì)帶來(lái)相應(yīng)的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，而我們要實(shí)現(xiàn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展，必須注重生態(tài)安全問(wèn)題，所以研究資源開(kāi)采對(duì)生態(tài)環(huán)境安全影響已成為當(dāng)今社會(huì)密切關(guān)注的問(wèn)題之一。

2.煤炭資源開(kāi)采引起的生態(tài)環(huán)境安全問(wèn)題：

煤炭是世界工業(yè)資源發(fā)展的重要能源-，山西省在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)煤炭一直是經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的支柱.但超負(fù)荷的開(kāi)采讓這些造成了生態(tài)惡化、環(huán)境污染等諸多問(wèn)題，成為我省發(fā)展面臨的最大矛盾。尤其是近幾年來(lái)，對(duì)于煤礦的整改，使得山西GDP全國(guó)倒數(shù)，這個(gè)問(wèn)題也越來(lái)越亟待解決。

資源與環(huán)境經(jīng)濟(jì)之間的關(guān)系十分緊密，它們相互促進(jìn)相互制約，但是由于我省長(zhǎng)期的這種單一的資源型、粗放型的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)方式，不僅使生態(tài)環(huán)境的承載能力超過(guò)了負(fù)荷，并且引發(fā)了十分嚴(yán)重的資源浪費(fèi)以及環(huán)境污染、生態(tài)破壞的問(wèn)題，很大程度上制約了山西經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，使山西的許多城市都成為世界上污染十分嚴(yán)重的城市。

2.1不可再生資源消耗嚴(yán)重，利用率低，可持續(xù)發(fā)展困難

在受技術(shù)投入等客觀因素制約的條件下，大部分的煤礦依然在采用舊的“地雷戰(zhàn)”、“地道戰(zhàn)”的開(kāi)采方式，機(jī)械化水平低下，資源的回采率僅為百分之二十到二十五，但按照國(guó)家規(guī)定的最低回采率百分之七十五計(jì)算基本一半都不到。據(jù)山西省計(jì)委統(tǒng)計(jì)，全省每年平均浪費(fèi)煤炭5.6億噸左右，損失各類(lèi)礦產(chǎn)資源8億噸。

煤炭的綜合開(kāi)發(fā)程度比較低，使用不當(dāng)以及浪費(fèi)導(dǎo)致大量寶貴的焦煤等優(yōu)質(zhì)煤被作為動(dòng)力煤使用。另外，在全省煤炭1532.3億噸剩余所有儲(chǔ)量中，按平均25%資源回采率和30%保安壓煤計(jì)算，實(shí)際剩余可采量?jī)H有268.1億噸，其中：優(yōu)質(zhì)侏羅紀(jì)煤僅占1.6%，石炭二疊紀(jì)煤則占到98%，這就導(dǎo)致了這種不可再生資源的可持續(xù)發(fā)展困難。

2.2煤炭開(kāi)采誘發(fā)地面塌陷

目前，山西由于采掘煤炭造成的地下采空區(qū)面積已達(dá)一千三百多萬(wàn)平方千米，采空區(qū)內(nèi)塌陷面積已達(dá)四十二平方千米，若包括裂縫、裂隙及其他變形現(xiàn)象，總面積一萬(wàn)平方千米。裂縫最長(zhǎng)的也有四十五千米，裂縫最寬者將近一米米（見(jiàn)表一）。然而這僅僅是煤礦開(kāi)采區(qū)的一部分影響，如果綜合考慮鄉(xiāng)鎮(zhèn)、村辦小煤窯的亂采亂挖的影響，將至少再增加國(guó)有煤塌陷面積會(huì)增加將近百分之三十。并且隨著時(shí)間的推移煤炭資源的嚴(yán)重開(kāi)發(fā)，地表面塌陷面積等變形現(xiàn)象，依然是煤礦開(kāi)采對(duì)自然環(huán)境破壞的嚴(yán)重問(wèn)題。

山西煤炭資源開(kāi)采引發(fā)的地表變形等突出問(wèn)題主要表現(xiàn)為：（a）對(duì)建筑物及構(gòu)筑物的破壞；（b）對(duì)地下蓄水構(gòu)造的破壞；（c）對(duì)井下死灰復(fù)燃的誘導(dǎo)，使地表引流系數(shù)減少；（e）使水利工程遭到破壞；（f）加重水土流失及土地破壞。山西統(tǒng)配煤礦每年因地面塌陷（僅以6個(gè)礦物局計(jì)）付出的賠償約300萬(wàn)元，因塌陷影響到居民遷移、飲用水源連同物質(zhì)損失等費(fèi)用高達(dá)數(shù)億元。可見(jiàn)，因煤炭開(kāi)采形成塌陷，進(jìn)而造成的經(jīng)濟(jì)損失是極為驚人的。

2.3水資源的破壞

水是人類(lèi)不可缺少的生命源泉，淡水是一切生物生存的命脈，是人類(lèi)生活必需的資源，“無(wú)糧則荒，無(wú)水則亡”。“山西之長(zhǎng)在于煤，山西之短在于水?！岸@一”長(zhǎng)”還是造成這一“短”的一個(gè)特殊重要的原因，且煤和水這一“長(zhǎng)”一“短”的矛盾已越來(lái)越尖銳。（表二）

煤炭開(kāi)采對(duì)水資源的破壞更為嚴(yán)重的影響是對(duì)生態(tài)環(huán)境的擾動(dòng)，主要是很大的程度上改變了地下自然水的補(bǔ)給以及流動(dòng)狀態(tài)；破壞力地下水原有的自然平衡；導(dǎo)致了以礦井為中心的大幅降落漏斗；影響了降水、地表水與地下水之間的轉(zhuǎn)化關(guān)系，污染了地下水環(huán)境：對(duì)煤炭的生產(chǎn)環(huán)節(jié)帶來(lái)了重大安全隱患。

2.4對(duì)山西森林資源的破壞

我省森林面積小，覆蓋率低，目前全省森林面積僅298.9萬(wàn)公頃，森林覆蓋率僅13.17%，在全國(guó)排第2l位，人均0.096公頃，只有全國(guó)平均水平的1/2。由于原煤的開(kāi)采，我省為數(shù)不多的林草地被破壞，森林的覆蓋面積大幅度下降。有關(guān)部門(mén)經(jīng)過(guò)對(duì)我省的煤田分布與森林分布進(jìn)行疊加對(duì)比分析，可知凡是煤炭開(kāi)采歷史長(zhǎng)的地區(qū)很少有森林分布。就目前來(lái)看，大同、霍西的礦區(qū)植被較少，主要原因就是由于長(zhǎng)期煤礦開(kāi)采所造成。

2.5生態(tài)環(huán)境問(wèn)題的日趨突出

目前我省的經(jīng)濟(jì)水平全國(guó)靠后，霧霾較為嚴(yán)重，甚至我省的八個(gè)較大城市中，有6個(gè)的大氣環(huán)境質(zhì)量就低于國(guó)家二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，省會(huì)太原在全球十大污染工業(yè)城市中名列前幾。大規(guī)模地開(kāi)發(fā)利用煤炭資源，大量地依賴以“煤”為主的礦石能源消耗，始終威脅著我們省廣大人民的生存發(fā)展。太原市大氣環(huán)境中的總懸浮顆粒物竟然為世界衛(wèi)生組織公布標(biāo)準(zhǔn)的8倍之多。

山西素有一向有“中國(guó)古建筑之鄉(xiāng)”的榮譽(yù)，現(xiàn)在保存的各種古建筑有大約1.8萬(wàn)處，其中結(jié)構(gòu)類(lèi)的建筑有9000多處，大氣污染造成酸雨等對(duì)文物古跡的破壞也十分強(qiáng)烈。此外空氣中一些有腐蝕性的酸性氣體對(duì)建筑設(shè)施、文物古跡的侵蝕，大大加速了其難以保存的難度，提高了維修預(yù)算。

3.改善生態(tài)環(huán)境安全采取的措施

3.1煤炭開(kāi)發(fā)技術(shù)的改進(jìn)

為避免和改善采煤引起的危害，我們應(yīng)改進(jìn)采煤技術(shù)化學(xué)方法“采氣”，堪稱(chēng)煤炭開(kāi)采技術(shù)和煤炭資源利用的一場(chǎng)革命。煤炭地下氣化，就是將處于地下的煤炭進(jìn)行有控的燃燒，通過(guò)對(duì)煤的熱作用和化學(xué)作用而產(chǎn)生可燃?xì)怏w的過(guò)程。地下氣化是世界煤炭開(kāi)發(fā)得用的方法之一。也見(jiàn)我國(guó)科學(xué)攻關(guān)的前沿項(xiàng)目。目前全世界只有數(shù)幾個(gè)國(guó)家掌握此技術(shù)。它應(yīng)用的是“有井式、長(zhǎng)通道、大斷層、兩階段”氣化技術(shù)工藝和u型雙爐并聯(lián)運(yùn)轉(zhuǎn)方式，它變常規(guī)物理采煤為化學(xué)采煤，將地面氣化爐搬到了井下，實(shí)現(xiàn)了地下無(wú)人生產(chǎn)設(shè)備，將建井、采煤、氣化三大工藝合而為一。

3.2開(kāi)采時(shí)要做到塌陷區(qū)預(yù)防治理、綜合開(kāi)發(fā)利用并舉

3.2.1地面塌陷的預(yù)防治理

（1）在煤礦開(kāi)采前要做好地區(qū)的水文地質(zhì)、工程地質(zhì)條件的勘測(cè)，以免造成不必要的水淹和塌陷的事故；（2）加強(qiáng)地下水長(zhǎng)期動(dòng)態(tài)觀測(cè)等工作，清楚了解地下水補(bǔ)給邊界、地面水和地下水之間的復(fù)雜聯(lián)系。對(duì)于巖層的移位變動(dòng)狀況，來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)與開(kāi)采礦坑涌水量，礦區(qū)塌陷等問(wèn)題的定量預(yù)警，保證煤礦開(kāi)采的正常生產(chǎn)；（3）積極推進(jìn)機(jī)械化開(kāi)采，減少對(duì)煤層頂?shù)装宓恼饎?dòng)；（4）地下水的大量排抽改變了地下水的水動(dòng)力條件，增強(qiáng)了地下水溶蝕和搬運(yùn)的能力；從而加大了地面塌陷的風(fēng)險(xiǎn)，但是能夠通過(guò)打鉆注漿，在過(guò)水?dāng)嗝嫔辖⒌叵陆厮∧粊?lái)減少地面塌陷和礦坑涌水；（5）用注漿辦法來(lái)加固煤層的頂?shù)装?，減緩地表沉降，如對(duì)斷層、巖溶洞等進(jìn)行水泥灌漿，可減輕地面塌陷。

3.2.2化害為利綜合開(kāi)發(fā)，進(jìn)行塌陷區(qū)土地復(fù)懇。

（1）可進(jìn)行復(fù)土造田和綠化，減少水土流失。通過(guò)土地復(fù)墾有利于礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的改善、種植經(jīng)濟(jì)作物、又利于礦區(qū)居民生活水平的提高。（2）對(duì)塌陷區(qū)采用逐層整石后，頂部覆土，作為礦區(qū)和其他建筑用地，可降低礦區(qū)各類(lèi)工程建設(shè)的耗資。（3）當(dāng)?shù)V石性質(zhì)屬中性或微酸，微編堿時(shí)，礦石直接充填塌陷區(qū)后，經(jīng)長(zhǎng)期自然風(fēng)化，可在風(fēng)化層直接種植適宜的植物，這樣可減少覆土的經(jīng)濟(jì)投入和解決礦區(qū)及黃土資源缺少的矛盾。（4）建設(shè)坑口電站，采用礦石發(fā)電，電站產(chǎn)生的大量粉煤充填于塌陷區(qū)時(shí)不僅可減少專(zhuān)用灰廠的建設(shè)投資，而且充填后的塌陷區(qū)同樣可進(jìn)行生態(tài)環(huán)境改選和基本建設(shè)，對(duì)土地進(jìn)行有效復(fù)墾。

3.3盡可能將采煤作道避開(kāi)城鎮(zhèn)和居民區(qū)及地質(zhì)結(jié)構(gòu)較脆弱地帶

在采礦生產(chǎn)的建設(shè)中經(jīng)常遇到大的各種類(lèi)型的水體、建筑物、鐵路及礦井井巷。一般情況下這些水體、建筑物、鐵路及礦井井巷需及留設(shè)煤柱予以保護(hù)，但這樣同樣會(huì)造成這些脆弱地帶環(huán)境安全。而城鎮(zhèn)、居民區(qū)一旦被破壞，那么其損失也是不可估量的。所以在采煤時(shí)，盡量避開(kāi)城鎮(zhèn)和居民區(qū)及地質(zhì)結(jié)構(gòu)較脆弱的地帶。

3.4利用經(jīng)濟(jì)政策加大資源補(bǔ)償稅，生態(tài)環(huán)境環(huán)保稅

對(duì)資源及礦產(chǎn)資源大規(guī)模開(kāi)發(fā)所造成的環(huán)境污染進(jìn)行綜合整治，并由中央政府制定相應(yīng)的扶持政府，對(duì)地區(qū)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，也成為國(guó)內(nèi)外普遍采取的措施。在國(guó)外，許多發(fā)達(dá)國(guó)家都為保護(hù)本國(guó)的資源和環(huán)境而制定了一系列政策。從資源價(jià)值化和環(huán)境化的角度制定了各種法規(guī)，開(kāi)征了各類(lèi)稅收，以試圖解決資源耗竭和生態(tài)破壞的問(wèn)題，其中包括征收消費(fèi)稅、支付使用資金、生態(tài)稅（費(fèi)）、意外收益稅、收入稅等。