“雙碳”目標(biāo)下蒙東草原地區(qū)露天煤礦綠色礦山建設(shè)

石炳興，石 光，沈 毅，朱宇心

（國(guó)家能源集團(tuán) 國(guó)能寶日希勒能源有限公司，內(nèi)蒙古 呼倫貝爾 021000）

綠色礦山是從環(huán)境影響、科技水平、資源消耗等諸多因素綜合考慮的礦山資源開發(fā)，是對(duì)傳統(tǒng)重視資源開發(fā)、忽視環(huán)境管理的技術(shù)修訂，著重強(qiáng)調(diào)礦業(yè)開發(fā)的可持續(xù)性。在理論層面，綠色礦山將“資源開發(fā)利用最優(yōu)”、“生態(tài)環(huán)境擾動(dòng)最小”結(jié)合在一起，對(duì)整個(gè)地區(qū)環(huán)境承載力、采選冶過(guò)程優(yōu)化、礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)和治理等進(jìn)行全面考慮。在“雙碳”目標(biāo)的背景下，綠色礦山建設(shè)是以減少碳排放、降低環(huán)境污染，實(shí)現(xiàn)資源高效利用和可持續(xù)發(fā)展為目標(biāo)。建設(shè)綠色礦山是實(shí)現(xiàn)煤炭產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必由之路，也是增強(qiáng)礦區(qū)碳匯能力的重要途徑。蒙東草原地區(qū)位于中國(guó)北方防沙帶東部，在防風(fēng)固沙和減碳增匯方面具有重要作用[1]，也保障了我國(guó)東北地區(qū)的能源安全。基于此，在雙碳目標(biāo)下，系統(tǒng)梳理蒙東草原地區(qū)露天煤礦面臨的形勢(shì)和綠色礦山建設(shè)取得的成就以及存在的問(wèn)題。

1 煤礦產(chǎn)業(yè)綠色礦山建設(shè)概況

綠色礦山將采礦活動(dòng)科學(xué)化、可控制化、可持續(xù)發(fā)展化，是中國(guó)傳統(tǒng)自然哲學(xué)思想在工業(yè)界的延續(xù)，凸顯了人與自然和諧、共榮共生為本的思想[2]。原國(guó)土資源部在2008 年發(fā)布的《全國(guó)礦產(chǎn)資源規(guī)劃（2008—2015 年）》中，明確提出于2020 年實(shí)現(xiàn)綠色礦山的總體目標(biāo)，《關(guān)于貫徹落實(shí)全國(guó)礦產(chǎn)資源規(guī)劃發(fā)展綠色礦業(yè)建設(shè)綠色礦山工作的指導(dǎo)意見》正式宣告了綠色礦山建設(shè)的開始[3-4]。2011—2014 年，原國(guó)土資源部先后累計(jì)在661 家礦山企業(yè)進(jìn)行國(guó)家級(jí)綠色礦山試點(diǎn)。2019 年，在綠色礦山遴選工作中，全國(guó)共有555 家企業(yè)入選，同時(shí)有398 家企業(yè)被選為國(guó)家綠色礦山試點(diǎn)單位[4]。綠色礦山的建設(shè)既包含了資源開發(fā)利用方式、節(jié)能減排、礦區(qū)環(huán)境等多個(gè)方面，也與數(shù)字礦山、企業(yè)管理和企業(yè)文化等相關(guān)。自然資源部2021 年頒布了《智能礦山建設(shè)規(guī)范》，劃定了資源利用及環(huán)境保護(hù)相關(guān)方面的基本要求[5]。目前，礦山智能控制技術(shù)的應(yīng)用，使礦山建設(shè)達(dá)到自動(dòng)化、智能化管理，已經(jīng)成為新型綠色礦山建設(shè)和礦山技術(shù)改造的主要發(fā)展方向[6]。

2 “雙碳”目標(biāo)下煤炭企業(yè)發(fā)展前景

隨著“雙碳”目標(biāo)的穩(wěn)步推進(jìn)，作為我國(guó)主體能源，煤炭產(chǎn)業(yè)面臨加速向綠色低碳轉(zhuǎn)型的艱巨任務(wù)。有學(xué)者建議，要建立新時(shí)代露天煤礦綠色低碳發(fā)展的體系，走全生命周期、全生產(chǎn)要素、全產(chǎn)業(yè)鏈條之間相互協(xié)調(diào)、共同發(fā)展之路。正確處理資源開發(fā)與環(huán)境保護(hù)的關(guān)系，合理利用人力、土地、礦產(chǎn)資源以及地理位置等相關(guān)要素的優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)露天煤礦綠色低碳科技自立自強(qiáng)，以綠色低碳發(fā)展引領(lǐng)高質(zhì)量發(fā)展。

2.1 “雙碳”目標(biāo)下煤炭企業(yè)面臨的機(jī)遇

國(guó)際能源危機(jī)持續(xù)加劇，煤炭能源作為保供的重要資源，在全球能源供給中所占比重不斷提升。隨著烏克蘭危機(jī)爆發(fā)，俄羅斯與歐美之間在能源產(chǎn)品領(lǐng)域開展制裁與反制裁，導(dǎo)致國(guó)際原油、天然氣、煤炭?jī)r(jià)格大幅上漲，國(guó)際能源危機(jī)爆發(fā)。截至2022 年11 月底，布倫特原油現(xiàn)貨年度均價(jià)、俄羅斯天然氣現(xiàn)貨年度均價(jià)分別比2021 年上漲了45.89%和142.68%。煤炭方面，歐盟對(duì)俄羅斯煤炭進(jìn)口禁令包含禁止歐盟運(yùn)營(yíng)商向俄羅斯煤炭產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售、運(yùn)輸提供融資和保險(xiǎn)服務(wù)，制裁嚴(yán)重影響俄羅斯煤炭海運(yùn)，國(guó)際煤價(jià)隨之大幅上漲。

其次，能源需求的增長(zhǎng)與新能源發(fā)展的期限錯(cuò)配將導(dǎo)致煤炭作為能源在較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)維持主體地位?；茉匆蚱浣?jīng)濟(jì)性、便利性、穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，成為人類能源主角，推動(dòng)人類由農(nóng)耕文明進(jìn)入工業(yè)文明，并推動(dòng)城市化進(jìn)程。新能源在經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保方面有巨大優(yōu)勢(shì)，但是目前其穩(wěn)定性欠佳，尚需穩(wěn)定能源生產(chǎn)以及煤電調(diào)峰調(diào)配，使煤炭作為一種相對(duì)廉價(jià)的能源仍能夠在相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)占據(jù)優(yōu)勢(shì)地位。

2.2 “雙碳”背景下煤炭企業(yè)面臨的挑戰(zhàn)

近年來(lái)，中國(guó)礦業(yè)界愈加重視生態(tài)文明的建設(shè)，綠色礦山建設(shè)已成為各企業(yè)之間的共識(shí)，但是從我國(guó)相關(guān)部委《關(guān)于加快建設(shè)綠色礦山的實(shí)施意見》的要求和達(dá)標(biāo)期限來(lái)看，綠色礦山建設(shè)任務(wù)依然繁重，其完成任重而道遠(yuǎn)。目前，我國(guó)綠色礦山建設(shè)數(shù)量占比較小[7]，與整體建設(shè)目標(biāo)相比，還有很大差距。在很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，我國(guó)許多地區(qū)因?qū)ΦV產(chǎn)資源的過(guò)度開采而產(chǎn)生了大量的后遺癥，使礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境修復(fù)和治理工作變得十分繁重[8-9]。

煤炭在我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中占比較高，且消費(fèi)需求仍在增長(zhǎng)，整體產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)偏“重”，對(duì)高耗能產(chǎn)品需求較大。目前，在我國(guó)萬(wàn)元產(chǎn)值能耗中，第二產(chǎn)業(yè)約是第一產(chǎn)業(yè)和第三產(chǎn)業(yè)的4 倍以上，特別是高耗能行業(yè)的能耗占比非常高。這樣的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)導(dǎo)致了我們國(guó)家現(xiàn)在是全球最大的能源消費(fèi)國(guó)。同時(shí)，我國(guó)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新能力仍需要大幅提升，市場(chǎng)化機(jī)制有待構(gòu)建和完善，適應(yīng)大規(guī)模、高比例新能源電力發(fā)展的電力體制仍不健全。全國(guó)性碳交易市場(chǎng)剛剛運(yùn)營(yíng)，市場(chǎng)化價(jià)格機(jī)制尚未真正形成，流動(dòng)性尚顯不足。近期歐盟宣布了氣候治理一攬子計(jì)劃，其中提到的1 個(gè)措施是將對(duì)來(lái)自碳排放管制相對(duì)寬松的國(guó)家出口的化肥、鋼鐵等產(chǎn)品增加有關(guān)稅務(wù)。這會(huì)對(duì)我們國(guó)家的出口業(yè)務(wù)造成重大影響，也可能引發(fā)新一輪貿(mào)易戰(zhàn)，甚至把我國(guó)排除在新一輪全球氣候治理規(guī)則之外，這些方面均需要我們積極應(yīng)對(duì)。

3 蒙東草原地區(qū)露天煤礦開采對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響

蒙東草原位于內(nèi)蒙古自治區(qū)東北部，大興安嶺以西，是世界四大著名草原之一，總面積約11.3 萬(wàn)km2，天然草場(chǎng)面積占80%，海拔在650～700 m 之間，由東向西地跨森林草原、草甸草原和干旱草原3個(gè)地帶。蒙東草原地區(qū)位于中國(guó)北方防沙帶東部，氣候酷寒、干旱，年降水量不足400 mm。該區(qū)域大型露天礦占開采規(guī)模的90%以上，以國(guó)能寶日希勒能源有限公司為例，區(qū)域煤層構(gòu)造簡(jiǎn)單，傾角2°～3°，煤層上覆剝離物薄，剝采比小，極適合露天開采。相比井工開采，露天開采具有更高的生產(chǎn)率、更低的生產(chǎn)成本和更安全衛(wèi)生的工作條件。然而，露天煤礦開采常引發(fā)地下水位下降、土地退化、植被破壞、水土流失等生態(tài)問(wèn)題[10]。

1）對(duì)地下水資源的影響。隨著煤礦開采強(qiáng)度與擴(kuò)展速率的增加，地下水位普遍降低，導(dǎo)致水資源短缺，進(jìn)而影響到了人們的生產(chǎn)、生活。根據(jù)含煤區(qū)的空間展布，富煤區(qū)往往是“貧水地帶”。由于煤系地層的破壞，會(huì)造成大量地下水向外滲流對(duì)周圍環(huán)境造成了新的污染。

2）改變?cè)胁菰坝^。露天采礦和井工開采都會(huì)占用和破壞大量的草地，改變草地的原本面貌，使草地景觀變得不完整。與此同時(shí)，井工采煤引起的地面沉降，目前每開采1 萬(wàn)t 煤炭的地面沉降面積為0.2 km2左右，造成了土地資源的浪費(fèi)。

3）可能造成環(huán)境污染。露天煤礦開采可能造成重大環(huán)境污染。例如：在采煤產(chǎn)生中，煤泥和矸石山產(chǎn)生的滲出酸不可避免地向外排放，污水排放對(duì)礦區(qū)地下水和靠近礦井的地表水造成極大的污染；在煤炭開采過(guò)程中，以甲烷和一氧化碳為主要成分的煤層氣，給大氣環(huán)境帶來(lái)了很大的不良影響；煤礦開采和運(yùn)輸過(guò)程中產(chǎn)生的粉塵對(duì)草地生態(tài)系統(tǒng)造成了破壞。

4）煤礦開采對(duì)草原生物多樣性造成破壞。在人為加劇干擾下，煤炭資源的開采給草地生物多樣性的保護(hù)帶來(lái)潛在風(fēng)險(xiǎn)。草原是重要的生物基因庫(kù)之一，繁衍生息著成千上萬(wàn)種動(dòng)植物。草原對(duì)維護(hù)國(guó)家生態(tài)環(huán)境和維持生物多樣性有著極其重要的作用。對(duì)寶日希勒露天煤礦生物多樣性的調(diào)查表明，露天煤礦開采對(duì)草原生物多樣性的影響可控，通過(guò)綠色礦山的建設(shè)，該區(qū)域草原生物多樣性維持在較高水平。

4 蒙東草原地區(qū)露天煤礦綠色礦山建設(shè)

1）堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先。生態(tài)優(yōu)先是在發(fā)展過(guò)程中保障生態(tài)的合理性優(yōu)先，生態(tài)方面的優(yōu)先級(jí)要高于經(jīng)濟(jì)追求方面，構(gòu)建生態(tài)優(yōu)先型綠色經(jīng)濟(jì)，綜合考慮生態(tài)、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)三大效益，旨在達(dá)到綠色效益最大化。生態(tài)優(yōu)先理論要求盡最大能力使傳統(tǒng)工業(yè)文明向新型綠色生態(tài)文明轉(zhuǎn)變，提倡用環(huán)境危害較小的綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展方式來(lái)替代造成資源、環(huán)境等生態(tài)危機(jī)的傳統(tǒng)工業(yè)形式。生態(tài)優(yōu)先是實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展的根本保障。堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先原則，也要避免一刀切。綠色發(fā)展是既關(guān)注生態(tài)發(fā)展優(yōu)先原則，也切實(shí)關(guān)切企業(yè)的實(shí)際需求，應(yīng)該避免片面強(qiáng)調(diào)生態(tài)優(yōu)先，忽視綠色發(fā)展。

2）選擇正確的開采方式。礦產(chǎn)埋藏深度和埋藏方式直接決定著開采方式。礦產(chǎn)開發(fā)應(yīng)根據(jù)礦產(chǎn)埋藏深度、地質(zhì)構(gòu)造等，選用合適的開采方式。煤礦開采方式主要有井工開采和露天開采2 種方式。露天開采工藝，通過(guò)階梯開采，能夠提高資源利用率，對(duì)環(huán)境的影響以礦區(qū)挖損和排土場(chǎng)壓占為主。井工開采對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)、環(huán)境的破壞程度要大于露天開采，主要以地表塌陷、地下水改道、地表房屋農(nóng)田等設(shè)施的破壞為主。蒙東草原區(qū)的煤礦露天開采比井工開采具有成本低、破壞輕等優(yōu)勢(shì)。

3）兼顧綠色發(fā)展。蒙東草原地區(qū)的煤礦開發(fā)不僅要生態(tài)優(yōu)先，也要兼顧綠色發(fā)展。例如，在論證是否可以露天開采時(shí)，需要論證礦山開采對(duì)草原水文破壞的范圍有多大。露天煤礦也要考慮當(dāng)?shù)氐臍夂蚴欠襁m合露天開采。如果礦山處于沙塵暴源區(qū)，則需要采取嚴(yán)格的控制措施。蒙東草原地區(qū)煤礦在露天開采在審批時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮對(duì)生態(tài)環(huán)境負(fù)責(zé)的企業(yè)。

5 蒙東草原地區(qū)露天煤礦綠色礦山建設(shè)取得的成就

蒙東草原地區(qū)在推進(jìn)露天煤礦企業(yè)高質(zhì)量開采進(jìn)程中，把綠色低碳發(fā)展融入企業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略，著力打造綠色品牌，取得了一系列成績(jī)。例如，在低損害開采與礦區(qū)生態(tài)修復(fù)方面，提出了“系統(tǒng)減損與系統(tǒng)修復(fù)”理念，研發(fā)了蒙東草原區(qū)大型煤炭基地開發(fā)系統(tǒng)性生態(tài)減損與修復(fù)技術(shù)，創(chuàng)建了生態(tài)減損修復(fù)技術(shù)體系，揭示了煤炭開發(fā)生態(tài)累積效應(yīng)，構(gòu)建了區(qū)域生態(tài)安全協(xié)調(diào)控制模式，實(shí)現(xiàn)了煤炭規(guī)模開發(fā)與生態(tài)修復(fù)相協(xié)調(diào)的技術(shù)突破。國(guó)能集團(tuán)研發(fā)的條帶開采、矸石固體充填、粉煤灰膏體充填和高水材料充填開采技術(shù)，大幅降低了煤炭開采地表沉陷。在與研究院所和高校聯(lián)合過(guò)程中，推動(dòng)了生態(tài)修復(fù)和治理等技術(shù)的突破，結(jié)合草原鄉(xiāng)土植被與適生植物，建立了“灌草結(jié)合，喬木點(diǎn)綴”的立體植被修復(fù)模式。積極挖掘蒙東草原生物多樣性優(yōu)勢(shì)，開發(fā)優(yōu)良鄉(xiāng)土物種，避免了引進(jìn)其他物種的繁瑣過(guò)程，在一定程度上推動(dòng)了蒙東草原地區(qū)的綠色礦山建設(shè)。通過(guò)利用礦區(qū)自有土地進(jìn)行復(fù)墾、發(fā)展光伏和風(fēng)能等實(shí)現(xiàn)土地的循環(huán)利用，使土地資源得到高效利用，減少對(duì)環(huán)境的破壞。良好的生態(tài)環(huán)境豐富了礦區(qū)的物種多樣性。自2020 年以來(lái)，國(guó)能集團(tuán)寶日希勒露天煤礦采取“生物措施為主、工程措施為副”的技術(shù)路線，積極開展礦山生態(tài)恢復(fù)治理工作，創(chuàng)建了土壤－植物－景觀生態(tài)一體化修復(fù)技術(shù)體系，優(yōu)選培育6 種植物微生物組合，植被覆蓋度、植物多樣性相較于之前有了很大提升。如今，國(guó)能集團(tuán)寶日希勒公司露天煤礦的各種植被郁郁蔥蔥。

在煤炭開采水資源保護(hù)技術(shù)方面，國(guó)能集團(tuán)寶日希勒煤礦與國(guó)內(nèi)科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合開展了大量研究工作，相繼提出了“堵截法”和“導(dǎo)儲(chǔ)用”2 種煤炭開采水資源保護(hù)技術(shù)思路。針對(duì)西部礦區(qū)煤炭開采礦井水外排損失的問(wèn)題，提出煤礦地下水庫(kù)井下儲(chǔ)存利用礦井水的理念，創(chuàng)新了煤礦地下水庫(kù)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)礦井水的抽采利用與回灌儲(chǔ)存，有效保護(hù)和利用了礦井水資源。將露天開采生態(tài)影響范圍控制在植被約2 km、地下水位降幅5 m，影響半徑4～12 km。創(chuàng)建的生態(tài)減損型采－排－復(fù)一體化技術(shù)，年減少占用土地8 hm2，排土場(chǎng)水土流失降低至53.5%。采用“導(dǎo)儲(chǔ)用”保護(hù)礦井水的技術(shù)思路，研發(fā)了分布式煤礦地下水庫(kù)技術(shù)，利用煤礦井下采空區(qū)存儲(chǔ)礦井水資源，建立煤礦地下水庫(kù)理論框架和技術(shù)體系。研發(fā)的水資源保護(hù)利用技術(shù)，首創(chuàng)了“地面水庫(kù)－近地表含水層－地下水庫(kù)”立體儲(chǔ)水技術(shù)，有效保護(hù)了地下水資源，使得礦區(qū)對(duì)蒙東草原的破壞被限制在幾百米以內(nèi)。

在管理信息化方面，國(guó)能集團(tuán)創(chuàng)建了西部礦區(qū)采動(dòng)損傷修復(fù)技術(shù)體系，創(chuàng)建了礦區(qū)采動(dòng)損傷空天地、井上下、全過(guò)程、高精度、一體化監(jiān)測(cè)體系，揭示了西部礦區(qū)高強(qiáng)度開采覆巖與地表采動(dòng)損傷規(guī)律和高強(qiáng)度開采采動(dòng)損傷傳導(dǎo)機(jī)理，研發(fā)了高強(qiáng)度開采減損技術(shù)。所創(chuàng)建的生態(tài)監(jiān)測(cè)體系，量化揭示了區(qū)域煤炭開發(fā)生態(tài)累積效應(yīng)。國(guó)能集團(tuán)研發(fā)了煤與瓦斯共采技術(shù)，提高了瓦斯的抽采率和利用率，減少了溫室氣體排放，立足生態(tài)優(yōu)先，在有效增加資源利用率的同時(shí)，減少了廢氣、廢渣的排放。

目前礦山相關(guān)企業(yè)主動(dòng)作為，自主制定一些與其本身相適應(yīng)的綠色礦山發(fā)展體系，一同建立起了建設(shè)綠色礦山的新體系[11]。

6 結(jié)語(yǔ)

我國(guó)礦山資源豐富，市場(chǎng)需求日益增長(zhǎng)，這為綠色礦山建設(shè)提供了良好的市場(chǎng)，技術(shù)的不斷進(jìn)步和創(chuàng)新為綠色礦山建設(shè)提供了有力的支撐。展望未來(lái)，蒙東草原地區(qū)綠色礦山建設(shè)存在著良好的發(fā)展機(jī)遇和相對(duì)廣闊的發(fā)展空間。隨著科技的發(fā)展，綠色礦山建設(shè)可以通過(guò)煤礦企業(yè)在開發(fā)方式科學(xué)化、資源利用高效化、管理信息化、環(huán)境生態(tài)化、礦區(qū)社區(qū)和諧化方面進(jìn)行建設(shè)。例如，采用更加先進(jìn)的技術(shù)和智能化設(shè)備，提高礦山資源利用效率和生態(tài)環(huán)境保護(hù)水平，積極應(yīng)對(duì)碳強(qiáng)制減排政策。

“雙碳”目標(biāo)相對(duì)于綠色礦山建設(shè)具有更高的要求，特別是對(duì)環(huán)境生態(tài)化和礦區(qū)社區(qū)和諧化方面，不僅要對(duì)當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境和礦區(qū)社區(qū)負(fù)責(zé)，更要對(duì)當(dāng)代全球和諧發(fā)展負(fù)責(zé)，也要對(duì)全球后代負(fù)責(zé)。隨著綠色礦山政策的不斷完善，也為雙碳目標(biāo)下的綠色礦山建設(shè)提供了有力的制度保障。但是，臨近實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的最后期限，綠色產(chǎn)品將倒閉煤礦企業(yè)產(chǎn)品升級(jí)，仍然存在著一些問(wèn)題。例如，企業(yè)對(duì)進(jìn)入強(qiáng)制減排的緊迫感和準(zhǔn)備明顯不足，很多企業(yè)尚不夠重視雙碳計(jì)算；在綠色礦山建設(shè)路徑上的思路有待拓寬；在綠色礦山經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益量化研究的深度上有待加強(qiáng)，相關(guān)資金渠道也需進(jìn)一步明確。