平朔煤礦生態工業園區規劃與建設研究

蘇尚軍，張 強，張建杰，趙寧偉

（1.山西大學生物工程學院，山西太原030006；2.山西省農業科學院農業環境與資源研究所，山西太原030006）

平朔煤礦創建于1982年，是我國目前規模最大、現代化程度最高的露井聯采煤炭生產企業，同時也是我國主要的出口煤基地和國家確立的晉西北億噸級煤炭生產基地。礦區井田位于山西省寧武縣煤田內部，礦區東、西、北3面均為煤層露頭，南北長約21 km，東西寬約22 km，面積380 km2，地質儲量127.5億t。礦區除煤炭開采外，還建設有洗煤廠、矸石電廠、建材加工廠等工業設施。另外，通過多年的土地復墾和生態重建，恢復了大量的耕地、林地及草地等生態資源，并構建了部分農業產業經濟。

1 生態工業園區規劃建設的可行性

1.1 建設生態工業園區的目的和意義

生態工業園區是依據循環經濟理論和工業生態學原理而設計成的一種新型工業組織形態，是生態工業的聚集場所[1]。其作為循環經濟一個重要的發展形態，通過模擬自然生態系統建立工業系統“生產者——消費者——分解者”的循環途徑和食物鏈網，采用廢物交換、清潔生產等手段，使一個企業產生的副產品或廢物可以用作另一個工廠的投入或原料，實現物質再循環和能量多級開發利用，從而形成一個相互依存、類似自然生態系統食物鏈過程的工業生態系統[2]。生態工業園區的核心是遵從循環經濟的減量化、再使用、再循環原則，強調廢物的正確處理和資源回收，促進廢物減量化、無害化以及資源化的實現。國外早在20世紀70年代便進行了相關的探索和實踐[3-5]。我國近年來也積極開展生態工業示范園區建設，目前已建成40余個，旨在通過政府行為鼓勵和引導工業產業向清潔化、生態化的可持續道路邁進[6-7]。

平朔煤礦是一個大型露井聯采煤礦企業，具有開采規模大、區域擾動大、排污量大的特點。尤其是露天開采方式對土地資源損毀后形成大量廢棄工業用地，直接導致區域景觀異質性增強，生態系統穩定性被破壞，生態過程受到阻隔[8]。因此，建設生態工業園區，將進一步推動園區內企業資源利用效率最大化和生態環境破壞最小化，建立符合現代化工業文明的生產模式，實現資源的梯次開發和良性循環流動，最終取得經濟、社會、環境效益的統一，實現區域經濟的可持續發展[9-10]，這對平朔煤礦的經營和發展有著更為重要的現實意義。

1.2 區域可持續發展的制約因素

1.2.1 水資源制約產業發展 一方面，隨著煤炭開采、電廠發電等產業規模的擴大，以及其他相關綠色產業的發展，平朔礦區對水資源的需求大大增加；而另一方面是地表、地下水資源總量有限，加之煤炭開采對水資源的破壞，未來對水的需求與可持續供水能力間的矛盾會逐漸加劇。

1.2.2 煤炭資源面臨枯竭危險 以原煤開采及加工為主導產業的平朔煤礦，其規劃服務開采年限約80 a，區內煤炭儲量雖然較大，但也面臨如何提高資源利用率和回采率的問題，以延長資源的服務壽命。

1.2.3 土地資源方面的壓力 礦區項目建設、采煤沉陷以及剝離物排棄對區域土地資源將造成不同程度的破壞，耕地也會遭受一定的損失。項目所在地平魯區人均占有土地1.13 hm2，人均占有耕地0.374 hm2，土地資源相對較為豐富，故人地矛盾表現不太突出。但區域內土地資源的損毀絕對量卻十分明顯。

1.2.4 生態環境惡化成為經濟發展最重要的瓶頸 礦區開發項目建設、采煤沉陷以及排土場壓占土地，都相應帶來植被被破壞、水土流失加劇、土地肥力下降、地下水資源損失、土地生產力降低等一系列問題，特別是周邊小煤礦開采導致這方面的問題尤為突出，這將會加劇當地生態環境的進一步惡化。同時，之前礦區開采對生態破壞的部分歷史欠賬尚未有效解決。因此，如何進行合理適度開發和采取措施有效恢復礦區開發對生態環境的破壞，以維持礦區現有的生態服務功能，將是礦區未來開發過程中需重點解決的問題。

1.2.5 各環境要素污染負荷增加，治理資金缺口較大 礦區規劃項目的開發將帶來大量水、氣、渣污染物的排放。因此，對礦區開發新增廢水排放的治理和回收利用的要求將更高，這實際上抬高了礦區開發項目實施的門檻。比如，對大部分規劃項目可能需要做到零排放。而且礦區多年的高強度開發，對區域生態環境和大氣、地表水、地下水環境均造成了較重的破壞，形成了環保治理欠賬較多，其治理難度大，需要資金多，如果全部由現有煤炭生產企業承擔，難堪重負。因此，為改善礦區目前的環境質量狀況，未來礦區開發需在環境治理方面堅持“不欠新帳、多還舊賬”的原則，但同時需要解決治理現有污染欠賬的資金問題。

1.2.6 增長方式粗放 平朔煤礦仍未完全擺脫高投入、高消耗、高污染的經濟增長模式。

1.3 建設生態工業園區的有利條件

經過多年發展，平朔煤礦進行了一系列的資源整合、改造升級，目前，原煤生產能力每年約1億t，涉及煤炭、電力、氧化鋁、建材等多個行業，是擁有人才優勢、技術優勢、設備優勢、管理優勢的特大型煤炭企業，建設生態工業園區具有獨特的優勢和潛力。

1.3.1 得天獨厚的資源條件 礦區現年產煤炭約1億t，年產洗選矸石2 500萬t，年剝離表土、巖石近2億m3，年占用土地近200 hm2。生產集中、規模龐大，煤炭及伴生物煤矸石、礦井水、剝離表土以及巖石中含有的薄層煤、風氧化煤、高嶺土、黏土、砂巖資源豐富，隨著平朔億噸礦區的開發建設，伴生資源將進一步增加。

從礦區的資源環境來看，循環經濟發展潛力巨大。從利用數量看，煤炭伴生物煤矸石、礦井水、剝離表土、巖石含有的薄煤層、風氧化煤、高嶺土、黏土、砂巖，只有少部分被利用，其余處在探索利用階段，如將這些資源全部開發利用，潛力巨大。從利用深度看，基本處于初級產品階段，將這些資源深加工、就地轉化，提高資源利用率，提高資源附加值潛力巨大。從利用廣度看，目前只能提取儲量大、條件好的部分經濟資源，通過技術創新，實施精細化生產管理，使各種資源金屬提取利用，潛力巨大。總之，通過資源開發精細化、廢物利用最大化、環境污染最小化，把不可再生資源“吃干榨盡”，發展循環經濟的條件得天獨厚，極具潛力。豐富的資源與企業開發實際相結合，可形成數條符合規模經濟的循環經濟產業鏈。

1.3.2 雄厚的技術研發支持 多年來，平朔煤礦努力堅持經濟效益、社會效益、環境效益相統一，以節約資源，減少資源與環境財產的損耗，促進經濟、社會與自然良性循環的經營理念，大力發展循環經濟，節約了資源，提高了效益，增強了企業可持續發展能力。具體體現為：創新性實施露井聯采，解決了礦區采煤硫分偏高、配煤困難的矛盾，并極大地提高了礦區的資源回收率；全面實施清潔生產，形成系列化潔凈煤產品；通過煤炭就地轉化，增加產品附加值的方法，向電力、化工、氧化鋁行業延伸，打造黑色產業鏈；實施土地復墾和生態重建，努力打造綠色礦區，并取得了積極的成效，生態產業鏈初具規模。

1.3.3 充足的人才技術儲備 平朔煤礦擁有專業齊全、結構合理、年輕化、高素質、高技能的創新型專業技術人才隊伍。公司通過決策層、管理層和研發層互相配合、協調發展的技術創新體系，建立起“產、學、研”相結合的科技創新模式，先后與國內科研院所及高等院校合作共建多個專業研究所。

1.3.4 良好的內外部發展環境 平朔煤礦作為中國中煤能源股份有限公司的下屬企業，發展循環經濟相關產業，符合中國中煤能源股份有限公司的發展戰略。中國中煤能源股份有限公司作為中央直屬企業，將發揮大集團人才、資金、技術優勢，全面支持公司的循環經濟發展。同時，公司地處朔州市，經濟比較落后、產業單一、結構不合理、生態環境脆弱、社會功能薄弱，需要企業在發展新興產業、推動區域經濟發展、改善區域生態環境等方面采取多種途徑，故地方政府在政策和管理上要積極支持平朔煤礦的循環經濟發展。

1.3.5 濃厚的循環經濟文化氛圍 從建礦開始，就堅持項目與環境治理、節約資源同時設計、同時施工、同時使用的方針。通過引進管理、引進技術、引進設備、引進人才，創造了高效率、高效益、高收入、快節奏“三高一快”平朔發展模式，形成了單耗少、產出高、資源回收率高、生產銷售潔凈煤產品的產業鏈條。生產、生活污水全部回收歸類利用；生產消耗責任到人，考核獎懲。節約資源，保護環境、珍愛企業的理念深入人心，企業內部形成了濃厚的循環經濟文化氛圍。

2 生態工業園區規劃設計

2.1 總體思路

平朔生態工業園區的建設按照“123”的發展戰略走，即1個億噸級的煤炭生產基地，2條產業鏈，3個支撐。堅持走循環經濟、清潔生產、可持續發展的道路。其中，核心是生態產業鏈網的建設。平朔分公司由于其特殊的開采方式，以及開發規模，決定了其對生態環境影響的程度。在煤炭資源開采時，采用露天開采方式，需要大面積剝離表層土壤、巖石，以便于開采埋藏較淺的煤層。但是隨之帶來的是對土壤表層生態系統的極大破壞，加之平朔公司地處雁門關外，屬大陸性干旱氣候區，其自然條件較為惡劣，生態系統的恢復重建較為困難。為了地區、企業的自然環境和社會經濟的可持續發展，國家加強了對開發后的礦山進行生態修復和建設。平朔公司由于采用的是露井聯采工藝，且是國營大礦，因而在土地復墾與生態重建方面起步比較早，投入比較多，而且未來發展空間也比較大。

生態工業園區的建設是一種全新的生態工業理念，也是一個系統工程。即走循環經濟道路，遵循“3R”原則，以提高資源的綜合利用效率，減少污染物的排放，降低對生態環境的破壞，并實現較高的經濟效益。平朔煤礦如何在煤炭采選、加工產業鏈上實現清潔生產、循環經濟，是生態工業園區構建的基礎。此外，利用排土場等廢棄工業用地發展生態農業產業，也是體現平朔生態工業園區建設系統性的重要特點，同時也是煤炭采選產業在走可持續道路過程中的必要環節[11-12]。平朔煤礦生態工業園區生態產業鏈網結構示意圖如圖1所示。

2.2 現有生態工業雛形

平朔煤礦工業園區現有產業為：原煤采掘（包括露天開采和井工礦開采）、原煤洗選、矸石發電、建材加工等，以及在排土場復墾土地上開展牲畜養殖、食用菌培植、蔬菜種植、藥材種植等等。

平朔煤礦現有產業可分為2條主導產業鏈：一是以原煤采選為主，電、化、氧化鋁、建材并舉的黑色產業鏈；二是圍繞排土場復墾土地開展的生態重建，種養加一體化發展的綠色生態產業鏈。

2.3 規劃建設的關鍵

2.3.1 延伸已有黑色產業鏈條 煤炭采選是平朔公司的主打產業，也是發展其他產業的基礎，其被稱為黑色產業鏈，即煤炭資源開采、洗選、銷售、綜合利用的產業鏈條。但是在今天對環境保護要求日益提高的情況下，如何發展清潔能源，走清潔生產、循環經濟的道路勢在必行。這就要求企業盡可能延伸產業鏈，提高資源利用效率，節能降耗，為市場提供清潔的產品。還有在煤炭開采時，其他伴生礦產資源的開發利用也是一個十分重要的方向。這不僅僅是提高企業經濟效益的最直接方法，也是保護環境、提高資源利用效率的一個有效途徑。而對于礦區黑色產業鏈網的延伸、構建，即主要表現為對礦區現有產業進行生態化改造[13]。具體從園區內企業內部、企業與企業之間，以及園內企業與園外企業幾個層面上進行生態化改造，包括核心技術的升級、清潔生產管理水平的升級、園區內環保服務設施的配套等幾個方面進行。

2.3.2 構建綠色生態產業鏈網 平朔是一個煤炭生產基地，在生產過程中對區域生態環境擾動十分嚴重，形成了大量的排土場及工礦廢棄地。結合其實際情況，平朔煤礦建設生態工業園區，除發展黑色產業鏈外，另一條更為重要的途徑即對排土場土地以及其他工礦廢棄地的有效利用，進行高科技農業種植，牲畜養殖、林木生產，以及下游產品加工開發為主的綠色產業鏈條。通過對土地資源的綜合利用、開發，運用高科技手段，進行土地復墾與生態重建，構建現代農業生產體系，提高企業的生態效益和經濟效益。土地復墾與生態恢復重建在生態工業園區建設中不僅是產業鏈條的構建、生產力的提高，更重要的是工礦區產業結構與自然環境有機耦合的一個過程。在加強了區域內資源的多樣多級利用的同時，也完善和提升了區域環境的生態服務功能[14-15]。

2.3.3 園區系統性建設 平朔公司在發展生態產業鏈條方面有極大的優勢，不僅有豐富的資源條件，而且有雄厚的經濟和科技實力支撐，這為恢復區域生態環境，提高企業經濟效益提供了保障。而其中的關鍵就是合理增添補鏈企業，構建生態產業鏈條，針對該地區的特點，包括自然條件以及人為影響2大方面，遵循循環經濟的原則，發掘適合的產業，逐步形成產業鏈網。同時，配套相應的服務設施，包括水氣電暖、通訊等設施的聯通和調度，加強組織管理，加強園區內企業與企業間的相互協調配合，以實現園區的基本功能和效益，并確保整個系統運行的高效和穩定（圖2）。

3 綠色產業鏈建設具體模式

3.1 區域農業生產條件分析

平朔礦區位于山西省西北雁門關外的半干旱、高寒丘陵區，農業生產的基本特征是過渡性半干旱、干旱自養農牧交錯區，傳統農業種植結構以莜麥、馬鈴薯、胡麻、蕎麥、谷子等小雜糧為主，屬低效農業。由于受傳統農業思想的束縛，區內農業生產農進牧退，以農為主，農業的發展方向與自然資源稟賦錯位，違背了自然規律，不符合經濟發展的優化原則，是造成該地區農業發展緩慢的主要限制性因素。加之本身自然資源相對匱乏，農作物生物量受到較大限制。不合理的農業發展模式，導致種植結構和產業發展畸形，使本已脆弱的土地越種越貧瘠，同時受干旱、高寒、風蝕、水蝕的影響，本區大多數土地存在較大的隱形退化趨勢，土地生產力水平呈逐年下降趨勢。

半干旱、高寒地區生態環境脆弱，生存條件惡化，由于自然條件的約束，不適應主糧生產，雖可種植小雜糧，但效益較低，然而，發展飼料和飼草作物卻大有可為。就生物量而言，耕地上牧草的產出數量是天然草地的60～100倍，該區又適合草食動物，尤其是反芻類牲畜牛、羊的生存，所以，礦區生態農業的發展應以為牧而農、為養而種為主，農牧耦合構建新型生態農業經濟體系。為此，引入生態農業經濟發展觀念，重點發展畜牧業，建立種植業的后續產業，循環利用資源，是提高半干旱地區農業綜合生產力的最佳手段，也是實現礦區生態農業現代化的必然途徑。

3.2 綠色產業鏈網結構設計

礦區綠色生態產業布局應以新恢復農業耕地為重點，其理由：（1）種植高產飼料或兼飼玉米，年單位面積生物量為喬木的10倍以上，為灌木的20倍，尤其C4作物高光合效率、碳同化能力遠優于生態林地。（2）礦區生態林地雖然面積不小，但多處于非穩定期，易受外界干擾，不宜過分擾動。（3）部分非頂級群落樹種雖可以考慮綜合利用，逐步更新替代，但由于其利用途徑和技術還有待研究改進，不能馬上進入大規模生產。為此，合理布局礦區新墾土地種植結構，就成為生態重建的關鍵。在種植結構上，應以玉米為主要作物，同時發展馬鈴薯、中藥材和部分蔬菜品種，飼草的種植需結合養殖規模和品種對應匹配種植，主要有苜蓿、飼料玉米、飼料甜菜、高丹草、東方山羊豆、黑麥草、沙打旺等，重點用于飼料搭配，以提高養殖水平。綠色產業鏈網結構初步設計示意如圖3所示。

從生態農業產業鏈的開發來看，還可以設計出多種模式，但真正實用的模式不多。從目前研究的情況看，推薦養殖應以養羔羊為重點，強調“效益優先，兼顧其他”的原則。有些模式是作為重點生態產業開發，產生經濟效益；有些模式主要是作為示范，顯示多種經濟的可行性。而平朔礦區生態農業發展模式即可先作為晉北的一個示范點，主要代表工礦區土地復墾與生態重建的創新模式，然后再逐步向現代生態農業種、養、加工綜合配套的發展模式轉變。

4 規劃建設中存在的問題

4.1 在生態工業園區建設中，綠色產業鏈的構建存在難點

平朔煤礦生態工業園區是立足煤炭采選加工，通過對工礦區廢棄地進行土地復墾與生態重建來發展現代農業的，所以，平朔礦區綠色產業的布局、規模等會受到工業生產進度的影響。比如平朔礦區的多個排土場，如何依照總體規劃、結合區域分布以及生產計劃、復墾進度等因素，合理安排綠色產業的布局、規模，從而使綠色產業盡可能地實現經濟效益和生態效益的最大化，為黑色產業鏈條的發展提供服務，這是平朔生態工業園區建設的重點，也是難點。

4.2 在生態工業園區規劃建設時，存在幾個不確定性

在生態工業園區建設規劃時，需要對原有的產業鏈條做勘測分析，以便于下一步生態產業鏈條的規劃設計和建設，并形成一定循環系統。在規劃時，需要結合實際情況以及大量資料進行統計、分析，但事實上存在一些不確定性，或者說是誤差。

4.2.1 礦區規劃時間跨度所導致的不確定性

其包括在不同階段內，礦區開發強度和規模各不相同，這給礦區生態環境和社會經濟環境影響分析評估帶來一定的不確定性，使得對礦區土地復墾和植被恢復的速度難以確定，進而給生態產業的預測、規劃帶來一定的不確定性。另外，由于社會、經濟和技術環境必將隨社會發展而發生相應變化，礦區后期建設必將隨之做出相應的調整，從而帶來一定的不確定性。

4.2.2 勘探資料不足導致的不確定性 礦區生態工業園區規劃是依據規劃區內不同勘探區、不同時期完成的規劃報告進行編制，由于不同時期的報告技術深度要求不同，致使規劃區內資料詳盡程度參差不齊。加之規劃范圍有限，導致規劃確定的煤礦規模、服務年限、開拓布置等主體工藝存在較大的不確定性。另外，由于礦區包含的單元較多，部分單元缺乏必要的資料，無法對園區的生產消耗、排放準確定位、定量。如在水資源循環評價中由于缺少定量的資料，不能達到完全徹底掌握園區的實際情況。

4.2.3 礦區其他規劃實施所導致的不確定性生態工業園區規劃不僅是一部產業規劃，而且也是一部區域生態環境保護規劃。盡管其中規劃了不少產業項目，但由于自身的局限性，并不能涵蓋礦區內將要建設的所有項目，且與其他專項規劃（地方電力發展規劃、煤化工發展規劃）等可能存在相對的矛盾、重疊之處。就現階段來說，企業生態工業園區無法對礦區將來可能發生的經濟建設事項進行全面地反映，故在規劃設計時進行的環境承載能力和資源承載能力分析主要就是依據礦區總體規劃、地方經濟發展規劃和地方環境保護規劃的內容進行的，得出的結論可能存在一定的局限性。

4.3 在行業類生態工業園區示范建設時，國家相關指標不能完全體現出產業特點

我國目前在建設生態工業示范園區建設方面已經積累了一些經驗，國家環境保護總局制定了相關的標準和規范，并建成了一大批生態工業示范園區。但是在煤炭采選行業建立生態工業園區，國內尚無先例。且由于山西平朔為特大型露井聯采煤炭、開采洗選為一體的煤炭基地，其本身具有很多特點[16]。因而，在建設生態工業示范園區規劃建設時，表現出一些與通常意義上的工業園區不盡相同的特點，進而在工業園區建設考核和認定時，缺乏合理的評估指標與依據。

5 結論及建議

經研究分析，在平朔煤礦進行生態工業園區建設，即對現有工業產業進行生態化改造，最終實現區域循環經濟、生態經濟的道路是完全可行的。而且該模式在煤炭采選行業內具有較強的代表性，在一定程度上比較全面地體現了煤炭采選業如何與生態環境、社會經濟有效耦合的一般規律。此外，在平朔生態工業園區規劃設計過程中，應緊密結合企業資源賦存條件、生產工藝特點、區域自然條件，及企業運營環境等情況，合理延伸核心產業鏈條，構建生態產業鏈網，合理配套補鏈企業和其他基礎服務設施，以保證園區符合生態工業園區的正常高效運行。

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