神東公司煤炭項目水土保持生態保護技術探索與實踐

劉　軍，杜　卿，李　昊

(1.中國神華神東煤炭集團 環保管理處 水保監測站，陜西 神木 719300；2.黃河上中游管理局，陜西 西安 710021)

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神東公司煤炭項目水土保持生態保護技術探索與實踐

劉軍1，杜卿2，李昊2

(1.中國神華神東煤炭集團 環保管理處 水保監測站，陜西 神木 719300；2.黃河上中游管理局，陜西 西安 710021)

主動型治理；技術創新；“三期三圈”；煤炭項目；神東公司

介紹了神東公司在水土保持生態保護方面的技術創新，包括主動型生態保護道路，開采前、開采中、開采后“三期”生態治理理念，外圍防護圈、周邊常綠圈、中心美化圈“三圈”生態治理模式等技術要點，實現了生態效益、經濟效益和社會效益的多贏，解決了煤炭開采與脆弱生態保護的矛盾，為我國能源戰略西移探索了一條主動型的水土保持生態保護途徑。

神東公司地跨內蒙古、陜西、山西三省區，是神華產業鏈的源頭和重要組成部分。自1985年開發建設以來，堅持“高起點、高技術、高質量、高效率、高效益”的建設方針，依托神華集團礦電化路港航一體化運營模式，形成了以 “生產規模化、技術現代化、隊伍專業化、管理信息化”為特征的千萬噸礦井群生產模式，創建了以“本質安全型、質量效益型、科技創新型、資源節約型、和諧發展型”為核心的煤炭生產企業。目前，擁有15個礦井，產能超過2億t，安全、生產、技術、經濟等主要指標達到國內第一、世界領先水平。

神東礦區地處毛烏素沙地與黃土高原過渡地帶，生態十分脆弱，干旱少雨，多年平均降水量 360 mm，年蒸發量2 300 mm；原生植被種類單一，平均植被覆蓋率僅3%～11%，風蝕區面積占總面積的 70%，是全國水土流失重點監督區與治理區。面對脆弱的自然生態，神東將環境建設納入公司總體發展戰略規劃，形成了集公司決策、部門管理、礦廠負責、專業化運行為一體的管理體系；成立了以董事長為首的水保綠化管理委員會，負責水保綠化工作的決策與規劃；設立了與煤礦同級的水保管理處，實現了水保綠化工作專業化管理；公司各職能部門負責建設期間水保管理，公司各礦、廠、中心負責生產期間水保管理；制定了《神東公司水保綠化管理辦法》等60多項制度、標準，設立了水保臺賬，形成了公司、礦廠、區隊三級制度體系。截至2015年底，公司累計投入水保資金14.5億元，完成生態治理面積達240 km2，礦區植被覆蓋率由開發初的3%～11% 提高到60%以上，神東礦區不僅沒有因大規模開發而造成環境破壞，而且使原有的脆弱生態實現正向演替，在荒漠化地區建成了一片綠洲。

1　技術創新

神東礦區作為國家級能源戰略西移的重點工程，開發建設過程中面臨著大規模煤炭資源開采與脆弱生態保護的尖銳矛盾，事關生態安全與能源安全。鑒于此，神東在礦區開發初期，就對煤炭開發與環境保護問題進行了認真審視。西方發達國家在過去100多年的發展中，消耗了大量的能源與資源，以犧牲環境為代價完成了工業化進程，資源開發與生態保護沒有可借鑒的經驗。我國雖已確立了 “開發與治理并重”及“三同時”等治理的原則與制度，但仍處于“邊開發邊治理”與“先開發后治理”狀態，對于生態脆弱區如何實現大規模資源開發與環境保護協同發展，尚無成功范例可供借鑒。

傳統的理念、技術、經驗不能給予神東礦區開發建設提供借鑒與支撐，神東將視線轉向了環境學之外更廣闊的科學領域，運用水土保持科技創新技術指導神東礦區大規模煤炭資源開發與生態保護協同發展的工程實踐，為2億t礦區開發建設提供了技術理論支撐。

神東公司針對水土保持生態保護開展了21項系統研究，其中自主研發的“荒漠化地區大型煤炭生產基地生態環境綜合防治技術”獲得國家科技進步二等獎，其主要創新在于如下4個方面。

1.1探索了一條主動型生態保護的道路

(1)從時間順序上先治后采。神東從生態系統功能性角度出發，建設初期針對礦區大面積的流動與半固定沙地，不論是否屬于企業井田范圍責任區，在采前均進行了全面、系統的防治，有效建立了生態保障體系。

(2)在水平空間上治大防小。神東從生態系統整體性角度出發，對礦區生態環境進行大范圍防治，控制采礦擾動造成的局部退化。對礦區周邊風沙區公路、鐵路、山體及水土流失嚴重的小流域實施了大范圍的水土保持生態建設工程，僅建設初期就治理流動沙地103 km2，有效控制了開采擾動對礦區生態的影響。

(3)在垂直空間上采治互動。神東公司從生產和生態協同的角度出發，通過采用超大工作面整體沉降等一系列井下綠色開采技術，減少了對地表環境的損傷；通過采取裂縫封堵、生態修復等一系列技術，加快了沉陷區地表生態恢復速度，從而有效保護與建設了地表生態。

(4)在資金保障上以采促治，以治保采。神東生態水保資金主要來自于基本建設項目配套與生產專項資金提取。從開發建設伊始，每開采1 t煤提取0.45元專項用于生態防治，在全國煤炭系統中率先建立了生態治理資金長效保障機制，形成了以煤業發展促進生態治理，以生態治理保障煤業發展的良性循環局面。

1.2創新性地提出了“三期”生態環境治理理念

結合神東礦區自然生態特征與生產影響特征，提出了“三期”生態環境治理理念。采前大面積高標準治理，增強區域生態保護功能，使生態環境具有一定的抗開采擾動的能力；采中創新井下綠色開采技術，盡量減少對生態環境的影響；采后構建持續穩定的區域生態系統，實現生態資源可持續利用。

(1)開采前，通過實施防風固沙、水土保持等措施不斷增強地表生態系統功能，提高生態系統的抗開采擾動能力，避免大規模開采導致生態退化。

(2)開采中，通過采取井下超大工作面整體沉降、礦井水井下存儲凈化利用、井下煤矸石置換等綠色開采技術，從源頭防控 “三廢”的產生，實現地表整體均勻沉降少破碎、礦井水井下存儲凈化利用少外排、煤矸石井下填充置換少升井，從而實現開采對地表生態的影響最小化。

(3)開采后，以“開采一次性煤炭資源，建設永續利用的生態資源”為目標，首先采取封育圍護、人工促進自然恢復、微生物復墾等技術措施，全面修復開采對地表生態的影響；其次采取沉陷區生態功能優化等技術措施，大力營造沉陷區生態經濟林，建設永續利用的地上生態資源寶庫。

1.3創新集成了“三圈”生態治理模式

根據生態功能圈構建理論，結合礦區自然與生產特點，將神東礦區劃分為外圍防護圈、周邊常綠圈、中心美化圈3個生態功能圈，互為關聯、漸次增強、動態擴展。

(1)針對礦區外圍大面積的流動沙地，神東公司結合自身特點，不斷創新流動沙丘治理、半固定沙丘植被恢復和鐵路公路沙害防治技術，人工調控植被演替方向與速度，優化以草為主、草灌結合的林分結構，構建了礦區外圍寬幅立體生態防護體系。以治沙為基礎建設的巴圖塔沙柳林基地，治理面積10 km2，成為集治沙、造林、產業化為一體的綜合治理樣板區。外圍防護圈生態功能構建就是以植物措施為主，機械措施為輔，多手段、快速度、大范圍相結合，對占礦區總面積79%的風沙區進行控制性治理，為整體生態功能的構建打下基礎。

(2)針對礦井周邊水土流失嚴重的裸露山地，優化了水土保持整地技術，創新了針闊與喬灌綜合混交造林技術和小流域綜合治理技術，主要建設了 “兩山一灣”周邊常綠林，治理面積19 km2，既控制了山地水土流失，又營造了常綠景觀。建成了連接外圍防護圈與中心美化圈的主要生態林帶，使之成了保護中心區的重要生態屏障。

(3)針對開發初期荒蕪的生產生活環境，創新集成水保綠化、園林景觀、生態城鎮建設技術，建設森林化廠礦、園林化小區，使各廠礦、生活小區各具特色，綠地率達到35%，人均公共綠地超過10 m2，營造了優美和諧的生產生活環境，形成了人才、環境、效益的良性互動。

神東礦區大規模地開發建設必然形成大量的地面建筑，主要是礦井工業場區與生活住宅區，這是礦區生產生活的中心區域。由于這類區域的建設對地表的擾動強度大，甚至要完全破壞地表生態或造成嚴重的水土流失，因此必須對這類區域進行生態功能構建。同時由于這類區域是人們從事生產和生活的主要場所，因此在建設中還需要體現以人為本的思想，構建景觀，創造優美的生產生活空間。神東工礦建設區生態功能與景觀構建技術集水土保持技術、植被建設技術、園林建造技術、景觀建造技術、市政建設技術等為一體，配合外圍防護圈與周邊生態圈，形成“三圈”整體生態功能。

1.4地表生態建設關鍵技術與示范工程

神東公司以“三期”“三圈”生態建設理念與模式為基礎，積極探索生態建設技術，與水利部、陜西省水土保持局、中國礦業大學、內蒙古農業大學等單位合作開展了30多項研究，形成了地表生態建設的技術體系；開展了大柳塔沉陷區等生態示范工程建設，建成了一系列省級與國家級示范樣板工程。

1.4.1影響規律與關鍵技術研究

(1)開采對生態環境的影響規律。超大綜采工作面能增加均勻沉降區面積，相對降低了采動覆巖的損傷程度。大規模煤炭開采對喬、灌、草的影響程度依次減弱，局部對草本生長有促進作用，沉陷土地具有自修復能力。

(2)水的協同利用技術。系統研究沉陷區土壤水分承載力，采取保水、節水、增強植物吸水等技術措施，協同利用礦井水、土壤水、大氣降水，有效保護與建設地表生態。

(3)生態優化配置技術。系統研究沉陷區植物群落演替規律，人工調控演替方向與促進建設速度，優化草、灌、喬林分結構，協同植物、動物、微生物生物鏈關系，構建物種多樣、持續穩定的生態系統。

1.4.2主要示范工程

(1)地質環境治理技術與示范。礦區主要有沙地與黃土兩種地貌類型，采煤造成沉降、裂縫等現象在黃土區表現較為明顯，神東自主研發了柳桿障蔽生態錨固坡等一系列技術，有效地治理了沉降、裂縫。

(2)水土保持技術與示范。采用水保整地和林草種植相結合的水保技術，實施了“兩山一灣”(大柳塔東、西山和上灣周邊區域)水土保持工程和一系列小流域(紅石圈小流域、白敖包小流域等)綜合治理工程。大柳塔西山治理區被陜西省水保局命名為“水土保持示范工程”，上灣紅石圈小流域治理工程被水利部命名為“全國水土保持生態環境建設示范工程”。

(3)水源涵養技術與示范。為保護礦區的凈水資源，神東對哈拉溝、石圪臺、考考賴溝、公涅爾蓋溝等水源地采取源頭層層設防、河道束水歸槽等生物措施，防止沙土侵蝕，保護與涵養凈水資源，完成治理8.8 km2。

(4)微生物復墾技術與示范。針對神東礦區干旱、貧瘠、地表沉降、植被受損等特點，神東公司于2008年開始和中國礦業大學(北京)合作開展微生物復墾關鍵技術研究與試驗。通過從當地土壤中篩選出適宜的叢枝菌根真菌，培養后接種于植物根系，增強植物根系對土壤水分和養分的吸收，從而攻克了塌陷區生態治理中土地貧瘠、干旱缺水和塌陷傷根三大技術難題，植物成活率和植株生長量均提高了10%以上。

(5)大柳塔水土保持科技示范園建設。神東規劃建設了集科研與示范為一體的大柳塔水土保持科技示范園，在大柳塔水土保持科技示范園建設了沙棘、文冠果、長柄扁桃(野櫻桃)3個經濟林試驗示范基地。規劃建設50 km2，目前已完成一期建設15 km2，完成投資3 200 萬元。2014年該園被陜西省水土保持局評為省級水土保持科技示范園。神東公司在大柳塔水土保持科技示范園開展了水土保持徑流觀測、風蝕監測、生態環境監測3個監測項目和根系觀測、品種展示、污泥培肥池、矸石利用、水保工程、微生物試驗等 7項科研與示范工作。

2　三大效益

(1)生態效益。監測數據表明，神東礦區開發面積160 km2，治理土地面積達240 km2，治理面積大于開采面積；礦區植被覆蓋率由開發初的3%～11% 提高到目前的60%以上，生態環境不僅沒有遭到破壞，反而得到了大大改善。建成了生態系統穩定、功能完善的地表生態環境。

(2)經濟效益。采用保水開采技術，在保護水資源的同時，大大減少了礦井的排水費用。此外，因采用井下分布式水庫儲水技術，而無需對礦井水進行地面處理，使礦井水直接循環利用，既節省了排污費、污水處理費用，又解決了礦區水資源不足的難題，為礦區脆弱生態環境的綠色建設、綜合治理奠定了基礎。神東礦區因節水和提高生態修復效率，間接獲經濟效益19.78億元。

(3)社會效益。神東公司大規模、高標準建設生態環境，在解決自身可持續發展的基礎上，也為國家、地方生態建設做出了貢獻。神東礦區生態建設涉及4個旗縣10個鄉鎮5萬hm2耕地，治理后土地利用結構日趨合理，為當地農民脫貧致富奠定了基礎。生態林建設在改善生存環境的同時，也改變了當地群眾的精神面貌。生態林的產業化發展，為當地群眾提供了致富的門路，大規模生態建設為社會提供了大量就業機會，為礦區分流人員創造了較大的再就業空間，減輕了社會就業壓力。

3　結　語

經過30多年的開發建設，神東礦區不僅建成了2億t級現代化大型煤炭生產基地，而且將礦區由沙漠建成了綠洲。通過理念創新、技術創新，解決了大規模煤炭開采與脆弱生態環境保護的矛盾，為我國能源戰略西移探索了一條主動型的水土保持生態保護途徑。

(責任編輯孫占鋒)

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1000-0941(2016)09-0035-03

劉軍(1968—)，男，陜西榆林市人，政工師，主要從事水土保持生態環境監測方面的工作。

2016-08-01