煤炭資源的開采對山西生態環境安全的影響研究

范耀秀 王文忠 韓亞芬 常耀杰 馬明璐

摘要：山西我國著名的煤炭工業基地，煤炭資源極其豐富，是我國工業用煤的重要供應基地，因為長期以來粗放式的開采模式和環保觀念的滯后導致山西的自然環境在近幾十年急劇惡化，生態環境所面臨的形勢極其嚴峻。所以本文作者主要通過查閱各類報刊雜記和有關資料，并就自己對煤炭資源開采對山西生態環境安全影響的看法整理綜述寫成此文。

1.概述山西煤炭資源的開采現狀

山西礦產資源豐富，素有“煤鐵之鄉”的稱號。其中，尤以煤炭資源為最，因而又有我國“煤海”之稱。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%，達到6.18平方公里。據1995年全國第三次煤田預測公布的資料，山西省煤炭總儲量為8710.2億噸，占全國總儲量8.57%，其中在2000末內，全省煤炭資源總儲量為3899.1億噸，探明儲量達2661.7億噸，占到全國已探明儲量的44%，其中煉焦煤占53%，動力煤占26.8%，無煙煤占18.7%。全省118個縣（市、區）中，90個縣（市、區）蘊藏煤炭。而大同、寧武、沁水、霍西、河東、西山六大煤田集中了全省99%的煤炭資源。

山西煤炭工業區由大、中、小型礦山并舉組成的工業體系。由大同、平朔、軒崗、西山、陽泉、潞安、晉城、汾西、霍州礦物局、太原煤氣化公司組成的10大煤炭生產基地，正起著龍頭或骨干礦山的作用，統稱國有重點煤礦；由省、地、縣（或相當縣營）營組成的礦山，統稱為地方國有煤礦；由鎮集體和個體組成的礦山，統成為了鎮煤礦。

山西作為全國能源重化工基地，煤炭資源非常豐富，那么煤炭工業就成為山西經濟發展的主要支柱產業之一。隨著現代化的進程，城市發展以及人民生活水平不斷提高，社會對能源需求量與日俱增，而煤炭作為主要的化石能源之一，其開采量也隨之增加。但是資源的開采與消耗必然會帶來相應的生態環境問題，而我們要實現社會可持續發展，必須注重生態安全問題，所以研究資源開采對生態環境安全影響已成為當今社會密切關注的問題之一。

2.煤炭資源開采引起的生態環境安全問題：

煤炭是世界工業資源發展的重要能源-，山西省在相當長的時間內煤炭一直是經濟增長的支柱.但超負荷的開采讓這些造成了生態惡化、環境污染等諸多問題，成為我省發展面臨的最大矛盾。尤其是近幾年來，對于煤礦的整改，使得山西GDP全國倒數，這個問題也越來越亟待解決。

資源與環境經濟之間的關系十分緊密，它們相互促進相互制約，但是由于我省長期的這種單一的資源型、粗放型的經濟增長方式，不僅使生態環境的承載能力超過了負荷，并且引發了十分嚴重的資源浪費以及環境污染、生態破壞的問題，很大程度上制約了山西經濟的發展，使山西的許多城市都成為世界上污染十分嚴重的城市。

2.1不可再生資源消耗嚴重，利用率低，可持續發展困難

在受技術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”、“地道戰”的開采方式，機械化水平低下，資源的回采率僅為百分之二十到二十五，但按照國家規定的最低回采率百分之七十五計算基本一半都不到。據山西省計委統計，全省每年平均浪費煤炭5.6億噸左右，損失各類礦產資源8億噸。

煤炭的綜合開發程度比較低，使用不當以及浪費導致大量寶貴的焦煤等優質煤被作為動力煤使用。另外，在全省煤炭1532.3億噸剩余所有儲量中，按平均25%資源回采率和30%保安壓煤計算，實際剩余可采量僅有268.1億噸，其中：優質侏羅紀煤僅占1.6%，石炭二疊紀煤則占到98%，這就導致了這種不可再生資源的可持續發展困難。

2.2煤炭開采誘發地面塌陷

目前，山西由于采掘煤炭造成的地下采空區面積已達一千三百多萬平方千米，采空區內塌陷面積已達四十二平方千米，若包括裂縫、裂隙及其他變形現象，總面積一萬平方千米。裂縫最長的也有四十五千米，裂縫最寬者將近一米米（見表一）。然而這僅僅是煤礦開采區的一部分影響，如果綜合考慮鄉鎮、村辦小煤窯的亂采亂挖的影響，將至少再增加國有煤塌陷面積會增加將近百分之三十。并且隨著時間的推移煤炭資源的嚴重開發，地表面塌陷面積等變形現象，依然是煤礦開采對自然環境破壞的嚴重問題。

山西煤炭資源開采引發的地表變形等突出問題主要表現為：（a）對建筑物及構筑物的破壞；（b）對地下蓄水構造的破壞；（c）對井下死灰復燃的誘導，使地表引流系數減少；（e）使水利工程遭到破壞；（f）加重水土流失及土地破壞。山西統配煤礦每年因地面塌陷（僅以6個礦物局計）付出的賠償約300萬元，因塌陷影響到居民遷移、飲用水源連同物質損失等費用高達數億元。可見，因煤炭開采形成塌陷，進而造成的經濟損失是極為驚人的。

2.3水資源的破壞

水是人類不可缺少的生命源泉，淡水是一切生物生存的命脈，是人類生活必需的資源，“無糧則荒，無水則亡”。“山西之長在于煤，山西之短在于水。“而這一”長”還是造成這一“短”的一個特殊重要的原因，且煤和水這一“長”一“短”的矛盾已越來越尖銳。（表二）

煤炭開采對水資源的破壞更為嚴重的影響是對生態環境的擾動，主要是很大的程度上改變了地下自然水的補給以及流動狀態；破壞力地下水原有的自然平衡；導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化關系，污染了地下水環境：對煤炭的生產環節帶來了重大安全隱患。

2.4對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298.9萬公頃，森林覆蓋率僅13.17%，在全國排第2l位，人均0.096公頃，只有全國平均水平的1/2。由于原煤的開采，我省為數不多的林草地被破壞，森林的覆蓋面積大幅度下降。有關部門經過對我省的煤田分布與森林分布進行疊加對比分析，可知凡是煤炭開采歷史長的地區很少有森林分布。就目前來看，大同、霍西的礦區植被較少，主要原因就是由于長期煤礦開采所造成。

2.5生態環境問題的日趨突出

目前我省的經濟水平全國靠后，霧霾較為嚴重，甚至我省的八個較大城市中，有6個的大氣環境質量就低于國家二級標準，省會太原在全球十大污染工業城市中名列前幾。大規模地開發利用煤炭資源，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展。太原市大氣環境中的總懸浮顆粒物竟然為世界衛生組織公布標準的8倍之多。

山西素有一向有“中國古建筑之鄉”的榮譽，現在保存的各種古建筑有大約1.8萬處，其中結構類的建筑有9000多處，大氣污染造成酸雨等對文物古跡的破壞也十分強烈。此外空氣中一些有腐蝕性的酸性氣體對建筑設施、文物古跡的侵蝕，大大加速了其難以保存的難度，提高了維修預算。

3.改善生態環境安全采取的措施

3.1煤炭開發技術的改進

為避免和改善采煤引起的危害，我們應改進采煤技術化學方法“采氣”，堪稱煤炭開采技術和煤炭資源利用的一場革命。煤炭地下氣化，就是將處于地下的煤炭進行有控的燃燒，通過對煤的熱作用和化學作用而產生可燃氣體的過程。地下氣化是世界煤炭開發得用的方法之一。也見我國科學攻關的前沿項目。目前全世界只有數幾個國家掌握此技術。它應用的是“有井式、長通道、大斷層、兩階段”氣化技術工藝和u型雙爐并聯運轉方式，它變常規物理采煤為化學采煤，將地面氣化爐搬到了井下，實現了地下無人生產設備，將建井、采煤、氣化三大工藝合而為一。

3.2開采時要做到塌陷區預防治理、綜合開發利用并舉

3.2.1地面塌陷的預防治理

（1）在煤礦開采前要做好地區的水文地質、工程地質條件的勘測，以免造成不必要的水淹和塌陷的事故；（2）加強地下水長期動態觀測等工作，清楚了解地下水補給邊界、地面水和地下水之間的復雜聯系。對于巖層的移位變動狀況，來實現對與開采礦坑涌水量，礦區塌陷等問題的定量預警，保證煤礦開采的正常生產；（3）積極推進機械化開采，減少對煤層頂底板的震動；（4）地下水的大量排抽改變了地下水的水動力條件，增強了地下水溶蝕和搬運的能力；從而加大了地面塌陷的風險，但是能夠通過打鉆注漿，在過水斷面上建立地下截水帷幕來減少地面塌陷和礦坑涌水；（5）用注漿辦法來加固煤層的頂底板，減緩地表沉降，如對斷層、巖溶洞等進行水泥灌漿，可減輕地面塌陷。

3.2.2化害為利綜合開發，進行塌陷區土地復懇。

（1）可進行復土造田和綠化，減少水土流失。通過土地復墾有利于礦區生態環境的改善、種植經濟作物、又利于礦區居民生活水平的提高。（2）對塌陷區采用逐層整石后，頂部覆土，作為礦區和其他建筑用地，可降低礦區各類工程建設的耗資。（3）當礦石性質屬中性或微酸，微編堿時，礦石直接充填塌陷區后，經長期自然風化，可在風化層直接種植適宜的植物，這樣可減少覆土的經濟投入和解決礦區及黃土資源缺少的矛盾。（4）建設坑口電站，采用礦石發電，電站產生的大量粉煤充填于塌陷區時不僅可減少專用灰廠的建設投資，而且充填后的塌陷區同樣可進行生態環境改選和基本建設，對土地進行有效復墾。

3.3盡可能將采煤作道避開城鎮和居民區及地質結構較脆弱地帶

在采礦生產的建設中經常遇到大的各種類型的水體、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煤柱予以保護，但這樣同樣會造成這些脆弱地帶環境安全。而城鎮、居民區一旦被破壞，那么其損失也是不可估量的。所以在采煤時，盡量避開城鎮和居民區及地質結構較脆弱的地帶。

3.4利用經濟政策加大資源補償稅，生態環境環保稅

對資源及礦產資源大規模開發所造成的環境污染進行綜合整治，并由中央政府制定相應的扶持政府，對地區經濟結構進行調整，也成為國內外普遍采取的措施。在國外，許多發達國家都為保護本國的資源和環境而制定了一系列政策。從資源價值化和環境化的角度制定了各種法規，開征了各類稅收，以試圖解決資源耗竭和生態破壞的問題，其中包括征收消費稅、支付使用資金、生態稅（費）、意外收益稅、收入稅等。