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神东矿区生态环境综合防治技术及应用成效

作者/来源:www.esep.org.cn 发布日期:2008-04-18 浏览次数:3314  [打印文章]


摘  要:中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司(以下简称神东分公司)经过二十年的发展,建成全国第一个亿吨级煤炭生产基地,神东分公司在开发煤炭资源的同时,推动绿色采矿技术创新与发展,形成了一套完整的环境保护和生态治理的综合防治成果,通过实践应用,取得了显著的环境效益、经济效益和社会效益,对煤炭开采企业环境保护工作具有普遍的指导意义。

一、神东矿区生态环境介绍

神东矿区地处黄河中游的毛乌素沙漠与黄土高原丘陵沟壑区过渡地带:具有干旱的大陆性气候特征。由于地表物质组成疏松、植被稀少、气候干旱、多风沙,加之地处暴雨中心,洪水,含沙量高,自然灾害频繁,水土流失十分严重,矿区水蚀、风蚀范围广,强度大,其中风蚀面积占矿区面积的92%,水蚀面积占矿区面积的77%;风蚀强度大于2500t/km2的面积占矿区风蚀面积的96%。水蚀强度大于5000t/km2·a的面积占矿区水蚀面积的85%。矿区水蚀、风蚀在时间空间上交替进行,构成了水蚀风蚀迭加的复合侵蚀区,是黄河流域风蚀沙化和水土流失最为严重的地区之一。矿区年平均降水量为436.7mm,降水量不均,丰水时降水达到819.1mm,而枯水年降水仅有108.6mm,蒸发量为1000—1400mm,生态环境十分脆弱,是国家级重点水土流失监督区。面对如此脆弱的生态环境,神东矿区的开发,既有对煤炭资源开发与合理利用的美好发展前景,也面临着大规模开发煤炭资源对自然环境造成巨大影响的严峻形势。

二、传统开采方式对环境的影响

传统采煤方式由于技术装备落后、采煤工艺较差,势必会使原本脆弱的生态环境雪上加霜,对当地的生态环境造成不可弥补的损失。传统方式开采对环境造成。主要影响有:

(一)地表沉陷:土地裂缝、山体开裂导致地下水流失,破坏地下水资源,导致地表植被枯死、耕地毁损,致使土地生产力下降;

(二)矸石排放:煤矸石压占土地逐年增长,而且容易自燃,自燃所形成的废气污染大气环境并带来安全隐患;

(三)污水排放:地层水下泄和采矿过程中的疏排水,破坏了地下水均衡系统,并导致地表河流水量减少或断流;

(四)煤层自燃:损失煤炭资源,易引发矿难,并严重污染空气。

若沿用传统方式开采,神东矿区将出现:

(以年产量1亿吨计)

土地荒漠化
 2000公顷/年
 
矸石地面排放
 2000万吨/年
 
水资源流失
 5000万m3/年
 
煤层自燃
 极易诱发浅埋煤层自燃
 

 

三、神东分公司从整体恢复和改善矿区生态环境的系统思维出发走出一条“以企业发展提供资金保证、井上下互动、大范围治理控制小范围沙化的主动型生态治理”道路。

神东分公司以国有大型企业高度的政治责任感和强烈的社会责任感,坚持落实科学发展观,走新型工业化道路,全力实践走可持续发展的道路,创新井下开采技术,在开发中注重生态环境治理,努力推进建设亿吨级绿色矿区。

(一)坚持技术创新,推进绿色采矿技术发展。

煤炭生产对生态环境的影响,根源在井下,重点也在井下。神东分公司抓住这个根本性的问题,以技术创新为支持,在神东技术体系建立中,注重从技术战略上实施清洁生产,减少排放,综合利用资源,开创绿色采矿新技术,研发出适宜保护地表生态环境的井下开采4项技术,即:薄基岩浅埋煤层保水开采技术、井下清洁开采技术、浅埋易自燃煤层防灭火技术、矿井水采空区过滤与净化技术。充分利用其进行井下治理,使水资源得到有效保护,避免了矸石地面排放、消除了矿井水污染、杜绝了煤层自燃。控制生产对生态环境造成的影响,实现井上下互动式的综合治理,为实现矿区生态环境保护的良性发展奠定基础。

1. 神东煤田属I级发火煤层,加之埋藏浅、采动后,易漏风形成火区。如不能遏制发火趋势,既不能实现安全生产,更不能在一片火海之上谈生态治理。针对这一特殊地质条件,公司创造性地提出并实施了矿井“大断面、多巷道、低负压均压防火”通风系统,发明了浅埋易自燃煤层防灭火技术,降低矿井漏风量,从战略上抑制了井下自然发火,遏制了浅埋深I级发火煤层采空区发火趋势。成功解决了浅地表矿井采空区自燃发火对环境造成的重大危害,从而保护和改善地面植被。

2. 矿区地处干旱地区,水资源十分宝贵。公司在矿井设计中进行了整体考虑,利用自主创新的薄基岩浅埋煤层保水开采技术,回采工作面采用大采区、大工作面的设计和快速推进的装备选型,使采空区顶板整体切落,减少上覆含水层下漏,实现保水采煤。

3. 发明了利用煤矿井下采空区蓄水并通过采空区矸石过滤净化井下废水的技术,把采空区变为具有净化功能的蓄水库,全公司日复用水34193m3,复用水除供生产外,补充到生活用水和生态建设用水,消除了井下水引起的地表水体污染,减少了对地表水的利用,缓解了干旱地区的用水矛盾,取得令人瞩目的经济效益和社会效益。

4. 通过井下清洁开采技术的应用,摒弃了传统煤矿轨道运输,辅助运输采用无轨胶轮化技术。传统模式的巷道必须取直,或破顶或拉底,增加岩石巷道掘进量,产生大量煤矸石。无轨胶轮运输满足煤层地板起伏的使用条件,推动了矿井系统的简化,可使巷道沿煤层掘进,减少或杜绝矸石产出量,实现了无岩巷布置,不仅减少投入,而且井下没有外排矸石、地面取消矸石山,避免土地占用和矸石山着火造成污染。

(二)严格执行国家环保法规和制度,坚持洁净生产,发展循环经济。

神东分公司在生产项目建设中,严格执行国家及地方环保法律、法规和标准、规范,所有建设项目均严格执行“环境影响评价法”、“水保方案”和“三同时”制度。坚持洁净生产,进行源头控制,对产生噪声的厂房和设备安装消声器和砌隔音墙,使噪音污染控制在国家排放标准内;所有矿井配套建设了大规模的洗选加工厂,向社会提供洁净能源;洗煤用水实现闭路循环,对洗选加工后的煤矸石进行综合利用,建成三座矸石电厂,年利用煤矸石200万吨,粉煤灰作为水泥添加剂生产水泥或制砖;煤炭从工作面出井口到洗选加工,直至外装车全部实现栈桥封闭运输,建成全国独有的快速装车站,减少地面煤尘污染;研发了粉尘固化剂,对外运煤炭进行表面喷洒,使运输途中的煤炭风损和煤尘污染降到最低。

(三)创新生态环境治理理念,带动区域整体生态环境功能改善。

神东分公司认真总结汲取煤炭企业先污染后治理、先破坏后恢复的教训,确立了以治理保开发、以开发促治理的思想认识。但是,由于地处生态环境脆弱地区,风沙侵蚀和水土流失严重,初期采取传统的局部治理、修修补补式的治理方式,外围风沙侵蚀和水土流失得不到有效控制,难以取得效果。为此,公司创新治理理念,提出以控制外围风沙侵蚀为前提、内外围结合治理、促进矿区整体恢复和改善矿区生态环境的思路,将矿区生态系统科学地划分为“三圈一水”,即:外围防护圈、周边常绿圈、中心美化圈、矿区绿化灌溉管网。以土壤水分承载能力为依据,研发出适宜的林分结构模式,利用采前植被人工调控与导向演替技术及采后生态系统修复与功能优化技术,保持生态系统的持续稳定。

1. 大面积建设“网障固沙”与林草绿化相结合治理风沙危害,建设矿区绿色外套,形成外围防护圈。

坚持走治沙产业化道路,大面积营造网障固沙、林草绿化相结合的多层次防护体系,治理流动沙地92.36km2,植被覆盖度大大提高。其中,最具代表性的巴图塔沙柳林基地,集固沙、造林、沙柳产业化发展为一体,建设3万亩,设置沙柳机械沙障502万m,栽植活沙柳393万穴,栽植紫穗槐10万穴。内蒙古农业大学沙漠治理研究所实地测定后认为,输沙量减少了91.2%—96.16%,每年可减少风力总搬运泥沙约4万t。二是水源治理生物化。采取源头层层设防,河道束水归槽的生物措施,完成治理面积13302亩。经测定,考考赖水源水中含沙量由6.4kg/t下降到0.2kg/t,哈拉沟和石圪台沟水源水中含沙量由14.7kg/t下降到0.15kg/t,每年可节约水厂排沙费166万元。矿区四个水源地每天涌水量41000t,治理后每年减少入河泥沙15.6万t。三是公路绿化景观化。对位于风沙区的72km铁路与125km公路进行重点绿化,两侧坡面设置了网格沙障,栽植了行道树35万多株。绿化前由于风蚀沙埋每年造成停运达25天以上,绿化后全年无一天停运。矿区公路南北两个通道,全部配以草花景观带,形成绿色走廊。

2. 建设周边绿化林带,实施复垦治理,加大小流域建设,矿区形成周边常绿圈。

周边山地常绿化。周边山地称作“两山一湾”,采取水土保持工程措施和生物措施相结合的方法,进行治理,种植油松与沙棘,投入资金954万元,周边山地营造常绿针叶树18万株,配栽沙棘、杨柴等灌木40万株,小区周边山地形成郁郁葱葱的常绿林景观。

复垦治理与经营一体化。马家塔露天矿是神东矿区唯一的大型露天矿,现开采回填总面积3923亩,复垦率达100%。主要采取了改良土壤与节水浇灌两项措施。通过垫粘土、增施有机物、引洪澄地等措施对土壤进行了改良;利用处理后的补连塔矿井下水及生活污水的氧化塘系统,在复垦区全面布设灌溉管网节水浇灌。复垦区绿化覆盖率达到90%,较开采前提高了15.8倍。栽植各类树木22万株,灌木80多万穴,建成牧草基地1365亩。并建起了养殖场及饲料基地、温室蔬菜大棚、旅游宾馆等,复垦区已建成种养殖立体结构的新型现代化人造生态园,被内蒙古自治区评为AA级旅游区,并被水利部评为全国水土保持生态建设示范基地。

小流域治理综合化。对洪水灾害大、水土流失十分严重的白敖包、红石圈渠、饮马泉、沙沟四条小流域进行了水土保持综合治理。在沟口筑坝拦洪,在沟沿植树,在坡面修挖高标准的水平沟、鱼麟坑,在坑内植树种草,共完成治理面积3925.4亩。特别是红石圈小流域治理工程,已建成全国水土保持示范区。

3. 实行园林化建设,在厂区、生活小区建成中心美化圈。

神东矿区中心美化圈指矿井厂区与生活小区,全面实行园林化建设。九大矿井工业建筑与绿色丛林相掩映,各具特色,乌兰木伦矿大树成荫,补连塔矿花果香浓,大柳塔矿异树奇景,孙家沟井枣树成林。生活小区三季花开,四季常青,大柳塔小区南区以工业设施为主,密植大树,郁郁葱葱;中区以办公生活为主,不露裸地,全部覆以草坪与花卉;北区以生活娱乐为主,叠落花池、园路凉亭、生态停车场等共同构成了新型的园林化景观。乌兰木伦小区完全笼盖在绿树浓荫下,建有绿地公园,挡墙上全部爬满了攀岩植物。生产生活小区绿地覆盖率为38%。其中,生活小区绿地覆盖率为33%。人均占有绿地10m2。矿井与小区多次被评为省、市、县文明示范单位,特别是大柳塔小区在2005年6月4日被国家环保总局命名为全国第一批“绿色社区”。

4. 科学规划,建设矿区绿化灌溉管网,实施河道治理工程,建设秀美水景。

矿区建成纵横交错的灌溉管网,将矿井水进行综合利用,完善了矿区水循环利用系统,使井下水经过处理后用于灌溉绿化,为矿区生态功能圈构建奠定了基础;主要河流乌兰木伦河纵贯矿区中部,在矿区内流长约75km,是黄河粗沙物质的重要来源区,公司实施混凝土防洪护堤10km,实施了河道护岸林工程9914亩,植树36万株,有效控制了两岸泾流中冲刷泥沙与风沙区的入河泥沙,建成了重要的护岸屏障与绿色景观林;规划实施了乌兰木伦河大柳塔小区段的橡胶坝,既可以治理河道,蓄水灌溉,又为矿区广大员工提供了集游、赏、玩为一体的水景。

5. 以煤业快速发展为支撑,为生态治理和环境保护提供体制、资金保障,实现以煤业发展带动生态环境改善。

神东分公司形成完整的生态治理和环境保护工作工作体系,为切实加强生态治理和环保工作提供有力保障。成立了环保管理处,建立了晋、陕、蒙接壤一带最大的环保、水保监测站,开展地下水、废水、空气、废气、噪声、土壤六大类60多个项目的监测,组建了三支专业化队伍,生态治理和环保工作走上科学化、制度化、规范化的轨道。

在资金保障上,从吨煤成本中提取0.45元环保资金,专门用于生态治理和环境保护。煤炭生产的快速发展,不仅为企业制造了良好的经济效益,而且为实施生态治理和环境保护提供了可靠的资金保障。目前矿区产量达到亿吨,每年提取环保资金5000万元。近年来,越是煤炭生产发展速度快,公司投入生态治理、环境保护的资金越大,治理和保护工作的效果越好,实现了煤业支撑带动生态环境改善的良性发展。截止2006年底,仅公司集中治理投入的环保资金累计已达7.6984亿元。

四、神东生态环境综合防治技术所取得的成效

经过多年的不懈努力,神东矿区不仅没有因大规模开发造成环境破坏,而且使矿区原有恶劣生态环境实现逆转,取得了良好的经济效益和社会效益。经国家水利部2005年8月组织对神东矿区水保设施竣工验收,矿区“飞播区”自然恢复覆盖度达到65%以上,林草覆盖达到59.4%以上,2007年林草覆盖率达到63%。公司矿、厂、生产和生活小区建成了环境优美的绿色家园,形成了人与环境相和谐、环境建设与生产发展相互促进的局面,形成了人才、环境、效益的良性循环。

矿区的生态治理取得了重要成果,矿区开发面积59平方公里,生态治理面积达到153平方公里,神东分公司大规模、高标准建设生态环境,在解决自身可持续发展的基础上,也为国家、地方生态环境建设做出了贡献。为当地群众每年提供近50万个就业工日,生活条件得到显著改善。同时,促进了周边区域的经济发展,神东矿区生态建设涉及4个旗县10个乡镇75万亩耕地,经治理后,土地利用结构日趋合理,农田可实现稳产高产,为当地农民脱贫致富奠定基础。伊旗、神木两旗县从全国贫穷县发展成西部和全面百强县,保德县在神东开发建设以来的6年间财政收入提高了20倍,其中,神东贡献率占70%以上。

公司先后多次被全国绿化委员会、国家环境保护总局、国家煤炭工业局绿化委员会、内蒙古自治区绿化委员会授予“绿化先进单位”、“环境保护先进企业”等多种荣誉称号,1993年度被全国绿化委员会授予“全国部门绿化造林300佳单位”;1994年被内蒙古自治区绿化委员会授予“绿化先进单位”;同年被煤炭工业部授予“环境保护优秀企业”,被国家环境保护总局授予“全国环境保护先进企业”;2000年被全国绿化委员会授予“全国部门绿化造林400佳单位”;2001年8月,被授予“全国水土保持先进单位”;2004年6月,被中国煤炭工业协会授予2003年度全国环境保护先进单位;2005年6月,大柳塔小区被命名为全国第一批绿化“先进社区”;同年12月,由水利部黄委会在西安组织的黄河流域大型开发建设项目水土保持工作会议上,神东分公司被评为水土保持先进单位;2006年2月21日,获得全国环保领域的最高奖项——中华环境奖,亦是中国历年唯一获此荣誉的企业;同年3月14日,大柳塔西山生态治理工程被命名为“陕西省开发建设项目水土保持样板工程”。

结    束    语

神东分公司在今后的煤炭生产和环境保护工作中,将进一步落实科学发展观,坚持走新型工业化道路步伐,努力推进亿吨绿色矿区各项事业的发展,为构建绿色矿区与和谐社会做出更大贡献。到2010年,矿区环境质量优于当地环境建设规划功能区要求,矸石利用率、污水利用率均达到70%;环境建设机构及软硬件配置进一步得到加强,产业链进一步延长,在井下建成源头控制的清洁生产系统,在地面建成永续利用的生态资源系统,初步构建起“循环经济”的生产体系,使神东矿区可持续发展能力增强,并在全国煤炭行业中继续保持环境建设领先水平,在中国煤炭行业的环境保护工作及生态建设中起到典型示范作用。

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