煤炭资源的开采对山西生态环境安全的影响研究

范耀秀 王文忠 韩亚芬 常耀杰 马明璐

摘要：山西我国著名的煤炭工业基地，煤炭资源极其丰富，是我国工业用煤的重要供应基地，因为长期以来粗放式的开采模式和环保观念的滞后导致山西的自然环境在近几十年急剧恶化，生态环境所面临的形势极其严峻。所以本文作者主要通过查阅各类报刊杂记和有关资料，并就自己对煤炭资源开采对山西生态环境安全影响的看法整理综述写成此文。

1.概述山西煤炭资源的开采现状

山西矿产资源丰富，素有“煤铁之乡”的称号。其中，尤以煤炭资源为最，因而又有我国“煤海”之称。在全山西省15，6平方公里的土地面积中，含煤面积占到39.6%，达到6.18平方公里。据1995年全国第三次煤田预测公布的资料，山西省煤炭总储量为8710.2亿吨，占全国总储量8.57%，其中在2000末内，全省煤炭资源总储量为3899.1亿吨，探明储量达2661.7亿吨，占到全国已探明储量的44%，其中炼焦煤占53%，动力煤占26.8%，无烟煤占18.7%。全省118个县（市、区）中，90个县（市、区）蕴藏煤炭。而大同、宁武、沁水、霍西、河东、西山六大煤田集中了全省99%的煤炭资源。

山西煤炭工业区由大、中、小型矿山并举组成的工业体系。由大同、平朔、轩岗、西山、阳泉、潞安、晋城、汾西、霍州矿物局、太原煤气化公司组成的10大煤炭生产基地，正起着龙头或骨干矿山的作用，统称国有重点煤矿；由省、地、县（或相当县营）营组成的矿山，统称为地方国有煤矿；由镇集体和个体组成的矿山，统成为了镇煤矿。

山西作为全国能源重化工基地，煤炭资源非常丰富，那么煤炭工业就成为山西经济发展的主要支柱产业之一。随着现代化的进程，城市发展以及人民生活水平不断提高，社会对能源需求量与日俱增，而煤炭作为主要的化石能源之一，其开采量也随之增加。但是资源的开采与消耗必然会带来相应的生态环境问题，而我们要实现社会可持续发展，必须注重生态安全问题，所以研究资源开采对生态环境安全影响已成为当今社会密切关注的问题之一。

2.煤炭資源开采引起的生态环境安全问题：

煤炭是世界工业资源发展的重要能源-，山西省在相当长的时间内煤炭一直是经济增长的支柱.但超负荷的开采让这些造成了生态恶化、环境污染等诸多问题，成为我省发展面临的最大矛盾。尤其是近几年来，对于煤矿的整改，使得山西GDP全国倒数，这个问题也越来越亟待解决。

资源与环境经济之间的关系十分紧密，它们相互促进相互制约，但是由于我省长期的这种单一的资源型、粗放型的经济增长方式，不仅使生态环境的承载能力超过了负荷，并且引发了十分严重的资源浪费以及环境污染、生态破坏的问题，很大程度上制约了山西经济的发展，使山西的许多城市都成为世界上污染十分严重的城市。

2.1不可再生资源消耗严重，利用率低，可持续发展困难

在受技术投入等客观因素制约的条件下，大部分的煤矿依然在采用旧的“地雷战”、“地道战”的开采方式，机械化水平低下，资源的回采率仅为百分之二十到二十五，但按照国家规定的最低回采率百分之七十五计算基本一半都不到。据山西省计委统计，全省每年平均浪费煤炭5.6亿吨左右，损失各类矿产资源8亿吨。

煤炭的综合开发程度比较低，使用不当以及浪费导致大量宝贵的焦煤等优质煤被作为动力煤使用。另外，在全省煤炭1532.3亿吨剩余所有储量中，按平均25%资源回采率和30%保安压煤计算，实际剩余可采量仅有268.1亿吨，其中：优质侏罗纪煤仅占1.6%，石炭二叠纪煤则占到98%，这就导致了这种不可再生资源的可持续发展困难。

2.2煤炭开采诱发地面塌陷

目前，山西由于采掘煤炭造成的地下采空区面积已达一千三百多万平方千米，采空区内塌陷面积已达四十二平方千米，若包括裂缝、裂隙及其他变形现象，总面积一万平方千米。裂缝最长的也有四十五千米，裂缝最宽者将近一米米（见表一）。然而这仅仅是煤矿开采区的一部分影响，如果综合考虑乡镇、村办小煤窑的乱采乱挖的影响，将至少再增加国有煤塌陷面积会增加将近百分之三十。并且随着时间的推移煤炭资源的严重开发，地表面塌陷面积等变形现象，依然是煤矿开采对自然环境破坏的严重问题。

山西煤炭资源开采引发的地表变形等突出问题主要表现为：（a）对建筑物及构筑物的破坏；（b）对地下蓄水构造的破坏；（c）对井下死灰复燃的诱导，使地表引流系数减少；（e）使水利工程遭到破坏；（f）加重水土流失及土地破坏。山西统配煤矿每年因地面塌陷（仅以6个矿物局计）付出的赔偿约300万元，因塌陷影响到居民迁移、饮用水源连同物质损失等费用高达数亿元。可见，因煤炭开采形成塌陷，进而造成的经济损失是极为惊人的。

2.3水资源的破坏

水是人类不可缺少的生命源泉，淡水是一切生物生存的命脉，是人类生活必需的资源，“无粮则荒，无水则亡”。“山西之长在于煤，山西之短在于水。“而这一”长”还是造成这一“短”的一个特殊重要的原因，且煤和水这一“长”一“短”的矛盾已越来越尖锐。（表二）

煤炭开采对水资源的破坏更为严重的影响是对生态环境的扰动，主要是很大的程度上改变了地下自然水的补给以及流动状态；破坏力地下水原有的自然平衡；导致了以矿井为中心的大幅降落漏斗；影响了降水、地表水与地下水之间的转化关系，污染了地下水环境：对煤炭的生产环节带来了重大安全隐患。

2.4对山西森林资源的破坏

我省森林面积小，覆盖率低，目前全省森林面积仅298.9万公顷，森林覆盖率仅13.17%，在全国排第2l位，人均0.096公顷，只有全国平均水平的1/2。由于原煤的开采，我省为数不多的林草地被破坏，森林的覆盖面积大幅度下降。有关部门经过对我省的煤田分布与森林分布进行叠加对比分析，可知凡是煤炭开采历史长的地区很少有森林分布。就目前来看，大同、霍西的矿区植被较少，主要原因就是由于长期煤矿开采所造成。

2.5生态环境问题的日趋突出

目前我省的经济水平全国靠后，雾霾较为严重，甚至我省的八个较大城市中，有6个的大气环境质量就低于国家二级标准，省会太原在全球十大污染工业城市中名列前几。大规模地开发利用煤炭资源，大量地依赖以“煤”为主的矿石能源消耗，始终威胁着我们省广大人民的生存发展。太原市大气环境中的总悬浮颗粒物竟然为世界卫生组织公布标准的8倍之多。

山西素有一向有“中国古建筑之乡”的荣誉，现在保存的各种古建筑有大约1.8万处，其中结构类的建筑有9000多处，大气污染造成酸雨等对文物古迹的破坏也十分强烈。此外空气中一些有腐蚀性的酸性气体对建筑设施、文物古迹的侵蚀，大大加速了其难以保存的难度，提高了维修预算。

3.改善生态环境安全采取的措施

3.1煤炭开发技术的改进

为避免和改善采煤引起的危害，我们应改进采煤技术化学方法“采气”，堪称煤炭开采技术和煤炭资源利用的一场革命。煤炭地下气化，就是将处于地下的煤炭进行有控的燃烧，通过对煤的热作用和化学作用而产生可燃气体的过程。地下气化是世界煤炭开发得用的方法之一。也见我国科学攻关的前沿项目。目前全世界只有数几个国家掌握此技术。它应用的是“有井式、长通道、大断层、两阶段”气化技术工艺和u型双炉并联运转方式，它变常规物理采煤为化学采煤，将地面气化炉搬到了井下，实现了地下无人生产设备，将建井、采煤、气化三大工艺合而为一。

3.2开采时要做到塌陷区预防治理、综合开发利用并举

3.2.1地面塌陷的预防治理

（1）在煤矿开采前要做好地区的水文地质、工程地质条件的勘测，以免造成不必要的水淹和塌陷的事故；（2）加强地下水长期动态观测等工作，清楚了解地下水补给边界、地面水和地下水之间的复杂联系。对于岩层的移位变动状况，来实现对与开采矿坑涌水量，矿区塌陷等问题的定量预警，保证煤矿开采的正常生产；（3）积极推进机械化开采，减少对煤层顶底板的震动；（4）地下水的大量排抽改变了地下水的水动力条件，增强了地下水溶蚀和搬运的能力；从而加大了地面塌陷的风险，但是能够通过打钻注浆，在过水断面上建立地下截水帷幕来减少地面塌陷和矿坑涌水；（5）用注浆办法来加固煤层的顶底板，减缓地表沉降，如对断层、岩溶洞等进行水泥灌浆，可减轻地面塌陷。

3.2.2化害为利综合开发，进行塌陷区土地复恳。

（1）可进行复土造田和绿化，减少水土流失。通过土地复垦有利于矿区生态环境的改善、种植经济作物、又利于矿区居民生活水平的提高。（2）对塌陷区采用逐层整石后，顶部覆土，作为矿区和其他建筑用地，可降低矿区各类工程建设的耗资。（3）当矿石性质属中性或微酸，微编碱时，矿石直接充填塌陷区后，经长期自然风化，可在风化层直接种植适宜的植物，这样可减少覆土的经济投入和解决矿区及黄土资源缺少的矛盾。（4）建设坑口电站，采用矿石发电，电站产生的大量粉煤充填于塌陷区时不仅可减少专用灰厂的建设投资，而且充填后的塌陷区同样可进行生态环境改选和基本建设，对土地进行有效复垦。

3.3尽可能将采煤作道避开城镇和居民区及地质结构较脆弱地带

在采矿生产的建设中经常遇到大的各种类型的水体、建筑物、铁路及矿井井巷。一般情况下这些水体、建筑物、铁路及矿井井巷需及留设煤柱予以保护，但这样同样会造成这些脆弱地带环境安全。而城镇、居民区一旦被破坏，那么其损失也是不可估量的。所以在采煤时，尽量避开城镇和居民区及地质结构较脆弱的地带。

3.4利用经济政策加大资源补偿税，生态环境环保税

对资源及矿产资源大规模开发所造成的环境污染进行综合整治，并由中央政府制定相应的扶持政府，对地区经济结构进行调整，也成为国内外普遍采取的措施。在国外，许多发达国家都为保护本国的资源和环境而制定了一系列政策。从资源价值化和环境化的角度制定了各种法规，开征了各类税收，以试图解决资源耗竭和生态破坏的问题，其中包括征收消费税、支付使用资金、生态税（费）、意外收益稅、收入税等。