公炳然
易煤网回答您：煤炭开采对生态环境有着广泛而深刻的影响。为了保持产煤地区生态环境能够满足人类社会可持续发展的需要，在加大矿区生态环境治理的同时，要把煤炭开采引发的破坏限制在生态环境可承载的程度之内。煤炭开采对区域生态的影响主要是采煤地表沉陷，其表现形式为地表移动变形影响土地利用、加速水土流失、加速土地沙化、地表建构筑物损害等，露天开采则是完全破坏原地表植被、建构筑物。 我国幅员辽阔，煤炭资源分布不均，不同煤炭资源赋存地域的经济发展不平衡，煤炭资源开发区域生态环境特征差异较大。我国煤炭工业在促进国民经济发展的同时也带来了一系列的生态环境问题，如空气、地表水、土壤的质量下降，生态系统的退化，生物多样性丧失，农作物减产等。当前，煤炭开采对生态环境的影响主要表现为地表沉陷、水资源破坏、煤矸石堆积、水土流失、植被破坏、湿地缩减、大气和水环境污染等。对于采煤造成的环境污染问题，可通过加大环境治理的技术投入与资金投入、政策的激励和约束得到有效解决。从长远发展看，环境污染因素对一定区域的煤炭开采构成了弱约束。对于采煤造成的生态破坏，从产生机理上分析，是由于采煤过程中地表塌陷、地表水流失、地下含水层疏干，破坏了矿区原有的水土条件，致使矿区各种林木、草灌生长受到严重影响，矿区植被覆盖率逐年下降，进而导致矿区整个生态系统的恶化。另外，我国煤炭资源分布与能源消费需求、生态环境容量呈逆向分布。随着我国煤炭开采重心的北进西移，生态环境条件在很大程度上制约着煤炭资源的开发。根据煤炭资源开发对生态环境的影响特点及资源环境特点，将煤炭开采的生态环境约束界定在土地资源、水资源、煤矸石、人口搬迁、生态现状、煤炭资源6个主因素上，从可持续发展的角度提出了煤炭资源开发的环境容量的指标体系。 从土地资源角度分析，八大区块中蒙东区、北疆区受影响的土地资源量少，东北区、晋陕蒙(西)宁区、南疆甘青区受影响的土地资源量中等，其余煤炭分区受影响的土地资源量较大。 从煤炭资源的角度看，八大区块中蒙东区、北疆区、南疆甘青区、晋陕蒙(西)宁区煤炭资源丰富，其余煤炭区煤炭资源缺乏。 从水资源的角度看，八大区块中南疆甘青区水资源最为丰富，西南区、东南区、北疆区、东北区水资源量中等，晋陕蒙(西)宁区、蒙东区、黄淮海区水资源较为缺乏。 从生态环境现状看，八大区块中北疆区、南疆甘青区、晋陕蒙(西)宁区受制约程度大，东北区、西南区、东南区受制约程度小。 综合来看，八大区块中，综合环境容量的大小为蒙东区>南疆甘青区>北疆区>西南区>晋陕蒙(西)宁区>东北区>东南区>黄淮海区。我国煤炭资源时序性开发布局需要重视上述结论。 
煤炭开发利用对生态环境影响及对策浙江煤炭网2012-3-12 8:14:22 本世纪以来，我国煤炭开发利用量以年均2亿吨的速度增长，2011年已突破35亿吨，占世界的45%左右。煤炭的大规模开发利用带来了严峻的生态环境破坏和污染物排放问题，对可持续发展和人身健康构成了严重的威胁。 一、煤炭开发对生态环境的影响 1、水资源区域分布不均衡且破坏严重 我国主要煤炭基地水资源总体短缺，13个大型煤炭基地中12个缺水，以晋陕蒙地区为例，该区探明煤炭资源保有储量占全国的64%，但水资源仅全国水资源的6%，矿区供水主要靠抽取地下水资源和矿井水综合利用。在中西部地区寻找煤矿建设所需要的水资源，比找煤更为紧迫，也更为困难。从长远来看，中西部地区煤炭工业发展不仅缺水，而且必然也存在着和工农业争水的问题。另一方面，煤炭资源大规模开发活动造成地表挖损、塌陷、压占等，致使地形地貌发生改变，对地下水、地表植被等造成一定的破坏，水土流失和土地荒漠化日益加剧。据统计，山西省平均开采1 t煤炭，矿井排水87 t，每年因采煤破坏地下水2亿m3。而全国采煤破坏排放地下水约60亿m3/a，仅25%得到利用，水资源浪费也十分严重。 2、土地与地面建筑物塌陷 地下煤炭大面积开采导致地表沉陷，在地下潜水位较高的矿区（如华东矿区），地表沉陷会引起塌陷区积水，严重破坏土地资源。据统计，全国因采煤区地表塌陷造成的土地破坏总量达40万公顷以上，开采万吨原煤所造成土地塌陷面积平均达20-33公顷，每年因采煤破坏的土地以3-4万公顷的速度递增，这一问题在粮食和煤炭复合主产区显得尤为突出。2010年底，全国采煤塌陷面积累计达55-60万公顷，直接经济损失约数十亿元。煤炭开采造成矿区土地塌陷，占用耕地，诱发滑坡、垮塌等地质灾害和水土流失，迁村移民等一系列生态与社会问题。 3、矸石露天排放造成环境污染 煤矸石每年排放量占当年煤炭产量的10%-15%。近年来，我国平均每年排放矸石约0亿吨，压占土地面积300-400 公顷以上。初步统计，我国现有煤矸石山1600余座，矸石堆积量已超过60亿吨，占地70000公顷以上，形势相当严峻。以山西省为例，煤矸石累计堆积量高达10多亿吨，形成了300多座矸石山，随着煤炭生产的高速增长，每年新增煤矸石约8000万吨。煤矸石堆积占用大量土地，侵蚀大片良田；风化后扬尘危及周边大气环境；淋溶水经地面径流和下渗，所含的硫化物和重金属元素严重污染地表水体、土壤和地下水源；长期堆存时，经空气、水的综合作用，产生一系列物理、化学和生物变化，发生自燃而释放包括SO2在内的大量有害有毒气体，破坏矿区生态，诱发附近居民呼吸道疾病和癌症；矸石山的不稳定极易导致滑坡和喷爆，引发地质灾害，酿成重大灾害，造成人员伤亡，毁坏财产和地面设施。 二、煤炭利用对生态环境的影响 煤炭利用过程中向环境释放了大量二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）、挥发性有机化合物（VOC）、悬浮颗粒物等大气污染物和CO2等温室气体。研究表明，燃煤利用过程中排放的SO2 、NOx和颗粒物分别占全部人为源排放量的94%、60%和70%左右，是主要的大气污染物来源。 1、酸沉降由硫酸型向复合型转变 二氧化硫和氮氧化物均为致酸物质，其大量排放会引起酸沉降问题，影响范围已经由局地性污染发展成为区域性污染，甚至成为全球性污染。我国西南、华中及东部沿海地区已成为继欧洲和北美地区之后的世界第三大酸雨区。“十一五”期间，我国加大了二氧化硫控制力度，燃煤电厂脱硫等控制措施得到坚决执行。与对SO2排放的研究与控制形成强烈反差的是，目前我国针对NOx的综合控制还刚刚起步，NOx排放量仍处于快速增长的态势。NOx的快速增长部分或全部抵消了SO2控制对酸沉降的改善效果，也使我国酸沉降由硫酸型向硫酸和硝酸复合型转变。 2、颗粒物造成的沙尘和灰霾污染严重 颗粒物是影响城市空气质量的最主要的污染物，目前监测的300 多个城市中约有三分之二的城市PM10 超过国家二级标准。此外，在一些大中城市，随着对粗颗粒物控制的有效性的提高，细粒子在颗粒物中所占的比例日趋上升，而且细粒子中含有高浓度的有机物、硫酸盐和硝酸盐等二次成分，对人体健康构成很大威胁。我国城市监测的PM5浓度最高达150 ug/m3，超过美国标准年均限值(15 ug/m3)的8-10倍。目前京津冀、长三角和珠三角等城市群地区频发灰霾天气，大气能见度明显下降，就是高PM5浓度与不利气象条件共同作用的结果。1957－2005年间我国东部年平均能见度下降约10千米，下降速率约24 千米/年，西部能见度下降的幅度和速率约为东部的一半，表明我国以能见度下降为表征的区域霾问题日趋严重，且东部表现更为明显。 3、臭氧和光化学污染问题凸显 与此同时，另外一种区域性污染问题光化学污染随着经济发展和机动车的增长日趋显著。以北京为例，1996年以后臭氧的超标日和小时数，以及最大小时浓度都呈逐年增加的趋势。在1998年采取大气污染控制紧急措施之后臭氧污染有一定程度的减轻，但近年来没有明显改善。臭氧最重要的前躯物除NOx外，还有挥发性有机污染物（VOC），但我国目前还几乎没有针对挥发性有机污染物的控制措施。 4、应对全球气候变化压力日益增大 在煤炭利用的过程中，除排放大量大气污染物外，还排放了二氧化碳、甲烷、氧化二氮等温室气体。目前，我国的CO2排放总量已成为世界首位，人均温室气体排放量也已达到世界平均水平，CO2减排压力日益增大。 三、措施与建议 1、控制煤炭开发总量，绿色开发煤炭资源 在具有保证一定时期内持续开发的储量前提下，用安全、 高效、环境友好方法将煤炭资源最大限度采出的生产能力称为科学产能，它要求“资源、人力、科技与装备、投入”都必须达到相应的要求和标准，是煤炭行业和一个矿区综合能力的体现，包括安全开采、绿色开采和高效开采三个方面的要求。 根据工程院提出的科学产能评价指标体系的要求，通过对晋陕宁蒙甘、华东区、东北区、华南区和新青区进行的现场调研和评价，结果表明，2010年我国共361个矿井实现或基本实现科学开采，科学产能约为10亿吨，仅占全国煤炭总产量的30%左右。 最乐观的估计，2030年，我国可建成科学产能近40亿吨，但需要大幅度加大煤炭开发投入力度，预计累计需要投入5万亿元，代价过大。如果通过加强管理、加大投入、改进技术与装备，2030年科学产能有望达到33亿吨，占总产能的比重达到70%左右。 提高科学产能比重，有效控制煤炭开发对环境的影响和破坏，需要采取以下三个方面的举措：第一，设定科学产能标准，控制煤炭开发总量。针对煤炭生产中的资源浪费、环境破坏等问题，对煤炭开采的资源、安全、装备、环境等条件加以限定，设定科学产能标准，符合条件的准予开采，达不到国家规定科学产能标准的企业强制退出煤炭生产，对资源浪费严重、安全生产条件不达标、瓦斯防治能力不足的煤矿坚决予以关闭。第二，完善煤炭完全成本体系，改革煤炭价格形成机制。煤炭安全、高效、绿色开采必然导致开采成本上升，要使开采成本得到合理补偿，必须消除煤炭价格市场化的体制障碍。应建立“以煤炭成本为基础，完全市场化”的价格形成机制，逐步建立煤炭期货交易市场和煤炭价格指数，取消行业性建设基金和不合理收费。第三，加快制定煤炭安全、高效、绿色开采的财税优惠政策。应加快制定具体的财税优惠政策（包括增值税、所得税和资源税等），为形成煤炭安全、高效、绿色开采的成本补偿提供法律制度保证。 2、强化污染物控制，实施环境友好的煤炭利用战略 1） 在重点区域推进煤炭总量控制和多污染物联防联控 我国煤炭消费区域分布不平衡。东部地区单位面积煤炭消费量和单位面积污染物排放量均高于中部地区、远高于西部地区，空气污染问题也最为严重。在城市群地区，燃煤和污染物排放集中的现象更为突出，直接导致了严重的灰霾，光化学烟雾等污染问题。对于这些重点区域，应实行特殊的综合控制对策，包括煤炭总量控制和多污染物联防联控。根据空气质量的目标制定各污染物总量控制的目标，进而根据多污染物总量控制倒逼燃煤总量控制。大气污染联防联控的重点污染物是二氧化硫、氮氧化物、颗粒物、挥发性有机物等，重点行业是火电、钢铁、有色、石化、水泥、化工等，重点企业是对区域空气质量影响较大的企业。 2）在重点行业推进煤炭总量控制和清洁燃烧技术 受环境污染和气候变化的双重约束，需要对重点行业实施煤炭利用总量控制。要使燃煤消费量逐渐向燃烧效率高，易于进行污染控制的大型燃煤设备倾斜，同时配以先进的经济有效的污染控制技术。电力行业实施“清洁燃烧-协同减排-综合利用”三元一体化的污染控制技术路线。炼焦行业实施“大型化-资源化-清洁化”的污染控制技术路线。工业炉窑实施“先进工艺-多污染物协同控制-副产品回收利用”的污染控制技术路线。 3）充分利用市场机制和经济政策，建立排污交易制度 实施排放权交易制度，实际是给予污染排放企业充分的灵活性来选择减排方式，激发企业污染控制的积极性。在总量控制方案和排放许可证制度相继推出以后，实施排放权交易，以市场手段促进二氧化硫减排就有了可行性。我国目前的排污权交易尚处于起步和试点阶段，需要不断突破机制体制障碍，完善相关的法规标准，推进排污权交易规范、高效的实施。 3、开展煤炭清洁高效发展战略研究及相关技术攻关 煤在作为主要能源的同时，也是环境的主要污染源，对生态的破坏与安全的威胁不容忽视。在新的历史时期，科学发展、安全发展、节约发展是煤炭工业发展的方向，如何清洁、高效、可持续地利用好煤，是当前我们面临的最大课题。通过对煤炭从开采、运输、发电、转化等全产业链的各环节进行深入调查、研究和分析，提出具有前瞻性、科学性、可行性的我国煤炭清洁高效开发利用的战略目标及措施建议是首要的。中国工程院组织400多位院士和专家进行的“中国煤炭清洁高效可持续开发利用战略研究”重大咨询项目即将完成。 与此同时，还要加强煤炭开发利用科学技术研究和攻关，努力依靠科技进步，改进技术、设备和工艺，实现煤炭清洁生产。相关企业应坚决克服短期效益行为，推进洁净煤技术的开发与应用，利用生态环境技术实现废弃物的循环利用。通过废弃物的循环利用，实现煤炭污染物的最低排放。煤矿必须充分考虑到对生态环境的影响，采取科学合理的防治措施，把环境保护提升到技术、经济的高度来考虑，从源头上预测，边开采边治理，将煤矿开发利用对环境的破坏降低到最低限度。更多资讯请关注浙江煤炭网
一、煤炭赋存的地质环境状况地质概况地质学中的鄂尔多斯盆地是指中朝板块西部连片分布中生界(特别是二叠系和侏罗系)的广阔范围。长期以来，地质工作者把它看作是一个独立的、自成体系的中生代沉积盆地。本书所研究的鄂尔多斯能源基地的范围与地质学中的鄂尔多斯盆地范围基本一致，大致在北纬34°～41°20'，东经105°30'～111°30'。具体的地理边界为东起吕梁山，西抵桌子山、贺兰山、六盘山一线。南到秦岭北坡，北达阴山南麓，跨陕西、甘肃、宁夏、内蒙古、山西5省(区)。面积约40万km2。鄂尔多斯盆地是一个不稳定的克拉通内部盆地，盆地基底形成后，在其后的盖层发展演化过程中，先后经历了坳拉槽—克拉通坳陷(内部和周边)—板内多旋回的陆相盆地及其前渊—周边断陷等盆地原型的多次演化，现在的鄂尔多斯盆地是上述若干个盆地原型的叠加(孙肇才等，1990)。从中生界开始，基底地层对于盖层的影响就已经很不明显，并且表层褶皱在盆地内部也极不发育。所以盆地内中生界以上的地层产状大都比较平缓，断裂和裂隙比较少。鄂尔多斯盆地的基底岩系分为两类，一类是由变粒岩岩相(麻粒岩、浅粒岩、混合花岗岩及片麻状花岗岩等)组成的太古宇;另一类是由绿岩岩相组成为主(绿片岩、千枚岩、大理岩和变质伪火山岩)的中古元古界。基底岩系之上的沉积盖层年代自中元古界至第三系(古、新近系)，累积最大厚度超过10000m。其中，中古元古代在全盆地范围内沉积了厚达1500m的长城系石英砂岩和蓟县系合叠层石的硅质灰岩。早古生代在盆地中部沉积了400～700m的碳酸岩海相沉积，在南缘和西缘同期沉积达4500m。晚石炭至早二叠世早期，在本区形成了一个统一的以煤系地层为特征的滨海相沉积，沉积厚度为150～530m。晚三叠世盆地范围内部形成内陆差异沉降盆地，包括了5个明显的陆相碎屑岩沉积旋回，即晚三叠世延长组，早中侏罗世延安组、中侏罗世直罗-安定组、早白垩世志丹群下部及上部(孙肇才，1990)。早白垩世末期的燕山中期运动，导致本区同中国东部滨太平洋区一起，在晚白垩世至第三纪(古、新近系)期间，作为一个统一的受力单元，在开阔褶皱基础上发生大面积垂直隆起。就在这个隆起背景上，形成了环鄂尔多斯中生代盆地的以汾、渭、银川和河套为代表的新生代地堑系，并在其中沉积了厚达数千米至万米的以新第三系(新近系)为主的地堑型沉积。而盆地中心部位的晚白垩世至第三纪(古、新近纪)地层大面积缺失。第四纪以来，鄂尔多斯盆地中南部大部分地区沉积了大厚度的黄土;而其北部却由于隆起剥蚀而没有黄土沉积。鄂尔多斯盆地南部大部分为黄土高原。黄土高原的地形外貌在很大程度上受古地貌的控制。基底平坦而未受流水切割的部分为黄土塬，而受到较强侵蚀的塬地则变为破碎塬。在陕北的南部和甘肃陇东地区的塬地保存较完好，如著名的洛川塬和董志塬。在流水和重力作用下，黄土地层连同基底遭到严重切割的地貌成为黄土梁和峁。另外，由于流水侵蚀还可形成狭窄的黄土冲沟和宽浅的黄土涧地，使梁峁起伏，沟壑纵横，地形支离破碎，是人为活动频繁、植被破坏与水土流失最为严重的地区。鄂尔多斯北部隆起的高平原地区由于气候干旱，长期受风力侵蚀，形成众多的新月形流动沙丘和半固定、固定沙地。北部有库布齐沙漠，南部有毛乌素沙地，东部为黄土丘陵。库布齐沙漠为延伸在黄河南岸的东西带状沙漠，大部分流动和半流动沙丘边沿水分较好。毛乌素沙地多为固定和半固定沙丘，水分条件较好，形成了沙丘间灌草地。煤炭赋存的地质环境鄂尔多斯盆地煤炭资源丰富，已探明储量近4000亿t，占全国总储量的39%。含煤地层包括石炭系、二叠系、三叠系和中下侏罗统的延安组。(1)侏罗纪煤田含煤岩系为下中侏罗统的延安组，由砂、泥岩类及煤层组成，其中泥岩、粉砂岩约占70%左右，透水性弱，其上覆直罗组、下伏富县组均为弱透水岩层。侏罗纪地层中地下水的补给、径流条件差，以风化裂隙为主，构造裂隙不很发育，风化带深度约40～60m，风化带以下岩层的富水性很快衰减。矿井涌水量在一定深度后不仅不再随开采深度的增加而增大，而且会减少，风化带以下地下水径流滞缓，水质很差，矿化度高。矿床水文地质类型一般属水文地质条件简单的裂隙充水型。但在有第四系松散砂层(萨拉乌苏组)广泛分布及烧变岩分布区，水文地质条件往往变得比较复杂，特别在开采浅部煤层时、可能形成比较严重的水文地质和地质环境问题。按照矿井充水强度及水文地质条件的差异，可将侏罗纪煤田划分为4个水文地质分区:①黄土高原梁峁区。主要分布于盆地北部。区内地形切割强烈，上部无松散岩层覆盖或砂层巢零星分布，降水量少而集中，不利于地下水的补给与汇集，岩层富水微弱，矿床充水以大气降水为主，矿井涌水量很小，矿床水文地质条件简单。②烧变岩分布区。沿主要煤层走向呈带状分布，深度一般在60m以浅，宽度受煤层层数、间距、倾角、地形等因素控制。岩层空隙发育，透水性能好，其富水性取决于补给面积和含水层被沟谷切割程度，当分布面积较大或上覆有较广泛的第四纪砂层时，富水性较强，对浅部煤层开采有影响，也常是当地重要的供水水源。③第四系砂层覆盖区。砂层出露于地面且广泛覆盖于煤系之上，厚度数米至数十米，甚至更厚。区内大气降水虽然较少，但砂层的入渗条件很好，可以在大范围内获得大气降水的就近渗入补给，然后汇集到砂层厚度较大且古地形低洼处，以泉或蒸发的形式排泄，在矿井开采浅部煤层时常是最主要的充水水源，可能出现涌水、涌砂问题。该区浅部煤层开采矿床水文地质条件中等至复杂居多。砂层水和烧变岩水往往有密切的水力联系，赋存有宝贵的水资源，但不适当的采煤和采水都可以导致大面积补给区的破坏和水质的污染及生态环境的恶化。因此，在煤田开发中应将采煤、保水和生态环境的保护作为一项系统工程统一规划。④一般地区。不用上述3个水文地质分区的其他地区。该区煤系地层地下水的补给条件不好，含水微弱，矿床水文地质条件属简单，少数中等，矿井涌水量多数为每小时1m3至数十立方米。(2)陕北三叠纪煤田该煤田位于盆地中部的黄土梁峁地区。地下水在黄土梁区接受大气降水的少量补给，在沟谷中排泄，径流浅，水量小，岩层富水性弱，风化带以下岩层富水性更弱，矿化度很高，水文地质条件多为简单，属裂隙充水矿床。(3)石炭、二叠纪煤田分布于盆地东、南、西部盆缘地区的石炭二叠纪煤田，煤系基底为奥陶、寒武系灰岩，是区域性的强含水层，煤系本身含水比较微弱，属裂隙-喀斯特充水矿床。其矿床水文地质条件的复杂程度，取决于煤系基底灰岩水是否成为向矿井充水的水源及其充水途径和方式。现分区叙述如下:①东部地区。包括准格尔煤田和河东煤田。煤系下伏灰岩强含水层的地下水位埋藏很深，常在许多矿区的可采煤层之下，煤系地层含水微弱，矿床水文地质条件简单，奥陶系灰岩水为矿区的主要供水水源。从长远看，当煤层开采延伸到奥陶系灰岩水位以下时，灰岩水将威胁到下部煤层的开采。②南部渭北煤田。奥灰水地下水位标高为380m左右，而煤层赋存标高从东至西逐渐始升。如在东部太原组煤层的开采普遍受到奥灰水的威胁，而西部铜川矿区的多数煤层则均赋存在灰岩地下水位以上。在渭北煤田，由于奥灰与煤系的接触关系为缓角度不整合，使得不同地区煤系下伏的灰岩岩性和富水性不同，形成不同的水文地质条件分区。380m水位标高以上的煤层，其矿床水文地质条件多为简单至中等，而380m水位标高以下的煤层，水文地质条件属中等至复杂。奥陶系、寒武系灰岩沿煤田南部边缘有部分山露或隐伏于第四系之下，接受大气降水直接或间接补给，灰岩和强径流带也沿煤田的南部边缘分布于浅部地区。故开采浅部煤层时，矿井涌水量大，开采深部煤层时突水的可能性增大，但水量则有可能减少。在韩城矿区北部，黄河水与灰岩水之间有一定的水力联系。灰岩水是当地工农业的最主要水源、要考虑矿坑水的综合利用和排供结合。③西部地区。煤系与奥陶系灰岩之间有厚度较大的羊虎沟组弱含水层存在，奥灰水不能进入矿井，煤系含水比较微弱，矿床水文地质条件多属以裂隙充水为主的简单至中等类型(王双明，1996)。二、煤炭开发过程中的地质环境状况变化煤炭开发引起的地质环境问题受矿山所处的自然地理环境、地形地貌、地层构造、水文气象、植被，以及矿产工业类型、开发方式等经济活动特征等因素的影响。目前鄂尔多斯盆地煤矿地质环境问题十分严重。地下开采和露天开采对矿区地质环境影响方式和程度不同。该区煤矿以地下开采为主，其产量约占煤炭产量的96%。尤以地下采煤导致的地质环境问题最为严重，主要地质环境问题以煤矿业导致的地质环境问题结果作为分类的主要原则，可以分为资源毁损、地质灾害和环境污染三大类型及众多的表现形式(表3-2)(徐友宁，2006)。根据总结资料与实地调查，结合重点区大柳塔矿区及铜川矿区实际情况，我们重点介绍以下5个突出的地质环境问题:①地面塌陷及地裂缝;②煤矸石压占土地及污染水土环境;③地下水系统破坏及污染;④水土流失与土地沙化;⑤资源枯竭型矿业城市环境恶化。地面塌陷与地裂缝地下开采形成的地面塌陷、地裂缝造成耕地破坏，公路塌陷，铁轨扭曲，建筑物裂缝，以及洼地积水沿裂隙下渗引发矿井透水等事故。在干旱地区由于地表水系受到破坏，导致矿区生产、生活，以及农业用水发生困难。同时，还可诱发山地开裂形成滑坡。表3-2 煤炭开采的主要地质环境问题地面塌陷和地裂缝在大中型地下开采的煤矿区最为普遍，灾害也最为严重。如甘肃的华亭煤矿，宁夏的石嘴山、石炭井煤矿和陕西的渭北韩城—铜川，以及神府—东胜煤田矿区。由于黄土高原人口密集，地面塌陷对土地的破坏主要是对农田的破坏。陕西渭北地区的铜川、韩城、蒲白、澄合等矿务局各矿区位于黄土台塬，该区是陕西渭北优质农业产区和我国优质苹果生产基地，这些国有大中型老煤矿区几十年地下开采导致了地面塌陷、地裂缝，以及山体开裂，成为西北地区煤矿开发对农业生产破坏最为严重地区之一。陕西省采空区地面塌陷总面积约110km2，主要分布于渭北及陕北煤矿区。不完全累计，1999年底，铜川矿区地面塌陷82km2，占到全省地面塌陷区38%，其中80%为耕地。煤矿区的地面塌陷最为严重，这是因为煤层厚度较金属矿体要大，过采区的空间较金属及其他非金属矿山要大得多，且上覆岩层多为松软的页岩、粉砂岩及泥质岩层。煤矿地表塌陷和地裂缝的范围及深度与采煤方法、工作面开采面积、采区回采率，以及煤层产状等多种因素有关。一般而言，埋深愈浅，开采面积越大，地面塌陷、裂缝范围及深度也越大。榆林神府矿区大砭窑煤矿开采5#煤层，煤层4～6m，埋深90～100m，1992年5月5日，矿井上方发生地面塌陷12000m2，陷落深度7m。宁夏石嘴山市石嘴山煤矿开采面积15km2，而塌陷面积已达97km2，是其开采面积的135%，形成深达8～20m地表塌陷凹地，部分地段的裂缝宽达1m。矿区铁路运输基地高出塌陷区10～20m，使得矿山企业每年用于铁路垫路费高达100万元，穿越矿区的109国道被迫改道。陕西省煤矿采空区地面塌陷总面积约110km2(表3-3)，主要分布于渭北及陕北煤矿区。其中铜川市老矿区因开采较早，地面塌陷比较严重，到1999年底，不完全统计其地面塌陷82km2，占到全省地面塌陷区38%，其中80%为耕地。而神木县近几年煤矿开发力度不断增大，加之煤层埋藏较浅，地面塌陷程度增大，截至2001年，该县乡镇煤矿造成地面塌陷达32km2。表3-3 鄂尔多斯能源基地陕西境内煤矿区地面塌陷(据西北地矿所)陕西省渭北煤田的铜川、黄陵、合阳、白水、韩城各矿区、陕北神府煤田的大柳塔、大砭窑、洋桃瑁、沙川沟、刘占沟、新民矿等矿区，均出现有不同程度的地面塌陷、地裂缝及山体滑坡，造成大面积的农田被毁、房屋开裂、铁轨扭曲、公路塌陷、矿井涌水等。2001年7月，特大暴雨使黄陵店头陕煤建五处矿区仓村三组的2hm2耕地发生地面塌陷、地裂缝，地裂缝最宽可达15m，塌陷落差达45m，60%耕地已无法复垦，农田搁荒，预计经济损失达270万元。铜川煤矿区地裂缝5400余条，以王石凹煤矿为例，在1∶5000的地形图上填绘的裂缝就有70多条，总长度近7000余米。神府矿区大柳塔矿201工作面煤层埋藏浅，1995年7月10日开始回采，放顶后地表形成裂缝，实测裂缝区面积为5m2。第一期开采计划完成后，预计未来大柳塔矿采空区总面积8hm2，可能发生地裂缝区域总面积约45hm2。裂缝区与采空区面积之比为94。目前塌陷面积达到7km2。20世纪90年代，甘肃窑街矿区矿井地面占地1hm2。地面塌陷20处共计54hm2，地面塌陷面积比80年代扩大了4%，每年以47hm2的速度扩大，10年间因塌陷引起的特大型山体滑坡等灾难性地质事故数起。80年代造成水土流失面积449～550hm2，90年代达到663～720hm2。煤矸石压占土地及污染水土环境煤矸石是采煤和选煤过程中的废弃物，通常占煤矿产量的12%～20%，是煤矿最大的固体废弃物之一，其堆积会压占土地植被。陕西黄陵店头地处黄土高原地带，小流域地区的森林植被良好，但是部分煤矿排放的煤矸石堆积在山坡上，压占了生长良好的杂木林。陕西韩城下峪口黄河滩地湿地芦苇茂密，生态环境良好，但是下峪口煤矿排放煤矸石填滩造地，却压占并破坏了黄河湿地生态资源与环境，应引起有关部门的高度重视。煤炭资源大面积连续开采，造成了难以恢复的地下水破坏，同时导致地表河流流量锐减，生态环境破坏。1997年以来，陕西神府煤田开发区已有包括窟野河在内的许多河流出现断流。煤矸石堆积长期占压土地。截至2000年，铜川矿务局下属12个矿山，煤矸石累计堆存量99万t，大小矸石山150余处，其中100万t以上的矸石山35处，矸石压占37km2。堆积的矸石山易发生自燃，产生大量硫化氢等有害气体，对周边村民身体健康产生很大危害。据有关资料，每平方米矸石山自燃一昼夜可排放CO8kg，SO5kg，H2S和NO22kg等。依据国家卫生标准规定，居民区大气环境中有害物质的最高允许浓度SO2日均浓度为15mg/m3、H2S为01mg/m3，显然，煤矸石自燃区的大气环境污染超过了国家标准，必然危害居民身体健康。陕西铜川矿务局下属共有13个矿井，其中6个矿井煤矸石堆存在自燃(图3-2)，矸石山周围SO2，TSP，苯并芘等都严重超标，据有关资料在自燃矸石山周围工作过5年以上的职工患有不同程度的肺气肿。陕西韩城桑树坪矿矸石山自燃造成空气中SO2和CO2严重超标，其中SO2浓度平均超标16倍，CO2浓度平均超标20倍。在这种空气环境下，甚至发生了工人昏倒在排矸场的现象。图3-2 铜川矿务局王石凹煤矿正在冒烟的矸石山煤矸石不仅造成大气污染，矸石山淋滤水还会造成临近地表水源、地下水，以及矸石山下伏土壤的污染。本次调查在铜川矿务局金华山煤矿采集的矸石山淋滤水样，颜色发黑，经检测发现是酸性水，pH值为82，COD为5mg/L，悬浮物含量0mg/L，重金属含量汞、镉、铜、镍、锌、锰均超标;在三里洞煤矿采集的矸石山淋滤水pH值为77，COD为6mg/L，TDS含量达658g/L，水化学类型为Mg·SO4型;这些矸石山淋滤水流入地表水体或渗入土壤，都会造成一定程度的污染。地下水系统破坏及污染鄂尔多斯能源基地煤炭开采区大多为严重缺水地区。矿井疏干排水造成地下水均衡系统的破坏，地下水位下降，水量减少。煤矿酸性及高矿化度井水造成地下水污染，加剧了水资源危机。煤炭资源大面积连续开采，造成了难以恢复的地下水破坏，同时导致地表河流流量锐减，生态环境破坏。1997年以来，陕西神府煤田开发区的不少河流断流，如2000年窟野河断流75d，2001年断流106d。由于煤矿采空区裂缝遍布，最宽达2m多，局部地区地面下降2～3m，导致原流量达7344m3/d的双沟河已完全干涸，400多亩水田变为旱地，杨树等植被大片枯死。陕西渭北铜川、蒲白、澄合和韩城等煤矿是矿井突水主要发生地，素有渭北“黑腰带”之称的铜川、蒲白、澄合、韩城四大煤矿区又是高瓦斯矿区，1975年5月11日，铜川矿务局焦坪煤矿前卫矿井发生重大瓦斯煤尘爆炸事故，死亡101人，受伤15人，全井造成严重破坏。2001年4月，铜川、韩城两起瓦斯爆炸造成86人死亡的重大恶性事故，社会影响极坏。陕西省的矿井突水主要发生在渭北铜川、蒲白、澄合和韩城等煤矿区。1989年，上述4个矿务局27个煤矿31处自然矿井，受地下水威胁的矿井占3%。据不完全统计共计发生矿坑突水36次，其中1975～1982年该区发生奥灰岩土石事故29次，占其矿井突水事故地56%。该区矿井下水灾主要来源于奥灰岩岩溶水和古窑采空区积水。1960年1月19日，铜川矿务局李家塔煤矿发生老窑突水53476m3，淹没巷道18条，总长1880m，直接经济损失7142元，死亡14人。20世纪60年代以前，该区带主要矿井巷道还位于+380m水平面上，70年代后，蒲白、韩城、澄合等新建矿区部分开拓巷道位于+380m水平面之下。1974年以后，象山、马沟渠、桑树坪、董家河、权家河、二矿、马村矿相继发生奥灰岩突水事故29次，淹没巷道万余米，致被迫停产，重掘巷道的巨大损失，直接经济损失近2000万元。宁夏石嘴山煤矿区因地面塌陷，地裂缝交错，地面低凹积水，地表水沿裂隙进入地下巷道，使矿区多次发生突水事件，造成人员伤亡和巨大的经济损失(表3-4)。表3-4 宁夏石嘴山煤矿矿井突水一览表陕西黄陵县店头沮水河两岸分布着十几家个体小煤矿，不顾后果在河道下采煤，在8km2范围内形成4处较大的塌陷区，均横跨沮水河床，地裂缝达20cm，最大塌陷区面积达1000m2以上，大片耕地塌陷，民房出现裂缝，饮水井水量和水质发生变化。1998年9月13日个体小煤矿牛武矿非法开采沮河河床保安煤柱，并越界穿过沮水河，同个体水沟小窑多处相互打通，发生矿井透水，最终导致苍村一号斜井西采区被淹，使陕西黄陵矿业公司一号煤矿主平硐在1999年“24”发生重大突水事故，涌水量瞬间增至800m3/h，迅速淹没了3条平硐。小煤窑无序采煤不仅造成自己淹井停产，也给黄陵矿业公司造成直接经济损失3401万元，间接经济损失3100万元。同时，沮水河河水在上游进入煤矿采空区后，又在下游报废小煤窑井口流出排入沮水河，给居民生产和生活带来了很大困难。黄陵个体煤矿无序开采诱发的矿井突水事故再一次说明采矿业的发展必须遵循可持续发展原则，合理布局，加强矿业秩序的日常监督管理，才能使整个采矿业沿着健康的轨道发展。长期以来，由于技术水平所限和认识不足，矿井水被当作水害加以防治，矿井水被白白排掉而未加以综合利用和保护。2000年，西北地区国有矿井煤产量3785万t，平均吨煤排水量3t，其他矿井煤产量5209万t，平均吨煤排水量324t。西北地区的煤矿主要位于干旱、半干旱地区，矿区水资源匮乏，毫无节制的排水不仅大大破坏了地下水资源，增加了吨煤成本，而且还导致地面塌陷、地下水资源流失、水质恶化，还可能造成地下突然涌水淹井事故。煤矿矿井水多属酸性水，未加处理直接排放，加剧了干旱地区矿山用水危机。陕西、宁夏、内蒙古部分矿井水pH值均小于6，陕西铜川李家塔矿井水pH值更低为3。酸性矿井水直接排放会破坏河流水生生物生存环境，抑制矿区植被生长。甘肃、宁夏、内蒙古西部大部分矿井及陕西中部和东部等矿井水是高矿化度水，一般矿化度均大于1000mg/L。2002年7月在陕西渭北煤矿区的一些矿务局调查时发现，陕西白水部分矿山存在将坑道废水直接排入地下岩溶裂隙，导致岩溶水污染，此问题应引起有关部门的高度重视，尽快采取措施保护岩溶水，使地下水资源不受污染。水土流失与土地沙化水土流失导致的土壤侵蚀是生态恶化的重要原因。黄土区、黄土与风沙过渡区的矿区水土流失量最大。陕西的铜川、韩城、神府煤矿区;宁夏的石嘴山、石炭井煤矿区;陕蒙神府—内蒙古东胜水土流失都十分严重。有关环境报告资料预测，陕西神府—内蒙古东胜矿区平均侵蚀模数按21万t/km2·a，面积按3024km2计算;年土壤侵蚀量为04万t。据几个矿区开发前后不同时期的遥感资料以及河流、库坝、泥沙资料综合分析和计算表明，煤矿开采后水土流失量一般为开采前的2倍左右。内蒙古的乌达等矿区，侵蚀模数达10000～30000t/km2·a，是开采前水土流失量的0～5倍。陕西黄陵矿区建矿前土壤侵蚀模数为500t/km2·a，建矿5年后，土壤侵蚀模数已达1000t/km2·a。随着矿区的开发水土流失问题日益严重，不仅破坏了生态环境，还直接威胁矿区安全。例如，陕西神木中鸡煤矿由于矿渣倾入河道，占据河床2/3的面积，1984年8月雨季时河水受阻回流，造成特大淹井事故。煤炭开采形成的地面塌陷造成浅层地下水系统破坏，使塌陷区植被枯死，为土地沙漠化的活化提供了条件。其次，露天煤矿、交通及天然气管道工程建设占用大量耕地，破坏植被，使表土疏松，使部分原已固定和半固定沙丘活化。戈壁沙漠区煤矿废渣堆放，风化加剧了土地沙化。陕西神府煤田矿区大规模开发以及地方、个体沿河沟两岸乱挖滥采，破坏植被，导致沙土裸露，加剧水土流失和土地沙化。自80年代中期开发以来，毁坏耕地7hm2，堆放废渣6000多万t，破坏植被7hm2，增加入黄泥沙2019万t。据“神府东胜矿区环境影响报告书”提供的预测结果，若不采取必要的防沙措施，矿区生产能力达到3000万t规模时，将新增沙漠化面积64km2，煤矿开发导致的沙漠化面积为自然发展产生沙漠化面积的53倍，新增入河泥砂量480万t，比现有条件下进河泥砂量增加7%。煤炭资源枯竭与城市环境恶化鄂尔多斯现有煤田有些开发较早，可以追溯到20世纪五六十年代。起初，由于技术落后，造成资源浪费，加之很多矿区达到服务年限，到现在已无资源可采。如铜川矿务局是1955年在旧同官煤矿的基础上发展起来的大型煤炭企业。全局在册职工30041人，离退休人员32691人，职工家属约6万人。由于生产矿井大多数是50年代末60年代初建成投产的，受当时地质条件和开采条件所限，所建矿井煤炭储量、井田范围、生产能力小，服务年限短。80年代以来先后有9对矿井报废，实施关闭，核减设计能力396万t。目前全局8对生产核定能力965万t/a，均无接续矿井。东区部分矿井资源枯竭，人多负担重，生产成本高，正在申请实施国家资源枯竭矿井关闭破产项目。生产发展接续问题日益突出，企业生存发展面临严峻挑战。矿业城市的可持续发展受到地方政府及相关学者的关注。煤炭资源枯竭的直接后果是矿业城市面临转型，大量问题需要解决，如人员安置、环境改善、寻找新的主打产业等。三、煤炭开发引起的地质环境问题对煤炭开采的影响大规模的煤炭开发活动不但极大地破坏了当地的地质环境和生态环境，也在很大程度上制约了煤炭开采活动的正常进行，主要表现在以下几个方面:(1)采煤塌陷及地裂缝造成水资源量减少、地下水体污染，影响矿区采煤活动的正常运行采煤塌陷造成含水层结构破坏，使原来水平径流为主的潜水，沿导水裂隙垂直渗漏，转化为矿坑水;在采矿疏干水过程中又被排出到地表，在总量上影响地下水资源。采煤塌陷形成塌陷坑、自上而下的贯通裂隙，使当地本就稀缺的地表水、地下水进入矿坑而被污染，使地下水质受到影响，进而影响到地下水的可用资源量。如在神府东胜矿区，采煤塌陷一方面使萨拉乌苏组含水层中地下水与细沙大量涌入矿坑，造成井下突水溃沙事故;另一方面矿坑排水需大量排放地下水，既浪费了宝贵的水资源，又破坏了矿区的水环境(张发旺，2007)。另外，采煤塌陷对水环境造成影响的最重要因素是塌陷裂缝。其存在不但增加了包气带水分的蒸发，造成地表沟泉、河流等的干涸，而且增加了污染物的入渗通道，从而导致土壤水和地下水体的污染。西北煤矿区水资源原本缺乏，再加上塌陷及地裂缝造成的可用水资源量的减少，使矿井用水、洗煤厂用水、矿区生活用水等均面临严峻挑战。(2)煤层及煤矸石自燃不但浪费了大量煤炭资源，而且影响煤炭开采鄂尔多斯盆地北部的侏罗系煤田分布区，煤层埋藏浅深度只有0～60m，并且气候干旱，植被稀少，形成了有利于煤田大规模自燃的气候条件。因此煤层及煤矸石自燃大面积分布，如乌海煤田、神东煤田等。煤层及煤矸石自燃不仅会烧掉宝贵的煤炭资源，并且会影响煤炭开采、污染空气，造成巨大经济损失。(3)矿坑突水事故不但破坏了地表水和地下水资源，往往也会淹没矿井巷道，严重影响煤炭开采，造成重大人员伤亡和经济损失在我国，大部分石炭-二叠系煤炭开采时会受到水量丰富的奥陶系灰岩水的威胁。由于水量巨大，流速快，水压高，奥陶系灰岩水造成的突水事故往往十分巨大，如1984年6月发生的开滦范各庄煤矿发生的世界罕见的特大奥陶系灰岩水突水事故，突水4d内把范各庄煤矿淹没，又突入相邻的吕家坨煤矿并将其全部淹没，并向另一相邻矿林西矿渗水，经过4个月才完成封堵工作，造成的经济损失达5亿元以上。在鄂尔多斯盆地，石炭-二叠系煤层主要分布在铜川、蒲白、澄合和韩城一线，历史上共发生矿坑突水事故40余次。如1960年1月19日铜川矿务局李家塔煤矿发生老窑突水53476m3，淹没巷道18条，死亡14人。陕西黄陵县店头沮水河两岸个体小煤矿无序生产，1998年9月至1999年3月造成一系列突水事故，给黄陵矿业公司造成的直接经济损失就有3401万元，间接经济损失3100万元。
