王高皓，余飞龙，刘 争，高小龙，王宁杨，马永祥

(宁夏回族自治区煤炭地质局，银川 750002)

宁夏煤炭资源丰富，是我国富煤省区之一。“十三五”期间，宁夏煤炭工业快速发展，同时也与生态环境关联更加紧密，煤炭工业的高质量发展与环境保护是中国高质量发展的有机组成部分[1-2]，要以生态环境高水平保护推动经济高质量发展[3]。

近些年，宁东煤田多座大型煤矿山已建成并投入生产，宁东能源化工基地的建成大力推动了煤炭资源的高效清洁利用，可以预见今后大规模的煤炭开采势必会对宁夏脆弱的生态环境继续造成破坏，煤矿区的生态环境保护工作是宁夏生态环境保护的重要工作[4]。宁夏煤炭工业高质量发展不但要提高煤炭的清洁利用，共伴生矿产的综合利用水平，更要坚持“生态优先、绿色发展”。

本文以最新编制的《宁夏回族自治区煤炭资源图集》反应的煤炭资源分布、开发状况为基础，并结合“要坚持不懈推动高质量发展，加快转变经济发展方式，加快产业转型升级，加快新旧动能转变，推动经济发展实现量的合理增长和质的稳步提升”的思想[5]，落实“在黄河流域生态保护中实现宁夏经济高质量发展[6]”的理念。通过梳理宁夏煤炭资源分布状况与开发现状与煤矿区环境保护关系，总结煤炭资源与矿区环境治理所面临的问题，并提出建议。

1 宁夏煤炭资源分布及开发利用情况

1.1 煤炭资源赋存条件及分布现状

宁夏含煤面积1.17万km2，占全区总面积的17.6%[7]。宁夏地处华北聚煤区西部，鄂尔多斯盆地的西缘[8]，煤炭资源赋存范围是以牛首山-罗山断裂、香山南麓断裂、贺兰山东麓断裂、黄河断裂等赋煤构造以及省界划分为4个煤田：即北部的贺兰山煤田、东部的宁东煤田、西部的香山煤田、东南部的宁南煤田。4大煤田是华北陆块与北祁连早古生代造山带两大构造单元长期活动所形成的裂陷与坳陷，为煤系地层沉积提供了有利场所，并控制了含煤地层的特征与分布(图1)。

图1 宁夏四大煤田赋煤构造单元划分及分布Figure 1 Coal hosting structural unit partitioning and distribution ranges of four large sized coalfields in Ningxia

全区煤炭资源量以及赋存面积大的赋煤构造单元是鄂尔多斯地块，蕴育贺兰山、宁东、宁南3个煤田。赋煤构造单元腾格里早古生代增生楔为小型煤产地，分布零星，蕴育香山煤田。含煤地层分别有：侏罗系延安组，可采煤层数7～13层，可采平均总厚6.21～13.78m；二叠系山西组，可采煤层数1～6层，可采平均总厚25.32m；石炭系太原组，可采煤层数2～13层，可采平均总厚3.67～18.15m；上石炭统羊虎沟组，可采煤层数11层，可采平均总厚12.10 m。宁夏煤种占全国14大煤类中的11类，其中无烟煤、主焦煤和长焰-不黏煤为宁夏优势煤种。

宁夏的煤炭资源空间分布不均匀，具有“东多西少”的分布格局[9]。宁夏地表2000 m以浅预测区潜在资源1248.95亿t。截止2019年末，宁夏累计查明煤炭资源量343.11亿t，其中：贺兰山煤田33.18亿t,占9.7%，宁东煤田279.76亿t,占81.5%，香山煤田6.18亿t,占1.8%，宁南煤田23.99亿t,占7.0%。宁夏保有煤炭资源量329.32亿t。宁夏煤炭资源探明程度较高，煤类齐全，煤质优良，而且埋藏条件好，潜在资源量大，具有广阔的开发利用前景。

1.2 煤炭开发现状

“十三五”期间宁夏煤炭工业快速发展，四大煤田的煤矿生产规模结构发生了质的变化，煤炭资源节约、高效清洁利用、综合利用都有了进一步的提高。2019年末，全区煤炭在产矿井与在建矿井37处，按矿井设计能力划分：大型矿井(设计年产90万t以上)有24对，总设计能力为9 220万t/a；中型矿井(设计45～90万t/a)有8对，总设计能力为495万t/a；小型矿井(设计45万t/a以下)有5对，总设计能力为150万t/a；大中型煤矿占在产煤矿总量的86.5%。

通过一系列政策引导及实施，宁夏四大煤田开发状况如下：一是宁东煤田、宁南煤田重点集中开发，贺兰山煤田自然保护区内矿业权全部退出，外围重点区域所有露天煤矿关闭退出，香山煤田部分中小型煤矿进行兼并重组，其余小矿按照化解煤炭过剩产能的相关政策进行关闭，整体达到了布局优化的目标。二是通过矿产资源开发整合使矿山总数优化减少，小型矿山数量锐减，大中型现代化矿井占比大幅提高，煤炭开发利用结构得到了进一步优化，尤其是贺兰山煤田、香山煤田的露天煤矿大面积关闭退出极大的减轻了自然生态环境的承载压力。

宁夏煤炭资源清洁生产与综合利用已有一定成效，自治区政府持续推进宁东煤化工基地煤炭资源深度转化，降低原煤销售比例，提高煤炭高效清洁利用效率。2016年底神华宁煤400万t煤间接液化项目投产，中国煤制油总产能增加了一倍以上，达到713万t/a，也使得宁东基地成为国内最大的煤制油生产基地。2017年，宁东基地煤基烯烃产能为260万t/a，在建60万t/a，以单个园区计，处于国内第一位。

宁夏近些年的煤炭资源全面规划与布局，为合理、有序、科学的开发煤炭资源具有重要的指导作用，促进了宁夏煤炭工业高质量发展。

1.3 煤炭生产与消费

2019年末，宁夏原煤产量7472.7万t，在2014年的基数上增产102.5万t，“十三五”以来，宁夏每年煤炭消费总量在0.9～1.4亿t左右，年均增长9.3%，增长率高于同期水电、风电及光伏发电的13.3%，而石油、天然气消费比重逐年递减。2019年，宁南煤田火电用煤360万t，宁东煤田火电用煤5293万t、煤化工用煤3 608万t。随着宁东—浙江外送电电源项目陆续建成，煤炭供需矛盾十分突出且较长时间难以逆转。受此影响，宁夏煤炭价格竞争优势明显，煤制油化工用煤特别是气化原料用煤，也出现了阶段性的供给紧张。

2015年宁夏首次由煤炭净调出变成了净调入省区，且需要净调入煤炭量逐年持续增大，2018年和2019年分别需要净调入煤炭4 710万t和6 227万t。随着宁东化工基地相关项目的陆续建设投产，煤炭需求急剧增加，宁夏煤炭开始处于需大于供的现象。煤炭需求缺口已经严重影响到煤化工、火电等项目的规划建设，进而制约宁夏社会经济发展。

因此水电、风电及光伏发电等清洁能源在宁夏能源消费的比重虽然有所增加，但煤炭工业未来一段时期在宁夏国民经济发展中依然占有重要地位。

2 宁夏生态修复的意义

宁东煤田的宁东能源化工基地是我国十四个大型煤炭基地之一。地理上黄河流经香山煤田，宁东煤田、贺兰山煤田分布于黄河两侧，三大煤田地处黄河流域中游风积沙地区，自然生态环境比较脆弱，水资源匮乏，抗扰动能力差。煤炭开采成为该地区生态环境最严重的人为干扰因素。

随着宁东煤田更多的大型煤矿山的建成，煤炭产能会进一步增加，大规模煤炭开采会产生一系列的蝴蝶效应，会造成地下水位进一步下降，地表水系逐渐干涸，草场退化等问题，尤其宁东是宁夏煤炭资源开发程度较高，煤炭资源分布最大的煤田，其处于毛乌素沙漠东缘，未来的煤炭资源大规模开发直接加速了该地区的沙漠化程度。当前宁夏针对四大煤田不同的地质构造，地表环境研究程度不足，针对性的生态环境研究项目不多，相关技术人员对煤炭开采与地质环境的技术结合不足，造成对煤矿区生态修复的指导性有所欠缺。而新建的大型煤炭企业忙于应对生产，对生态环境修复治理投入的经费不足，缺少大量实践的生态修复的实践经验来做技术支撑。

“生态优先、绿色发展，以水而定、量水而行”。这是习总书记对黄河流域高质量发展提出的要求。如何科学制定宁夏煤矿区生态修复解决方案，系统解决宁夏生态保护和煤矿资源开发问题，才能走出宁夏自己的"生态优先、绿色发展"的高质量之路。

3 宁夏生态环境修复与高质量发展面临的基本问题

3.1 煤矿区自然生态环境特点

宁夏位于我国内陆腹地，北部是黄河灌溉区，地势平坦，土壤肥沃；中部比较干旱，雨量少，风沙大，土地贫瘠，生存环境较差；南部山区，丘陵沟壑临立，六盘山地区阴湿高寒。宁夏土地类型多样，全区农林牧土地共381.5万hm2，占全区国土总面积的73.4%，但受水资源限制，全区土地质量差异较大，优质耕地面积所占比例不到30%，且分布不均衡[10]。

宁夏煤矿区生态环境脆弱，煤炭资源开发所产生的环境问题具有特殊性，四大煤田自然环境恶劣，干旱缺水，多属于荒漠丘陵，植被稀缺，煤炭开采后对生态环境的恢复治理难度较大[11]。

3.2 水资源短缺对高质量发展的影响

宁夏大气降水、地表水和地下水都十分贫乏，人均水资源异常短缺，不足全国人均水平的1/3[12]。水是煤炭工业发展的大动脉，宁东煤田、宁南煤田矿井水大部分进行排放，矿井水外排无法及时利用更是造成严重的水质型缺水[13]。

宁东能源化工基地相关项目的陆续建设投产，煤炭资源的深度转化，降低原煤销售比例，大力发展了煤炭高效清洁利用水平，推进了煤炭化工产业的高质量发展。比如建成并投运的85万t/a煤制甲醇、50万t/a煤制烯烃、400万t/a煤炭间接液化等多个现代煤化工项目，2019年就需要转化煤炭3 221万t。

煤炭开采与煤化工都需要大量的水资源，2019年，宁东煤田13座矿井使用黄河水全年共计1 700万t，煤化工使用黄河水7 310万t。13座矿井实际排水量全年5 922万t，矿井水复用量仅为1 105万t，回收利用率仅仅为20%。由此可见，随着宁夏煤炭需求急剧增加，对水资源的消耗较大，提高矿井水的利用率，可减缓对对黄河水的依赖程度，才能保证宁夏煤炭工业高质量发展。

3.3 煤矿区主要的生态环境问题

宁夏煤炭资源大规模高强度开发会造成地下水位下降和水体污染等问题。尤其是宁东煤田、宁南煤田在开发过程中，为保证矿井安全，会大量抽排地下水，这部分水体会通过地下煤尘、岩尘污染，再经过矿井排放会对地表水系、田地存在着污染隐患。；

宁夏大中型煤矿开采不少已经形成了不同程度的采煤塌陷区，伴生带来的地面沉陷降低了土壤环境容量，对煤矿区及周边地区生产生活带来了安全隐患。采煤形成的地裂缝、塌陷坑在灵武矿区、鸳鸯湖矿区、马家滩矿区、石沟驿矿区、汝箕沟矿区内随处可见，导致房屋倒塌、地表变形、公路路基破坏；矿井水排放导致含水层发生改变，引发采煤塌陷，这对生态环境造成较大的影响。

2019年，宁夏已查明采煤塌陷区面积达到185km2，损害各类道路总里程56.57km，治理已有采煤塌陷区面积103.56 km2，治理率56%。其中宁东煤田累计形成采煤塌陷区面积118.57 km2，治理面积55.17km2；贺兰山煤田累计形成采煤塌陷区面积51.75 km2，治理面积45.02km2；宁南煤田累计形成采煤塌陷区面积14.68km2，治理面积2.89km2。根据现有矿井开采接续计划、采用地表变形量预测法等研究方法预测未来五年内宁东煤田、宁南煤田新增采煤塌陷区面积36.83km2，随着矿区煤炭开采空间持续纵深推进，新的塌陷防控防控形势更加严峻，制约宁夏煤炭工业高质量发展，迫切需要引入新技术进行治理。

宁东煤田各矿山矸石产量大，是煤矿区最大的污染源[14]。截止到2019年末，宁东煤田煤炭产量5 800万t。矸石产量187.6万t，综合利用95万t，利用率约51%，主要用于矿区公路的路基材料，覆土绿化，个别矿井用于报废巷道填充，大部分煤矸石只是堆积排放，矿山缺乏相对有效的回收利用方法，随之产生了排矸场地紧缺和相应的环保问题。随着宁夏多座大型煤矿山建成并投产，后期高强度的开采，更加剧了煤矸石的堆积，对矿区整体生态环境造成干扰与破坏更加严重。宁夏地理位置的特殊性与脆弱的生态环境属性叠加，决定宁夏必须要走人工生态修复+自修复的路，而现有的技术难以支撑其高质量发展。

3.4 宁夏当前煤矿区环境治理成效及不足

贺兰山国家级自然保护区面积1 935km2，是珍贵稀有树种和马鹿、岩羊、马麝等珍稀濒危动物及其柄息地[15]。保护区内就是贺兰山煤田，含煤面积约为636km2，煤层厚度较大，顶底基岩较薄，煤矿大部分都为露天开采，因岩层土层被剥离造成原有地貌破坏。近年来，贺兰山内大量的露天煤矿关闭退出，自治区政府对保护区进行了综合治理，治理修复面积达200余km2，使贺兰山生态环境得到显著改善，但煤矿区内植被恢复速度较慢，生态系统有趋向于失衡。

2019年底，宁夏重点对资源枯竭型城市，宁东能源化工基地以及石炭井矿区、汝箕沟矿区、同心县窑山地区、王洼矿区、炭山矿区等5个煤矿区进行治理。但随着宁夏煤炭消费增长和历史遗留下的大量的矿山地质环境问题，理论和技术创新是宁夏生态环境修复的迫切需求，如何科学制定煤矿区生态修复解决方案，系统解决生态保护和煤矿资源开发的问题，无疑成为宁夏高质量发展的重中之重。

4 宁夏煤炭工业高质量发展的建议

“十三五”期间，宁夏已经优化了煤炭工业布局，但依然缺乏煤炭资源保护性开发与生态环境保护相关的研究，宁夏作为黄河流域的重点区域，要坚持“绿水青山就是金山银山”的理念，大力推进生态保护修复工作,成为新时代我国高质量发展的助推器[16]。为此，提出了以下方面的建议：

1)宁夏生态环境的特征，决定了其煤炭资源开发必须重视生态环境，煤炭资源高强度的开发早已经对煤矿山的地表环境，水资源环境产生了破坏，现阶段贺兰山煤田、香山煤田煤矿关闭退出后的生态修复与治理还面临着历史欠账问题，工作深度不够。贺兰山煤田生态修复和治理多以地貌恢复，植被重建为主，虽有成效，但对深层次的地下地质体结构的稳定性和生态循环系统破坏程度、煤炭开采造成的裂隙与地表土层的风化分解等研究还不够，不能保证重塑后的生态系统可持续发展，需引起更高的重视。

2)煤炭开发对水环境生态的影响规律是生态保护研究的基础，煤矿开采后水资源和生态系统具有一定自修复能力，但水环境的研究必不可少，可采用四维地球物理探测方法从含煤地层煤岩层结构及采动裂隙演化规律分析入手，加强煤炭开采对各宁东、宁南煤田水资源分布格局的影响以及开发利用的研究，煤炭开发对地下水及生态环境的影响规律与机制研究，构筑地面水库，保护水资源。

3)宁夏煤矿区生态环境治理应从以前的被动防治到现在的主动治理，宁夏煤炭矿山的生态保护与修复治理还欠缺标准化体系，新技术方法比较欠缺，需加强生态环境修复工作，相关调查、监测以及预警能力。特别是加强贺兰山、香山煤田的历史遗留矿山的生态环境治理和地质环境恢复，对特种煤建立煤炭资源储备基地进行保护。

4)矿山开采后对于煤层气、矿井水、煤矸石以及其他煤系共伴生矿产的利用水平不高，大力发展其再利用水平并有序开发是保护矿区生态环境的主要途径。

宁南煤田煤炭主要为火电利用，需加强煤炭分质分级，划分煤炭清洁利用方向，助力当地脱贫攻坚。宁东煤田已经提高了煤炭的高效清洁利用水平，但要继续加强煤系矿产资源的综合利用规划，形成煤炭循环利用经济体系，支持建设矸石电厂，利用矸石发展新型墙体建筑材料，持续推进煤层气开发利用，发展清洁能源利用，可提高煤炭工业的高质量发展。

5)加强矿区煤炭开采后的沉陷规律调查，分析矿区各类型地质环境灾害的形成原因，划分开采所诱发的地质环境类型，尤其以宁东煤田、宁南煤田为主，提出矿井开采方式的适用条件，宁东煤田处于毛乌素沙漠边缘，如果将沙漠砂充填废弃矿井，不但可实现煤炭绿色开采，也可减少对地下水系统以及地表环境的破坏，矿井水排放可增加沙漠水源，有效遏制土地沙化。但需要进行充填体量、成本与采矿效益之间的均衡研究。