赵 宇，谢景立，陈 闯，李云峰

（国家电投集团内蒙古能源有限公司，内蒙古 通辽 028011）

煤炭是支撑经济社会发展和进步的主要基础性能源，根据地质赋存条件，一般分为地下开采和露天开采2 种类型。随着大型煤田的发现，露天开采比重逐步增加，2020 年露天开采煤炭产量达到9.5 亿t，占总量的18%，对保证能源供给安全发挥着越来越重要的作用。

1 露天煤矿生态环境保护现状

1）露天煤矿开采方式特点及对环境的影响。露天煤矿开采具有安全性高、开采效率高、采出率高、成本低等优点，但露天开采对环境的破坏也是客观存在的[1]，伴随着煤层覆盖物的全面揭露，采场和外排土场的原始生态被直接改变，“水气声渣”等废弃物直接暴露于周边环境，这种“直接性”影响引起了更为广泛的关注。

2）对策措施及成效。为有效控制露天开采对生态环境的影响，自然资源、生态环境等政府主管部门及行业协会、科研院所、企业等有关方面做了很多有益的探索和实践，并取得了显著成效。国家电投内蒙古公司煤炭产业起步于1976 年开发建设的霍林河煤田，历经40 余年的发展，现已拥有5 处千万吨级现代化露天煤矿，总产能达到8 100 万t，为东北地区经济社会发展提供了强有力的能源支撑，旗下露天煤矿已全部列入内蒙古自治区绿色矿山名录。2018年以来，内蒙古公司投入资金12 亿元，完成矿山生态修复33 km2。到界排土场治理率达到了100%、地表腐殖土利用率达到了100%、水土流失治理率达到了95%、植被覆盖度达到了90%、土壤养分提高了1～2 个等级，矿区生态环境得到明显改善。

2 存在的主要问题

2.1 煤矿与矿区整体环境融入度不够

现行《规划环境影响评价技术导则（煤炭工业矿区总体规划）》虽然有“预防和减轻不良环境影响的对策和措施”的相关要求，但仅仅是提出对“矿区及其周围重要环境保护目标和生态敏感区”的保护措施，而对于全矿区的生态环境治理还没有更为详尽的安排，各处煤矿处于“各自为战”的状态，在物种选择、水资源利用、生态产业化等方面或“标准不一”或“千篇一律”，治理成效千差万别，生态功能分区划分混乱，与矿区周边生态环境协调一致性亟待提高。

2.2 复垦绿化与各主要生产环节系统整合度不足

复垦绿化虽是生态修复治理最为关键的环节，但往往作为最后一道工序，工作着力点集中于事后管控，前置环节介入广度、深度不足，不仅大幅推高了治理费用，也在很大程度上弱化了治理成效。据统计，传统排土场复垦绿化总费用中地形重塑施工费用达到50%以上，而物料质量差是其中最大的影响因素。

1）采掘、排土进度计划不匹配。霍林河煤田地层一般沉积有砂岩、泥岩、黄土。土壤整体偏碱性，其组分或风化氧化程度不同绿化适宜性也有所不同，总体表现为有机质含量低、氮元素严重不足、磷含量低，需要补充大量的含氮有机肥、含磷有机肥来满足植物生长需求。大多数煤矿仅对第四系地表土采取单独采装、堆放的办法加以重复利用，对于其他地层的岩土并未依据其适宜性有计划地排弃，有的造成大量砂岩、砂砾岩排弃于到界区域，造成植被难于直接立地生长。

2）疏干排水与绿化复用缺乏有效衔接。所属露天煤矿排土场复垦绿化前，防排水系统不完善，也未与复垦绿化供用水系统有效衔接，排土场及其周边地表降雨迳流没有得到有效疏导、存蓄及就地充分利用，既存在因排水不畅而引发的水土流失问题，也有因干旱缺水导致植物生长不利的情况。同时，后期建设的外部引水、供水设施，不仅发生了大量的基础二次开挖、换填费用，还需要避让甚至损毁部分现有设施，施工难度巨大。

3）钻孔爆破环节管控缺乏针对性。露天煤矿剥离大多采用深孔松动爆破方式，既能保证采掘设备正常作业，又能有效降低爆破成本，规定爆破后每万立米物料中大块不超过3 块即满足要求，露天煤矿主要采掘设备对应的大块单边尺寸见表1。按现场施工普遍使用的最小型液压挖掘机，爆后物料单边长度限值为1.28 m，这虽可满足采装作业要求，但对于复垦绿化来说，物料粒度偏大且不均匀，造成排土台阶坡面起伏不平，特别是坡底大块居多，不具备植物立地条件，必须进行全面清理整形，而且物料粒度越大整理难度越大，需要将其覆盖住的表土用量也就越多，施工费用也就越高。

表1 露天煤矿主要采掘设备对应的大块单边尺寸

4）物料排弃环节控制缺乏有效性。在外排土场建设阶段，大部分露天煤矿采取“先按境界全部排满、再逐层向上堆积”的发展方式，既存在排土场长期处于活动状态，无法及时进行修复治理的问题，也存在集中到界面积过大，企业面临工程量和资金双重压力的困难。同时，没有结合复垦绿化工作要求，对排土场到界台阶实施有效管理，台阶坡面角按物料自然安息角设定（约33°），大大增加了坡面整形覆土、灌溉系统布设、植物养护等环节作业难度及安全风险。在排土场形成的最后阶段，特别是最上部台阶排土作业过程中，往往放松了工作线平整度管控，很多排土场顶面存在起伏不平的状况，甚至为“利用空间、控降成本”，在顶面上进行“码堆”作业，留下大面积“土堆”，为后续的复垦绿化增加了很大困难。

3 应对措施及建议

矿区生态环境是一个包含山水林田湖草等各要素的有机系统，生态环境保护也应以系统思维考量、以整体观念推进，必须进行全方位、全地域、全过程治理。

3.1 加强矿区生态宏观管控

1）总体规划管理。应坚持并落实“1 个矿区1 个开发主体”要求，进一步加大矿区煤矿整合力度，在开釆技术允许的条件下，最大化拥有先进产能煤矿规模，减少矿区同时生产煤矿数量，降低开发过程环境影响辐射范围和强度。统筹规划矿区建设布局与开发时序，促进已有供水、供电、设备维修等辅助系统场地与设施共用、复用，尽量减少工业广场用地面积。抓紧研究制定相邻露天煤矿边界资源联合开采政策措施，探索建立开拓运输系统、采空区、边角空闲土地等资源的交互共享机制，把采排时空关系优化从单体矿山提升到矿区层面，将煤炭开采对生态环境扰动限定在最小范围[2]。

2）统筹推进矿区生态环境治理。探索建立“政府积极引导、开发主体牵头、建设单位负责”的矿区生态环境大保护工作机制，综合矿区环境保护、地质灾害防治、水土保持等专业领域规定，以及当地经济社会发展要求，组织制定矿区环境保护工作实施规划，整合全矿区之力在水资源综合利用、保护治理技术攻关、生态产业合理布局等方面实现共治共享，提高绿色矿区建设质量和效率[3-4]。

3）正确认识和把握生态修复治理规律。生态环境治理要遵循自然规律，实施近自然的生态修复，重建后的生态要与周边原始环境浑然一体。要坚持因地制宜、因矿制宜选择治理技术措施，要坚持乡土植物优先、多品种组合，从生态适应性、抗逆性、持续性、多样性等特性出发筛选物种。要坚持经济合理、管护简单，实现在修复期间勤维护，养护期间少维护，成长期后不维护，实现植被的自然生长和演替。

3.2 加强生产环节系统整合

1）露天煤矿绿色开采工艺。露天煤矿绿色开采工艺在原有概念基础上，加入“生态恢复”工艺环节而形成的内涵更加丰富的新工艺系统。露天煤矿绿色开采工艺系统为完成采掘、运输、排卸、生态恢复主要工艺环节的设备和作业方式的总称。在露天矿生产过程中，要将复垦绿化作为主要生产环节，开设专章进行专项设计，确定年度复垦及绿化面积、时间，明确整形覆土、种植及补种补植工程量、施工技术标准，为高质量推进复垦绿化提供科学依据。

2）强化采矿设计和生产计划管理。在编制年度采矿设计、日常生产计划时，要把生态环境保护和复垦绿化作为主要任务，并将相关工作要求融入到采剥工程位置安排，开拓运输系统布置等环节中，科学编制并严格执行开采，排土场初期，表土需堆放在临时储土场，堆存期间进行临时管护措施[5]。

3）强化水资源综合利用。露天煤矿复垦绿化用水主要来自于大气降水及处理后的疏干水、生产生活污水，基本建设阶段就应围绕矿区绿化需要，在露天煤矿初步设计及其水土保持方案、环境影响评价等专篇中，对复垦绿化用水系统进行科学规划设计，提供储蓄设施、供排水管网、灌溉系统的施工图纸和进度计划，随疏干排水及采矿、排土等主体工程同步一次性建成投运。

3.3 加强到界边坡的物料管理

通过尽量减少底盘抵抗线，将炮孔密集系数控制在3.5～5.5，采用分段装药结构，选取合理的炮孔填塞长度并进行高质量填充，适当缩小炮孔直径，采取多排孔微差压碴爆破技术等措施，可以较好地控制爆后物料粒度和均匀度[6]。在充分借鉴成功实践经验的基础上，要结合本矿地层不同岩性特征，总结形成适合复垦绿化的钻孔爆破参数。

3.4 加强排土环节管控

1）在初步设计阶段。要对外排土场的发展方式进行优选，加快形成并持续扩大排土场到界面积，确保扰动区域生态环境得到及时恢复。排土线规格、排弃方式要划分成发展和到界2 个阶段设计，既要有利于提高作业效率、保证生产安全，也要满足复垦绿化施工、植物立地、水土保持等生态修复治理工作要求，特别是台阶坡面角不能按自然安息角设施，台阶高度要控制在10 m 以下。尝试将到界阶段的排土方式调整为挖掘机排土，通过对排弃物料的“精准”控制，确保排土场到界台阶按设计规格一次性形成，以大幅降低后期排土场整形费用[7-8]。

2）在生产建设阶段。要加强排土场设计管理，依据复垦绿化用水系统规划设计，合理划分排土场汇水区域，精确标定各排土台阶高度及横纵向坡度，利用台阶之间联络坡道、专用排水沟渠等，建立起完善的大气降水汇集系统。要严格执行排土场质量控制标准，工作面平整度要符合规定，坚决避免在到界区域随意散排或“码堆”作业，确保大气降水由“散流漫灌”变为“有序迳流”，并顺畅汇集进入储水设施加以复用。

4 结语

生态文明建设已纳入中国特色社会主义事业“五位一体”总体布局中，作为有着“安全生产风险小、资源回收率高、供应保障能力强、运行成本低”等显著优势的露天煤矿，要实现绿色可持续发展，绝不能重复“先污染后治理”“边污染边治理”的老路，必须由“事后治理”向“事前保护”转变，由“后期修复”向“全链条管控”转变，坚定不移走“生态优先、绿色发展之路”。