神东布尔台采煤沉陷区光伏发电外围生态治理研究

2022-11-22杨利平梁彦龙

能源与环境 2022年2期

杨利平梁彦龙

（1 国家能源集团神东生态环境管理中心陕西榆林 719315 2 克劳沃（北京）生态科技有限公司北京 101300）

0 引言

神东布尔台采煤沉陷区面积约为6 700 万m2。对神东布尔台采煤沉陷区外围进行生态治理可以保证生态稳定，促进经济发展。经调查，该采煤沉陷区采用光伏发电治理外围生态系统，从而推动风、光、储、氢一体化发展［1］，吸引村集体经济参与项目，以农业观光产业为切入点对沉陷区土地进行改良。将浅层塌陷区恢复耕种，采用挖渠筑塘、种植经果林等方式进行绿化［2］，提高生物复垦率，增加植被覆盖度和牧草产量，减少水土侵蚀量，改良表层土壤，实现废弃土地再利用。除此之外，该项目设置了参观平台。该平台占地约1 万m2，主要由停车场、游览长廊绿化带、圆形顶平台三部分组成。长廊绿化带步道依照植物枝干线条［3］，两侧搭配栽植云杉、山桃、碧桃、柏球、四季玫瑰等十余种植物。该参观平台项目的落成，标志着布尔台“采煤沉陷区生态修复治理＋光伏”项目的稳步开启，推动了神东公司紧密推动地企合作，为早日实现采煤沉陷区土地的综合治理生态效益而做的努力［4］，进一步为创世界一流示范企业提供绿色支撑。

神东布尔台项目还聚焦了“十四五”规划，以项目建设驱动生态建设、光伏精准扶贫、产业融合、乡村振兴、资源循环利用的多位一体平衡发展［5］。依托现有资源，以农牧光互补，实现“一草两用”［6］，增加牧草产量的同时可防风固沙、改善水源涵养，推动优质牧场建设，扩大清洁能源、可再生能源比例，服务于能源转型。除此之外，光伏区外围生态治理成效显著，展示“绿色、生态与光伏”，具有一定的示范作用，其施工管理和日常管护到位，苗木成活较好。

1 神东布尔台采煤沉陷区外围生态环境现状分析

神东布尔台采煤区煤矿资源丰富，煤炭资源的开发引发了一系列生态问题，威胁着该地区的可持续发展。

（1）自然环境遭受破坏，加剧生态环境恶化。神东布尔台采煤沉陷区的煤炭资源开发较早，在该区域内最普遍、危害最大的生态问题是自然灾害［7］。早期矿区开采对土地资源破坏较大，这是因为早期矿区开采主要采用爆破采煤技术。由于该技术的破坏性强，导致采煤沉陷区持续扩大。据不完全统计，采煤沉陷区形成的沟区面积很大，地裂缝、地基塌陷等灾害在矿区呈广泛分布的状态。

（2）土地荒漠化严重，危及生态系统。神东布尔台采煤沉陷区地处沙漠与黄土丘陵区的过渡地带，土壤条件较差，植被单一，生态系统抗干扰能力较差，极容易受到土壤侵蚀和表层土壤破坏。煤炭开采活动打破了地层中的水分屏障，降低了地下水位，导致地下水位不稳定，土地荒漠化严重［8］。深根树种如杨树，不能存活，而草本、灌木和浅根作物的根部则被煤矿的地表水和土壤侵蚀破坏。采矿活动造成该地区严重的土壤侵蚀和土地荒漠化。

（3）水文环境受到污染，空气质量下降。采煤活动除了破坏地下水库和改变地下水位外，还产生了大片的采煤沉陷区，神东布尔台采煤沉陷区会污染当地的水文环境。在煤炭开采过程中，大量的矿山污水和洗煤污水未经处理就被排放到河流中，对河流和饮用水源造成固体污染。不仅如此，煤炭开采过程还不断地向外界释放污染气体，原煤加工将粉尘释放到大气中，导致采矿区出现自然燃烧和煤层自然燃烧现象，释放大量的烟雾和有毒气体，严重污染了当地的空气。神东布尔台采煤沉陷区煤层较浅，岩层松散坍塌，形成可渗透的地裂缝，为氧气进入提供了良好的通道。氧气通过地面进入煤层并与剩余煤柱和浮煤接触，也增加了浮煤自燃的可能性。

（4）自燃现象频发，破坏生态结构。煤矿采空区也经常发生自燃现象，自燃后经常产生大量的有害气体，例如二氧化碳、一氧化碳等，排放到空气中污染大气。一旦外界气温升高或由于人为原因引发火灾，会导致粉尘爆炸，带来难以预估的风险。神东布尔台煤矿经过长期开采形成了许多矿区，原有的生态结构都被破坏了，产生了重新分布应力的现象。矿区的顶板裂缝和下沉空隙区域形成次生岩体结构，实现整个矿区的稳态。在腔式和柱式开采形成的采空区中，上层岩石的压力作用在煤柱上，如果上层压力大于煤柱本身的强度，煤柱就会变得不稳定［9］。煤柱表面首先发生塑性破碎和爆轰，变成哑铃形。随着时间的推移，煤柱逐渐坍塌或被压成软板，最终导致顶板生长堆积，从而产生表面和地面裂缝。

（5）地质环境复杂，易发地质灾害。在神东布尔台采煤沉陷区，受沉陷区大坑影响，地陷和地裂缝分布不均。矿区地陷灾害频繁，严重地破坏了当地的农田，对生态系统产生不利影响。大量的采煤沉陷区相连形成一个大型的累积采区，大型累积采区上层岩石的应力可能会在短时间内释放，引起矿井地震。矿井地震不仅会破坏周围的地质环境，还会造成更严重的滑坡、塌方等灾害，造成严重的人员伤亡。

（6）地面下陷，诱发地裂缝。采煤沉陷区是指地下煤层开采后，顶部岩石和顶部土壤失去承载力，机械平衡被打破，产生了裂缝和位移，使地面沉降，从而形成低洼塌陷。采煤沉降区的形成有一定的过程，在开采局部煤层时，都容易发生岩石和土壤层方向改变的问题。

以上是神东布尔台采煤沉陷区外围生态环境现状，对当地生态环境造成了极大的危害。首先，煤矿塌陷直接破坏了矿井上方地表的原始地形，进而破坏了地表的自然和人为地貌，如森林、草原、河流、农田，甚至村庄和建筑物。其次，开采过程中破坏土壤层，造成养分流失，不利于开采后的生态系统恢复。除此之外，沉降后的沉降区常常会有水渗出，渗出的水质伴有污染，使原来的陆地生态系统转变为受污染的水生生态系统。最后，煤矿塌陷还直接危害工农业生产，影响社会稳定。例如，煤矿塌陷区经常破坏当地农田，村民可能失去赖以生存的土地，面临经济损失，甚至引发社会事件。就沉降面积而言，该面积往往比开采面积大得多。因此煤矿沉降对神东布尔台周边地区的影响很大。

2 采煤沉陷区外围生态环境治理面临的问题

目前，我国对采煤沉陷区的治理十分重视，相继颁布了多种治理制度，也在不断治理中取得了一定的进步，但由于采煤沉陷区的范围大，环境复杂，因此治理还存在着许多问题。由于地形问题经常限制治理的效率，不仅如此，面对复杂的地形还应设计不同的治理方法，依据相关地形特点进行专项治理。但目前，部分地方政府没有按地区颁布不同性质的法律法规，没有从整体、长远或区域的角度解决实际问题甚至存在现有法律执行不力的问题，这些都严重影响了采煤沉陷区的治理。

除了缺乏相应的治理政策，还缺乏相应的土地政策。研究发现，大部分采煤沉陷区的土地都面临着手续不全、未经请示即征用的问题。在国家的土地登记表中，这些土地仍被算作耕地，但问题是这些土地由于污染塌陷已经丧失了耕地的能力，因此目前相关的土地政策也不完备，国家、省一体化监管体系尚未建立。采煤沉降区治理需要土地、能源、财政、税收等多个部门协调完成，如果各个部门不能协调统一、一致管理，会严重影响采煤沉陷区的治理。

还有一个问题就是土地的所有权人对环境治理不重视，目前采煤沉陷区的土地大部分为农村集体所有，各个煤矿企业以一年生作物的形式对受损土地进行补偿，且补偿金额普遍高于农户收入，导致农民对耕种的依赖度低，自然没有了治理的积极性，甚至还会阻碍治理的推进。此外，目前的土地所有制也不完善，不能及时进行统一管理，建立专一的管理制度也很困难，因此无法完善监督机制，导致治理困难。除此之外，采煤沉陷区治理资金管理难。一般来说，治理资金是由企业拨发的，但治理资金的管理并不令人满意。我国开采资源历史悠久，历史遗留沉陷面积巨大。目前，大部分沉陷区治理规划与当地专项规划衔接不够，整体复垦效果较差。

3 采煤沉陷区外围生态环境治理的实施策略

3.1 加强质量管护

首先对进场材料，需要建立专门的材料入库台账。除此之外，相关的检验人员要严格按照进场资料进行验收，确保每批材料有账可查，有人负责。对进场苗木、材料等及时形成书面文件，经过监理和甲方现场验收后，方可投入现场使用。以安全质量为核心，按照施工计划及现场施工进度，合理调配技术人员、现场施工人员。通过对讲机、微信、电话等通讯方式，积极向上级汇报现场进度、质量等问题，及早排除安全隐患。

现场苗木栽植安排合理有序。对苗木已经发芽部分，现场安排专业修剪人员对苗木进行抹芽、短截、疏枝、重剪等技术措施，并用专用涂抹剂对修剪后的剪口进行涂抹，乔木栽植时需要使用某些生长剂提高苗木成活率。树木栽植后立即安排人员浇透水，第二天浇灌灭缝水，防止有裂缝，7 d～10 d 左右再浇第三水，补充土壤水分，保证苗木成活。施工现场与光伏区相接，安排专门人员对接，及时沟通协调两个施工现场交界处的施工，并为光伏区施工现场与生态治理施工现场双方留施工便道。

现场技术人员需要及时与现场施工员沟通，在道路两边种植灌木、色带，在灌木、色带外种植果树、常绿乔木等，梯点斜坡上打鱼鳞坑栽植乔木，沟壑边坡栽植经济灌木中国沙棘等，实施生态修复。除此之外，苗木栽植后，需要对树冠风口的苗木进行支撑，安排人员修理围堰、浇水。安排专门巡查人员，对栽植的苗木进行巡查。对缺水区域苗木，及时安排人员及水车重点养护，还需要修理浇水过程中冲开的围堰，及时加固损坏的支撑。苗木整体栽植完成后，对所有苗木进行打药处理，预防病虫害发生。

3.2 完善工程建设

在苗木种植结束后，对栽植乔木铺设滴灌系统，以确保后期苗木的灌溉。配置专业的果树施工队伍，对果树进行精细化管理，安排专业果树修剪工在果树栽植时进行修剪，并配备专业施工队伍进行栽植、施肥、养护。在紫花苜蓿种植方面，引进适合在布尔台环境条件下成活的国外进口品种，并由专业牧草专家现场指导种植。在紫花苜蓿种植后，需要铺设喷灌系统，对紫花苜蓿种植区域进行灌溉浇水。在安全文明施工方面需要现场搭设临建，设置会议室、工人休息室，悬挂各岗位职责进行宣贯与教育，起到示范与引领作用。

3.3 加强思想建设

做好矿区生态环境综合治理工作，需要加快思想认识的转变，统一指导思想，达成第一共识。在加强思想建设时，需要从过去注重经济增长、忽视环境治理的模式转向注重环境保护的模式，在保护矿区和环境的同时谋求生存和发展。

需要结合矿区的实际情况，设计发展策略，逐步实现矿区生态环境的综合治理，实现矿区与经济同步发展。在进行生态建设时，需要及时识别早期的环境污染，识别后即开始进行处理，避免污染在发展过程中恶化。除此之外，在采煤沉陷区矿山综合治理时，需要考虑矿区的现状，采用合适的处理技术进行处理，逐步从以行政手段保护矿区生态环境过渡到以法律、经济和技术手段相结合的方式来治理矿区的生态环境。在治理时，需要遵守自然规律，逐步提高矿区综合治理水平。

国家对矿区的治理十分重视，早在2000 年，国家就颁布了相关的治理法规，即贯彻党中央指导思想，全面深化科学发展，实现矿区的综合治理。在治理时，需要将主体管理和综合管理相结合，积极推进科学技术，将创新与科学技术融合，实现矿区的治理。神东布尔台采煤沉陷区即采用了光伏发电来进行综合治理。在治理时需要依照相关法律，充分调动社会各方面的积极性，建设矿区、环境友好型社会。

在矿区生态环境综合治理中，要在环境治理中落实环境保护，在环境保护的基础上发展经济，坚持科学安全可持续性的发展原则，各级各部门都要遵照该原则施行治理。立法机关要不断完善矿区生态环境法律法规，建设完善的执法环境，强调预防为主的管理政策，从污染源和生态破坏源头实现防治。除此之外，还需要完善综合高效的矿区环境监管体系。矿区生态环境综合治理是矿区经济实现可持续发展的客观要求，进行管理的总体思路应该包括以下3 个方面：

（1）实现矿区生态环境综合治理与现有相关法律法规和政策保障机制的紧密结合。矿区生态环境综合治理是未来一项长期的综合性工程，需要根据相关法律、法规和政策，制定并及时公布相应的扶持政策，及时解决矿区生态环境出现的问题。

（2）加强科学领导，将矿区生态环境综合治理纳入政府的科学决策。如前所述，矿区生态环境综合治理涉及国土、环保、水利、林业、农业、金融、建设、交通等多个部门。因此在多部门管理矿区生态环境、进行综合治理的情况下，需要协调各部门之间出现的问题，及时对矿区生态环境治理进行协调。

（3）严格管理矿区生态环境的治理资金。要形成规范有序的资金运行管理机制，最大限度发挥有限资金的效益，完善管理体制，建立责任权利一体化的资金使用管理体系，设置奖惩机制，规范资金的管理。

3.4 加强舆论监督

党的十七大报告强调，要推进决策科学民主化。需要完善目前的舆论监督机制，加强民众在决策中的监督作用，从而提高群众对管理的参与度，增加管理保障。因此，在开展矿区生态环境综合治理时，为了矿区的长远发展，需要积极调动当地居民的参与性，让居民实时对矿区治理情况进行监督，因此，有效地实施公众参与对本项目有重要意义。

公众参与主要有听证、示威、论坛、公告等形式。这些方式虽然表现不同，但都体现了对公众的尊重。但目前，由于各个矿区对环境治理的疏忽，缺少公众对环境监督这一意识，人民的意愿没有得到充分体现，自然也不能积极地参与到矿区的监督治理中，因此需要积极开展公民听证会，激发公民的监督保护意识，提高公民的监督积极性，促进矿区治理，提升治理效率。

在矿区生态环境综合治理中，要逐步实行公众参与制度，明确不同阶段的工作参与者，逐步完善参与者参与的具体内容，从而加强舆论监督。这将是一个长期的过程，需要各方面努力执行来逐步完善。