伊犁地区煤炭开采与生态保护措施研究知识讲解.doc

Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。伊犁地区煤炭开采与生态保护措施研究-伊犁地区煤炭开采生态影响与生态环境保护对策研究刘月玲1朱建雯2牟宗文3（1.新疆维吾尔自治区环境保护技术咨询中心，新疆乌鲁木齐830011；2.新疆农业大学，新疆乌鲁木齐830011；3新疆有色设计研究院，新疆乌鲁木齐830011）摘要：伊犁地区新疆地区生态环境最好的地区之一，风景优美，素有“塞外江南”之称；同时伊犁地区储存着丰富的煤炭资源，而煤炭资源的开采势必会对生态环境造成一定的影响，伊犁地区确保煤炭资源开发的同时又要尽可能避免对生态环境的破坏是值得深入探讨的。因此，本论文以新疆伊犁伊宁矿区规划为例，说明伊犁河流域的目前生态现状和存在的主要生态环境问题，并结合伊犁地区煤炭开采产生的生态环境影响，从生态修复、重建和建立生态补偿机制等方面提出相应的生态环境保护对策。关键词：煤炭开采；生态环境；保护对策文献综述：国外研究现状国内研究现状伊犁地区位于新疆维吾尔自治区的西部边陲，是新疆地区生态环境最好的地区之一，水、土、气等自然条件组合搭配优越，素有“塞外江南”之称。同样伊犁地区有着丰富矿产资源，尤其是煤炭资源的储量巨大，根据伊犁哈萨克自治州直煤炭工业“十一五”发展规划及2020年展望（修改稿）中煤炭资源状况介绍，到2006年为止，伊犁地区经普查勘探和评审认可的煤炭资源有292亿吨，预测伊犁河谷煤炭资源量可达3009亿吨，占新疆煤炭预测储量的18.84%。伊犁地区的煤炭资源以伊犁河为界主要分布在伊南煤田、伊北煤田、尼勒克煤田和昭苏煤田。其中伊北煤田主要分布在伊宁市、伊宁县、霍城县境内，预测煤炭资源量955.7亿吨。伊南煤田主要分在察布查尔县境内，位于伊犁河以南至乌孙山、伊什基里克山北麓山前地区，预测煤炭资源量1458.23亿吨。伊犁地区的丰富煤炭资源和较好的煤炭市场前景，必然会吸引各方的开发者到伊犁地区开采煤炭，煤炭资源大规模的开采及开采所需的相关工程的建设会对煤炭开采区域的陆地系统生态系统进行大范围的干扰，一方面会从整体上对区域生态系统的结构与功能产生影响，另一方面也将会伴随施工过程产生一系列的直接生态影响。以新疆伊犁伊宁矿区总体规划为例，通过对该矿区规划的实施预测分析，说明伊犁地区煤炭开采对开采区的生态环境影响，并根据矿区所在区域生态现状调查与监测和煤炭开采对生态影响分析的基础上，提出伊犁地区煤炭开采的生态保护对策。1新疆伊犁伊宁矿区规划基本介绍新疆伊犁伊宁矿区总体规划范围位于伊犁河的南、北两岸。矿区由伊南矿区和伊北矿区组成，矿区总体规划范围为1178km2。其中伊南矿区位于伊犁河南的察布查尔锡伯自治县南部，东西长约78km，南北宽约1012km，面积约761km2；伊北矿区位于霍城县东南部，伊宁县西北部，东西长约31.150.0km，南北宽约5.611.1km，面积约417km2。矿区开发建设采用一次规划，分期建设、逐步实施的方案，煤炭开发总规模为生产煤炭31.10Mt/a，全部采用井下开采，矿井及地面工程建设用地约1653.8公顷。矿区位置见图1图1矿区位置与分布图2生态环境现状调查与评价依据新疆生态环境功能区划，矿区区域域位于天山山地温性草原、森林生态区，西部天山草原牧业、针叶林水源涵养及河谷绿州农业生态亚区，伊犁河谷平原绿州农业生态功能小区及草地牧业生态功能小区，对矿区域的生态环境现状调查主要从生态承载力、景观生态现状、植被多样性等方面进行；以现状调查和利用遥感系统手段对矿区所在区域的生态环境进行现状评价。2.1生态承载力现状调查与评价生态承载力的评价方法，可基于生态信息系统。采用多种研究方法，鉴于草地是矿区的景观模地，因此对该区生态承载力的现状评价，采用草场资源载畜量进行评价。首先利用2005年中巴卫星资料，采用GIS空间分析方法，对伊南、伊北矿区所在区域植被覆盖度和面积分布进行解译分析，详见1。表1伊南、伊北矿区所在区域植被覆盖度和面积分布情况植被盖度北南面积（平方米）百分比（%）面积（平方米）百分比（%）10%21250000.1318125000.0510%-30%62868750038.38112443750040.0430%-70%1080625006.6040937500014.5870%89937500054.90127300000045.33表2数据说明，矿区区域范围内植被盖度均比较高，植被盖度在30%以上的面积占到了总面积的60左右，而植被盖度在70%以上的区域伊南矿区所在区域占到了45左右，伊北矿区所在区域占到了55左右。矿区区域范围内的植被盖度虽高，但在实地调查中草地的生产量较低。由于近50年来，我国牧业经济的迅速发展，牲畜存栏头数的逐年增加，已导致伊犁谷地的草原和全国其它地方一样，过度放牧十分严重。这里95%以上的草原均有过度放牧现象，65%以上的草场均已严重过度放牧。海拔较低的发育在灰钙土和棕钙土上的蒿属半荒漠草原均严重过度放牧，部分地段则受到极端过度放牧。伊犁谷地的蒿属草原划为良等牧草占60%以上，应属二等草场，产草量据许鹏等研究，为780-1155千克/hm2，属7级草场，载畜能力应为1.57-2.6hm2/羊·年。但由于过度放牧，载畜能力已下降了一半，甚至更低，急需进行轮换休牧，以恢复原先植被的产草量。2.2景观生态环境现状评价矿区区域是由河流生态系统、农田生态系统、草原生态系统以及道路、居民区等构成。在基于土地利用/土地覆盖景观结构上，采用了多样性、破碎度、分离度、优势度和分维数五个指数区域景观总体。评价结果显示见表2。表2矿区区域景观指数土地利用类型多样性破碎度分离度分维数密度频度景观比例优势度农田0.0370.171.2713.4390.2647.3549.60林地0.0014.541.3020.1413.792.189.57草地0.0220.241.2720.0282.2241.6846.40水域0.480.0052.341.324.8611.162.085.04城乡居民、工矿交通用地0.0013.091.3234.6125.654.2017.16其它末利用地0.0091.491.202.896.282.513.55从表2数据显示，区域总体景观多样性不高，景观较为单一，破碎程度不高。除林地外，其它各类型分离度不高，连通程度较高。各类景观层次较为分明，伊南、伊北矿区中低山带以草地为主，镶嵌少量的林地；河谷地区以农田为主，居民区散落其间。农田的和草地具有很高的优势度，两者优势度分别达到49.60和46.40，是区域的主要景观类型和起主导作用的生态系统，对区域生态环境质量起关键作用。河谷区域地表植被覆盖度高，总体在50%以上，中低山带草地受人类生产生活影响较大，部分区域已受到人类过度放牧的极端破坏，在此情况下，虽区域水热条件较好，但已很难自我修，自然生态系统严重退化不稳定。除河谷区外，自然生态环境质量较差，局部地区的人类干扰已超过生态系统承载力。2.3植物多样性现状及评价伊犁谷地和矿区的植被类型，在中国植被区划中属新疆荒漠区，北疆荒漠亚区，准噶尔荒漠省，塔城伊犁荒漠亚省，伊犁州。对矿区的植被多样性调查主要采取植被样方进行分析，共在矿区区域做了8个样方，其中伊南矿区区域5个，伊北矿区3个，具体样方统计结果见分别见表3-10。样方1：地点：伊南矿区西部，为极度过度放牧半荒漠草原，土壤为灰钙土，样方面积1×1m2，总盖度30-40%，海拔高度：910m。样方1统计结果见表3。表3样方1统计结果种名盖度（%）高度（cm）密度(株/m2)角果黎381.5-2.52500博乐绢蒿24.53样方2：地点：伊南矿区中西部，灰钙土，面积1×1m2，总盖度45-53%，海拔高度：1266m。样方2统计结果见表4。表4样方2统计结果种名盖度（%）高度（cm）密度(株/m2)新疆绢蒿35%15-20180冰草2%1013针茅5%4-1512角果藜3%4-56棘豆5%8-105其它5%4-530样方3：地点：伊南矿区中部，灰钙土，面积1×1m2，总盖度20%，海拔高度：700m。样方3统计结果见表5。表5样方3统计结果种名盖度（%）高度（cm）密度(株/m2)博乐绢蒿20%8-1485样方4：地点：伊南矿区东部，灰钙土，面积1×1m2，总盖度28%，海拔高度：920m，样方4统计结果见表5。表5样方4统计结果种名盖度（%）高度（cm）密度(株/m2)博乐绢蒿1710-2023庭荠3619角果藜34-620猪毛菜138棘豆132唇形花科1种142长梗胡芦巴164早熟禾285样方5：地点：伊南矿区外南部，盐化草甸土，面积1×1m2，总盖度30%，海拔高度：670m，样方8统计结果见表5。表5样方5统计结果种名盖度（%）高度（cm）密度(株/m2)博乐绢蒿58-1519猪毛菜15890补血草272獐茅（小芦苇）2108新疆绢蒿3112其它35-105样方6：地点：伊北矿区东部，灰钙土，面积1×1m2，总盖度20%，海拔高度882m，样方6统计结果见表6。表6样方6统计结果种名盖度（%）高度（cm）密度(株/m2)博乐绢蒿549木地肤345黄茭3448黄花苜蓿43156棘豆132针茅24-1010角果藜23-84样方7：地点：伊北矿区中部1，灰钙土，面积1×1m2，总盖度30%，海拔高度为730m，样方7统计结果见表7。表7样方6统计结果种名盖度（%）高度（cm）密度(株/m2)博乐绢蒿1515-3033角果藜5-625猪毛菜23-428新疆绢蒿55-810针茅236样方8：地点：伊北矿区中部2，灰钙土，面积1×1m2，总盖度42%，海拔高度：730m，样方8统计结果见表8。表8样方8统计结果种名盖度（%）高度（cm）密度(株/m2)博乐绢蒿202049地肤4256野燕麦62831鹅冠草287早熟禾1155针茅243驼绒藜2123棘豆0.5121野亚麻0.5155角果藜267刺猪毛菜161长梗胡芦巴21010以上样方中，样方1为极度过牧草场，已完全失掉了放牧价值，其它各样方也均受到中度或重度过度放牧。对矿区区域植物物种多样性评价采取国家环境保护总局自然生态保护司非污染生态影响评价技术导则中的方法进行统计计算，选取具有代表性样方植被群落加以评价，具体评价结果分别见表9-13。表9伊南矿区中西部蒿属半荒漠草原种类密度（株/m2）多度（Drude法）物种多样性（种/m2）博乐绢蒿180COP27冰草13SP针茅12COP1角果藜6SP棘豆5SP其它30SOL表10伊南矿区东部蒿属半荒漠草原种类密度（株/m2）多度（Drude法）物种多样性（种/m2）博乐绢蒿23COP18庭荠19COP1角果藜20COP1猪毛菜8COP1棘豆2SP早熟禾5COP1长梗胡芦巴4SP唇形花科1种5COP1表11伊南矿区西部蒿属半荒漠草原种类密度（株/m2）多度（Drude法）物种多样性（种/m2）猪毛菜2500COP22博乐绢蒿3SOL表12伊北矿区中部1蒿属半荒漠草原种类密度（株/m2）多度（Drude法）物种多样性（种/m2）博乐绢蒿33COP16新疆绢蒿10COP1角果藜5COP1猪毛28SP针茅6SP长梗胡芦巴11SP表13伊南部矿南部盐化草甸草原种类密度（株/m2）多度（Drude法）物种多样性（种/m2）博乐绢蒿19COP18猪毛菜90SP补血草2SP獐茅8SP新疆绢蒿2SP其它5SP从以上样方分析，每种植物多度均没有超过COP2的种，蒿属草原的植物种数，相对于亚高山草甸草原及草原，数量较低，但主要建群密度和盖度较大，蒿属为小半灌木，盖度大，有利于水土保持，在适度放牧条件下，有利于植被恢复和永续利用。对8个样方中的16种主要植物进行统计，其频度统计结果见表14。表14频度统计结果种类出现次数频度（%）博乐绢蒿9100新疆绢蒿222猪毛菜667角果藜667黄蒿111地肤222棘豆444针茅444早熟禾222长梗胡芦巴222鹅冠草111黄花苜蓿111驼绒藜111补血草111庭荠111冰草111上表说明，在矿区规划区的草原上，博乐绢蒿出现的频度最高，可以说无处不有蒿子，也证明了博乐绢蒿作为伊犁谷地牧草地建群种的重要地位。其次为猪毛菜和角果藜，出现频度较高，但这2种植物都不是优良牧草，特别是角果藜，在退化草场繁殖能力很强。禾本科植物也是蒿属草原的重要组成物种，从频度中可看出它们还有一定的数量优势。通过对伊犁伊宁矿区区域的生态环境现状调查和评价表明，在伊犁地区的自然生态环境系统不稳定，呈现退化趋势，尤其是草场面积的减少和超载放牧表现比较突出。3生态环境现状存在主要环境问题3.1草场过渡放牧，导致草场退化，水土流失加剧通过对矿区区域现场调查和分析后，在伊犁谷地不论高山草甸草原、亚高山草甸草原、灌木草甸草原、还是蒿属半荒漠草原、荒漠草原，由于近50年来，过度放牧十分严重，95%以上的草原均有过度放牧现象，65%以上的草场均已严重过度放牧，导致水土流失加剧。3.2煤炭开采已造成地面变形伊犁地区现有开采煤矿比较多，开采煤矿以小煤矿为主，并且开采时间也比较长，造成矿区内地面塌陷、变形、滑坡问题较多，出现连片的塌陷坑，改变了原有的地貌，且未采取任何恢复和防护措施，对当地畜牧业和生态景观带来较大的影响。4煤炭开采的生态环境影响煤炭开采对环境的影响具有工业污染型和生态破坏型的双重特征，在煤炭开采中比较突出的环境问题主要表现在地表沉陷所导致的生态环境影响。煤炭开采是长期的过程，伊犁伊宁矿区的煤矿服务年限基本在100年左右，在不同开采时期所表现出的生态环境影响问题有所不同，根据煤炭开采过程具体可分为煤矿建设期和运营期和服务后期。从煤炭开采对生态环境的影响主要表现为直接影响、间接影响和累积影响。4.1直接影响分析4.1.1占地影响煤炭开采对生态环境的直接影响主要表现在建设期矿井地面设施建设对生态的占地影响，这些地面设施占地将改变了原有的生态景观环境，将使草地减少，工矿和城镇用地增加；大规模煤炭资源开采的辅助设占地导致将导致开采区原有蒿属草原和草甸草原生态系统变为城市生态系统，各矿井点也将建成小型的城市生态系统或半人工半自然的生态系统。4.1.2地表塌陷对生态环境的影响地下开采煤炭过程中，由于地下出现大面积的采空区后，上部岩层失去支撑，会产生移动变形，原有的平衡条件被破坏，随之产生弯曲、塌落，以致发展到使地面下沉变形。地表变形开始呈凹陷盆地（也称为移动盆地）。移动盆地的面积一般比采空区面积大，其位置和形状与岩层的倾角大小有关，采空区上方岩层变形的不断扩大而向上发展，并往往波及到地表，使地表产生移动变形。在出现不连续的地表变形情况下，会出现塌陷坑、台阶以及不规则的大裂缝等。煤炭地表沉陷是逐步形成的，要经历较长的时间。随着深度煤层的开采，形成的沉陷深度逐渐增加，局部至开采结束最大沉陷深度36m左右（伊犁一号矿井地表沉陷预测结果），形成大面积的下沉盆地，这时候能观察到较为明显的下沉盆地，对煤炭开采区的景观、植被具有一定的影响。4.2间接影响分析伊犁河南北两侧的山前丘陵地带的煤炭资源开采开采，其生产生活行为直接对伊犁草原生态系统产生影响，间接影响主要表现在农田生态系统和谷地湿地生态的影响，煤炭开发建设活动会直接导致土层的破坏，地表植被失去生存的环境，进而造成水土流失加剧，间接影响谷地的农田生态系统。4.3累积影响分析景观格局的变化在于外界的干扰作用，这些干扰作用往往是综合的和累积的，它包括自然环境、各种生物以及人类社会之间复杂的相互作用。对于大规模煤炭开采可导致该区域景观格局的变化，按照伊犁伊宁矿区煤炭开采规模实施后的景观变化井巷估算，其结果见表15。表15规划末期区域景观指数估算土地利用类型多样性破碎度分离度分维数密度频度景观比例优势度农田0.390.0200.131.2323.6796.5965.6962.91林地0.00210.081.2710.254.500.573.97草地0.0050.171.196.5439.6827.1625.14水域0.0012.101.316.0110.852.085.25城乡居民、工矿交通用地0.0113.081.3252.4725.564.2021.61其它末利用地0.0006.041.161.061.090.300.69将表15与表2生态景观指标进行比较，到矿区规划末期该区域景观格局上有较大的变化，一是，模地发生了巨大变化；农田、工矿居民用地、交通用地景观频度、景观比例明显增高（农田增高主要是矿区域农田大规模开发所致），而草地明显降低；二是景观多样性指数变化显著。煤炭开采区区域现状景观多样性指数会有明显的下降趋势，表明大规模资源开发活动会造成开发区域景观向单一化的趋势转变，累积影响将造成区域景观和生境的多样性降低；三是景观破碎度和分离度指标变化显著。农田、工矿城镇用地、交通用地的景观破碎度和分离度指标呈下降趋势，表明农田、工矿城镇用地、交通用地由于成片开发增加同类型斑块间的连通性提高，林地、草地景观破碎度和分离度指标明显增高，表明林地、草地同类型斑块间的连通性由于分割和占用进一步降低。上述分析表明，对在伊犁地区大规模进行煤炭资源的开采，可导致区域内工矿用地、交通等用地的增加，从而使景观模地发生了变化，这对伊犁地区的生态系统的完整性、稳定性有一定的影响。5生态环境保护对策通过以伊犁伊宁矿区总体规划为例，表明伊犁地区的生态系统环境不稳定，已经表现出退化趋势，为了避免伊犁地区今后在大规模开采煤炭资源同时，加剧对生态环境的破坏，保护伊犁地区的优美环境，提出如下生态环境保护对策。5.1生态综合整治目标煤矿井应制定生态综合整治目标，具体目标为沉陷土地的治理率达到95%以上；植被恢复系数达到98%以上；地表裂缝、沉陷台阶治理率95%以上；）整治区林草覆盖率达到30%以上。并将整治目标的考核纳入对企业环境管理考核指标中。5.2建立生态保护机制按照谁破坏谁治理的原则，对煤炭开采造成无法避免的生态影响，要求煤炭资源开发者要采取积极的措施，使生态影响消减到最低程度，尽量减少对当地生态环境、农业生产、景观结构和功能的不良影响。煤炭开采建设者应高度重视矿区地表沉陷生态恢复，应成立专门生态建设机构，负责煤炭矿区整体地表沉陷问题的规划整治和生态恢复，并在全矿区的复垦工程贯彻采矿复垦景观重塑一体化原则，实现统一的生态整治规划目标。5.2制定塌陷区生态整治规划按照国家环境保护总局2005年颁布的“矿山生态环境保护与污染防治技术政策”的规定，煤矿的破坏性占地应进行复垦，恢复其原有环境生态状况。煤炭开采对塌陷区的综合整治要制定整体的生态回复措施规划，分步实施，要立足于煤炭开采区域整体，并将涉及到到的老矿井修复纳入整治规划中。新矿井要边采边恢复，使生态环境进入良性循环。实施沉陷坑煤矸石填充土地复垦。对治理复垦沉陷地，可根据土地利用需要直接复垦，也可利用该区煤矸石填充复垦为建设用地或发展种植、养殖用地。对浅的沉陷坑（<2m），采用挖深垫浅工程方案，恢复耕种或草场，建设多种类型的种养殖综合基地；对深水塌陷坑（>2m），可考虑发展水产养殖业和生态旅游。5.3建设用地的生态恢复矿井的各工业场地、建设项目的建设，在工程建设中原有的自然植被将不能保存。但在建设中要注意剥离堆积，保护建设用地中留做绿化用地上的原始土壤，使其不受损失和破坏，待建筑物建成后进行人工绿化利用。可选取适宜当地生长的乔、灌、草多种植物及花卉，进行绿化美化，以改善建设区的生态环境，其绿地面积应不小于总占地面积的30%。5.4建立生态补偿机制煤炭开发从事采掘活动和地面工程的建设将占用一定的土地，并在开采中造成地表沉陷，水土流失等环境问题，影响当地的生态景观和格局，改变了土地的利用用途。因此，建立生态补偿机制有利于矿区生态系统的重建，有利于煤矿区区域内居民安定生产，有利于矿井稳步持续健康发展。“按照谁开发谁保护、谁受益谁补偿的原则，建立生态补偿机制”是生态补偿的基本原则。生态补偿机制一般从3个层次上建立，即企业对矿区所在地的补偿、资源输入地对输出地的补偿和国家对地方的补偿。伊犁地区煤炭资源利用以就地资源转化为主，建设生态补偿机制主要是以企业对煤矿区所在地的补偿为主。企业对煤矿区所在地的补偿可采用以企业为主或者政府为主体的补偿机制。生态补偿机制的建立，将有利于煤矿区与所在区域的和谐共建，有利于矿区的生态环境保护。参考文献：1新疆伊犁伊宁矿区总体规划环境影响报告书2007.72规划环境影响评价技术导则（试行）HJT130-20033环境影响评价技术导则煤炭工业矿区总体规划征求意见稿与编制说明4环境影响评价技术导则非无染生态影响HJ/T19-19915国家发展和改革委员会.煤炭工业发展“十一五”规划R.2007.6李树志,中国煤炭开采土地破坏及其复垦利用技术J.资源·产业.2000.(7).810.7梁占耀,煤炭资源开发利用中存在的问题、成因及对策J.煤炭工程，2006(2)，5557.-