煤矿区生态环境管理与可持续发展探讨.pdf

第6 0 卷第2 期 2 008 年5 月 有色金属 N o n f e r i o , a sM e a l s V 0 1 ．6 0 ，N o ．2 M a y2 008 煤矿区生态环境管理与可持续发展探讨 强，孙录科 申雷矿业大学 北京 资源与安全工程学院，北京10 0 0 8 3 摘要煤炭作为我国最主要的能源，在经济发展中发挥了重要作用。然而。长期传统的粗放型生产经营方式引起许多诸多 环境污染和生态破坏问题，并且也已成为影蔫我国社会、经济和区域可持续发展的综合性翩约因素。在分析煤矿区主要环境闫题 基础上，结合I S 0 1 4 0 0 0 环境管理标准，从可持续发展理念出发，提出了以自然一经济一社会复合生态系统理论为基础的矿区生态 环境管理体系，为我国煤矿区生态环境管理和可持续发展提供了具俸框架，同对也为我国矿业走向国际化与国际煤炭市场接轨提 供保漳。 关键词环境工程；煤矿区；管理；生态环境；可持续发展 中图分类号X 3 2 2文献标识码A文章编号1 0 0 1 0 2 1 1 2 0 0 8 0 2 0 1 3 9 0 4 煤炭在我国能源结构中约占7 5 ％，在国民经济 和社会发展中具有重要的地位和作用。然而，长期 以来，煤炭大规模的开发和利用主要沿用传统的、粗 放型的生产经营方式，造成大量污染物的产生和排 放，引发许多环境污染和生态环境破坏问题。主要 表现为固体废弃物污染、矿区大气污染、水资源污 染、噪声污染、地表沉陷等方面。据统计，我国历年 煤炭开采形成的塌陷土地约2X1 0 ‘h m 2 ，全国历年 积存的废石、尾矿累计占地6 ．7x1 0 ‘h m 2 [ 1 J 。这些 问题已经成为我国乃至世界各国政府和科技界共同 关注的热点问题。并且这些问题已不再是单一的环 境要素问题，而成为影响我国社会、经济和区域生态 环境发展的综合性制约因素的系统问题拯J 。从可 持续发展观点看，忽视某一环境要素的系统性，终将 导致煤矿区的社会、经济和环境三者的不协调。因 此分析研究煤矿区环境问题，采取行之有效的防治 措施，做好煤矿环保工作，对改善矿区生产、生活环 境，促进煤炭工业健康发展有重要意义。 自2 0 世纪5 0 年代，特别是8 0 年代末期以来， 围绕着矿区生态环境破坏规律及其预测、控制技术， 在矿区规划和工程技术方面进行了广泛的研究和实 践，但是未能从矿区整体上加以系统研究。以 I S 0 1 4 0 0 0 环境管理标准为基础，密切结合我国矿区 实际，研究我国煤矿区可持续协调发展的管理模式、 收稿日期2 0 0 7 一1 0 2 6 基金项目i 国家社会科学基金项目资助 0 0 B J Y 0 3 5 作者简介武强 1 9 5 9 一 ，男，内蒙清水河县人，博士，博士生导 师，主要从事矿山环境与地质灾害等方面的研究。 理论和方法，建立一个可持续发展的矿山生态环境 管理体系。可持续的矿区环境管理体系作为矿区可 持续发展理论方法的重要组成部分，将为新、老矿区 的可持续发展提供具体的管理框架和技术指导，具 有重要的科学意义和现实意义。 1煤矿矿区存在的主要环境问题． 1 ．1 侵占土地 。 我国煤炭生产以井工开采为主，露天生产次之。 据统计，井工矿平均每采万吨原煤，地表塌陷面积约 为0 ．1 2 h m z ，全国累计地表塌陷面积已达4 0 万 h m 2 ，露天开采平均开采万吨原煤破坏土地为 0 ．2 2 h m 2 ，其中挖掘破坏0 ．1 2 h m 2 ，外排占地 0 ．1 h n l 2 ，估计露天开采每年破坏土地面积约为 2 2 0 0 h m 2 ，井工生产矸石排人占用地亦相当惊人，全 国目前已达1 1 2 万h m 2 。据预测，2 0 1 0 年全国因采 煤引起的各类土地破坏和占用面积将达7 9 万h m 2 。 煤炭开采导致土地塌陷和破坏使我国人地矛盾更加 尖锐‘3 f 。 1 ．2 污染大气 煤矿区大气污染主要来自矿井排风、瓦斯排放、 矿区工业锅炉和民用炉灶燃煤以及矸石山自燃等。 全国煤炭系统排人大气中的废气估计每年1 7 0 0 亿 m 3 ，其中瓦斯每年约6 0 亿m 3 、烟尘年排放大于3 亿 t 、s c h3 1 2 亿t 左右。同时煤炭贮、装、运过程中产 生的粉尘，亦不可小视。我国煤矿通风排放的瓦斯 气，占世界同类瓦斯排放总量的1 ／4 ～1 ／3 ，对区域 乃至全球大气环境都有一定影响- ‘』。 1 ．3 固体废弃物污染 万方数据 有色金，属第6 0 卷 煤矸石是煤炭开采过程中排出的主要固体废 物，在煤炭生产中占出煤量的1 5 ％以上。据统计， 全国累计堆放煤矸石3 0 亿余t ，1 5 0 0 多座矸石山中 有1 5 0 余座矸石山自燃，并排放大量烟尘与S O z ， C O ，H 2 S 等有害气体。煤矸石排放不仅占用大量土 地，其扬尘、自燃、淋溶对大气、地下水和土壤造成污 染。预计煤矸石将以每年2 亿t 左右速度增加。 1 ．4 污染水体与水土流失 煤炭开采破坏地下水资源，加剧缺水地区的供 水紧张。我国是世界上人均占有水资源量较低的国 家，且水资源分布极不平衡。从含煤地区分布看，富 煤地区往往也是贫水地区。据调查，全国9 6 个国有 重点矿区中，缺水矿区占7 1 ％，其中严重缺水矿区 占4 0 ％。随着煤炭开采强度和延伸速度的不断加 大提高，矿区地下水位大面积下降，使缺水矿区供水 更为紧张，以致影响当地居民的生产和生活。另一 方面，大量地下水资源因煤系地层破坏而渗漏矿井 并被排出，这些矿井水被净化利用的不足2 0 ％，对 矿区周边环境形成新的污染。据统计，我国煤矿每 年产生的各种废污水约占全国总废污水量的2 5 ％。 另外，煤炭开发可使煤矿区生态环境恶化，植被破 坏，水土流失进一步加剧。。 2 环境管理标准的特征及其意义 ， I S O l 4 0 0 0 系列标准是一体化的国际标准，其主 要内容包括环境管理体系、环境审计、环境评价、产 品生态标志、产品寿命周期分析和产品具体环境要 求等各个方面，是目前世界上最为全面和系统的环 境管理的国际化标准。I S 0 1 4 0 0 0 标准是企业环境 管理体系建立、审核和评审的依据，通过对企业生 产、管理及服务中与环保、资源和原材料利用相关的 问题进行有效管理，从而达到改善环境质量的目的。 因其涵盖“清洁生产”和“绿色消费”，被世界公认为 是实现2 1 世纪可持续发展的重要工具1 5 j 5 。 2 ．1 有利于提高煤矿企业员工的环保意识 企业要建立I S 0 1 4 0 0 0 标准，通过加强宣传教 育，提高环保意识，自觉主动地遵守相关地环保法律 法规和其它要求，全员参与环境保护，摒弃末端治理 观念，反对先污染后治理地思想，树立源头控制、过 程控制理念，做到污染源达标排放，有效解决环境污 染问题。 2 ．2 有利于推行清洁生产和预防污染．， 煤炭生产过程产生的瓦斯、粉尘等环境污染，不 但影响员工的身体健康，而且制约着煤炭安全生产。 因此通过产品调整、工艺设备改造，逐步推行环境生 产，以实现污染预防。 2 ．3 有利于提高环境管理水平和规范企业管理行为 我国许多煤炭企业由于较低的管理水平严重制 约了煤炭企业的经营，不规范的管理行为限制了煤 炭企业可持续发展。因此通过建立煤矿区环境管理 体系，使得企业摸清并认识到自身的环境状况，增强 在煤炭生产活动与服务过程中保护环境的责任感， 引导员工创造良好的作业环境，可有效提高企业的 环境与经济效益。其次通过建立环境管理体系可强 化并改善企业原有的管理运行机制，改善不适宜的 管理体制，推动煤炭企业由高消耗、高污染、低效率、 低效益的粗纺模式向集约经营转变。 2 ．4 有利于树立企业绿色形象与开拓国际贸易市场 如果煤炭企业不注重环境管理，将引起矿区与 社区关系紧张，引起市场竞争的加剧，给企业带来巨 大生存压力。而建立矿区生态环境管理体系，可以 保证企业持续生产高质量的煤炭产品，提供优质的 服务，提高企业绿色形象，降低环境风险，使煤炭产 品与国际贸易接轨，开拓国际贸易市场。 3 构建煤矿区生态环境管理体系的措施 3 ．1 标准化矿区与清洁生产 为加大外向型煤矿区的建设，适应国内外煤炭 市场的变革，与国际煤炭市场接轨，应积极加快各重 点、大型煤炭骨干企业的I S 0 1 4 0 0 0 标准认证工作。 在矿区内部体系的建立和运行，可有效规范矿区各 单位的活动、产品和服务。实现产品整个生命周期 的全过程控制，理顺内部关系，提高经营管理水平， 增加矿区经济效益和防止污染的能力，为煤炭走出 国门铺平道路。煤炭企业实施I S 0 1 4 0 0 0 环境管理 标准，不仅是矿区环境保护的需要，也是煤炭市场竞 争的需要，甚至可以说是现代化矿区生存与发展的 必需。 ‘清洁生产涵盖煤炭工业采、贮、运和深加工的全 过程，重点在“采”。在总体规划中，就必须对煤炭资 源保护、洁净生产、采煤工艺、井下瓦斯抽放与利用 等做出优选设计，提高块煤率、矿井水分类排放率与 水循环率，并做好矸石并下处理、改革支护技术、降 低坑木消耗等项工作。 ‘ 3 ．2 ’矿区产业生态管理～ 传统的末端治理走的是“先污染后治理”的道 路，污染物从一种介质向另一种介质转移，并没有真 正地消除污染，而且也无法解决复杂的、系统的环境 万方数据 第2 期武强等煤矿区生态环境管理与可持续发展探讨 1 4 l 问题。作为对清洁生产的一种升华和补充，产业生 态理论是在2 0 世纪8 0 年代末迅速发展起来的，产 业生态管理是以生态学的理论观点研究工业生产全 过程，研究生产中的资源、产品及废物的代谢规律和 耦合调控方法，探讨促进资源的有效利用和环境的 正面影响的管理手段。产业生态管理是矿区生态环 境管理模式的一次深刻变革。 实现矿区产业生态管理的基本途径是构建生态 产业结构链[ 6 ] 6 。基本思路是以主导产业链为核 心，依据生产“食物网”供给关系，向下纵向延伸和横 向环向拓展。向下纵向延伸就是对矿产资源进行深 加工，横向环向拓展是将向下纵向延伸的生态产业 链排放出来的副产品或废弃物再度深度加工，从而 形成纵横交错的矿区生态产业结构网。 3 ．3 进行环境影响评价 环境影响评价是预计矿区潜在影响的最佳方 法，也是从最大程度上控制和减轻恶性的环境影响 和取得良好环境效果的承诺。环境影响评价的核心 内容一般是从探矿、施工、开采到最终关闭整个过程 中的环境和社会关心的问题。它是把环境因素按生 态可持续发展相一致的方式纳入项目规划和决策的 过程，通过考虑项目可能对环境造成的影响来保护 环境，帮助采矿公司尽可能减小项目施工、作业和报 废过程中所造成的那些影响。 3 ．4 完善矿区土地复垦及生态重建方案 具体的矿区复垦工作是针对该地区未来土地使 用方向以及长期目标来进行不同的复垦。其复垦程 序主要可分为几个方面[ 7 ] 。 1 规定一个明确的复 垦目的，包含对该地区规划的最终土地使用的陈诉。 2 土壤处理。主要包括废物利用、回填和堆放等。 3 复垦土方工程。主要包括地形设计，从水文学角 度考虑，最终的地形必须与周围地区相匹配。 4 植 被恢复，包括植物种类选择和地理位置地的选择，种 子处理和存放，苗床的准备等土地复垦是矿区进行 生态重建的重要方面。我国的土地复垦技术较为落 后，土地复垦率较低，仅为1 2 ％。因此，需要借鉴欧 美等国在这方面的经验，根据不同的复垦目的采取 不同的复垦技术，在进行土地清理、土壤处理、复垦 土方工程之后进行植被恢复，从而有效的重建矿区 的生态环境。同时矿区生态系统重建要把矿区开发 和矿区土地规划、地方发展总体规划有机结合起来， 使矿区土地利用结构与生态系统的结构更趋合 理[ 8 j 。 3 ．5 公众参与和协商 对矿产资源勘探者和开发商来说，最佳环境管 理涉及矿区居民讨论有关开发项目的各个方面并听 取他们的忧虑、需要和建议，采取的开发方法是不断 变化的。它是以整个矿区为中心，而不是以项目为 中心，让矿区内的公众共同参与。由于矿产开发会 造成广泛的影响，其中很多为负面影响，开发商必须 让那些可能会受影响的人参与，与他们讨论尽可能 减小或避免这些影响的策略。例如项目开发商应与 本地农民讨论有关矿区水管理计划和污染控制设 施，从讨论中可能会产生改进的建议，而且这样做会 使下游的农民对该地区的水质保护充满信一g , r 9 j 。 3 ．6 3 S 技术在环境管理中的应用 “3 S ”技术的核心和主体是遥感 R S 、全球定位 系统 G P S 和地理信息系统 G I S ，是实现区域可持 续发展的高新技术支持。“3 S ”技术在煤矿区的主 要应用包括4 个方面。 1 在环境监测与治理的应 用。其具体模式是以R S 影像环境信息源，通过图 像处理、模式识别和要素提取，获取煤矿环境信息， 在G I S 的支持下对环境进行评价。通过多时相、多 波段、多尺度遥感影像信息与常规环境监测数据的 复合与动态比较，研究煤矿环境的演变趋势及其主 要污染源。利用“3 S ”技术进行煤矿环境监测与治 理的典型方案如煤矿大气污染及地面热场的遥感调 查和分析评价、煤矿环境的综合评价、地面沉陷监 测、煤矿环境规划等。 2 利用“3 S ”技术进行矿区 土地管理。其具基本方法是以R S 图像为矿山土地 利用现状调查的信息源，提取矿山土地利用与破坏、 污染的信息源，提取矿山土地利用与破坏、污染资 料，利用G P S 技术结合常规仪器进行土地测量工 作，利用G I S 对有关数据进行数据处理和分析，可 完成矿山土地的评价、动态监测、土地管理等工作。 在煤矿土地复垦中，“3 S ”技术可辅助进行土地复垦 规划、复垦工程实施、复垦土地监测与评价等。 3 “3 S ”集成技术应用于煤矿生产和管理。将最终建 成以R S 和G P S 辅以常规技术为信息源、以G I S 与 空间分析模型结合为信息处理平台，能实现矿山生 产与管理多源信息统一管理与矿山生产决策支持的 自动化、智能化、集成化的技术系统。 4 建立矿区 资源环境信息系统。建立矿区资源环境信息系统 M R E I S 是空间信息技术、计算机技术、系统科学 在煤矿应用的结合。矿山资源环境信息系统是矿区 多层空间 地面、地下和近地表大气层 信息、多种 资源、环境时空信息的存储、处理、复合、分析与评价 的有力武器，也是对矿山生产、生活、管理等方面的 万方数据 1 4 2有色金属第6 0 卷 信息进行综合管理的技术平台1 0 1 。 4结语 矿区煤炭资源的合理开发和高效利用对我国国 民经济的持续发展具有重要的意义。我国煤矿开采 在取得巨大成就的同时，也给社会生态环境带来一 些危害，大量的开发活动所造成的破坏与污染越来 参考文献 越严重。依据环境管理标准对煤矿区进行生态环境 管理是矿区可持续发展的重要途径。建立起一个可 持续发展的矿山生态环境管理体系，将矿山生产系 统从仅追求经济效益的最大化转变为同时考虑生态 系统安全、环境系统健康的高效生产系统具有十分 重要意义。 [ 1 赵爽．略论我国的矿产资源安全的现状与对策[ J ] ．江汉石油职工大学学报，2 0 0 7 ，2 0 3 5 5 5 6 ． [ 2 ] 孙君．我国矿山环境恢复治理中的主要问题及对策[ J ] ．西北地质，2 0 0 3 ，3 6 c 0 0 1 1 4 1 1 7 ． [ 3 ] 贾希荣，李林涛，宁建宏．煤矿区可持续发展中的环境问题与对策[ J ] ．2 0 0 1 ，2 9 1 3 9 4 2 ． [ 4 ] 席旭东．基于矿区可持续发展的生态产业共生体系构建[ J ] ．矿业安全与环保，2 0 0 6 ，3 3 3 6 5 6 6 ． [ 5 ] 田从华．全球工业界I S 0 1 4 0 0 0 环境管理体系认证进展[ J ] ．广州环境科学，1 9 9 9 ，1 4 1 1 4 ． [ 6 ] 马彦卿．矿山土地复垦与生态恢复[ J ] ．有色金属，1 9 9 9 ，5 1 3 2 3 2 5 ． [ 7 ] 邵霞珍．澳大利亚矿区环境管理及对我国的借鉴[ J ] ．中国矿业，2 0 0 5 ，1 4 7 4 8 5 0 ． [ 8 ] 张梁．我国矿山生态环境恢复治理现状和对策[ J ] ．中国地质矿产经济，2 0 0 2 ，1 5 4 2 5 2 7 ． [ 9 ] 黄奂果．谈国有煤炭企业可持续发展战略[ J ] ．中南林业科技大学学报 社会科学版 ，2 0 0 7 ，1 2 1 2 5 1 2 7 ． [ 1 0 ] 张杰林，曹代勇．高光谱遥感技术在煤矿区环境监测中的应用[ J ] ．自然灾害学报，2 0 0 5 ，1 4 4 1 5 8 1 6 2 ． ● C o a lM i n eA r e aE c o l o g i c a lE n v i r o n m e n tM a n a g e m e n ta n dS u s t a i n a b l eD e v e l o p m e n t ’矿UQ i a n g ，S U N L u k C o l l e g eo fR e s o u r c ea n dS e c u r i t y ，C h i n aU n i v e r s i t yo fM i n i n ga n dT e c h n o l o g y ，B e O i n g1 0 0 0 8 3 ，C h i n a A b s t r a c t C o a la st h ed o m i n a t i n ge n e r g yS O u r c ep l a y sa ni m p o r t a n tr o l ei ne c o n o m yd e v e l o p m e n ti nC h i n a ，b u ti th a s b r o u g h tf o r w a r ds o m ee n v i r o n m e n tp o l l u t i o na n de c o l o g yd e s t r u c t i o n ，a n da f f e c t e ds u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n ti n c o a lm i n ea r e as i n c et h es t a n d i n ge x e c u t i o no ft h et y p i c a l l yf r e em a n a g e m e n ti np r o d u c t i o na n do p e r a t i n g a c t i v i t i e s ．B a s e do na n a l y s i so ft h ee n v i r o n m e n tp r o b l e m sa n dI S 0 1 4 0 0 0e n v i r o n m e n tm a n a g e m e n ts t a n d a r d ，t h e e c o l o g ya n de n v i r o n m e n tm a n a g e m e n ts y s t e mi sp u tf o r w a r di n t e r m so fs u s t a i n a b l ed e v e l o p m e n t ．T h e m a n a g e m e n ts y s t e mp r o v i d e st h et h e o r yf r a m ef o rc o a lm i n ee c o l o g ya n de n v i r o n m e n tm a n a g e m e n t ，a l s oo f f e r i n g s a f e g u a r d sf o ri n t e r n a t i o n a l i z a t i o no fc o a lm i n ei nC h i n a ． K e y w o r d s e n v i r o n m e n t a le n g i n e e r i n g ；m a n a g e m e n t ；c o a lm i n ea r e a ；e c o l o g ye n v i r o n m e n t ；s u s t a i n a b l e d e v e l o p m e n t 万方数据