煤炭開采及地下水環(huán)境重點分析

時間:2022-10-31 10:48:36

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煤炭開采及地下水環(huán)境重點分析

我國實行以煤為主的清潔化能源戰(zhàn)略,在新建煤礦設(shè)計生產(chǎn)年限短至二十長至上百年,單個項目環(huán)境影響空間范圍少至數(shù)十多至百平方公里的時空尺度下,煤炭開采環(huán)境影響后評價既是落實國務(wù)院簡政放權(quán)、放管結(jié)合、事中事后監(jiān)管改革的有力支撐,更是保障礦區(qū)、礦城環(huán)境質(zhì)量改善與生態(tài)文明建設(shè)的必然要求。近年來,隨著環(huán)境管理改革的快速推進,環(huán)境影響后評價越來越受到重視。截至2013年,環(huán)境保護部已明文要求應(yīng)開展環(huán)境影響后評價的建設(shè)項目17個,還有10個建設(shè)項目單位主動開展環(huán)境影響后評價工作,并提交了環(huán)境影響后評價報告書[1]。2015年12月《環(huán)境影響后評價管理辦法(試行)》頒布,《環(huán)境影響后評價技術(shù)導(dǎo)則———煤炭采選》編制工作同年啟動。沈毅等[2]認(rèn)為環(huán)境影響后評價的內(nèi)容應(yīng)根據(jù)建設(shè)項目特點、環(huán)境熱點和原環(huán)評報告的內(nèi)容確定。張樹禮[3]開展了煤田開發(fā)環(huán)境影響后評價理論與實踐的研究,構(gòu)建了露天煤礦環(huán)境影響后評價框架及技術(shù)方法體系,并對伊敏露天礦、黑岱溝露天礦和勝利一號露天礦分別開展了后評價。陳凱麒[4]等對水庫工程、煤炭開采工程以及公路工程的環(huán)境影響后評價技術(shù)內(nèi)容進行了全面界定。劉文榮,麥方代等[5,6]構(gòu)建了煤炭開采項目環(huán)境影響后評價技術(shù)方法體系。隨著排污許可制度的建立與完善,大氣、噪聲等污染類環(huán)境影響可通過在線監(jiān)測與日常監(jiān)管充分暴露。而生態(tài)、地下水作環(huán)境影響由于其具有復(fù)雜性、持續(xù)性以及累積性等特征,成為環(huán)境影響后評價關(guān)注的重點內(nèi)容。除此,煤炭分布區(qū)生態(tài)本底與地下水賦存條件的顯著差異性,使得建立在分類分區(qū)基礎(chǔ)上的生態(tài)、地下水環(huán)境影響顯現(xiàn)出顯著的差異性。

1基于我國煤炭資源分布以及后評價反饋機制的后評價重點區(qū)域

我國煤炭資源整體表現(xiàn)為“西多東少、北富南貧”;蒙東、晉陜蒙寧、云貴川渝、北疆四分區(qū)以及神東、蒙東、晉北、晉中、陜北、新疆、云貴七大基地的資源前景無論在當(dāng)前還是未來較長時期內(nèi)均屬較優(yōu)之列[7]。東部地區(qū)煤炭資源主要富集于東北、華東區(qū)域。該地區(qū)大部分區(qū)域資源已逐步枯竭、開采條件惡化。主力生產(chǎn)礦井已進入開發(fā)中后期,主體開采深度已達(dá)800m以下,采區(qū)進入構(gòu)造復(fù)雜,瓦斯、水等災(zāi)害嚴(yán)重區(qū)域,甚至進入邊角區(qū)域。因此,由于巨大的開發(fā)潛力和環(huán)境影響后評價對后續(xù)開采環(huán)境影響預(yù)防控制的重要意義,蒙東、晉陜蒙寧、云貴川渝、北疆四分區(qū)以及神東、蒙東、晉北、晉中、陜北、新疆、云貴七大基地,將是環(huán)境影響后評價的重點區(qū)域。而東北、華東等資源枯竭或近枯竭區(qū)域,環(huán)境影響后評價應(yīng)結(jié)合其閉礦管理及時開展,防止環(huán)境破壞責(zé)任主體由礦山企業(yè)轉(zhuǎn)嫁國家或地方政府。

2生態(tài)環(huán)境影響后評價重點分析

2􀆰1生態(tài)環(huán)境影響后評價重點影響因素。在既定開采方式下,生態(tài)環(huán)境影響主要取決于開采區(qū)所處自然地理分區(qū)決定的生態(tài)系統(tǒng)類型、生態(tài)敏感性以及主導(dǎo)生態(tài)服務(wù)功能。因此,不同區(qū)域生態(tài)環(huán)境影響后評價的重要性以及生態(tài)環(huán)境影響評價的重點各不相同。根據(jù)《全國生態(tài)功能區(qū)劃(修編版)》,分析各主要煤炭基地主要生態(tài)特征,從而確定其生態(tài)環(huán)境影響后評價重點,結(jié)果見表1。2􀆰2井工煤礦生態(tài)環(huán)境影響后評價重點。井工開采過程中,一方面需預(yù)先對礦井水和地下含水層水進行人工疏干;另一方面煤礦開采形成的導(dǎo)水裂隙帶也會對煤系含水層水進行自然疏干。在排出礦井水綜合利用率不高的情況下,部分排出的礦井水還含有大量懸浮物以及酸性成分等,特殊地質(zhì)條件下還可能含有“有毒有害”物質(zhì),不同程度上污染地表水、土壤環(huán)境。與此同時,由于不同程度的地表沉陷,導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)重要構(gòu)成要素地形地貌、土壤、植被等發(fā)生改變,最終表現(xiàn)為沉陷區(qū)生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能不同程度的量變以及質(zhì)變。如在以水土保持功能為主的黃土高原區(qū),原地貌土層深入,土壤侵蝕嚴(yán)重,井工煤礦開采生態(tài)環(huán)境影響后評價應(yīng)以地表裂縫導(dǎo)致的土壤侵蝕加劇為重點;草原區(qū)評價重點應(yīng)為草原退化以及土壤鹽漬化為重點;西南山地區(qū)應(yīng)以土壤瘠薄化等為重點;西北荒漠區(qū)應(yīng)以煤礦開采導(dǎo)致的荒漠化加劇為重點。2􀆰3露天煤礦生態(tài)環(huán)境影響后評價重點。我國露天煤礦集中分布區(qū)主要為內(nèi)蒙古、山西、新疆、云南等。2003年環(huán)評法實施到2016年,環(huán)境保護部共審批新建以及改擴建露天煤礦環(huán)評報告書39部,其中內(nèi)蒙古22部,山西6部,新疆6部,陜西2部,云南2部,黑龍江1部。通過對內(nèi)蒙古伊敏露天煤礦、山西平朔露天煤礦、云南彌勒露天煤礦等的調(diào)研,露天開采將造成地形地貌、土壤以及植被的徹底擾動,采掘場以及外排土場范圍內(nèi)的原自然生態(tài)系統(tǒng)已不復(fù)存在。因此,露天煤礦生態(tài)環(huán)境影響后評價的終極目標(biāo)為周邊地區(qū)原生態(tài)服務(wù)功能的延續(xù)性問題,從礦區(qū)內(nèi)部重點應(yīng)為排土場土地復(fù)墾與生態(tài)重建的落實情況以及重建生態(tài)系統(tǒng)的演替趨勢分析,在此基礎(chǔ)上分析其不同復(fù)墾模式的有效性。

3地下水環(huán)境影響后評價重點分析

3􀆰1地下水環(huán)境影響因素與表現(xiàn)。地下水環(huán)境影響因素主要取決于煤炭資源賦存條件、水文地質(zhì)條件以及地下水水質(zhì)三方面。礦井水的抽排以及露天煤礦疏干排水是煤礦開采安全保障的必然要求,其直接影響表現(xiàn)為地下水資源賦存情況以及與此相關(guān)的供水能力的降低;從另一個角度,礦井水與礦坑水綜合利用在由排放向利用轉(zhuǎn)變的同時,排放上限問題轉(zhuǎn)為資源利用上限問題。礦井水外排可能對地表水體、土壤以及農(nóng)田、植被等生態(tài)系統(tǒng)造成污染。3􀆰2地下水環(huán)境影響后評價重點。鑒于以上地下水環(huán)境影響的主要表現(xiàn)形式,地下水環(huán)境影響后評價應(yīng)重點從三方面開展:1)對具有供水意義含水層的影響評價。供水意義含水層是地下水保護的重點目標(biāo),因此,無論井工煤礦還是露天煤礦該含水層均因作為后評價的重點。2)礦井水(礦坑水)去向與利用效率的評價,該評價內(nèi)容既是水資源利用評價的重要內(nèi)容,又是礦井水外排污染源頭控制的基礎(chǔ)。對于地下水富水性區(qū)域,礦井水(礦坑水)去向常成為煤礦項目環(huán)評審批的制約因素,也由于其配套的用水項目滯后性等常成為煤礦項目環(huán)評落實不到位的常見問題。因此,在后評價階段,礦井水(礦坑水)合理排放以及綜合利用應(yīng)成為后評價的重點內(nèi)容。3)對于礦井水“有毒有害”物質(zhì)含量較高的區(qū)域,其排放對地表水、土壤等的影響也應(yīng)作為重點評價內(nèi)容。如寧東煤炭基地高礦化度礦井水的不合理排放,不同程度上加劇了該區(qū)土壤鹽漬化程度,此類項目其地下水后評價應(yīng)結(jié)合地表水、土壤后評價進行。4)露天煤礦地下水流場的影響也應(yīng)作為后評價的重點內(nèi)容之一。如伊敏露天煤礦月排水量達(dá)140萬m3,在采—運—排對地層重組的同時,其地下水賦存條件徹底改變且不可復(fù)原,因此對周邊同一水文地質(zhì)單元的地下水流場評價也應(yīng)作為后評價的重點內(nèi)容之一。

4后評價時機選擇與服務(wù)周期

4􀆰1井工煤礦基于地表沉陷移動延續(xù)時間的環(huán)境影。響后評價時機選擇《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)程》規(guī)定地表沉陷盆地外邊界為地表沉降量10mm的點連線,地表沉陷移動時間即地表沉降趨于穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)是連續(xù)觀測6個月,地表各點的累積下沉值均小于30mm。地表沉陷趨于穩(wěn)定時,其對地面的生態(tài)環(huán)境影響尤其是由于地表沉陷導(dǎo)致的生態(tài)環(huán)境影響將初步顯現(xiàn),并逐步趨于穩(wěn)定。一般情況,地表沉陷導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境影響后評價的時間應(yīng)在達(dá)產(chǎn)且地表沉陷趨于穩(wěn)定之后。地表移動延續(xù)時間和最大下沉速度主要取決于采深、采厚與工作面推進速度。如陜西神府礦區(qū)的淺埋藏煤深可能小于150m[8],而同樣位于陜西的小莊煤礦埋深卻大于600m[9];薄煤層煤厚可小到0􀆰5m,而特厚煤層可大于8m。寧東煤炭基地靈武礦區(qū)與鴛鴦湖礦區(qū)等部分煤礦可采煤層均達(dá)數(shù)十甚至20層以上。鑒于不同煤層賦存條件下與不同開采方式下沉陷深度、地表變形速率以及沉陷在地表的表現(xiàn)形式具有顯著差異性。加之,多煤層賦存條件下地表沉陷影響的漸進性與累積性特征,地表沉陷穩(wěn)定以及生態(tài)環(huán)境影響顯現(xiàn)的時間各不相同。因此后評價的時機選擇應(yīng)根據(jù)地表沉陷預(yù)測結(jié)合地表沉陷觀測資料分析,選擇生態(tài)環(huán)境影響完全顯現(xiàn)的時間。4􀆰2露天煤礦基于地形地貌重塑的環(huán)境影響后評價時機選擇。露天煤礦由于對原地形地貌等的徹底擾動,其生態(tài)環(huán)境影響后評價的重點應(yīng)為生態(tài)系統(tǒng)的可恢復(fù)性以及恢復(fù)生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此最先進行地貌重塑、生態(tài)恢復(fù)的外排土場應(yīng)作為最先開展生態(tài)環(huán)境影響后評價的對象,從而外排土場服務(wù)期滿且進入生態(tài)恢復(fù)階段的時間節(jié)點可作為開展露天煤礦環(huán)境影響后評價的時機。4􀆰3基于特殊環(huán)境問題的環(huán)境影響后評價時機選擇與周期確定?!董h(huán)境影響后評價管理辦法》(試行)規(guī)定,開展環(huán)境影響后評價的情形中包括:為審批環(huán)境影響報告書的環(huán)境保護主管部門認(rèn)為應(yīng)當(dāng)開展環(huán)境影響后評價的其他建設(shè)項目。因此,環(huán)境保護主管部門可根據(jù)事中事后監(jiān)管中發(fā)現(xiàn)的顯著負(fù)面環(huán)境影響,要求建設(shè)單位開展環(huán)境影響后評價。從近年來環(huán)保部受理的后評價報告來看,多數(shù)為超過原環(huán)評審批設(shè)計生產(chǎn)能力的項目,盡管從目前法律層面,后評價不應(yīng)成為該類煤礦環(huán)保合法化的手段,但該類項目進行后評價確有其必要性。4􀆰3􀆰1基于遙感監(jiān)測的環(huán)境影響后評價時機選擇。遙感監(jiān)測與調(diào)查對于區(qū)域性環(huán)境影響問題發(fā)現(xiàn)具有重要的現(xiàn)實意義。環(huán)境保護管理部門可結(jié)合重點開展環(huán)境影響后評價的七大煤炭基地進行常態(tài)化的遙感監(jiān)測調(diào)查,尤其對于露天開采區(qū)以及環(huán)境影響評價報告中預(yù)測的井工煤礦開采可能積水區(qū)、可能造成大面積鹽漬化的區(qū)域,以及其他可能造成生態(tài)環(huán)境功能嚴(yán)重退化且表現(xiàn)為地表形態(tài)、地面覆蓋等顯著變化的區(qū)域,進行重點監(jiān)測,及時發(fā)現(xiàn)生態(tài)環(huán)境影響問題,根據(jù)監(jiān)測結(jié)果責(zé)成問題單位及時開展環(huán)境影響后評價。4􀆰3􀆰2基于地下水環(huán)境顯著變化的后評價時機選擇。對煤礦開采導(dǎo)致供水意義含水層受到顯著影響、礦井水大量排放且綜合利用效率低下以及由于其他煤礦開采造成顯著環(huán)境影響的區(qū)域,如西部地區(qū)需進行保水采煤的彬長礦區(qū)、神府礦區(qū)等,環(huán)境保護管理部門可對該類煤礦提出要求開展后評價的要求,及時督促企業(yè)、地方環(huán)境管理部門通過地下水環(huán)境影響后評價反饋采煤對地下水環(huán)境影響變化情況。4􀆰3􀆰3環(huán)境影響后評價服務(wù)周期。環(huán)境影響后評價作為環(huán)境管理的有效手段,應(yīng)該是貫穿煤礦全生命周期的環(huán)境管理,以保障煤炭資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境的和諧統(tǒng)一,保障礦區(qū)的綠色開發(fā)與高質(zhì)量發(fā)展。根據(jù)《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計規(guī)范》以及《煤炭工業(yè)露天礦設(shè)計規(guī)范》,新建中型與大型礦井設(shè)計服務(wù)年限分別不少于40a與50a。新建中型、大型與特大型露天礦設(shè)計服務(wù)年限分別不少于20a、35a與40a。而作為環(huán)境影響評價重要依據(jù)的土地利用總體規(guī)劃、生態(tài)環(huán)境保護規(guī)劃等服務(wù)周期卻遠(yuǎn)短于煤礦生產(chǎn)服務(wù)期。加之煤礦開采生態(tài)環(huán)境以及地下水環(huán)境影響呈現(xiàn)顯著的復(fù)雜性以及動態(tài)性。因此,一次煤礦開采環(huán)境影響后評價不足以指導(dǎo)煤礦整個生命周期的環(huán)境影響防控,分期開展環(huán)境影響后評價是落實事中事后監(jiān)管的必要要求。而分期長短是近年來專家熱議的焦點問題,筆者認(rèn)為生產(chǎn)礦井因遵循《環(huán)境影響后評價管理辦法(試行)近期及時開展后評價;在建礦井根據(jù)采區(qū)劃分、開采進度計劃、井工礦地表沉陷影響程度等確定在投產(chǎn)5a后開展首次后評價,并根據(jù)首次后評價結(jié)果確定評價周期;新建礦井需在開采初期即建立生態(tài)樣地與地下水自動監(jiān)測網(wǎng)絡(luò),并上報管理部門。管理部門根據(jù)衛(wèi)星執(zhí)法、生態(tài)與地下水定期或適時監(jiān)測結(jié)果確定礦山企業(yè)后期開展后評價的時間。

5結(jié)論

1)無論井工煤礦還是露天煤礦,生態(tài)環(huán)境影響后評價與地下水環(huán)境影響后評價均應(yīng)作為環(huán)境影響后評價的重點內(nèi)容。2)生態(tài)環(huán)境影響后評價的核心為原生態(tài)服務(wù)功能的可持續(xù)性,其評價重點根據(jù)礦區(qū)主導(dǎo)生態(tài)服務(wù)功能、敏感性與敏感程度劃分為對所在區(qū)草原生態(tài)服務(wù)功能的影響、土壤侵蝕影響、植被覆蓋度影響、對農(nóng)用地生產(chǎn)力的影響、對土壤瘠薄化的影響與對荒漠化加劇的影響。3)地下水環(huán)境影響后評價的內(nèi)容主要包括供水意義含水層評價、礦井水排放與綜合利用評價、礦井水排放環(huán)境污染評價三方面。4)環(huán)境影響后評價時機選擇根據(jù)生態(tài)環(huán)境影響以及地下水環(huán)境影響顯化時間進行,同時環(huán)境保護管理部門可結(jié)合衛(wèi)星執(zhí)法以及地下水監(jiān)測監(jiān)控及時督促問題煤礦企業(yè)開展環(huán)境影響后評價。在煤礦生命周期內(nèi),環(huán)境影響后評價可分期多次開展。

作者:崔艷 宋穎霞 李娜 單位:中煤科工集團