工程科学学报，第44卷.第1期 mining to promote the ecological environment and ecological civilization to a new level and realize the high-quality,sustainable development of the coal industry in Ningxia province KEY WORDS Ningxia province;coal mines;green mining;strategic layout;technology path;sustainable development 作为我国现阶段最主要的一次性能源和重要 总体来看，宁夏煤炭绿色矿山建设水平仍有很大 战略资源，煤炭广泛应用于电力、重工业及民生等 的提升空间 各个领域，在我国能源结构中占据了主体地位，这 综上所述，发展绿色矿业、建设绿色矿山，既 一现状在未来很长一段时间内恐将难以改变山中 是立足宁夏地区提高能源资源保障能力的现实选 国工程院在《国家能源发展战略2030一2050》报 择，也是转变当地矿业发展方式、建设“资源节约 告中也指出，到2030年，我国煤炭仍约需25~ 型社会、环境友好型社会”的必然要求，对宁夏地 30亿吨四.改革开放以来，随着我国经济的快速发 区经济社会发展全局具有十分重要的现实意义和 展，煤炭资源的需求量也随之大幅增加，导致全国 深远的战略意义 范围内大规模开发煤炭资源.然而，煤炭开采在给 1宁夏煤矿绿色开发现状 社会带来经济效益的同时，煤矿的过度开采、不规 范开采也带来了一系列严重的污染和生态环境破 1.1开发概况 坏问题，制约着我国煤炭工业的健康可持续发展 宁夏作为我国的煤炭主产区之一，煤矿储量 因此，在煤炭开采中减少对环境的破坏，全面综合 充裕，煤种较为丰富，主要包含无烟煤、贫煤、瘦 考虑煤炭经济的循环绿色发展，积极推广绿色的 煤、焦煤、肥煤、气煤、气肥煤、不黏结煤、弱黏结 采煤技术已成为新时期煤炭工业发展的重要方向) 煤、长焰煤、褐煤等.主要采煤区基本上位于黄河 煤炭绿色开发是以保护生态环境、降低资源消 两岸，开采条件便利目前，宁夏累计查明煤炭 耗、追求可循环经济为目标，实现煤炭开采和环境 资源储量400多亿吨，在全国排名第6位.近年来 保护的协调发展，最大程度地降低资源储备消耗 宁夏原煤产量增长较快，2020年全区煤炭产量已 和采矿成本，以科学、高效的生产方式创造良好的 达到亿吨 经济效益和社会效益 本文调研了宁夏全区31对生产矿井的生产能 宁夏位于我国西北地区，拥有丰富的煤矿资 力情况、采煤方法及采煤工艺，并简要统计汇总于 源，优质及充裕的煤矿产出推动了当地经济的快 表1.可以看出，全区煤炭年产量在1亿吨以上，产 速发展，宁夏地区煤田经过近半个世纪的加速开 能占比约80%.宁夏地区大部分煤矿基本都采用 采，目前引发的环境破坏问题是多方面的，且均较 了走向长壁综合机械化采煤法，全部垮落法管理 为严重，宁夏主要产煤区建设矿山工场、采煤场、 顶板；个别煤矿采用房柱式采煤法.需要说明的 选煤场等配套项目时，大规模的场地平整及挖方 是，有些煤矿同时采用了两种或多种采煤方法 将扰动、破坏原有的地表植被，造成地形地貌、土 1.2存在的问题 体构造及其理化性质的改变-废弃的煤矸石中 目前，宁夏多个煤矿实施了绿色开采技术，取 含有金属、碱土金属和硫化物以及有机成分，还含 得了显著的成果.但由于宁夏地区煤层埋藏较 有一定量的重金属，会造成土壤重金属污染67煤 浅、风积沙严重、生态环境脆弱等现实情况，绿色 层的开采引发了上覆岩体的动态移动，在很大程 开发技术还不完善，区内推广程度相对较低，尚存 度上破坏了土地资源，使得地表水在地裂缝中出 在一些亟待解决的问题 现漏失现象⑧在煤矿开采与加工过程中，地表 (1)基础理论与技术瓶颈亟待突破 水的基流和水质受到了严重影响，污水等处理设 虽然宁夏地区已组织了煤矿绿色开发技术的研 施还有待改进0山.随着宁夏地区煤矿采掘深度 发，但矸石回填技术、深部煤层瓦斯富集及抽采流 的增加，煤与瓦斯突出的危险性不断加大，煤与瓦 动理论、煤化工技术、矿区生态环境损毁调查诊 斯突出不仅严重威胁着矿山生产和安全，而且还 断及修复技术、土地清洁和污染治理技术、废旧 会引起地质环境的干扰破坏此外，在某些露天 矿山的可持续利用、地貌重塑、土地复垦及植被 煤矿的开采过程中，会产生大量含有害物质的固 恢复技术、工业遗产与自然遗迹保护等基础技术 体粉末，飘散到空气中会产生严重的大气污染] 理论研究还比较薄弱.在煤制油、煤制天然气、煤mining  to  promote  the  ecological  environment  and  ecological  civilization  to  a  new  level  and  realize  the  high-quality,  sustainable development of the coal industry in Ningxia province. KEY WORDS    Ningxia province；coal mines；green mining；strategic layout；technology path；sustainable development 作为我国现阶段最主要的一次性能源和重要 战略资源，煤炭广泛应用于电力、重工业及民生等 各个领域，在我国能源结构中占据了主体地位，这 一现状在未来很长一段时间内恐将难以改变[1] . 中 国工程院在《国家能源发展战略 2030—2050》报 告中也指出 ， 到 2030 年 ，我国煤炭仍约 需 25～ 30 亿吨[2] . 改革开放以来，随着我国经济的快速发 展，煤炭资源的需求量也随之大幅增加，导致全国 范围内大规模开发煤炭资源. 然而，煤炭开采在给 社会带来经济效益的同时，煤矿的过度开采、不规 范开采也带来了一系列严重的污染和生态环境破 坏问题，制约着我国煤炭工业的健康可持续发展. 因此，在煤炭开采中减少对环境的破坏，全面综合 考虑煤炭经济的循环绿色发展，积极推广绿色的 采煤技术已成为新时期煤炭工业发展的重要方向[3] . 煤炭绿色开发是以保护生态环境、降低资源消 耗、追求可循环经济为目标，实现煤炭开采和环境 保护的协调发展，最大程度地降低资源储备消耗 和采矿成本，以科学、高效的生产方式创造良好的 经济效益和社会效益. 宁夏位于我国西北地区，拥有丰富的煤矿资 源，优质及充裕的煤矿产出推动了当地经济的快 速发展. 宁夏地区煤田经过近半个世纪的加速开 采，目前引发的环境破坏问题是多方面的，且均较 为严重. 宁夏主要产煤区建设矿山工场、采煤场、 选煤场等配套项目时，大规模的场地平整及挖方 将扰动、破坏原有的地表植被，造成地形地貌、土 体构造及其理化性质的改变[4−5] . 废弃的煤矸石中 含有金属、碱土金属和硫化物以及有机成分，还含 有一定量的重金属，会造成土壤重金属污染[6−7] . 煤 层的开采引发了上覆岩体的动态移动，在很大程 度上破坏了土地资源，使得地表水在地裂缝中出 现漏失现象[8−9] . 在煤矿开采与加工过程中，地表 水的基流和水质受到了严重影响，污水等处理设 施还有待改进[10−11] . 随着宁夏地区煤矿采掘深度 的增加，煤与瓦斯突出的危险性不断加大，煤与瓦 斯突出不仅严重威胁着矿山生产和安全，而且还 会引起地质环境的干扰破坏[12] . 此外，在某些露天 煤矿的开采过程中，会产生大量含有害物质的固 体粉末，飘散到空气中会产生严重的大气污染[13] . 总体来看，宁夏煤炭绿色矿山建设水平仍有很大 的提升空间. 综上所述，发展绿色矿业、建设绿色矿山，既 是立足宁夏地区提高能源资源保障能力的现实选 择，也是转变当地矿业发展方式、建设“资源节约 型社会、环境友好型社会”的必然要求，对宁夏地 区经济社会发展全局具有十分重要的现实意义和 深远的战略意义. 1    宁夏煤矿绿色开发现状 1.1    开发概况 宁夏作为我国的煤炭主产区之一，煤矿储量 充裕，煤种较为丰富，主要包含无烟煤、贫煤、瘦 煤、焦煤、肥煤、气煤、气肥煤、不黏结煤、弱黏结 煤、长焰煤、褐煤等. 主要采煤区基本上位于黄河 两岸，开采条件便利[14] . 目前，宁夏累计查明煤炭 资源储量 400 多亿吨，在全国排名第 6 位. 近年来 宁夏原煤产量增长较快，2020 年全区煤炭产量已 达到亿吨. 本文调研了宁夏全区 31 对生产矿井的生产能 力情况、采煤方法及采煤工艺，并简要统计汇总于 表 1. 可以看出，全区煤炭年产量在 1 亿吨以上，产 能占比约 80%. 宁夏地区大部分煤矿基本都采用 了走向长壁综合机械化采煤法，全部垮落法管理 顶板；个别煤矿采用房柱式采煤法. 需要说明的 是，有些煤矿同时采用了两种或多种采煤方法. 1.2    存在的问题 目前，宁夏多个煤矿实施了绿色开采技术，取 得了显著的成果. 但由于宁夏地区煤层埋藏较 浅、风积沙严重、生态环境脆弱等现实情况，绿色 开发技术还不完善，区内推广程度相对较低，尚存 在一些亟待解决的问题. （1）基础理论与技术瓶颈亟待突破. 虽然宁夏地区已组织了煤矿绿色开发技术的研 发，但矸石回填技术、深部煤层瓦斯富集及抽采流 动理论、煤化工技术、矿区生态环境损毁调查诊 断及修复技术、土地清洁和污染治理技术、废旧 矿山的可持续利用、地貌重塑、土地复垦及植被 恢复技术、工业遗产与自然遗迹保护等基础技术 理论研究还比较薄弱. 在煤制油、煤制天然气、煤 · 2 · 工程科学学报，第 44 卷，第 1 期