陕北风沙区大保当煤矿开采的生态影响分析

钱者东 秦卫华 李道进

摘要：陕北风沙区位于毛乌素沙地东南缘，是毛乌素沙地向黄土高原的过渡地带，自然环境十分脆弱。本文通过对陕北风沙区大保当井田进行实地调查研究，结合遥感影像，运用图形叠置法、类比分析法和生态机理法分析了在该地区进行煤矿开采对当地自然植被、野生动物以及神木臭柏自然保护区的影响，并提出相应的生态保护措施。

关键词：风沙区 煤矿 植被 然保护区

Ecological Impacts of Dabaodang Coal Mining in Northern Shaanxi

Qian Zhe-dong Qin Wei-hua Li Dao-jin

Nanjing Institute of Environmental Sciences Ministry of Environmental Protection Nanjing 210042 China

Abstract:Sandy area in northern Shaanxi is located southeast edge of Mu Us Desert, where is the transition zone to the Loess Plateau, the natural environment is very fragile. Through field survey, combined with remote sensing images, using graphic overlay, analogy analysis and ecological mechanism methods, this article analyzes the impacts of coal mining on the natural vegetation, wildlife and Shenmu sabina Nature Reserve in northern Shaanxi province,and proposes the measures of ecological protection accordingly.

Key Words: Sand area Mine Vegetation Nature Reserve

煤是主要的固体燃料，又是非常重要的化工原料，被称作“工业的粮食”。中国是煤炭储量丰富的国家，煤炭年生产量自20世纪80年代末以来就一直保持在10×108t以上，居世界第一位[1]。过去很长一段时间内，中国都是世界上重要的煤炭净出口国，但是随着经济的发展，国内的煤炭需求增长迅速，2007年中国煤炭进口首次超过出口。为缓解煤炭供应紧张局面，中国加大已有煤矿产量并积极建设新矿区。

陕北风沙区位于毛乌素沙地东南缘，是毛乌素沙地向黄土高原的过渡地带，区内煤炭、石油、天然气等矿产资源非常丰富，是我国著名的矿产资源富积区。我国规划建设的13个大型煤炭基地中的陕北基地就位于本区。随着我国煤炭需求的进一步增长，该区掀起了新一轮的开发热潮。但同时本区位于我国50个重要生态功能区之一毛乌素沙地防风固沙重要区境内，气候干燥，水资源短缺，地表植被不良，生产力低下，对各种自然和人为扰动极为敏感[2]。煤炭资源的进一步开发势必会增加当地的生态压力。本文以神木大保当煤矿为例，分析了在这一地区进行煤矿开采的生态影响，并提出相应的防治措施。

1. 工程与区域概况

1.1大保当煤矿工程

大保当煤矿位于陕西省神木县大保当镇境内，井田东北以榆神矿区水源保护区边界为界，东南以神延铁路为界，西南和曹家滩井田毗邻，西北以榆神矿区一期规划区西北边界为界，面积约112.54km2，设计可采储量为1300.95Mt，生产能力13.00Mt/a。由于井田范围覆盖了神木臭柏自然保护区的部分区域，本文的研究范围在原井田的基础上稍作扩大，具体为井田边界外延2km，其中臭柏自然保护区方向外延4.5km，共231.2km2的区域。

1.2区域概况

本区位于陕北风沙区，毛乌素沙漠东南缘。地表大部分区域被第四系风积半固定和固定沙丘所覆盖，以风蚀风积沙漠丘陵地貌为主。地形总的趋势为西高东低，海拔多在1200～1300m之间。本区为典型的中温带半干旱大陆性气候。冬季寒冷，春季风沙频繁，夏季炎热，秋季凉爽；年平均降雨量434.1mm、蒸发量1712.0mm。井田内地表水系主要为东北角的黑龙沟和南端的野鸡河；具有供水意义的含水层主要有萨拉乌苏组孔隙潜水和烧变岩裂隙潜水。植被主要以黑沙蒿、花棒、柠条、紫穗槐、沙打旺、沙柳、牛心朴子、蒙古葱、刺藜、虫实、地梢瓜等为优势种，人工栽培植物主要包括杨树、旱柳、榆树、侧柏、樟子松等乔木，以及玉米、辣椒、马铃薯、糜子、小米等作物。野生动物种类相对较少，高等脊椎动物种类组成中以鸟类、小型哺乳动物和爬行动物为主，常见种类有喜鹊、沙百灵、沙蜥等。研究区涵盖了神木臭柏自然保护区的一部分。该保护区始建于1985年，由神木县人民政府批准建立，总面积为7902hm2，主要保护对象为天然臭柏林及其生境。

2. 研究方法

参照Landsat7卫星接受到的30m分辨率影像资料为基础，结合实地调查，查明研究区域内土地利用、植被分布和国家重点保护物种现状。同时，调查了解神木臭柏保护区现状以及主要保护对象及其主要生境与矿井工程的关系，收集重要物种的相关资料，再根据煤矿的主要影响因子及可能受影响的环境要素，采用景观生态学方法、图形叠置法和生态机理法，预测项目建成后对植被和主要受保护物种的影响，并提出科学的保护对策。

3. 大保当矿井的生态影响分析

3.1对自然植被的影响

大保当矿井位于毛乌素沙地向陕北黄土高原的过渡地带，自然生态系统脆弱，土地沙漠化敏感性程度极高，而防治沙漠化的核心就是要恢复和提高植被覆盖率减轻风对沙质地表的作用，因此植被对当地的生态环境尤为重要。本区自然植被以沙生植被、草原草甸植被和农田植被为主，间有少量的低洼湿地。工程对自然植被的破坏主要集中在工业场地、风井场和道路等永久占地中。

工业场地和风井场地在建设前都需要进行土地平整，清除全部植被。

道路建设中首先将进行地面平整，将地面上的所有植被全部破坏，导致路面及路肩的自然植被全部失去，建设中形成的临时渣土场也会压占自然植被，导致该区域植被消失。道路建成后，除临时弃土占用的区域植被可以进行恢复之外，路面的植被将永久消失。

在此范围内，植物和土壤不同程度受到破坏和影响，地表部分裸露。在本区大风和雨水的作用下，将发生土壤风蚀沙化和水土流失等问题。

根据工程分析，大保当矿井工程永久占地总面积为40.09hm2。其中工业场地占地18.54hm2，风井场地占地4.62hm2，场外道路包括进场公路和风井公路占地8.78hm2，排矸道路占地5.63hm2，输煤通道占地2.52hm2，见表1。

根据据程晓莉等[3]对鄂尔多斯草地荒漠化过程中植被生物量变化的研究结果，结合样方调查数据对各土地类型生物量损失进行估算见表2。

结果表明，永久占地天然植被生物量损失为每年607t。由于用地期限不同，植被受损后的恢复时限也不同。道路占地是永久的，植被不能恢复；井场占地时间较长，至开采期结束，通常可达数十年，开采结束后地表植被才可能逐渐恢复。

3.2对野生动物的影响

矿井的场地和道路建设直接占用野生动物生境。生境被占用后，鸟类和兽类大都另觅生境，避开影响。爬行类动物因为活动范围较小，在占地范围内的个体大多会死亡，仅有存在于用地边缘带的个体可能归避。因此，生境被占用对爬行类动物的影响最大，受影响的爬行类动物主要有草原沙蜥和丽斑麻蜥。

各种车辆和机械噪声会对野生动物产生一定的惊扰。受到噪声惊扰后，鸟类和兽类大多选择逃避。研究表明，鸟类对噪声的影响尤为敏感。源强为80dB(A)的机械噪声源，对鸟类的影响范围可以达到200m[4]；噪声还会引起鸟类产卵量和孵化率下降。研究区内可能受到影响的鸟类主要有栖息在干旱灌丛和沙丘区域的灰头麦鸡、灰椋鸟、沙百灵、伯劳等。

此外，如不加强管理，有可能出现人为捕杀野生动物的事件。最可能受到捕杀的有沙百灵、野兔和黄鼬。

3.3对神木臭柏自然保护区的影响

神木臭柏保护区位于毛乌素沙地的东南缘，东临秃尾河，境内以固定和半固定沙丘为主。保护区独特的气候条件导致地带性草原植物群落很少进入，发育了以沙生植物臭柏为优势种的沙地植被。臭柏又名沙地柏、叉子圆柏等，为柏科圆柏属的一种常绿灌木，也是毛乌素沙地唯一的天然常绿针叶匍匐灌木，是优良的防风固沙树种[5]。

大保当井田覆盖了神木臭柏自然保护区的部分区域。研究区内保护区面积为5922hm2，约占保护区总面积的75%；其中实验区3640.13hm2，缓冲区1558.74hm2，核心区723.18hm2。矿井工程的地面建设不会对保护区造成直接的破坏，但煤矿开采过程中导致的采空塌陷会使浅层地下水(萨拉乌苏组含水层)遭到破坏。研究表明，这一地区的表生植被群落对浅层地下水具有较强的依赖性，浅层地下水甚至直接决定着地表植被的生长状态[6]。臭柏群落的生长与地下水位关系密切，地下水位的下降，可能会导致保护区内的臭柏群落退化或枯死。根据魏捐鹏等[7]对大保当水文地质条件的分析，井田中西部大部地段为采煤保水区，采煤引起的冒裂带未发育到对地表植被具有生态意义的第四系萨拉乌苏组含水层；只有在井田东南部野鸡河，铁路公路附近为采煤失水区，可能出现表层地下水疏干的情况，见图1。

该区位于毛乌素沙地东南缘，地下水丰富，毛细管水上升高度为60cm，丘间低地一般地下水埋深为1~3m，个别地段为0.5m，臭柏的根系长度在120cm以内[8]。臭柏群落生长可充分利用地下水，位于低凹部位的植株生长旺盛，而沙丘顶部的臭柏因地下水不能通过毛管上升到其根层，从而难以获得地下潜水作为蒸腾所需水分的补给，因此沙丘顶部的臭柏往往比较稀疏，生物量较低。如果在采煤失水区进行煤矿开采，引起表层地下水疏干，可能导致这一地段的臭柏群落退化乃至成片枯死，从而加剧这一地区的沙漠化。

4. 生态保护措施

4.1工程措施

井田范围内臭柏自然保护区全部留设煤柱进行保护，不得开采。

新建道路用地范围内，将拟砍伐的小乔木和灌木移栽至道路两侧，如沙地柏、沙柳、旱柳、花棒、柠条锦鸡儿等，增加原有的植被覆盖度，使其形成灌木生态隔离带和小型生态廊道。道路不封闭，使兽类可以利用行车间隔穿越道路。

场地绿化应采用地方种，乔灌草结合。宜采用的绿化植物包括沙地柏、杨柳科沙柳、旱柳、蝶形花科花棒、柠条锦鸡儿等，在井场周边成排种植，建成宽度2m左右的灌木隔离带，可以在一定程度上隔离生产中产生的噪声和灰尘，同时，也可绿化和美化作业区。

闭井期整个井应全面进行植被恢复，采用生活力和适应能力强、生态作用大的本土植物种类，不宜采用外来物种进行植被恢复。在流动沙地可种植油蒿+沙蓬；半固定沙地可种植油蒿+柠条锦鸡儿+塔落岩黄芪；固定沙地可种植旱柳+ 油蒿+柠条锦鸡儿；盐碱滩地可种植芨芨草+柽柳+克氏针茅；沼泽化草甸可种植拂子茅+芨芨草+碱蓬；沙地灌木林可种植旱柳+沙柳+沙枣+花棒等。根据当地经验，进行植被恢复应结合生长季节和气象条件，辅以栅栏、草方格等防风固沙物理措施。

4.2管理措施

做好施工组织安排，施工中要做到分段施工，随挖、随运、随铺、随压，不留疏松地面，提高工程施工效率，尽可能缩短施工工期[9]。

钻井期井场地面裸露，及时洒水保湿，避免扬尘。明确钻井工具和钻井材料堆放处，严禁乱堆乱放，严格管理井场各类产污环节。划定井场范围和车辆行驶路线，严格控制和管理运输车辆及重型机械施工作业范围。

在工程管理和施工人员进场前进行环境教育，环境教育的主要内容包括：开展《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国野生动物保护法》和《中华人民共和国野生植物保护条例》等相关环境保护法律法规的宣传讲座；对项目工作人员和施工人员开展相关动植物辨认和生态保护措施方面的短期培训工作，通过培训详细介绍如何最大限度减少自然植被的丧失，如何在干旱地区及时开展植被恢复，以及施工作业中对于环境保护的一些注意事项等。

重视矿井开采期间地表水和地下水水位监测，制定应急方案。

参考文献

[1] 邵爱军.煤矿地下水[M].北京：地质出版社，2005：1-2.

[2] 环境保护部，中国科学院.全国生态功能区划[EB/OL].(2008-07-31)[2010-04-13].http://baike.baidu.com/view/2689471.htm.

[3] 程晓莉，安树青，陈兴龙等.鄂尔多斯草地荒漠化过程与植被生物量变迁的关系[J].林业科学，2001，37（2）：13-20.

[4] 辜不安.铁路噪声对鸟类栖息繁殖影响初探[J].铁道劳动安全卫生与环保，1999，26(2)：82-84.

[5] 王云霞，孟宪毅，张万珍.干旱半干旱地区造林树种沙地柏[J].内蒙古林业，2008，（4）：11-12.

[6] 杨泽元，王文科，黄金廷.陕北风沙滩地区生态安全地下水位埋深研究[J].西北农林科技大学学报（自然科学版），2006，34（8）：67-73.

[7] 魏捐鹏，刘社虎，王西泉等.大保当井田采煤对地下水的影响[J].陕西煤炭，2008，（5）：7-10.

[8] 温国胜，张明如，张国盛等.干旱条件下臭柏的生理生态对策[J].生态学报，2006，26（12）：4059-4065.

[9] 戴明丽，许伟，钱谊等.330kV兰州-西宁-格尔木青海段输变电的生态影响[J].安徽农业科学，2009，37(9)：4175-4178.

[作者简介] 钱者东（1986— ），男，江苏海安人，硕士，助理工程师。研究方向：资源与环境。