平朔煤矿生态工业园区规划与建设研究

苏尚军，张 强，张建杰，赵宁伟

（1.山西大学生物工程学院，山西太原030006；2.山西省农业科学院农业环境与资源研究所，山西太原030006）

平朔煤矿创建于1982年，是我国目前规模最大、现代化程度最高的露井联采煤炭生产企业，同时也是我国主要的出口煤基地和国家确立的晋西北亿吨级煤炭生产基地。矿区井田位于山西省宁武县煤田内部，矿区东、西、北3面均为煤层露头，南北长约21 km，东西宽约22 km，面积380 km2，地质储量127.5亿t。矿区除煤炭开采外，还建设有洗煤厂、矸石电厂、建材加工厂等工业设施。另外，通过多年的土地复垦和生态重建，恢复了大量的耕地、林地及草地等生态资源，并构建了部分农业产业经济。

1 生态工业园区规划建设的可行性

1.1 建设生态工业园区的目的和意义

生态工业园区是依据循环经济理论和工业生态学原理而设计成的一种新型工业组织形态，是生态工业的聚集场所[1]。其作为循环经济一个重要的发展形态，通过模拟自然生态系统建立工业系统“生产者——消费者——分解者”的循环途径和食物链网，采用废物交换、清洁生产等手段，使一个企业产生的副产品或废物可以用作另一个工厂的投入或原料，实现物质再循环和能量多级开发利用，从而形成一个相互依存、类似自然生态系统食物链过程的工业生态系统[2]。生态工业园区的核心是遵从循环经济的减量化、再使用、再循环原则，强调废物的正确处理和资源回收，促进废物减量化、无害化以及资源化的实现。国外早在20世纪70年代便进行了相关的探索和实践[3-5]。我国近年来也积极开展生态工业示范园区建设，目前已建成40余个，旨在通过政府行为鼓励和引导工业产业向清洁化、生态化的可持续道路迈进[6-7]。

平朔煤矿是一个大型露井联采煤矿企业，具有开采规模大、区域扰动大、排污量大的特点。尤其是露天开采方式对土地资源损毁后形成大量废弃工业用地，直接导致区域景观异质性增强，生态系统稳定性被破坏，生态过程受到阻隔[8]。因此，建设生态工业园区，将进一步推动园区内企业资源利用效率最大化和生态环境破坏最小化，建立符合现代化工业文明的生产模式，实现资源的梯次开发和良性循环流动，最终取得经济、社会、环境效益的统一，实现区域经济的可持续发展[9-10]，这对平朔煤矿的经营和发展有着更为重要的现实意义。

1.2 区域可持续发展的制约因素

1.2.1 水资源制约产业发展 一方面，随着煤炭开采、电厂发电等产业规模的扩大，以及其他相关绿色产业的发展，平朔矿区对水资源的需求大大增加；而另一方面是地表、地下水资源总量有限，加之煤炭开采对水资源的破坏，未来对水的需求与可持续供水能力间的矛盾会逐渐加剧。

1.2.2 煤炭资源面临枯竭危险 以原煤开采及加工为主导产业的平朔煤矿，其规划服务开采年限约80 a，区内煤炭储量虽然较大，但也面临如何提高资源利用率和回采率的问题，以延长资源的服务寿命。

1.2.3 土地资源方面的压力 矿区项目建设、采煤沉陷以及剥离物排弃对区域土地资源将造成不同程度的破坏，耕地也会遭受一定的损失。项目所在地平鲁区人均占有土地1.13 hm2，人均占有耕地0.374 hm2，土地资源相对较为丰富，故人地矛盾表现不太突出。但区域内土地资源的损毁绝对量却十分明显。

1.2.4 生态环境恶化成为经济发展最重要的瓶颈 矿区开发项目建设、采煤沉陷以及排土场压占土地，都相应带来植被被破坏、水土流失加剧、土地肥力下降、地下水资源损失、土地生产力降低等一系列问题，特别是周边小煤矿开采导致这方面的问题尤为突出，这将会加剧当地生态环境的进一步恶化。同时，之前矿区开采对生态破坏的部分历史欠账尚未有效解决。因此，如何进行合理适度开发和采取措施有效恢复矿区开发对生态环境的破坏，以维持矿区现有的生态服务功能，将是矿区未来开发过程中需重点解决的问题。

1.2.5 各环境要素污染负荷增加，治理资金缺口较大 矿区规划项目的开发将带来大量水、气、渣污染物的排放。因此，对矿区开发新增废水排放的治理和回收利用的要求将更高，这实际上抬高了矿区开发项目实施的门槛。比如，对大部分规划项目可能需要做到零排放。而且矿区多年的高强度开发，对区域生态环境和大气、地表水、地下水环境均造成了较重的破坏，形成了环保治理欠账较多，其治理难度大，需要资金多，如果全部由现有煤炭生产企业承担，难堪重负。因此，为改善矿区目前的环境质量状况，未来矿区开发需在环境治理方面坚持“不欠新帐、多还旧账”的原则，但同时需要解决治理现有污染欠账的资金问题。

1.2.6 增长方式粗放 平朔煤矿仍未完全摆脱高投入、高消耗、高污染的经济增长模式。

1.3 建设生态工业园区的有利条件

经过多年发展，平朔煤矿进行了一系列的资源整合、改造升级，目前，原煤生产能力每年约1亿t，涉及煤炭、电力、氧化铝、建材等多个行业，是拥有人才优势、技术优势、设备优势、管理优势的特大型煤炭企业，建设生态工业园区具有独特的优势和潜力。

1.3.1 得天独厚的资源条件 矿区现年产煤炭约1亿t，年产洗选矸石2 500万t，年剥离表土、岩石近2亿m3，年占用土地近200 hm2。生产集中、规模庞大，煤炭及伴生物煤矸石、矿井水、剥离表土以及岩石中含有的薄层煤、风氧化煤、高岭土、黏土、砂岩资源丰富，随着平朔亿吨矿区的开发建设，伴生资源将进一步增加。

从矿区的资源环境来看，循环经济发展潜力巨大。从利用数量看，煤炭伴生物煤矸石、矿井水、剥离表土、岩石含有的薄煤层、风氧化煤、高岭土、黏土、砂岩，只有少部分被利用，其余处在探索利用阶段，如将这些资源全部开发利用，潜力巨大。从利用深度看，基本处于初级产品阶段，将这些资源深加工、就地转化，提高资源利用率，提高资源附加值潜力巨大。从利用广度看，目前只能提取储量大、条件好的部分经济资源，通过技术创新，实施精细化生产管理，使各种资源金属提取利用，潜力巨大。总之，通过资源开发精细化、废物利用最大化、环境污染最小化，把不可再生资源“吃干榨尽”，发展循环经济的条件得天独厚，极具潜力。丰富的资源与企业开发实际相结合，可形成数条符合规模经济的循环经济产业链。

1.3.2 雄厚的技术研发支持 多年来，平朔煤矿努力坚持经济效益、社会效益、环境效益相统一，以节约资源，减少资源与环境财产的损耗，促进经济、社会与自然良性循环的经营理念，大力发展循环经济，节约了资源，提高了效益，增强了企业可持续发展能力。具体体现为：创新性实施露井联采，解决了矿区采煤硫分偏高、配煤困难的矛盾，并极大地提高了矿区的资源回收率；全面实施清洁生产，形成系列化洁净煤产品；通过煤炭就地转化，增加产品附加值的方法，向电力、化工、氧化铝行业延伸，打造黑色产业链；实施土地复垦和生态重建，努力打造绿色矿区，并取得了积极的成效，生态产业链初具规模。

1.3.3 充足的人才技术储备 平朔煤矿拥有专业齐全、结构合理、年轻化、高素质、高技能的创新型专业技术人才队伍。公司通过决策层、管理层和研发层互相配合、协调发展的技术创新体系，建立起“产、学、研”相结合的科技创新模式，先后与国内科研院所及高等院校合作共建多个专业研究所。

1.3.4 良好的内外部发展环境 平朔煤矿作为中国中煤能源股份有限公司的下属企业，发展循环经济相关产业，符合中国中煤能源股份有限公司的发展战略。中国中煤能源股份有限公司作为中央直属企业，将发挥大集团人才、资金、技术优势，全面支持公司的循环经济发展。同时，公司地处朔州市，经济比较落后、产业单一、结构不合理、生态环境脆弱、社会功能薄弱，需要企业在发展新兴产业、推动区域经济发展、改善区域生态环境等方面采取多种途径，故地方政府在政策和管理上要积极支持平朔煤矿的循环经济发展。

1.3.5 浓厚的循环经济文化氛围 从建矿开始，就坚持项目与环境治理、节约资源同时设计、同时施工、同时使用的方针。通过引进管理、引进技术、引进设备、引进人才，创造了高效率、高效益、高收入、快节奏“三高一快”平朔发展模式，形成了单耗少、产出高、资源回收率高、生产销售洁净煤产品的产业链条。生产、生活污水全部回收归类利用；生产消耗责任到人，考核奖惩。节约资源，保护环境、珍爱企业的理念深入人心，企业内部形成了浓厚的循环经济文化氛围。

2 生态工业园区规划设计

2.1 总体思路

平朔生态工业园区的建设按照“123”的发展战略走，即1个亿吨级的煤炭生产基地，2条产业链，3个支撑。坚持走循环经济、清洁生产、可持续发展的道路。其中，核心是生态产业链网的建设。平朔分公司由于其特殊的开采方式，以及开发规模，决定了其对生态环境影响的程度。在煤炭资源开采时，采用露天开采方式，需要大面积剥离表层土壤、岩石，以便于开采埋藏较浅的煤层。但是随之带来的是对土壤表层生态系统的极大破坏，加之平朔公司地处雁门关外，属大陆性干旱气候区，其自然条件较为恶劣，生态系统的恢复重建较为困难。为了地区、企业的自然环境和社会经济的可持续发展，国家加强了对开发后的矿山进行生态修复和建设。平朔公司由于采用的是露井联采工艺，且是国营大矿，因而在土地复垦与生态重建方面起步比较早，投入比较多，而且未来发展空间也比较大。

生态工业园区的建设是一种全新的生态工业理念，也是一个系统工程。即走循环经济道路，遵循“3R”原则，以提高资源的综合利用效率，减少污染物的排放，降低对生态环境的破坏，并实现较高的经济效益。平朔煤矿如何在煤炭采选、加工产业链上实现清洁生产、循环经济，是生态工业园区构建的基础。此外，利用排土场等废弃工业用地发展生态农业产业，也是体现平朔生态工业园区建设系统性的重要特点，同时也是煤炭采选产业在走可持续道路过程中的必要环节[11-12]。平朔煤矿生态工业园区生态产业链网结构示意图如图1所示。

2.2 现有生态工业雏形

平朔煤矿工业园区现有产业为：原煤采掘（包括露天开采和井工矿开采）、原煤洗选、矸石发电、建材加工等，以及在排土场复垦土地上开展牲畜养殖、食用菌培植、蔬菜种植、药材种植等等。

平朔煤矿现有产业可分为2条主导产业链：一是以原煤采选为主，电、化、氧化铝、建材并举的黑色产业链；二是围绕排土场复垦土地开展的生态重建，种养加一体化发展的绿色生态产业链。

2.3 规划建设的关键

2.3.1 延伸已有黑色产业链条 煤炭采选是平朔公司的主打产业，也是发展其他产业的基础，其被称为黑色产业链，即煤炭资源开采、洗选、销售、综合利用的产业链条。但是在今天对环境保护要求日益提高的情况下，如何发展清洁能源，走清洁生产、循环经济的道路势在必行。这就要求企业尽可能延伸产业链，提高资源利用效率，节能降耗，为市场提供清洁的产品。还有在煤炭开采时，其他伴生矿产资源的开发利用也是一个十分重要的方向。这不仅仅是提高企业经济效益的最直接方法，也是保护环境、提高资源利用效率的一个有效途径。而对于矿区黑色产业链网的延伸、构建，即主要表现为对矿区现有产业进行生态化改造[13]。具体从园区内企业内部、企业与企业之间，以及园内企业与园外企业几个层面上进行生态化改造，包括核心技术的升级、清洁生产管理水平的升级、园区内环保服务设施的配套等几个方面进行。

2.3.2 构建绿色生态产业链网 平朔是一个煤炭生产基地，在生产过程中对区域生态环境扰动十分严重，形成了大量的排土场及工矿废弃地。结合其实际情况，平朔煤矿建设生态工业园区，除发展黑色产业链外，另一条更为重要的途径即对排土场土地以及其他工矿废弃地的有效利用，进行高科技农业种植，牲畜养殖、林木生产，以及下游产品加工开发为主的绿色产业链条。通过对土地资源的综合利用、开发，运用高科技手段，进行土地复垦与生态重建，构建现代农业生产体系，提高企业的生态效益和经济效益。土地复垦与生态恢复重建在生态工业园区建设中不仅是产业链条的构建、生产力的提高，更重要的是工矿区产业结构与自然环境有机耦合的一个过程。在加强了区域内资源的多样多级利用的同时，也完善和提升了区域环境的生态服务功能[14-15]。

2.3.3 园区系统性建设 平朔公司在发展生态产业链条方面有极大的优势，不仅有丰富的资源条件，而且有雄厚的经济和科技实力支撑，这为恢复区域生态环境，提高企业经济效益提供了保障。而其中的关键就是合理增添补链企业，构建生态产业链条，针对该地区的特点，包括自然条件以及人为影响2大方面，遵循循环经济的原则，发掘适合的产业，逐步形成产业链网。同时，配套相应的服务设施，包括水气电暖、通讯等设施的联通和调度，加强组织管理，加强园区内企业与企业间的相互协调配合，以实现园区的基本功能和效益，并确保整个系统运行的高效和稳定（图2）。

3 绿色产业链建设具体模式

3.1 区域农业生产条件分析

平朔矿区位于山西省西北雁门关外的半干旱、高寒丘陵区，农业生产的基本特征是过渡性半干旱、干旱自养农牧交错区，传统农业种植结构以莜麦、马铃薯、胡麻、荞麦、谷子等小杂粮为主，属低效农业。由于受传统农业思想的束缚，区内农业生产农进牧退，以农为主，农业的发展方向与自然资源禀赋错位，违背了自然规律，不符合经济发展的优化原则，是造成该地区农业发展缓慢的主要限制性因素。加之本身自然资源相对匮乏，农作物生物量受到较大限制。不合理的农业发展模式，导致种植结构和产业发展畸形，使本已脆弱的土地越种越贫瘠，同时受干旱、高寒、风蚀、水蚀的影响，本区大多数土地存在较大的隐形退化趋势，土地生产力水平呈逐年下降趋势。

半干旱、高寒地区生态环境脆弱，生存条件恶化，由于自然条件的约束，不适应主粮生产，虽可种植小杂粮，但效益较低，然而，发展饲料和饲草作物却大有可为。就生物量而言，耕地上牧草的产出数量是天然草地的60～100倍，该区又适合草食动物，尤其是反刍类牲畜牛、羊的生存，所以，矿区生态农业的发展应以为牧而农、为养而种为主，农牧耦合构建新型生态农业经济体系。为此，引入生态农业经济发展观念，重点发展畜牧业，建立种植业的后续产业，循环利用资源，是提高半干旱地区农业综合生产力的最佳手段，也是实现矿区生态农业现代化的必然途径。

3.2 绿色产业链网结构设计

矿区绿色生态产业布局应以新恢复农业耕地为重点，其理由：（1）种植高产饲料或兼饲玉米，年单位面积生物量为乔木的10倍以上，为灌木的20倍，尤其C4作物高光合效率、碳同化能力远优于生态林地。（2）矿区生态林地虽然面积不小，但多处于非稳定期，易受外界干扰，不宜过分扰动。（3）部分非顶级群落树种虽可以考虑综合利用，逐步更新替代，但由于其利用途径和技术还有待研究改进，不能马上进入大规模生产。为此，合理布局矿区新垦土地种植结构，就成为生态重建的关键。在种植结构上，应以玉米为主要作物，同时发展马铃薯、中药材和部分蔬菜品种，饲草的种植需结合养殖规模和品种对应匹配种植，主要有苜蓿、饲料玉米、饲料甜菜、高丹草、东方山羊豆、黑麦草、沙打旺等，重点用于饲料搭配，以提高养殖水平。绿色产业链网结构初步设计示意如图3所示。

从生态农业产业链的开发来看，还可以设计出多种模式，但真正实用的模式不多。从目前研究的情况看，推荐养殖应以养羔羊为重点，强调“效益优先，兼顾其他”的原则。有些模式是作为重点生态产业开发，产生经济效益；有些模式主要是作为示范，显示多种经济的可行性。而平朔矿区生态农业发展模式即可先作为晋北的一个示范点，主要代表工矿区土地复垦与生态重建的创新模式，然后再逐步向现代生态农业种、养、加工综合配套的发展模式转变。

4 规划建设中存在的问题

4.1 在生态工业园区建设中，绿色产业链的构建存在难点

平朔煤矿生态工业园区是立足煤炭采选加工，通过对工矿区废弃地进行土地复垦与生态重建来发展现代农业的，所以，平朔矿区绿色产业的布局、规模等会受到工业生产进度的影响。比如平朔矿区的多个排土场，如何依照总体规划、结合区域分布以及生产计划、复垦进度等因素，合理安排绿色产业的布局、规模，从而使绿色产业尽可能地实现经济效益和生态效益的最大化，为黑色产业链条的发展提供服务，这是平朔生态工业园区建设的重点，也是难点。

4.2 在生态工业园区规划建设时，存在几个不确定性

在生态工业园区建设规划时，需要对原有的产业链条做勘测分析，以便于下一步生态产业链条的规划设计和建设，并形成一定循环系统。在规划时，需要结合实际情况以及大量资料进行统计、分析，但事实上存在一些不确定性，或者说是误差。

4.2.1 矿区规划时间跨度所导致的不确定性

其包括在不同阶段内，矿区开发强度和规模各不相同，这给矿区生态环境和社会经济环境影响分析评估带来一定的不确定性，使得对矿区土地复垦和植被恢复的速度难以确定，进而给生态产业的预测、规划带来一定的不确定性。另外，由于社会、经济和技术环境必将随社会发展而发生相应变化，矿区后期建设必将随之做出相应的调整，从而带来一定的不确定性。

4.2.2 勘探资料不足导致的不确定性 矿区生态工业园区规划是依据规划区内不同勘探区、不同时期完成的规划报告进行编制，由于不同时期的报告技术深度要求不同，致使规划区内资料详尽程度参差不齐。加之规划范围有限，导致规划确定的煤矿规模、服务年限、开拓布置等主体工艺存在较大的不确定性。另外，由于矿区包含的单元较多，部分单元缺乏必要的资料，无法对园区的生产消耗、排放准确定位、定量。如在水资源循环评价中由于缺少定量的资料，不能达到完全彻底掌握园区的实际情况。

4.2.3 矿区其他规划实施所导致的不确定性生态工业园区规划不仅是一部产业规划，而且也是一部区域生态环境保护规划。尽管其中规划了不少产业项目，但由于自身的局限性，并不能涵盖矿区内将要建设的所有项目，且与其他专项规划（地方电力发展规划、煤化工发展规划）等可能存在相对的矛盾、重叠之处。就现阶段来说，企业生态工业园区无法对矿区将来可能发生的经济建设事项进行全面地反映，故在规划设计时进行的环境承载能力和资源承载能力分析主要就是依据矿区总体规划、地方经济发展规划和地方环境保护规划的内容进行的，得出的结论可能存在一定的局限性。

4.3 在行业类生态工业园区示范建设时，国家相关指标不能完全体现出产业特点

我国目前在建设生态工业示范园区建设方面已经积累了一些经验，国家环境保护总局制定了相关的标准和规范，并建成了一大批生态工业示范园区。但是在煤炭采选行业建立生态工业园区，国内尚无先例。且由于山西平朔为特大型露井联采煤炭、开采洗选为一体的煤炭基地，其本身具有很多特点[16]。因而，在建设生态工业示范园区规划建设时，表现出一些与通常意义上的工业园区不尽相同的特点，进而在工业园区建设考核和认定时，缺乏合理的评估指标与依据。

5 结论及建议

经研究分析，在平朔煤矿进行生态工业园区建设，即对现有工业产业进行生态化改造，最终实现区域循环经济、生态经济的道路是完全可行的。而且该模式在煤炭采选行业内具有较强的代表性，在一定程度上比较全面地体现了煤炭采选业如何与生态环境、社会经济有效耦合的一般规律。此外，在平朔生态工业园区规划设计过程中，应紧密结合企业资源赋存条件、生产工艺特点、区域自然条件，及企业运营环境等情况，合理延伸核心产业链条，构建生态产业链网，合理配套补链企业和其他基础服务设施，以保证园区符合生态工业园区的正常高效运行。

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