正泰库布齐沙漠光伏电站，助力沙海变绿洲

一、沙漠的形成原因

在干旱气候和大风作用下，绿色原野逐步变成类似沙漠景观的过程。土地沙漠化主要出现在干旱和半干旱区，形成沙漠的关键因素是气候，但是在沙漠的边缘地带，原生植被可能是草地，由于人为原因沙化了，这些人为的因素主要有以下几个方面

（1）不合理的农垦。

无论在沙漠地区或原生草原地区，一经开垦，土地即行沙化。在1958到1962年间，片面地大办农业，在牧区、半农牧区及农区不加选择，乱加开荒，1966－1973年，又片面地强调以粮为纲，说“牧民不吃亏心粮”，于是在牧区出现了滥垦草场的现象，致使草场沙化急剧发展。

由于风蚀严重，沙荒地区开垦后，最初1－2年单产尚可维持二三十千克，以后连种籽都难以收回，只有弃耕，加开一片新地，这样导致“开荒一亩，沙化三亩”。据统计，仅鄂尔多斯地区开垦面积就达120万公顷，造成120万公顷草场不同程度地沙化。

(2）过度放牧。

由于牲畜过多，草原产草量供应不足，使很多优质草种长不到结种或种子成熟就吃掉了。另外，像占牲畜总数一半以上的山羊，行动很快，善于剥食沙生灌木茎皮，刨食草根，再加上践踏，使草原产草量越来越少，形成沙化土地，造成恶性循环。

(3)不合理的樵采。

从历史上来讲，樵采是造成我国灌溉绿洲和旱地农业区流沙形成的重要因素之一。以伊克昭盟为例，据估计五口之家年需烧柴700多千克，若采油蒿则每户需5000千克，约相当于3公顷多固定、半固定沙丘所产大部或全部油蒿。据统计，伊克昭盟仅樵采一项而使巴拉草场沙化的面积达20万公顷。

二、全球沙漠分布

从地理位置而言，全球沙漠集中分布于13个地区。

由气候因素而形成的沙漠集中分布在南北纬度15°—35°之间。南半球沙漠从大西洋沿岸的卡拉哈里、纳米布沙漠开始，通过印度洋，经澳大利亚沙漠，越过太平洋到达南美的阿塔卡玛沙漠；而北半球沙漠从大西洋沿岸的沙哈拉沙漠开始，越过苏伊士运河，过红海，经阿拉伯沙漠，通过伊朗、阿富汗、印度塔尔沙漠，越过太平洋，到达北美西南部。

受地形因素影响而形成的沙漠多分布于北半球北纬35°—50 °之间，集中分布于亚洲的中部和美国西部。

中国沙漠概况

中国沙漠总面积约70万平方千米，如果连同50多万平方千米的戈壁在内总面积为128万平方千米，占全国陆地总面积的13%。中国西北干旱区是中国沙漠最为集中的地区，约占全国沙漠总面积的80%，主要沙漠自西向东有塔克拉玛干沙漠、古尔班通古特沙漠、库姆塔格沙漠、柴达木沙漠、巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、乌兰布和沙漠及库布齐沙漠等八大沙漠。

作为沙漠绿色电能项目，本项目建成后能有效针对沙漠治理，缓解地区电力工业环境保护压力，对促进地区经济的持续发展、降低碳排放量起到积极作用。

农光是指农业光伏，不局限于光伏，还包括光热。农光互补项目一般是指在类似于农业设施(大棚)上面建光伏电站，下面种植业、养殖业、休闲观光农业，从而实现“农业经营与光伏发电两不误”。太阳能资源与土地资源有机结合，推动农业产业结构调整、新能源资源开发利用最大化。

在浮躁的经济 社会 中，越来越多的人开始把徒步旅行当做一种修行，试图远离眼前的苟且，背上简单的行囊去寻找诗和远方。而徒步穿越沙漠又以超高的难度吸引着一众大胆的跃跃欲试者。这的确是一件很酷的事情，漫漫黄沙一眼望不到尽头，前路充满了挑战和未知，穿戴好徒步装备，再带上几包干粮和充足的水，挑战身体极限和征服自然的成就感不由得跃然于胸。

然而这只是一种流行的运动，沙漠对于人类的生存其实丝毫谈不上友好，肆虐的风沙、极端干燥的气候和稀少的水源使其成为生命禁区，时刻威胁着徒步者的生命。而对于一个国家来说，沙漠也成为制约地区发展的一大障碍。

在中国广袤的国土上，沙漠和戈壁总面积高达128万平方千米，占陆地总面积的13%。这些沙漠，近八成集中在祖国大陆西北地区，气候干旱，人迹罕至，越发显得荒凉。其中，中国的第七大沙漠，库布齐沙漠在最近期声名大噪，备受关注。这不仅仅是因为库布齐沙漠独特的 旅游 特色，而是由于人们近些年在这片沙漠上获得的治沙成果，可谓成绩斐然，令世界为之惊叹。

圭臬在前

库布齐沙漠位于内蒙古中西部，在河套平原上黄河“几”字弯的南岸，总面积达1.86万平方公里，由于距离北京的直线距离仅800公里，又被称为“悬在首都上空的一盆沙”。而据《诗经》记载，在3000年前的西周时期，库布其沙漠曾经是一片水草丰美、牛羊成群的草原，多个民族的牧民在这里聚居繁衍。然而经过黄河千年的冲击和战乱对于人类文明的破坏，曾经繁荣的土地逐渐被黄沙覆盖，变成植物稀少，雨水稀少的荒芜地区。

不仅如此，库布齐沙漠的面积还一度不断扩大。新中国成立时，库布其沙漠每年向黄河岸边推进数十米，流入泥沙量更是高达1.6亿吨，对于有着“塞外粮仓”之称的河套平原产生了直接威胁。荒漠化的土地就像是牛皮癣，使土地变得不 健康 。对于以农立国但是人均耕地面积水平严重不足的中国来说，土地荒漠化将严重威胁人民的生活并为阻碍中国西部地区的发展。

上个世纪八十年代，在库布齐沙漠的腹地有一片盐湖备受当地政府的关注，依靠盐湖而生的盐场也成了重点企业。但是由于环境的恶化，盐湖面积不断缩小，逐渐显现被黄沙吞噬的势头。就在这时，一位名叫王文彪的年轻人主动辞去政府的工作，自请来到盐场担任场长。走马上任的他看到盐场惨淡的经营状况决心治沙，当即提出从售出的每吨盐中提取五元钱利润用以治理沙漠。在坚持了八年，种下了几万棵树苗以后，看似得不到结果的事情击败了不断侵蚀湖泊的沙漠。盐湖附近的局部环境得到的改善，沙漠的边界不断后退，盐湖的面积逐渐恢复，盐场的收益出现了 历史 性的突破。

当所有人都为这个好消息欢欣喜悦的时候，新的问题开始显现。发展壮大的盐场产量上升，周边的市场饱和，需要把盐运出去寻找新的销路。固有的运输方式需要绕路200多公里，穿越沙漠到最近的杭锦旗磴口火车站，这一方案执行下来，盐场的利润将会有大部分被运输费用消耗掉。

此时，王文彪又提出了一个大胆的想法，自己修建一条穿沙公路，把盐运出去。这时候他得到的不再是质疑，而是周围人果断的反对。尽管盐场的经营状态有了质的改善，但是修建这条公路需要的资金将给企业带来巨大的压力。况且，当时的机械设备等条件也远不如今天。

尽管修建穿沙公路困难重重，但是这也似乎成了盐场生存的唯一办法，好在当地政府帮忙解决了资金问题。当几十台推土机浩浩荡荡地开进沙漠腹地时，好像成功就在眼前了，但是随风飘动的黄沙很快就将建好的路基掩埋，每天辛苦的工作变成了徒劳。

尖锐的矛盾摆在眼前：修路不难，护路才是难题。遵照保护盐湖的经验，生态护路成了解决问题的答案。修路团队转变工作方法，边修路边绿化。两年后，库布齐沙漠中的第一条川沙公路建成，道路两侧也种满了树木和药材。

上个世纪八九十年代，库布齐沙漠狂风肆虐，黄沙漫卷，800公里以外的北京也因此饱受沙尘暴之苦。如今，沙尘天气得到了极大的改善。库布齐沙漠的治理离不开王文彪和他后来成立的亿利能源集团。在几千年人与沙漠的斗争中，进退拉锯，几胜几负，改善生态环境明显是经过检验的最行之有效的方法。

探索 新方法

在2017年9月的《联合国防治荒漠化公约》第13次缔约方大会上，联合国环境署发布的报告显示：库布齐沙漠共计修复、绿化沙漠969万亩，固碳1540万吨，涵养水源243.76亿立方米，释放氧气1830万吨，生态环境变化带动当地民众脱贫超过10万人，提供就业机会100多万人次。

国家林业局也发布数据表示：中国的荒漠化土地面积已由每年扩展1.04万平方公里变为缩减2424平方公里；沙化土地面积由每年扩展3436平方公里变为每年缩减1980平方公里，实现了从沙进人退到绿进沙退的 历史 性转变。

不断的 探索 和新技术的出现，让沙漠治理显现新的曙光。中国的西北地区虽然是受风沙侵袭最严重的地区，大片土地严重荒漠化，但也是太阳能资源最丰富的地区。随着太阳能开发技术的进步，不少光伏电站建造及运营者开始 探索 光伏发电与荒漠治理相结合的“光伏治沙”模式，希望能走出一条收效良好的工业治沙的新模式。

达拉特旗光伏领跑基地项目位于内蒙古自治区鄂尔多斯市的达拉特旗昭君镇，2017年11月30日由国家能源局批准建设，是全国第三批10个重点光伏发电应用领跑基地之一。项目通过“光伏+治沙+农林+ 旅游 ”的模式，推进太阳能发电、沙漠生态治理和特色 旅游 的发展。

达拉特旗所在的河套平原地区是典型的温带大陆性气候，干燥少雨，年均日照时数约3000小时，非常适合建设大型光伏电站。项目占地10万亩，总投资150亿元，规划容量为200万千瓦，建成后年发电量预计可达40亿度，实现超15亿元产值。各级产业可带动周边约1500户农牧民增收致富，增加2000多人就业。

同时，建成后的光伏发电基地将提高当地森林覆盖率近0.6个百分点，有效遏制库布其沙漠的扩展，防治沙化土地20万亩，每年减排二氧化碳320万吨、粉尘70万吨，对区域土地荒漠化治理和生态环境修复起到重要作用。达拉特光伏发电应用领跑基地项目在产生巨大经济效益的同时，也产生了不容忽视的环境改善效益。

“板上发电，板下修复，板间种树”是达拉特旗光伏基地采用的立体化新型产业循环模式。先用推土机等工程机械设备将沙丘推平，将太阳能光伏发电装置安置在经过平整的土地上，然后在光伏板下方的土地上种植经济作物。吸收太阳能以外，光伏组件板可以阻挡阳光直射，减少20%到30%的蒸发量，并且还能有效降低风速，很好地改善植物的生存环境，各种地标植被的生长有效的固沙保水。反过来，生态的改善对太阳能发电产生了积极影响。扬起的灰尘对发电量的影响比较大，而植被能减少灰尘的扬起。

打造样板工程

沙漠光伏工程是人与大自然的抗衡，通过工程施工改善沙漠土质，在人进沙退中收益局部环境的改善。建成的光伏设备可以转化充足、清洁无污染的太阳能，实现节能减排，降低温室效应的目标。同时，光伏设备具有安全可靠、使用寿命长和维护简便等优点。对于沙漠附近的人民来说，可以提高牧民的收入，减少了牧区放牧时也变相降低了对植被的破坏。

但是，这样一举多得的好工程也要同时面临沙漠中最恶劣的施工环境。山推内蒙古办事处主任陈涛，2014年调入内蒙古自治区工作，主要负责市场调研、客户走访、反馈收集以及国家宏观政策能源发展与支持，全程参与了2018年的达拉特旗光伏领跑基地项目。据陈涛介绍，“施工难度主要集中在与恶劣的风沙与高温的对抗上。沙尘对设备水箱冷却系统损毁严重，发动机空气系统清洁度要求高，驾驶室也要做好密封与人性化设计等。对于设备专业性和人员的技术要求都很高。”

参与项目建设的鄂尔多斯绿洲园林总承包公司是山推的忠实用户，在这一项目中设备总计投入新旧推土机50台，包括多台全液压推土机DH17和SD16L。在施工过程中，山推办事处派出经验丰富的技术人员现场跟进设备使用情况，与驾驶员交流施工技术，收集反馈。在项目后期，山推根据沙漠施工工况开发出一机两用的DH17-DS全液压推土机与液力SD16D推土机，为后期紧张的施工争取了宝贵的时间。

在国家在推动西部治沙的同时， 社会 资本也纷纷加入。在亿利资源集团董事长王文彪看来，企业治沙相对于政府财政治沙效果会更好，“治理沙漠就像无底洞，通过国家财政治理沙漠，单纯为治沙而治沙，不但得不到特别好的收效，更重要的是单一治沙模式很难让沙漠中的农牧民获得相应的效益，政府还得拿钱补贴。”

而在产业治沙模式下，政府不投入资金，只需要给足企业相应的政策。“我们把治沙变成硬币一样，一面治沙，一面发展沙产业，靠沙做产业，靠盈利去治沙，进而提高农牧民收入。”王文彪表示。

该项目采取了分期建设的办法，其中一期工程规划容量为50万千瓦，占规划总容量的四分之一。一期工程投资约37.5亿元，年发电量约8亿度。项目一期工程由国家电投内蒙古公司、中广核和中节能三家公司共同中标承建，在2018年6月30日开始施工，经近半年的紧张建设，原本荒无人烟的沙丘上已经覆盖了大面积的太阳能光伏板，成为一片“蓝色海洋”。2018年12月10日，项目一期工程已经顺利竣工，开始了全容量并网发电。沙漠虽然是大自然的一部分，却并不是不可救药的。

尽管沙漠的形成离不开自然因素，但是人为的破坏也助推了恶化过程。同样，人类的力量可以使这一过程逆向发展。如今，人们在库布齐沙漠中取得的成果就是最佳的例证。 （转载请注明见道网www.seetao.com）见道网战略栏目编辑/王旭芳

      https：//imgcdn.idongde.com/qa/2020/06/29/16/1593420304971656

      2、从呼和浩特前往库布其沙漠的路况还是非常好的，大部分都是高速公路。随着这些年绿化工程的进行，人进沙退，面积有些小。

      https：//imgcdn.idongde.com/qa/2020/06/29/16/1593420304417673

      3、库布齐沙漠是中国第七大沙漠，“库布其”为蒙古语，意思是弓上的弦，因为它处在黄河下像一根挂在黄河上的弦，因此得名。

      https：//imgcdn.idongde.com/qa/2020/06/29/16/1593420304535422

      4、沙漠里只有两种天气，有风的日子和风停的时光。风沙一步步向四周吞噬仅剩的草场和农田，沙逼人退的悲剧千百年来一直在上演。粗放式的放牧和破坏性的挖掘活动让脆弱的生态雪上加霜。

      https：//imgcdn.idongde.com/qa/2020/06/29/16/1593420304613118

      5、库布齐沙漠东部水分条件较好，属半干旱区。西部降水少，跨入了干旱区。

      https：//imgcdn.idongde.com/qa/2020/06/29/16/1593420304919229

      该沙漠区有较好的光、热、水，宜于粮食作物和经济作物生长。该沙漠东、中、西部各具特色，中、东部雨量较多，西部热量丰富。

      扩展资料

      库布齐沙漠中充足的太阳能也成了主要能源之一。太阳能研究取得了巨大的成功。太阳能在民用取暖、热水供应或农产品生产应用等方面已十分普及，居民建筑都配置了太阳能供热装置，全国居民生活用热水、取暖、照明等大都通过太阳能解决。

      1988年，出于对沙漠的热爱和荒漠化的担忧，亿利资源集团着手恢复往日风采，开始治沙征途。

      企业探索出治沙与经济并存的复合生态模式，采取公司_农户，企业_基地的联盟发展方式，实现了治沙和经济的绿色循环互动，最后牧民们都富起来了。

      参考资料来源：百度百科-库布其沙漠

现在看来，所谓“名”不过是库布齐沙漠带给王文彪的“附产品”。

7月9日，来自联合国、10多个国家的多位部长等500多名嘉宾齐聚库布齐沙漠，共话全球荒漠化治理，亿利资源创造的“库布齐模式”是核心议题。

亿利资源通过大规模发展沙漠天然药物、清洁能源、新材料、高端旅游等沙漠产业，并以产业化的方式绿化库布齐沙漠近5000平方公里，建设了全长242公里的防沙护河锁边林。而通过农牧民“荒沙废地”使用权入股、返租倒包和一次性补偿的形式，沙漠里的数十万民众也获利了。

3月，亿利资源集团和中国泛海集团、大连万达集团、四川宏达集团、浙江传化集团、上海均瑶集团等共同组建了一家绿色清洁能源联合投资企业，其投资重点依然是在沙漠着力构筑以煤和生物质为载体的绿色清洁能源产业链。

“无论什么时候，资源、能源类企业都是朝阳产业，在发展机遇和空间上不需要论证。”王文彪说，亿利资源未来的发展重点和扩张方向，都将会纳入其能源和沙漠产业的大循环。

点评：隐身沙漠20年，他跟天斗，跟沙漠斗，终于创造出“库布齐模式”，他是大漠赤子，更是大漠骄子，沙漠在他的指掌中，成为财富的代名词。

内蒙古引黄河水入沙漠腹地，现在当地的情况已经得到了明显的好转。

我们都知道，新疆由于深居内陆，降雨量非常少，所以沙漠也非常的多。事实上，很多人只知道新疆的沙漠多，却不知道内蒙古的沙漠也非常多，而且内蒙古的沙漠面积也不小，中国第七大沙漠库布齐沙漠就位于内蒙古。那么，内蒙古的沙漠是怎么形成的？其实，沙漠的形成有人类自身行为的影响，也有自然生态变化的诱因。就比如库布齐沙漠，在3000年前，库不齐沙漠也是一望无垠的大草原，这里水草丰茂，生活着很多的牧民。不过，由于黄河水中泥沙的沉积，历经日积月累的堆积，这里渐渐被泥沙所覆盖，黄土填满了绿洲，曾经生机勃勃的草原变成满目荒凉的沙漠，这也让人痛心不已。

从库布齐沙漠的情况就可以看出，黄河水中的泥沙是造成这里出现沙漠的重要原因，也是最为关键的因素。在这样的情况下，只有充分地利用黄河水，才能真正地治理好当地的土地沙漠化的问题。事实上，如果能够充分地利用黄河水，并且将黄河水大面积引流至沙漠腹地之中，这也会给当地带来很多水，有水就会给生命带来希望，沙漠就有希望再次变成绿洲。从2014年开始，内蒙古便开始了引水的工程，杭锦旗利用地势的高低落差，将汛期的黄河水引入库布齐沙漠腹地。到了2018年的时候，杭锦旗当地又争取到了六千多万元的水利项目中央补助金，完善了将部分黄河水引入库布其沙漠低洼地的水利设施连通功能，形成从黄河引水、自流经过库布其沙漠、再退还黄河的水循环格局。在这样的情况下，库布其沙漠“水生态”就形成了。

从这里就可以看出，引黄河水有一个前提条件，这个前提条件就是黄河得有充足的水流量，如果黄河水不充足的话，人们的饮水都出现了问题，还用什么水引到库布齐沙漠中。因此，黄河汛期时引水是一个最佳的时间，当然，虽然是最佳时间，但是由于黄河的汛期不是很长，因此所能利用的时间也是很有限的。当然，虽然时间有限，但是作用还是很大的，而且中国人本身就是不服输，敢于将一件事情坚持到底的。最终，引黄河水到库布齐沙漠的工程就开始了，经过了这么长时间的努力，库布齐沙漠里的生命也被唤醒了，如今已经三分之一的面积上都有了植被出现，并且还形成了一个36平方公里的湖泊。从这里来看，黄河引水工程的作用还是非常大的，当地的变化也相当的大。

一、煤炭赋存的地质环境状况

1.地质概况

地质学中的鄂尔多斯盆地是指中朝板块西部连片分布中生界(特别是二叠系和侏罗系)的广阔范围。长期以来，地质工作者把它看作是一个独立的、自成体系的中生代沉积盆地。本书所研究的鄂尔多斯能源基地的范围与地质学中的鄂尔多斯盆地范围基本一致，大致在北纬34°～41°20'，东经105°30'～111°30'。具体的地理边界为东起吕梁山，西抵桌子山、贺兰山、六盘山一线。南到秦岭北坡，北达阴山南麓，跨陕西、甘肃、宁夏、内蒙古、山西5省(区)。面积约40万km2。

鄂尔多斯盆地是一个不稳定的克拉通内部盆地，盆地基底形成后，在其后的盖层发展演化过程中，先后经历了坳拉槽—克拉通坳陷(内部和周边)—板内多旋回的陆相盆地及其前渊—周边断陷等盆地原型的多次演化，现在的鄂尔多斯盆地是上述若干个盆地原型的叠加(孙肇才等，1990)。从中生界开始，基底地层对于盖层的影响就已经很不明显，并且表层褶皱在盆地内部也极不发育。所以盆地内中生界以上的地层产状大都比较平缓，断裂和裂隙比较少。

鄂尔多斯盆地的基底岩系分为两类，一类是由变粒岩岩相(麻粒岩、浅粒岩、混合花岗岩及片麻状花岗岩等)组成的太古宇另一类是由绿岩岩相组成为主(绿片岩、千枚岩、大理岩和变质伪火山岩)的中古元古界。基底岩系之上的沉积盖层年代自中元古界至第三系(古、新近系)，累积最大厚度超过10000m。其中，中古元古代在全盆地范围内沉积了厚达1500m的长城系石英砂岩和蓟县系合叠层石的硅质灰岩。早古生代在盆地中部沉积了400～700m的碳酸岩海相沉积，在南缘和西缘同期沉积达4500m。晚石炭至早二叠世早期，在本区形成了一个统一的以煤系地层为特征的滨海相沉积，沉积厚度为150～530m。晚三叠世盆地范围内部形成内陆差异沉降盆地，包括了5个明显的陆相碎屑岩沉积旋回，即晚三叠世延长组，早中侏罗世延安组、中侏罗世直罗-安定组、早白垩世志丹群下部及上部(孙肇才，1990)。早白垩世末期的燕山中期运动，导致本区同中国东部滨太平洋区一起，在晚白垩世至第三纪(古、新近系)期间，作为一个统一的受力单元，在开阔褶皱基础上发生大面积垂直隆起。就在这个隆起背景上，形成了环鄂尔多斯中生代盆地的以汾、渭、银川和河套为代表的新生代地堑系，并在其中沉积了厚达数千米至万米的以新第三系(新近系)为主的地堑型沉积。而盆地中心部位的晚白垩世至第三纪(古、新近纪)地层大面积缺失。

第四纪以来，鄂尔多斯盆地中南部大部分地区沉积了大厚度的黄土而其北部却由于隆起剥蚀而没有黄土沉积。

鄂尔多斯盆地南部大部分为黄土高原。黄土高原的地形外貌在很大程度上受古地貌的控制。基底平坦而未受流水切割的部分为黄土塬，而受到较强侵蚀的塬地则变为破碎塬。在陕北的南部和甘肃陇东地区的塬地保存较完好，如著名的洛川塬和董志塬。在流水和重力作用下，黄土地层连同基底遭到严重切割的地貌成为黄土梁和峁。另外，由于流水侵蚀还可形成狭窄的黄土冲沟和宽浅的黄土涧地，使梁峁起伏，沟壑纵横，地形支离破碎，是人为活动频繁、植被破坏与水土流失最为严重的地区。

鄂尔多斯北部隆起的高平原地区由于气候干旱，长期受风力侵蚀，形成众多的新月形流动沙丘和半固定、固定沙地。北部有库布齐沙漠，南部有毛乌素沙地，东部为黄土丘陵。库布齐沙漠为延伸在黄河南岸的东西带状沙漠，大部分流动和半流动沙丘边沿水分较好。毛乌素沙地多为固定和半固定沙丘，水分条件较好，形成了沙丘间灌草地。

2.煤炭赋存的地质环境

鄂尔多斯盆地煤炭资源丰富，已探明储量近4000亿t，占全国总储量的39%。含煤地层包括石炭系、二叠系、三叠系和中下侏罗统的延安组。

(1)侏罗纪煤田

含煤岩系为下中侏罗统的延安组，由砂、泥岩类及煤层组成，其中泥岩、粉砂岩约占70%左右，透水性弱，其上覆直罗组、下伏富县组均为弱透水岩层。侏罗纪地层中地下水的补给、径流条件差，以风化裂隙为主，构造裂隙不很发育，风化带深度约40～60m，风化带以下岩层的富水性很快衰减。矿井涌水量在一定深度后不仅不再随开采深度的增加而增大，而且会减少，风化带以下地下水径流滞缓，水质很差，矿化度高。矿床水文地质类型一般属水文地质条件简单的裂隙充水型。但在有第四系松散砂层(萨拉乌苏组)广泛分布及烧变岩分布区，水文地质条件往往变得比较复杂，特别在开采浅部煤层时、可能形成比较严重的水文地质和地质环境问题。按照矿井充水强度及水文地质条件的差异，可将侏罗纪煤田划分为4个水文地质分区:①黄土高原梁峁区。主要分布于盆地北部。区内地形切割强烈，上部无松散岩层覆盖或砂层巢零星分布，降水量少而集中，不利于地下水的补给与汇集，岩层富水微弱，矿床充水以大气降水为主，矿井涌水量很小，矿床水文地质条件简单。②烧变岩分布区。沿主要煤层走向呈带状分布，深度一般在60m以浅，宽度受煤层层数、间距、倾角、地形等因素控制。岩层空隙发育，透水性能好，其富水性取决于补给面积和含水层被沟谷切割程度，当分布面积较大或上覆有较广泛的第四纪砂层时，富水性较强，对浅部煤层开采有影响，也常是当地重要的供水水源。③第四系砂层覆盖区。砂层出露于地面且广泛覆盖于煤系之上，厚度数米至数十米，甚至更厚。区内大气降水虽然较少，但砂层的入渗条件很好，可以在大范围内获得大气降水的就近渗入补给，然后汇集到砂层厚度较大且古地形低洼处，以泉或蒸发的形式排泄，在矿井开采浅部煤层时常是最主要的充水水源，可能出现涌水、涌砂问题。该区浅部煤层开采矿床水文地质条件中等至复杂居多。砂层水和烧变岩水往往有密切的水力联系，赋存有宝贵的水资源，但不适当的采煤和采水都可以导致大面积补给区的破坏和水质的污染及生态环境的恶化。因此，在煤田开发中应将采煤、保水和生态环境的保护作为一项系统工程统一规划。④一般地区。不用上述3个水文地质分区的其他地区。该区煤系地层地下水的补给条件不好，含水微弱，矿床水文地质条件属简单，少数中等，矿井涌水量多数为每小时1m3至数十立方米。

(2)陕北三叠纪煤田

该煤田位于盆地中部的黄土梁峁地区。地下水在黄土梁区接受大气降水的少量补给，在沟谷中排泄，径流浅，水量小，岩层富水性弱，风化带以下岩层富水性更弱，矿化度很高，水文地质条件多为简单，属裂隙充水矿床。

(3)石炭、二叠纪煤田

分布于盆地东、南、西部盆缘地区的石炭二叠纪煤田，煤系基底为奥陶、寒武系灰岩，是区域性的强含水层，煤系本身含水比较微弱，属裂隙-喀斯特充水矿床。其矿床水文地质条件的复杂程度，取决于煤系基底灰岩水是否成为向矿井充水的水源及其充水途径和方式。现分区叙述如下:①东部地区。包括准格尔煤田和河东煤田。煤系下伏灰岩强含水层的地下水位埋藏很深，常在许多矿区的可采煤层之下，煤系地层含水微弱，矿床水文地质条件简单，奥陶系灰岩水为矿区的主要供水水源。从长远看，当煤层开采延伸到奥陶系灰岩水位以下时，灰岩水将威胁到下部煤层的开采。②南部渭北煤田。奥灰水地下水位标高为380m左右，而煤层赋存标高从东至西逐渐始升。如在东部太原组煤层的开采普遍受到奥灰水的威胁，而西部铜川矿区的多数煤层则均赋存在灰岩地下水位以上。在渭北煤田，由于奥灰与煤系的接触关系为缓角度不整合，使得不同地区煤系下伏的灰岩岩性和富水性不同，形成不同的水文地质条件分区。380m水位标高以上的煤层，其矿床水文地质条件多为简单至中等，而380m水位标高以下的煤层，水文地质条件属中等至复杂。奥陶系、寒武系灰岩沿煤田南部边缘有部分山露或隐伏于第四系之下，接受大气降水直接或间接补给，灰岩和强径流带也沿煤田的南部边缘分布于浅部地区。故开采浅部煤层时，矿井涌水量大，开采深部煤层时突水的可能性增大，但水量则有可能减少。在韩城矿区北部，黄河水与灰岩水之间有一定的水力联系。灰岩水是当地工农业的最主要水源、要考虑矿坑水的综合利用和排供结合。③西部地区。煤系与奥陶系灰岩之间有厚度较大的羊虎沟组弱含水层存在，奥灰水不能进入矿井，煤系含水比较微弱，矿床水文地质条件多属以裂隙充水为主的简单至中等类型(王双明，1996)。

二、煤炭开发过程中的地质环境状况变化

煤炭开发引起的地质环境问题受矿山所处的自然地理环境、地形地貌、地层构造、水文气象、植被，以及矿产工业类型、开发方式等经济活动特征等因素的影响。目前鄂尔多斯盆地煤矿地质环境问题十分严重。地下开采和露天开采对矿区地质环境影响方式和程度不同。该区煤矿以地下开采为主，其产量约占煤炭产量的96%。尤以地下采煤导致的地质环境问题最为严重，主要地质环境问题以煤矿业导致的地质环境问题结果作为分类的主要原则，可以分为资源毁损、地质灾害和环境污染三大类型及众多的表现形式(表3-2)(徐友宁，2006)。

根据总结资料与实地调查，结合重点区大柳塔矿区及铜川矿区实际情况，我们重点介绍以下5个突出的地质环境问题:①地面塌陷及地裂缝②煤矸石压占土地及污染水土环境③地下水系统破坏及污染④水土流失与土地沙化⑤资源枯竭型矿业城市环境恶化。

1.地面塌陷与地裂缝

地下开采形成的地面塌陷、地裂缝造成耕地破坏，公路塌陷，铁轨扭曲，建筑物裂缝，以及洼地积水沿裂隙下渗引发矿井透水等事故。在干旱地区由于地表水系受到破坏，导致矿区生产、生活，以及农业用水发生困难。同时，还可诱发山地开裂形成滑坡。

表3-2 煤炭开采的主要地质环境问题

地面塌陷和地裂缝在大中型地下开采的煤矿区最为普遍，灾害也最为严重。如甘肃的华亭煤矿，宁夏的石嘴山、石炭井煤矿和陕西的渭北韩城—铜川，以及神府—东胜煤田矿区。

由于黄土高原人口密集，地面塌陷对土地的破坏主要是对农田的破坏。陕西渭北地区的铜川、韩城、蒲白、澄合等矿务局各矿区位于黄土台塬，该区是陕西渭北优质农业产区和我国优质苹果生产基地，这些国有大中型老煤矿区几十年地下开采导致了地面塌陷、地裂缝，以及山体开裂，成为西北地区煤矿开发对农业生产破坏最为严重地区之一。陕西省采空区地面塌陷总面积约110km2，主要分布于渭北及陕北煤矿区。不完全累计，1999年底，铜川矿区地面塌陷63.82km2，占到全省地面塌陷区55.38%，其中80%为耕地。煤矿区的地面塌陷最为严重，这是因为煤层厚度较金属矿体要大，过采区的空间较金属及其他非金属矿山要大得多，且上覆岩层多为松软的页岩、粉砂岩及泥质岩层。煤矿地表塌陷和地裂缝的范围及深度与采煤方法、工作面开采面积、采区回采率，以及煤层产状等多种因素有关。一般而言，埋深愈浅，开采面积越大，地面塌陷、裂缝范围及深度也越大。榆林神府矿区大砭窑煤矿开采5#煤层，煤层4～6m，埋深90～100m，1992年5月5日，矿井上方发生地面塌陷12000m2，陷落深度0.7m。宁夏石嘴山市石嘴山煤矿开采面积5.15km2，而塌陷面积已达6.97km2，是其开采面积的135%，形成深达8～20m地表塌陷凹地，部分地段的裂缝宽达1m。矿区铁路运输基地高出塌陷区10～20m，使得矿山企业每年用于铁路垫路费高达100万元，穿越矿区的109国道被迫改道。

陕西省煤矿采空区地面塌陷总面积约110km2(表3-3)，主要分布于渭北及陕北煤矿区。其中铜川市老矿区因开采较早，地面塌陷比较严重，到1999年底，不完全统计其地面塌陷63.82km2，占到全省地面塌陷区55.38%，其中80%为耕地。而神木县近几年煤矿开发力度不断增大，加之煤层埋藏较浅，地面塌陷程度增大，截至2001年，该县乡镇煤矿造成地面塌陷达5.32km2。

表3-3 鄂尔多斯能源基地陕西境内煤矿区地面塌陷

(据西北地矿所)

陕西省渭北煤田的铜川、黄陵、合阳、白水、韩城各矿区、陕北神府煤田的大柳塔、大砭窑、洋桃瑁、沙川沟、刘占沟、新民矿等矿区，均出现有不同程度的地面塌陷、地裂缝及山体滑坡，造成大面积的农田被毁、房屋开裂、铁轨扭曲、公路塌陷、矿井涌水等。2001年7月，特大暴雨使黄陵店头陕煤建五处矿区仓村三组的1.2hm2耕地发生地面塌陷、地裂缝，地裂缝最宽可达15m，塌陷落差达7.45m，60%耕地已无法复垦，农田搁荒，预计经济损失达270万元。铜川煤矿区地裂缝5400余条，以王石凹煤矿为例，在1∶5000的地形图上填绘的裂缝就有70多条，总长度近7000余米。神府矿区大柳塔矿201工作面煤层埋藏浅，1995年7月10日开始回采，放顶后地表形成裂缝，实测裂缝区面积为5742.5m2。第一期开采计划完成后，预计未来大柳塔矿采空区总面积5.8hm2，可能发生地裂缝区域总面积约5.45hm2。裂缝区与采空区面积之比为0.94。目前塌陷面积达到7.7km2。20世纪90年代，甘肃窑街矿区矿井地面占地598.1hm2。地面塌陷20处共计443.54hm2，地面塌陷面积比80年代扩大了48.4%，每年以14.47hm2的速度扩大，10年间因塌陷引起的特大型山体滑坡等灾难性地质事故数起。80年代造成水土流失面积449～550hm2，90年代达到663～720hm2。

2.煤矸石压占土地及污染水土环境

煤矸石是采煤和选煤过程中的废弃物，通常占煤矿产量的12%～20%，是煤矿最大的固体废弃物之一，其堆积会压占土地植被。陕西黄陵店头地处黄土高原地带，小流域地区的森林植被良好，但是部分煤矿排放的煤矸石堆积在山坡上，压占了生长良好的杂木林。陕西韩城下峪口黄河滩地湿地芦苇茂密，生态环境良好，但是下峪口煤矿排放煤矸石填滩造地，却压占并破坏了黄河湿地生态资源与环境，应引起有关部门的高度重视。煤炭资源大面积连续开采，造成了难以恢复的地下水破坏，同时导致地表河流流量锐减，生态环境破坏。1997年以来，陕西神府煤田开发区已有包括窟野河在内的许多河流出现断流。

煤矸石堆积长期占压土地。截至2000年，铜川矿务局下属12个矿山，煤矸石累计堆存量1264.99万t，大小矸石山150余处，其中100万t以上的矸石山35处，矸石压占2.37km2。

堆积的矸石山易发生自燃，产生大量硫化氢等有害气体，对周边村民身体健康产生很大危害。据有关资料，每平方米矸石山自燃一昼夜可排放CO10.8kg，SO26.5kg，H2S和NO22kg等。依据国家卫生标准规定，居民区大气环境中有害物质的最高允许浓度SO2日均浓度为0.15mg/m3、H2S为0.01mg/m3，显然，煤矸石自燃区的大气环境污染超过了国家标准，必然危害居民身体健康。

陕西铜川矿务局下属共有13个矿井，其中6个矿井煤矸石堆存在自燃(图3-2)，矸石山周围SO2，TSP，苯并芘等都严重超标，据有关资料在自燃矸石山周围工作过5年以上的职工患有不同程度的肺气肿。陕西韩城桑树坪矿矸石山自燃造成空气中SO2和CO2严重超标，其中SO2浓度平均超标16倍，CO2浓度平均超标20倍。在这种空气环境下，甚至发生了工人昏倒在排矸场的现象。

图3-2 铜川矿务局王石凹煤矿正在冒烟的矸石山

煤矸石不仅造成大气污染，矸石山淋滤水还会造成临近地表水源、地下水，以及矸石山下伏土壤的污染。本次调查在铜川矿务局金华山煤矿采集的矸石山淋滤水样，颜色发黑，经检测发现是酸性水，pH值为2.82，COD为812.5mg/L，悬浮物含量128.0mg/L，重金属含量汞、镉、铜、镍、锌、锰均超标在三里洞煤矿采集的矸石山淋滤水pH值为1.77，COD为621.6mg/L，TDS含量达160.658g/L，水化学类型为Mg·SO4型这些矸石山淋滤水流入地表水体或渗入土壤，都会造成一定程度的污染。

3.地下水系统破坏及污染

鄂尔多斯能源基地煤炭开采区大多为严重缺水地区。矿井疏干排水造成地下水均衡系统的破坏，地下水位下降，水量减少。煤矿酸性及高矿化度井水造成地下水污染，加剧了水资源危机。煤炭资源大面积连续开采，造成了难以恢复的地下水破坏，同时导致地表河流流量锐减，生态环境破坏。1997年以来，陕西神府煤田开发区的不少河流断流，如2000年窟野河断流75d，2001年断流106d。由于煤矿采空区裂缝遍布，最宽达2m多，局部地区地面下降2～3m，导致原流量达7344m3/d的双沟河已完全干涸，400多亩水田变为旱地，杨树等植被大片枯死。

陕西渭北铜川、蒲白、澄合和韩城等煤矿是矿井突水主要发生地，素有渭北“黑腰带”之称的铜川、蒲白、澄合、韩城四大煤矿区又是高瓦斯矿区，1975年5月11日，铜川矿务局焦坪煤矿前卫矿井发生重大瓦斯煤尘爆炸事故，死亡101人，受伤15人，全井造成严重破坏。2001年4月，铜川、韩城两起瓦斯爆炸造成86人死亡的重大恶性事故，社会影响极坏。

陕西省的矿井突水主要发生在渭北铜川、蒲白、澄合和韩城等煤矿区。1989年，上述4个矿务局27个煤矿31处自然矿井，受地下水威胁的矿井占32.3%。据不完全统计共计发生矿坑突水36次，其中1975～1982年该区发生奥灰岩土石事故29次，占其矿井突水事故地80.56%。该区矿井下水灾主要来源于奥灰岩岩溶水和古窑采空区积水。1960年1月19日，铜川矿务局李家塔煤矿发生老窑突水53476m3，淹没巷道18条，总长1880m，直接经济损失7142元，死亡14人。20世纪60年代以前，该区带主要矿井巷道还位于+380m水平面上，70年代后，蒲白、韩城、澄合等新建矿区部分开拓巷道位于+380m水平面之下。1974年以后，象山、马沟渠、桑树坪、董家河、权家河、二矿、马村矿相继发生奥灰岩突水事故29次，淹没巷道万余米，致被迫停产，重掘巷道的巨大损失，直接经济损失近2000万元。

宁夏石嘴山煤矿区因地面塌陷，地裂缝交错，地面低凹积水，地表水沿裂隙进入地下巷道，使矿区多次发生突水事件，造成人员伤亡和巨大的经济损失(表3-4)。

表3-4 宁夏石嘴山煤矿矿井突水一览表

陕西黄陵县店头沮水河两岸分布着十几家个体小煤矿，不顾后果在河道下采煤，在8km2范围内形成4处较大的塌陷区，均横跨沮水河床，地裂缝达20cm，最大塌陷区面积达1000m2以上，大片耕地塌陷，民房出现裂缝，饮水井水量和水质发生变化。1998年9月13日个体小煤矿牛武矿非法开采沮河河床保安煤柱，并越界穿过沮水河，同个体水沟小窑多处相互打通，发生矿井透水，最终导致苍村一号斜井西采区被淹，使陕西黄陵矿业公司一号煤矿主平硐在1999年“3.24”发生重大突水事故，涌水量瞬间增至800m3/h，迅速淹没了3条平硐。小煤窑无序采煤不仅造成自己淹井停产，也给黄陵矿业公司造成直接经济损失3401万元，间接经济损失3100万元。同时，沮水河河水在上游进入煤矿采空区后，又在下游报废小煤窑井口流出排入沮水河，给居民生产和生活带来了很大困难。黄陵个体煤矿无序开采诱发的矿井突水事故再一次说明采矿业的发展必须遵循可持续发展原则，合理布局，加强矿业秩序的日常监督管理，才能使整个采矿业沿着健康的轨道发展。

长期以来，由于技术水平所限和认识不足，矿井水被当作水害加以防治，矿井水被白白排掉而未加以综合利用和保护。2000年，西北地区国有矿井煤产量3785万t，平均吨煤排水量1.3t，其他矿井煤产量5209万t，平均吨煤排水量0.324t。西北地区的煤矿主要位于干旱、半干旱地区，矿区水资源匮乏，毫无节制的排水不仅大大破坏了地下水资源，增加了吨煤成本，而且还导致地面塌陷、地下水资源流失、水质恶化，还可能造成地下突然涌水淹井事故。

煤矿矿井水多属酸性水，未加处理直接排放，加剧了干旱地区矿山用水危机。陕西、宁夏、内蒙古部分矿井水pH值均小于6，陕西铜川李家塔矿井水pH值更低为3。酸性矿井水直接排放会破坏河流水生生物生存环境，抑制矿区植被生长。甘肃、宁夏、内蒙古西部大部分矿井及陕西中部和东部等矿井水是高矿化度水，一般矿化度均大于1000mg/L。

2002年7月在陕西渭北煤矿区的一些矿务局调查时发现，陕西白水部分矿山存在将坑道废水直接排入地下岩溶裂隙，导致岩溶水污染，此问题应引起有关部门的高度重视，尽快采取措施保护岩溶水，使地下水资源不受污染。

4.水土流失与土地沙化

水土流失导致的土壤侵蚀是生态恶化的重要原因。黄土区、黄土与风沙过渡区的矿区水土流失量最大。陕西的铜川、韩城、神府煤矿区宁夏的石嘴山、石炭井煤矿区陕蒙神府—内蒙古东胜水土流失都十分严重。有关环境报告资料预测，陕西神府—内蒙古东胜矿区平均侵蚀模数按1.21万t/km2·a，面积按3024km2计算年土壤侵蚀量为3659.04万t。据几个矿区开发前后不同时期的遥感资料以及河流、库坝、泥沙资料综合分析和计算表明，煤矿开采后水土流失量一般为开采前的2倍左右。内蒙古的乌达等矿区，侵蚀模数达10000～30000t/km2·a，是开采前水土流失量的3.0～4.5倍。陕西黄陵矿区建矿前土壤侵蚀模数为500t/km2·a，建矿5年后，土壤侵蚀模数已达1000t/km2·a。随着矿区的开发水土流失问题日益严重，不仅破坏了生态环境，还直接威胁矿区安全。例如，陕西神木中鸡煤矿由于矿渣倾入河道，占据河床2/3的面积，1984年8月雨季时河水受阻回流，造成特大淹井事故。

煤炭开采形成的地面塌陷造成浅层地下水系统破坏，使塌陷区植被枯死，为土地沙漠化的活化提供了条件。其次，露天煤矿、交通及天然气管道工程建设占用大量耕地，破坏植被，使表土疏松，使部分原已固定和半固定沙丘活化。戈壁沙漠区煤矿废渣堆放，风化加剧了土地沙化。

陕西神府煤田矿区大规模开发以及地方、个体沿河沟两岸乱挖滥采，破坏植被，导致沙土裸露，加剧水土流失和土地沙化。自80年代中期开发以来，毁坏耕地666.7hm2，堆放废渣6000多万t，破坏植被4946.7hm2，增加入黄泥沙2019万t。据“神府东胜矿区环境影响报告书”提供的预测结果，若不采取必要的防沙措施，矿区生产能力达到3000万t规模时，将新增沙漠化面积129.64km2，煤矿开发导致的沙漠化面积为自然发展产生沙漠化面积的1.53倍，新增入河泥砂量480万t，比现有条件下进河泥砂量增加13.7%。

5.煤炭资源枯竭与城市环境恶化

鄂尔多斯现有煤田有些开发较早，可以追溯到20世纪五六十年代。起初，由于技术落后，造成资源浪费，加之很多矿区达到服务年限，到现在已无资源可采。如铜川矿务局是1955年在旧同官煤矿的基础上发展起来的大型煤炭企业。全局在册职工30041人，离退休人员32691人，职工家属约21.6万人。由于生产矿井大多数是50年代末60年代初建成投产的，受当时地质条件和开采条件所限，所建矿井煤炭储量、井田范围、生产能力小，服务年限短。80年代以来先后有9对矿井报废，实施关闭，核减设计能力396万t。目前全局8对生产核定能力965万t/a，均无接续矿井。东区部分矿井资源枯竭，人多负担重，生产成本高，正在申请实施国家资源枯竭矿井关闭破产项目。生产发展接续问题日益突出，企业生存发展面临严峻挑战。矿业城市的可持续发展受到地方政府及相关学者的关注。煤炭资源枯竭的直接后果是矿业城市面临转型，大量问题需要解决，如人员安置、环境改善、寻找新的主打产业等。

三、煤炭开发引起的地质环境问题对煤炭开采的影响

大规模的煤炭开发活动不但极大地破坏了当地的地质环境和生态环境，也在很大程度上制约了煤炭开采活动的正常进行，主要表现在以下几个方面:

(1)采煤塌陷及地裂缝造成水资源量减少、地下水体污染，影响矿区采煤活动的正常运行

采煤塌陷造成含水层结构破坏，使原来水平径流为主的潜水，沿导水裂隙垂直渗漏，转化为矿坑水在采矿疏干水过程中又被排出到地表，在总量上影响地下水资源。采煤塌陷形成塌陷坑、自上而下的贯通裂隙，使当地本就稀缺的地表水、地下水进入矿坑而被污染，使地下水质受到影响，进而影响到地下水的可用资源量。如在神府东胜矿区，采煤塌陷一方面使萨拉乌苏组含水层中地下水与细沙大量涌入矿坑，造成井下突水溃沙事故另一方面矿坑排水需大量排放地下水，既浪费了宝贵的水资源，又破坏了矿区的水环境(张发旺，2007)。

另外，采煤塌陷对水环境造成影响的最重要因素是塌陷裂缝。其存在不但增加了包气带水分的蒸发，造成地表沟泉、河流等的干涸，而且增加了污染物的入渗通道，从而导致土壤水和地下水体的污染。

西北煤矿区水资源原本缺乏，再加上塌陷及地裂缝造成的可用水资源量的减少，使矿井用水、洗煤厂用水、矿区生活用水等均面临严峻挑战。

(2)煤层及煤矸石自燃不但浪费了大量煤炭资源，而且影响煤炭开采

鄂尔多斯盆地北部的侏罗系煤田分布区，煤层埋藏浅深度只有0～60m，并且气候干旱，植被稀少，形成了有利于煤田大规模自燃的气候条件。因此煤层及煤矸石自燃大面积分布，如乌海煤田、神东煤田等。煤层及煤矸石自燃不仅会烧掉宝贵的煤炭资源，并且会影响煤炭开采、污染空气，造成巨大经济损失。

(3)矿坑突水事故不但破坏了地表水和地下水资源，往往也会淹没矿井巷道，严重影响煤炭开采，造成重大人员伤亡和经济损失

在我国，大部分石炭-二叠系煤炭开采时会受到水量丰富的奥陶系灰岩水的威胁。由于水量巨大，流速快，水压高，奥陶系灰岩水造成的突水事故往往十分巨大，如1984年6月发生的开滦范各庄煤矿发生的世界罕见的特大奥陶系灰岩水突水事故，突水4d内把范各庄煤矿淹没，又突入相邻的吕家坨煤矿并将其全部淹没，并向另一相邻矿林西矿渗水，经过4个月才完成封堵工作，造成的经济损失达5亿元以上。在鄂尔多斯盆地，石炭-二叠系煤层主要分布在铜川、蒲白、澄合和韩城一线，历史上共发生矿坑突水事故40余次。如1960年1月19日铜川矿务局李家塔煤矿发生老窑突水53476m3，淹没巷道18条，死亡14人。

陕西黄陵县店头沮水河两岸个体小煤矿无序生产，1998年9月至1999年3月造成一系列突水事故，给黄陵矿业公司造成的直接经济损失就有3401万元，间接经济损失3100万元。