神东：科技创新破解煤炭开采与生态环境保护难题
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2024-03-14 15:54
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神东生态治理创新面向国内国际科技前沿和国家重大需求，形成了以国家奖、行业奖、企业奖为架构，从理论到实践、从模式到技术的生态科技体系。2008年神东研发的“三期三圈”生态防治技术与模式荣获国家科技进步二等奖；2012年、2014年、2015年神东千万吨矿井群资源与环境协调开发技术、生态脆弱区煤炭现代开采地下水和地表生态保护关键技术、西部干旱半干旱煤矿区土地复垦的微生物复垦技术与应用分别荣获年度国家科技进步二等奖。党的十八大以来，神东自觉践行“绿水青山就是金山银山”理念，坚持以“打造生态矿区、建设绿色矿井、生产清洁煤炭”为己任，探索研究“产业生态化，生态产业化”的技术与模式，建成了天蓝地绿、山清水秀的煤海绿洲，走出了煤炭企业生态保护和高质量发展的新路子。
一、荒漠化地区大型煤炭基地生态环境综合防治技术
简介：该技术获2008年度国家科技进步二等奖，主要完成单位为中国神华能源股份有限公司神东煤炭分公司、中国矿业大学、内蒙古农业大学、北京市环境保护科学研究院。
创新点：首创井下煤炭开采与地面生态环境相互响应的综合防治技术，研发出采前生态防护功能圈构建、采中生态保护性采煤、采后生态修复与功能优化等技术
开创性地将“三圈”模式应用于荒漠化地区大型煤炭生产基地生态环境防治，构建了以外围防护圈、周边常绿圈、中心美化圈为基础的矿区生态防护功能圈
首创保护地表生态环境的煤矿清洁开采技术
首创保护地表生态安全的易自燃煤层开采技术
首创保护荒漠化矿区水资源开采技术
首次建立了荒漠化矿区生态修复评价指标体系
效益及应用 该项目在神东矿区生态环境综合治理中，取得了显著的经济效益、生态效益和社会效益，形成了煤炭开采与环境保护的良性循环。为我国大型矿区如何解决资源开发与环境保护的矛盾，探索出了一条新型绿色矿业之路。在我国能源开发布局战略性西移过程中，本项目研究成果具有重要的推广价值。特别是在西部生态脆弱地区具有重要的示范意义。
二、千万吨矿井群资源与环境协调开发技术
简介：该技术获2012年度国家科技进步二等奖，主要完成单位为神华集团有限责任公司、中国神华能源股份公司、中国神华神东煤炭集团公司、神华准格尔能源有限责任公司、中国矿业大学（北京）、煤科总院西安分院、内蒙古农业大学、内蒙古水利科学研究院。
创新点：开发了特大型矿区群煤炭资源条件与开采工艺的协调技术
开发了生态脆弱区大型矿区煤炭资源开采与水资源保护的协调开发技术
开发了生态脆弱区大型矿区煤炭开采与生态环境重建协调技术
建立了面向特大型矿区群资源与环境开发效果的评价方法和指标体系
研究了适用于特大型矿区群资源与环境协调开发的理论体系及控制技术
效益及应用 特大型矿区资源与环境协调开发技术适合于我国所有煤炭企业集团开发的矿区（群），特别是我国西部生态脆弱区的规模化煤炭资源开发。本项目走出了具有“神华特色”的特大型矿区群建设与发展的新型工业化道路，提升了神华对世界煤炭行业发展的影响力、对我国煤炭行业可持续健康发展的带动力。
三、生态脆弱区煤炭现代开采地下水和地表生态保护关键技术
简介：该技术获2014年度国家科技进步二等奖，主要完成单位为神华集团有限责任公司、中国神华能源股份公司、中国神华神东煤炭集团公司、中国矿业大学（北京）。
创新点：开发了现代开采地下水赋存环境与地表生态环境四维探测技术，建立了观测系统，获得开采全过程（采前—采中—采后—稳定期）覆岩和地表生态环境多属性数据体，提出了采动裂隙结构变化、覆岩和地表层含水性的动态分析方法。
研究了采动覆岩结构和裂隙变化特点，得出了裂隙发育程度与地下水渗流的关系；建立了与采动过程和工艺参数等有关的覆岩渗透率模型；发现了自修复能力由煤层至地表逐渐增强、采动岩层结构及岩性、开采工艺参数等对采后裂隙闭合及自修复能力影响的现象；揭示了采后覆岩由顶板岩层至彼表具有层状及含水性自修复规律。
揭示了现代开采工程中“三类水”运移规律。研究发现受采后覆岩自修复作用下第四系松散层含水厚度减少20%-30%，基岩裂隙水呈微渗流补充矿井水，发现了地表土壤水在采后6个月基本恢复到采前状态的现象。
运用现代开采技术，使均匀沉降面积增加了40%以上，发现动态裂隙经历了“初次发育—闭合—再发育—稳定—再闭合”5个阶段（周期约为18天），土壤和植物环境均有程度不同的自修复能力，开发了开采工艺优化减损、分区引导修复技术，显著改善了矿区生态环境。
效益及应用 在西部生态脆弱区大型煤炭基地推广实施，可大幅度提高西部生态脆弱矿区地下水资源科学保护水平，对我国西部大型煤炭基地可持续开发具有重大应用价值。
四、西部干旱半干旱煤矿区土地复垦的微生物修复技术与应用
简介：该技术获2015年度国家科技进步二等奖，主要完成单位为神华集团有限责任公司、神华神东煤炭有集团限责任公司、中国矿业大学（北京）。
创新点：系统研究了西部干旱煤矿区微生物复垦方法，研发出西部煤矿区抗旱菌根的快速筛选富集方法，建立了丛枝菌根真菌的离体双重培养体系。
创建了西部干旱煤矿区规模化微生物菌剂生产的方法，创建了丛枝菌根菌剂规模化培养条件和方法，发明了菌剂质量快速监测方法。
建立了西部干旱区煤矿废弃地微生物复垦关键技术，建立了适于西部干旱半干旱煤矿区废弃地微生物复垦的关键技术。
实现了微生物在煤矿区大规模生态复垦应用，建立了微生物复垦信息监测平台与评价系统。
效益及应用 微生物复垦成果已在陕西、内蒙古、宁夏和新疆等西部干旱半干旱煤矿区全面推广应用，获得显著生态、经济和社会效益。
五、神东矿区“山水林田湖草沙”一体化保护和系统治理关键技术与工程示范
“坚持山水林田湖草沙一体化保护和系统治理”是党的二十大报告的重要内容，是解决我国生态安全和能源安全相协同的指导思想和系统方法，神东坚持贯彻落实习近平生态文明思想，研发山水林田湖草沙一体化保护和系统治理技术，以解决煤炭大规模开发和生态环境保护突出矛盾问题，2023年获得煤炭工业协会科学技术奖一等奖。
“三维协同”土壤保护与治理——技术体系
创新了“三维协同”土壤保护和治理技术体系，其中，基岩减沉土壤保护系列技术包括超大工作面减沉、矸石井下充填开采等技术；防流失土壤保护系列技术包括风蚀、水蚀、重力侵蚀防治等技术；土壤复垦系列技术包括固氮菌、丛枝菌根、植物培植等技术。
创新了基岩减沉土壤保护技术体系：根据煤层赋存条件，创新布置加长加宽综采工作面，研发配套的采掘支护装备，工作面的长度由2000米增加到6000米、宽度由200米增加到450米。减少综采工作面布置数量、开采扰动次数与地表边缘裂缝数量，最大程度降低对岩层、地下水和地表植被生态环境的破坏程度。
创新了防流失土壤保护技术体系：针对矿区外围大面积的流动沙地，采煤造成沉降、裂缝等，不断创新沙地植被恢复和地质灾害防治技术，人工调控植被演替方向与速度，优化草本为主、草灌结合的林分结构，构建了矿区外围宽幅立体生态防护体系。
创新了提质量土壤复垦技术体系：种植豆科牧草；草畜一体化还田；筛选出耐干旱自生固氮微生物，制备了耐干旱自生固氮菌剂，使土壤总氮提高了40%；通过施加外源有机物料，提高了土壤保水性能和养分水平。
创新了“三林协同”植被恢复与建设
创新了“三林协同”植被恢复与建设技术体系。其中，生态防护林系列技术包括防风固沙、水土保持、自然恢复等技术；生态复垦林系列技术包括矿山地质保护、生态修复、土地复垦等技术；生态经济林系列技术包括牧草、沙棘、沙柳产业化等技术。
创新生态防护林植被恢复与建设技术体系：针对水力、风力侵蚀现状，建立矿区植被+地形地貌+土壤类型+灌溉条件的关系模型，明确防风固沙、水土保持、自然恢复三类生态防护林建设的立地类型与范围边界，研究出优势防风固沙、水土保持、自然恢复三类生态防护林建设植被品种与种植技术体系。
创新生态复垦林植被恢复与建设技术体系：针对重力侵蚀现状，建立矿区植被+地形地貌+土壤类型+灌溉条件的关系模型，明确矿山地质保护、生态修复、土地复垦三类生态复垦林建设的立地类型与范围边界，研究出优势矿山地质保护、生态修复、土地复垦三类生态复垦林建设植被品种与种植技术体系。
创新生态经济林植被恢复与建设技术体系：在生态环境改善、土地肥力提升的基础上，选择地形地貌平坦、灌溉条件良好的土地，发展适生、高效高产的生态经济林。研究出牧草、沙棘、沙柳樟子松等产业化种植、管护与运营技术体系。
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积极申报水利部重大科技项目——“黄河中游大型煤炭基地水土保持率提升关键技术研究与示范”
简介：2023年1月19日水利部印发《水利部办公厅关于公布2022年度水利部重大科技项目清单的通知》，其中“黄河中游大型煤炭基地水土保持率提升关键技术研究与示范”列入清单，项目由神东煤炭集团牵头，联合黄河上中游管理局、水利部沙棘开发管理中心、水利部水土保持工程技术研究中心、中国矿业大学（北京）共同完成项目研究与工程示范。计划经费3000万元，项目时间2023年1月-2025年12月，依托该项目计划逐级申报省部级、国家科技进步奖。
解决三大问题：一是研究神东矿区环境脆弱区、大型采煤塌陷区的典型的三力复合侵蚀下的4类高效水土保持综合防治措施。二是开展采煤沉陷区土地复垦、“三力”复合侵蚀协同研究、生物措施配置、生物结皮等生态环境一体化监测，分析调控水土流失的机理与过程，提出水土保持率评价理论与方法体系。三是研究神东矿区水土保持率潜力值与水土保持阈值，明确神东矿区水土保持率目标。
通过开展矿区水土保持率提升技术研究和工程示范，将优化水土保持整地技术、矿区立地类型植物配置模式，增加植被盖度、生物多样性。工程示范建设将改善区域生态环境质量，提高环境承载力，为2亿吨级大型煤炭基地生产和区域经济社会发展提供了保障。建设黄河流域生态保护和高质量发展神东先行示范区水土保持高质量发展示基地。为黄河中游生态脆弱区和煤炭富集区提出生态修复模式和解决方案。提供了优美的生存与生活空间，提高了区域居民幸福指数，为美丽中国建设贡献神东力量。
责任编辑：齐欣然
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