在保障國家能源供應的過程中，煤炭行業扮演著關鍵角色。如今，煤炭行業不再僅僅是傳統的能源開采行業，更在生態開采領域不斷邁進，逐步實現開采與生態保護的協調發展。

  據了解，我國80%的煤炭來自于黃河流域和北方防沙帶等生態脆弱的區域。近年來，隨著可持續發展理念的不斷深入以及對環境保護的重視，煤炭行業積極探索并推進綠色開采模式，力求在保障能源供應的同時，最大程度地保護和回復生態環境。

  2024年4月,自然資源部聯合相關部門印發《關于進一步加強綠色礦山建設的通知》，提出在礦產資源開發全過程中，對礦區及周邊生態環境擾動控制在可控范圍內，建設礦區環境生態化、開采方式科學化、資源利用高效化、企業管理規范化、礦區社區和諧化的綠色礦山。

  礦區生態治理與修復工作成為煤炭開采的重點。許多煤炭企業開始注重對開采后礦區的植被恢復和生態重建。通過對礦區的土地平整、土壤改良和植被種植等措施，逐步恢復礦區的生態系統，增加植被覆蓋率，減少水土流失，改善礦區的生態環境質量。

  但如何在煤炭開采的源頭就實現生態友好型發展？面對煤炭行業綠色轉型，國家能源集團科技與信息化部一級業務總監、煤炭開采水資源保護與利用全國重點實驗室副主任李全生給出了他的答案，提出“生態保護型”開采理念。

  即通過“減損開采-立體保水-仿生重構”的技術路徑，將傳統的生態保護由“采后彌補性修復”變為利用自然規律的“開采源頭主動降損”和生態主動防護。

  在開采過程中就開展生態治理，能有效減少對環境的負面影響，從而最大程度避免生態破壞，確保礦區土地和水資源得到合理保護與利用，大幅降低后期修復成本，實現能源開發與生態保護的平衡。

  “開采損傷的本質都是對煤層上覆巖土層的損傷或破壞，井工開采由下至上損傷，露天開采由上至下損傷，導致生態載體——地下水含水層、地表土層的損傷，出現地下水位下降、地表植被根系拉傷（井工）或直接挖損（露天開采）等問題?！崩钊f。

  李全生介紹，“生態保護型”開采理念正是針對井工與露天兩種開采形式所展開，通過掌握和利用煤炭開采生態損傷和系統演替響應規律，以最小開采擾動和生態系統全過程、全要素系統保護途徑，保護修復生態系統，實現煤炭開采與生態保護相協調，實現礦區社會-經濟-生態系統協同發展。

  圍繞“生態保護型”開采理念，李全生團隊開展了一系列基礎理論研究：一是煤炭開采“覆巖—-地下水-地表—生態”損傷傳導機理，二是開采損傷的量化評價，三是減損開采機制。

  并開展了一系列關鍵技術研發。一是井工和露天開采的減損開采技術：發明了“變采寬協調開采和超大工作面開采降低非均勻沉降面積的井工減損開采方法，試驗工作面非均勻沉降面積減少45%以上（獲國家科技進步二等獎）。發明了覆巖靶向動態注漿充填提高覆巖承載結構穩定性、降低地表裂縫開度與地表沉陷曲率技術，可使覆巖裂縫開度降低43.6%，裂縫帶發育高度降低27.3%，地表變形控制在受護對象的I級影響以內；創建了露天煤礦剝、采、排全流程源頭減損開采技術體系，建立了露天開采全生命期表土“采運儲用”動態規劃模型，發明了集凸形工作線快速剝離、變長工作線多工作面協同開采、軟巖凍結期邊坡二次靠幫設計-快速回填等節地保土減損開采、傾斜基底剝離物提前快速內排等減損開采技術，百萬噸煤產量采坑土地占用減少24-26%、外排占地減少16-21%，開采影響范圍減少16-30%。

  二是立體保水和地下水位恢復技術：發明了井工礦含水層生態功能恢復技術，基于水-氣-巖相互作用產生化學沉淀在裂隙通道中吸附-固結的自修復機制，發明了導水裂隙誘導化學結垢封堵的降滲技術，裂隙滲透率降低2個數量級以上，地下水流失量減少36%-59%；實現了含水層生態功能保護和水位恢復；首創了露天煤礦立體保水與地下水位恢復技術體系，揭示了露天開采孔隙裂隙多重介質地下水運移規律，發明了內排土場含/隔水層構建快速恢復地下水位的生態型地層重構方法；突破傳統露天開采倒序合排造成地下水系紊亂和水位下降的技術難題，實現了含水層水力聯通，勝利露天煤礦內排土場水位于2023年恢復到采前水平。發明了淺地表大氣降水分布式儲水單元構建技術，排土場水土流失量減少59%；首創了露天煤礦地下水庫技術，建立了露天開采水資源轉化與地下水運移滲流模型，發明了采動影響下地下水庫選址技術；發明了排棄物料顆粒級配增加儲水空間和自凈化的露天煤礦地下水庫構筑技術；發明了上部楔形密封頂梁+下部壩體基座嵌入底板的裝配式防滲人工壩體及施工方法（獲二十三屆中國專利金獎）；研發了地下水庫儲水立體調配技術，建成122萬方的世界首座露天礦地下水庫；形成了淺地表儲水單元-近地表儲水層-重構含水層-地下水庫的儲水和調水體系。

  三是仿生重構（近自然生態重構）技術：發明了地表損傷近自然生態修復技術，基于煤炭開采地表沉陷、裂縫分布預測和紅外遙感裂縫識別定位，建立了地表裂縫三維數字模型和動態主裂縫充填量計算模型，研發了沉陷邊緣裂縫區采前預墊高與實時平整、次生裂縫自恢復、動態主裂縫填埋保安全與保生態兩階段分區修復技術；發明了鉆孔抽取礦井水+孔內分段凈化+水質自動監測的礦井水智能生態灌溉的土壤水分保持技術（獲行業科技一等獎），神東示范區利用礦井水5.1萬m3/d，灌溉面積30 km2，1年內土壤水分提高了1.5-2.3倍，礦井水利用率由55.67%提升至80%以上，生態修復效率提高40%以上；發明了露天開采排土場地貌-土壤-植被仿自然生態重構技術，提出了氣候、地形、土質、灌溉量和微生物群落多因素排土場生態恢復力評價方法，發明了露天礦全生命周期近自然地貌重塑和排土場臺階坡面“S型”近自然整形和方法，建立了地表水力聯系分布式模型，研發了以“潛流濕地”－“植物塘”－“植物溝”為核心的大型排土場分布式保水控蝕技術，形成了導水、集水、用水多目標綜合的排土場景觀生態功能提升新模式，修復后邊坡土壤侵蝕率降低60%、示范露天礦修復區土壤含水率提高52%、生物量提高30%、植被覆蓋度提高40%以上。

  四是創建了露天礦區生態修復智能決策技術，創建了長時序高頻次開采與生態參數高精度監測處理系統，創建了基于數字孿生技術的植被修復全周期智能決策技術體系和系統平臺，實現了生態修復過程智能決策。應用成果，節約生態建設費用3.7億元，北方典型露天礦生態修復一次成功率由66%提升至89%。預測了北方典型露天礦500-4000萬t不同開采強度和不同修復強度下的生態質量變化，預警了生態退化風險。

  在實踐中驗證了這一理論，應用這些成果建成蒙東露天生態保護型煤炭開采示范工程、寶日希勒和勝利國家級綠色礦山。自應用以來，寶日希勒植被蓋度提升87%，勝利能源植被蓋度平均提升41%，勝利礦產能由1200萬噸/年提升到2800萬噸/年……種種實踐為煤炭行業的發展提供了成功經驗與有力支撐。

  當前，煤炭行業的綠色轉型正不斷加碼，綠色開采技術的研發和應用不斷完善，推動礦區生態治理和修復體系，實現煤炭資源的高效利用與生態環境保護的協同發展，為我國能源產業可持續發展奠定堅實基礎。（張昊哲）