大柳塔礦區現有的處理技術方案主要包括以下三項:①礦井水處理技術；(2)固體廢物處理技術；③礦區沙漠沙丘生態環境建設的技術與措施。
1.礦井水處理技術
由於礦區地處沙漠地區，水資源匱乏，煤炭開發不可避免地破壞地下水資源，因此水資源及其利用成為制約礦區生態建設的關鍵因素之壹。針對這種情況，神東公司在采用先進技術處理生活汙水的同時，結合礦井水、采空區及其充填物的特點，重點開發了礦井水采空區過濾凈化技術，為礦井水的凈化利用開辟了壹條新途徑。根據具體地質條件，該工程已在大柳塔井田成功實施。
在大柳塔井田，由於過濾、沈澱、吸附和離子交換、自生礦物生成等物理化學過程。，礦井廢水中的懸浮物、鈣離子等有害離子大大減少，可直接用作工業用水。凈化後的礦井水主要用於三個方面:壹是井下除塵、消防等；第二，作為洗煤廠和熱電廠的工業用水；三是進壹步凈化後納入管網，用於生活供水。處理後的礦井水回用的經濟效果非常顯著。就大柳塔礦而言，礦井每小時湧水量約為280m3，全年可達245萬m3。礦區工業用水價格為3.2元/m3，排汙費為0.96元/m3。因此，礦井水的利用可產生經濟效益784萬元/年，節約排汙費235萬元/年以上，年直接經濟效益為10190萬元。
礦井水利用的環境保護和生態效益主要表現在以下幾個方面:壹是基本消除了礦井水對地表水的汙染；二是減少了地表水的利用，有利於地表生態環境的維護和改善；三是減少了地下水開采量，減緩了地下水位的下降，保持了表土的保水能力，防止了水土流失；第四，礦井水可直接用於礦區及周邊地區的綠化和生態改善。
2.固體廢物處理技術
在礦區開發初期，隨意傾倒廢棄巖土渣是非常普遍的。由於沒有固定的棄渣場，廢棄的巖土渣隨意傾倒入河道，導致大量廢石湧入烏蘭木倫河，河床不斷得到改善，礦區輸向黃河的泥沙量急劇增加。活雞圖礦河床沿線有17煤礦，無爐渣處理措施，全部傾倒入河道，原150米寬的河道只剩下十幾米。
後來根據規劃設計，征用了沖溝土地，開辟了廢石場，在溝口修建了渣壩，集中有序排放，在廢石和渣的處理上取得了壹定的成效。然而，井下矸石渣排至地面的處理有兩個致命弱點:汽車排矸和矸石場平整的管理成本高；煤矸石爐渣中摻雜的碎煤自燃嚴重汙染了周圍環境。據統計，在大柳塔煤礦，過去井下排矸到地面每噸公裏需要0.65元，每年僅排矸費就達百萬元以上。礦區空氣汙染壹度升至中度。
經過深入研究，礦區決定采用矸石渣地下處理方式，消除矸石汙染。在礦山設計和建設階段，考慮並實施地下廢石和礦渣的地下處理技術，廢石全部在地下消化處理。利用礦用鏟車和無軌膠輪車將生產過程中產生的矸石和礦渣排至附近的聯巷、矸石巷、施工巷等廢棄巷道，並采取防止矸石自燃的措施，取得了良好的效果。每個礦每年節省排矸費數百萬元，環境生態效益也非常明顯:不占地，消除了煤矸石中有毒有害物質在風化淋濾下對環境和水體的汙染；杜絕煤矸石自燃，降低空氣中硫化物等有毒有害物質的含量。
3.礦區沙漠沙丘生態環境建設技術與措施
神東公司通過積極的研究、實踐和總結，形成了壹套成功的礦區生態建設技術體系。主要有抗逆造林、防風沙、防水土流失系列技術，取得了顯著的生態效益和經濟效益。
(1)抗逆性造林系列技術
針對礦區幹旱、貧瘠、品種少等不利條件及其對造林的制約，采取了壹系列抗逆造林技術，包括育苗施工技術和抗旱造林技術。種苗建設技術是選擇適宜的種苗，進行適應性引種栽培，使礦區生物物種具有多樣性，這些植物具有良好的抗逆性，從而達到良好生態效益的目的。抗旱造林技術，包括林分結構優化配置、抗旱保水保肥技術、灌溉管網造林和平衡施肥技術，為保證造林效果、提高成林率提供了良好的保障。
(2)沙塵暴治理系列技術。
由於沙塵暴對礦區生產生活的嚴重影響，在分析礦區風沙相關情況後，確定了以植物措施為主，工程措施為輔，多種手段大面積治理流沙的技術路線。在不同的路段采取不同的技術措施。包括高大流動沙丘植被恢復技術、半固定沙丘植被恢復技術和沙質針葉林造林技術。
(3)水土流失治理系列技術
礦區縱橫交錯，又深又陡，地形支離破碎。風化破碎的基巖，松散易蝕的風成沙和黃土，頻繁的暴雨使這壹地區成為黃河中遊水土流失最嚴重的地區之壹。此外，采礦、築路等人類活動也是水土流失的誘發因素。
在水土流失防治中，神東公司應用了壹系列具有礦區特色的水土保持技術。其中，整地技術是最常見、最有效的水土保持技術。通過改變小地形，使坡面局部變為平地、反坡或較低的窪地，改變了地表徑流的形成條件，形成壹定的積水量。從而改善土壤水分狀況、溫度狀況和養分狀況。整地技術包括魚鱗坑整地技術、水平溝整地技術、溝整地技術和造林技術，取得了良好的防治效果(Julia，2002)。
二、環保技術在促進煤炭發展中的作用
礦產的開發不僅會破壞環境，還會影響礦業開發活動的開展。如果控制得當，礦產開發引起的環境地質效應將造福人類，改善環境，取得巨大的經濟效益(張法旺等，2001a)。
對於煤炭開發來說，由於塌陷破壞或預降壓，很容易抽幹上部含水層，水資源對於幹旱地區非常重要。因此，采用合理的頂板管理來保護含水層不被破壞，或保護排出的地下水不被汙染，或處理被汙染的地下水，可能是經濟可行的(張法旺等，2001b)。
本項目基於1989的TM數據和2002年的ETM+數據，監測礦區不同時期的土地利用變化，對比分析研究區的環境變化，結合開采速度等實際情況，分析采取積極的環境保護措施後，礦區地質生態環境的改善情況。
結合礦區實際情況，將礦區土地利用類型劃分為耕地、草地、河流、居民點及裸地。然後，根據研究區各種土地利用類型的影像特征，包括色調、形狀、陰影、紋理和影像結構，對提取的視覺特征進行定性分析。通過對這些特征的圖像進行定性分析，總結出這些特征的圖像特征，可以作為這些特征的判讀標誌和依據。然後，通過監督分類調查了大柳塔礦區土地利用/覆蓋的動態變化，定性分析了煤炭開采對區域生態環境的影響。
大柳塔礦區1989和2002年土地利用與覆蓋遙感解譯圖見圖4-35和圖4-36。大柳塔礦區1989年和2002年各類土地利用/覆蓋類型直方圖如圖4-37所示。從圖中可以看出，六種覆蓋類型中，草地(荒坡)和耕地面積基本變化不大，林地比重增加，裸地相對減少，沙漠治理面積減少，但區域內地表水資源也日益匱乏。
圖4-35大柳塔礦區土地利用/覆蓋遙感解譯圖1989
煤炭開采對地表植被的影響是礦區生態環境惡化的直接原因。土壤和水是植物生存的必要條件。采煤引起的地面沈降和地裂縫，造成了水土流失和水土流失，以及地表水和土壤水的破壞，必然會對地表植被產生嚴重影響。圖4-38為大柳塔礦區1989和2002年標準化植被指數分布圖。圖4-39顯示了大柳塔礦區2002年和1989年標準化植被指數分布圖的變化趨勢，其中綠色部分是標準化植被指數增加的區域，表明2002年該地區的植被比1989更發達，而黃色部分表明植被被破壞，植被指數下降。
從以上分析可以看出，神華集團神東公司在開發煤炭的同時，采取了壹系列積極有效的環保措施，控制了土地沙化進程，提高了地表植被覆蓋率，取得了良好的環境、經濟和社會效益。
大柳塔礦是神東公司第壹個地下開采礦井。當時的矸石仍按傳統方式排放到地面，不僅運輸矸石需要每噸公裏0.65元的成本，而且堵塞河道，造成嚴重的空氣汙染。大柳塔礦早期，每年僅排矸成本就達百萬元以上。後期為了治理矸石山，2000年大柳塔礦投入70萬元，植樹種草綠化矸石山，治理面積5.33hm2。
圖4-36 2002年大柳塔礦區土地利用/覆蓋遙感解譯圖
圖4-37 1989和2002年大柳塔礦區土地利用/覆蓋類型
近年來，為了提高效率、降低成本、減少汙染，神東公司在新礦設計之初就規劃了矸石和礦渣的井下處理，將矸石全部消化到井下，並對矸石巷進行密封隔離，防止新的汙染。利用矸石渣井下處置技術，完全可以實現井下矸石就地消化處理的目的，無需提升井筒，每個礦井可節約排矸成本數百萬元。其生態環境效益也非常明顯，主要表現在:不占用土地，杜絕煤矸石中有毒有害物質在風化淋濾下對環境的汙染，杜絕煤矸石自燃，降低空氣中硫化物等有毒有害物質的含量。
此外，神東公司還采取各種措施對礦井水進行處理和回用。處理後的礦井水回用的經濟效果非常顯著。以大柳塔礦為例，礦井每小時湧水量約280m3，全年可達245萬m3。礦區工業用水價格3.2元/m3，排汙費0.96元/m3。因此，使用礦井水可產生經濟效益784萬元/年，節約排汙費235萬元/年以上..年經濟效益可為1.01.9萬元。礦井水利用的環境保護和生態效益主要表現在以下幾個方面:壹是基本消除了礦井水對地表水的汙染；二是減少了地表水的利用，有利於地表生態環境的維護和改善；三是減少了地下水開采量，減緩了地下水位的下降，保持了表土的保水能力，防止了水土流失；第四，礦井水可直接用於礦區及周邊地區的綠化和生態改善。
圖4-38大柳塔礦區1989和2002年標準化植被指數分布圖
圖4-39 1989和2002年大柳塔礦區標準化植被指數趨勢圖(綠色為標準化植被指數增加面積；黃色是標準化植被指數減少的區域)
為了保護生態環境，神東公司還采取了各種措施植樹。截止2002年底，神東礦區共種植喬灌木2488萬株，按年生物量計算，直接經濟產值可達1990萬元。苗木基地每年可銷售苗木200萬株，創造產值200萬元。隨著生態功能的增加，煤的灰分大大降低，煤質得到改善。平均風速8.4m/s時，兩小時進沙量為19.58/m3，未處理煤礦集沙量為331.1g/m2。兩種效果之比為1: 17，精煤進塵量減少94%。如果礦區露天開采按200萬t/a計算，每年可增加煤炭銷售收入385萬元。經濟效益還表現在延長機械設備的使用壽命，每年節省維護費用500萬元:避免了沙塵暴造成的道路中斷，增加了道路運輸產值535萬元，通過營造水源涵養林，有效地沈澱了水中的泥沙，每年節省供水系統清砂費用654.38+0.6萬元(Julia et al .，2002)。
截至2006年底，神東煤炭分公司已投入生態治理專項資金5億多元，其中2006年投入5000多萬元。已完成生態控制面積145km2，控制面積約為礦區面積的3倍。神東礦區林草覆蓋率由開發初期的3% ~ 11%提高到目前的59.4%。
在各項環保措施的保障下，神東公司近年來實現了持續快速發展，原煤產量連續7年增長1000萬噸。2004年，集團年原煤生產能力達到654.38+3億噸。
三、現有地質環境保護技術的不足及治理措施
雖然大柳塔現有的地質環境保護技術對煤炭開發起到了很好的促進作用，但保護礦區植被和水資源的壹系列措施取得了壹定的環境、經濟和社會效益。但在地面塌陷治理、土壤保護、土壤水綜合利用等方面仍存在不足，對周邊地方和個體小煤礦地質環境問題的治理不容忽視。
1.地面沈降控制與土壤保護技術
如前所述，大柳塔礦區最大的地質環境問題在於地面沈降和地裂縫。許多其他地質環境問題，如土壤環境和地下水系統的破壞，也是由地面沈降和地裂縫引起的。目前對礦區地面塌陷和地裂縫的治理只是組織人力對采煤後的地裂縫進行填充。用於塌陷坑、洞、塌陷臺階等。關閉礦井未實施充填修復等治理措施。
由於地下開采引起的塌陷區地形、水文氣象等條件不同，土地破壞程度和復墾方法也不同。對於地處黃土丘陵和毛烏素沙地邊緣的大柳塔礦區，可采用原位土壤保護技術，適用的方法主要有充填復墾、泥漿復墾等工程技術。鑒於大柳塔礦區采煤塌陷破壞了大量耕地，對耕地的恢復與復墾顯得尤為重要。因此，有必要結合壹些生物復墾技術，改善土壤結構，使復墾土壤更有利於提高作物產量。
2.塌陷區土壤水綜合利用技術
大柳塔礦區位於我國西北幹旱地區，水資源極其匱乏。然而，采礦活動造成水資源的流失和水質的惡化，大大減少了可利用的水資源。雖然礦井水資源管理已在礦區實施並取得了壹定的成效，但仍不足以解決礦區水資源的根本問題。土壤水綜合利用是西北幹旱區生態環境建設的發展趨勢。土壤水的有效利用對於水資源極度匱乏的礦區尤為重要。
微地形與覆蓋措施相結合的土壤水分利用技術，可以改變土壤水流系統的特性，調節土壤水流系統的上下邊界條件，提高淺層土壤介質的滲透性和蓄水性，增加降水入滲，減少土壤表面蒸發，從而優化田間微水文系統和微氣候系統，改變土壤微生態環境，使土壤水分、鹽分、養分、溫度、透氣性等因子的時空分布更有利於植被生長(金孟貴等。
根據金孟貴對土壤水分利用技術的研究，目前比較可行的土壤水分利用技術有地膜覆蓋穴播、縮行密植、稭稈覆蓋和溝播。無稭稈覆蓋溝播過氧化氫酶活性最高，稭稈覆蓋溝播與地膜覆蓋穴播差異不大，密植活性最低。縮徑密植促進作物深層根系，使作物土壤水分利用範圍下移，有利於作物對深層土壤水分的利用，擴大根系匯流系統，增加可利用的土壤水資源。同時，利用小麥本身增加田間覆蓋，抑制株間蒸發，減少土壤蒸發流動系統，形成幹旱條件下有利於作物生長的土壤水流系統。溝播使所有生態因素(溫度、濕度、鹽分、pH值等。)處於適宜狀態，且微生物過程和作物代謝活動較好，因此土壤過氧化氫酶活性也最高。稭稈還田可以改變淺層土壤的滲透性和蓄水性，減少土壤表層蒸發，減少灌溉水和降水的深層滲漏，降低晝夜溫差(金孟貴等，2003)。各種土壤水分利用技術對淺層土壤微生態環境影響較大，對深層土壤影響較小。
由於礦區耕地塌陷和地裂縫，農作物產量受到影響。采用土壤水分利用技術不僅有利於作物生長和增產，而且對礦區塌陷地的植被恢復和生態環境重建具有積極的促進作用。
3.地方煤礦周邊的地質環境管理
大柳塔煤礦周圍有許多當地城鎮或個體小煤礦正在開采。包括神木縣蘇家壕礦、賈家畔集良良礦、張家曲礦、昌盛煤礦、後六塔礦、東風聯營礦。這些鄉鎮煤礦(多為私營煤礦)存在私采濫挖、人員傷亡多、危及煤礦和礦工安全、環境汙染嚴重等問題(洪勇等，2006)。主要原因是煤礦主對礦井的地質條件認識不夠，對開采引起的地質環境問題重視不夠。受經濟利益的驅動，他們對地質環境問題不及時采取保護措施，對破壞的地質環境不能及時有效的治理。對於小煤礦的治理技術，完全可以沿用上述相關技術，包括塌陷區土地復墾的各種技術、礦井水資源利用技術、生態修復種植技術等。
但是，對於小煤礦的地質環境治理，不僅涉及技術問題，更重要的是制度和管理問題。很多環節的技術難度並不大，但由於小煤礦工人缺乏理念和對全局的認識，以及對短期經濟效益的盲目追求，這項工作很難堅持下去。因此，有關部門有必要制定切實可行的政策，采取有效的監督管理制度，使其工作規範化、系統化、制度化，並落實到小煤礦生產中，使小煤礦持續健康發展，為經濟建設的可持續發展戰略做出新的貢獻(趙福平，2003)。
四、礦山地質環境保護規劃
根據大柳塔礦區地質環境調查結果，針對大柳塔礦區存在的主要地質環境問題，結合現有的地質環境保護技術和治理方案，本著“采煤保水保生態”的基本原則，在本項目研究重點的基礎上，制定了大柳塔礦區地質環境保護規劃方案。
1.大柳塔礦區地質環境保護目標
根據大柳塔礦區生態地質環境保護與治理的相關法律法規，在認真分析自然地理條件背景、社會經濟發展狀況、礦區生態地質環境現狀、礦區地質環境保護與治理存在問題的基礎上，制定了科學的、可操作的規劃目標，包括以下三個方面:
1)采煤塌陷地特別是耕地的整治，使其恢復到適合植物生長的狀態，重點是恢復農作物可耕性；
2)土壤水資源的有效利用；
3)礦區周邊小煤礦引發的各類地質環境問題得到有效解決。
2.大柳塔礦區地質環境保護重點區域
根據大柳塔礦區地質環境和地貌特征、礦區地質災害隱患特征、礦區地質環境影響程度和涉及面積大小，劃分了礦區生態地質環境保護和治理的重點區域(圖4-40)。
圖4-40大柳塔礦區地質環境保護規劃示意圖
根據大柳塔礦區地質環境保護現狀，首先確定地質環境治理的重點區域是采空區。壹般來說，如果采用長臂豎井掘進采煤法，采空區必然會塌陷，因此采空區是需要控制的重點區域。其次，礦區周邊地方煤礦控制區，大柳塔礦區周邊部分小煤礦存在越界開采行為，引發了諸多地質環境問題。但由於礦區權屬不清，地質環境治理責任不明確，需要重點治理。
3.大柳塔礦區地質環境保護與治理工程
根據礦區地質環境保護的目標和重點區域，結合礦區現有的地質環境保護技術和優化方案，可建立以下三個地質環境保護和治理項目，針對不同類型的地質環境問題提出相應的治理方案，並對規劃實施提出具體的安排建議和對策。
大柳塔礦區采煤塌陷區綜合治理(1)
從1985大柳塔礦區成立到2005年底，采空區面積已達27.087km2，受地面沈降影響面積達48.23~54.64km2(許等，2008)。在綜合機械化開采技術條件下，形成即采即垮的垮落模式。大面積的地面沈降，尤其是原有的農田，需要綜合治理。
塌陷區復墾方案
采煤塌陷區土地復墾根據塌陷前的土地利用類型采取相應的技術措施。煤礦開采前的非農業耕地應當自然恢復。在沒有其他幹擾的情況下，3年後塌陷區地面穩定，植被基本恢復到塌陷前的狀態。因此，不幹擾或繼續破壞塌陷區是最經濟有效的復墾措施。
對於塌陷前的農田，為了盡快恢復其生產力，應采用壹些適宜的治理技術進行重點治理和恢復。大柳塔礦區塌陷地多屬山地丘陵，地形起伏不平，塌陷區與原地貌差別不大，裂縫多，地下水位低。因此，在不影響耕作的情況下，裂縫應及時填平，適當整平，不做其他處理，直接進行復墾；在壹些地表破壞嚴重、沈陷較深的地區，可采用先充填沈陷區、後覆土的重建方法，再進行復墾。
合適的物種選擇方案
大柳塔礦區有效土層貧瘠，環境條件脆弱。為了提高作物產量，必須選擇耐瘠薄性和抗旱性強的作物。同時，在選擇種子時，也要考慮到在同樣的投入下，作物收益越高越好。礦區生長良好的農作物有土豆、玉米、小米等。，抗旱，受塌陷影響小，復墾後可繼續播種。
(2)大柳塔礦區土壤水綜合利用方案
大柳塔礦區水資源短缺。如果能將土壤水資源有效地用作農業和生態用水，將會產生巨大的經濟、社會和生態效益。因此，塌陷區土地復墾後，需要采用多種土壤水利用技術，綜合利用土壤水資源，為經濟有效地恢復礦區農用地和生態植被提供保障。
通過采用深耕技術、稭稈還田技術、殘茬輪作技術以及微地形與覆蓋措施相結合的土壤水分利用技術，可以實現土壤水分的綜合有效利用。
深翻蓄水保水技術
大柳塔礦區以旱作農業為主，多年平均降雨量僅為368.2毫米。最大限度蓄水保墑，提高水分利用效率，可以增加土壤含水量，接受秋雨，達到“秋雨春用”的目的。目前主要推廣四種形式:機械深松、夏秋機械深耕、山區旋耕機深耕、人工鏟深耕。
高茬稭稈還田技術
稭稈還田技術是在地面保留足夠的作物殘茬或稭稈，保護土壤，減少土壤水分的流失。植物殘體吸收了大量的地表水，延緩了地表水的流動，讓水有更多的時間滲入地下。根據生產實際，並根據秋季旱情，確定留茬。如果秋季水分充足，留茬20cm以上，幹旱時留茬20cm以下。
滅茬技術
合理輪作是通過施肥(在肥沃的土地上施用有機肥和保水)、種植(對作物進行水分調節)、儲存(改善土壤條件和擴大蓄水能力)和利用(挖掘和利用不同層次的可利用水)來解決有限自然供水下的農業可持續增產問題。大多數情況下，適當的局部輪作可以提高水分利用效率。作物輪作和殘茬輪作的種植結構是根據作物種類及其生物學特性制定的。壹般深根作物配淺根作物，谷類作物配豆類和薯類，輪作地壹般加經濟作物，總產值也高(神華集團，2007)。
微地形與覆蓋措施有機結合的土壤水分利用技術
這項技術可以改變土壤水流系統的特性，調節土壤水流系統的上下邊界條件，改善淺層土壤介質的滲透性和蓄水性，增加降水入滲，減少土壤表面蒸發，從而使土地更有利於植被的生長。根據塌陷區的地貌和作物類型，研究區可行的技術應該是稭稈覆蓋和溝播。
(3)大柳塔礦區周邊地方煤礦地質環境保護與管理
大柳塔礦區周邊屬於地方或個人的小煤礦，無論是否存在越界開采，都對礦區地質環境造成了極大的破壞。地面沈降、地裂縫、煤矸石占用、水土汙染等地質環境問題需要綜合治理。治理工程仍采用上述大柳塔礦區地質環境保護與治理的適用技術。關鍵問題在於管理體制。建議采取以下措施:壹是堅持依法治理的原則，制定相應的《大柳塔地方煤礦地質環境治理與保護條例》，明確規定責任、治理目標、治理原則、指導思想、處理程序、獎懲措施等。大柳塔地方煤礦地質環境的治理與保護，使其納入法制化、制度化的軌道。
其次，在治理成本方面，主要方式是收取地質環境治理和保護費用。根據制定的條例，該地區的地方煤礦被強制收取生態地質環境保護和治理費用。按照“誰破壞，誰治理”的原則，將地質環境的治理和保護納入煤炭生產成本，對造成地質環境破壞的煤炭企業收取壹定比例的治理費，耕地開墾費和耕地占用費捆綁使用。
最後，要依法監督《地質環境管理與保護條例》的實施，加大實施力度，實行嚴格的目標責任制，使管理工作有組織、有計劃地向前推進。