论煤矿的绿色开采.doc

_论煤矿的绿色开采贵州大学 贵州省 贵阳市 550025摘 要：传统的煤炭开采技术会对环境造成巨大影响，主要表现在造成大气污染、水资源破坏、土地资源破坏。煤矿的绿色开采技术的实施，将会很好地解决这些问题，并有着重大的社会效益和经济价值。因此有必要实施绿色开采技术，绿色开采技术主要有控制地表形态变形的开采技术、保水开采技术、减沉开采、煤与瓦斯共采技术、井下污水处理法和煤炭地下气化技术等。此外本文还分析了绿色开采技术，总结了我国煤矿绿色开采方法的发展现状，对科学采矿具有一定的指导意义。关键词：煤矿；开采技术；绿色开采 减沉开采 瓦斯抽采井下污水处理法Abstract： the traditional coal mining technology will have a huge impact on the environment, mainly in the cause of air pollution, water resources, destruction of land resources. The implementation of green mining technology will be a good solution to these problems, and has significant social benefits and economic value. So it is necessary to carry out green mining technology, green mining technology mainly control the configuration of the earths surface deformation of mining technology, soil and water conservation mining technology, decrease heavy mining, coal and gas extraction technology, underground sewage processing method and technology of underground coal gasification. In addition, this paper also analyzed the green mining technology, summed up the development of Chinas coal mining method of green, the scientific mining has a certain guiding significance. Key words： coal mine; mining technology; green mining subsidence reducing mining gas drainage underground sewage treatment method 1、概述 绿色开采的内涵是减少采煤对环境的破坏，为此形成一种使资源与环境相互协调的开采技术。近年来国内外许多专家、学者对于矿产资源的开采、利用、环境、生态及可持续发展问题均有系统的研究，并提出绿色开采的概念。对于“绿色开采”尽管其表述各有不同，但总的来说，“绿色开采”即是一种综合考虑资源效率与环境的影响的现在开采模式，其目标是矿山开采过程中资源开发效率最高，对生态影响最小，并使企业经济效益与社会经济效益协调优化。而“绿色开采”的内涵是努力遵循循环经济中绿色工业的原则，形成一种与环境协调一致的，努力实现“低开采、高利用、低排放”的开采技术。而绿色煤炭工业的核心是实现煤炭的绿色开采，扩展途径是大力发展综合利用与深加工技术。绿色开采技术的理念提出后，已得到国际采煤界的认同。 2、我国煤矿工业的利用和发展现状自从工业革命以来，煤矿工业一直支撑着各国工业的发展，在我国，工业真正的发展还是在新中国成立以后，但自从改革开放以来，我国的工业真正有了翻天覆地的变化。因此，有关资料显示，改革开放以来，我国有70%到75%的能源来源于煤炭，可以说我国的能源来源主要依赖于煤炭。也正是因为我国大量能源依靠煤矿工业，所以这些年来，煤矿资源已经被大量的开采，相应的煤矿开采也造成了非常严重的环境污染和生态的破坏，甚至有的地方的煤矿资源已经枯竭。为此，我们国家正在号召实施可持续发展战略，并且已经推出了可持续发展的相关战略部署。可持续发展要求人与自然和谐共处，资源环境合理开发利用。所以，对于煤矿工业而言，要适应国家可持续发展的战略要求，那就需要进行“绿色开采”。到目前为止，我国的“煤矿绿色开采”仍然处于起步阶段，仍然受到诸多环节和相关因素的限制和影响，所以，对此我们需要进一步进行讨论和解决。13、绿色开采的必要性 从当前我国能源的现状可以发现，煤炭资源在今后的能源构成中仍旧占据主体地位，这就决定了煤矿开采的发展趋势必须符合循环经济和可持续发展经济的要求。所以在煤矿开采的过程中缓解供煤压力的途径不能仅仅局限于提高煤炭的产量，而是要通过循环经济意识的导入，科学地实现煤炭产业的可持续发展。煤炭开采对环境的影响主要体现在如下几个方面： 3.1、大气的污染 煤矿排放瓦斯及矸石山自燃释放大量的SO2、CO2、CO 污染空气。矿井瓦斯CH4产生的温室效应是CO2的21倍。我国煤矿年排放瓦斯120亿立方米，平均利用率不到20%。 3.2、水资源的破坏 煤炭开采过程中，破坏了地下含水层的结构，地下含水径流也被破坏，排出了大量的地下水。与此同时，地下含水层受开采影响，含水层水位也随即下降，出现了大规模漏斗形的地下水降落区，对该地区以及周围的水文地质条件造成直接而深远的影响。2开采过程中出现的地下变形，很多时候也会影响到地表的水体，例如：河流、湖泊、井泉等，造成了地表水的流失，有些水体甚至干涸，地下水系的破坏直接影响了周围区域植被的正常生长和人们的正常生活。 3.3、土地资源的破坏 煤炭开采过程中引发的地表沉陷，水土的大量流失，矸石等固体废弃物在地表的大量堆积占地和对周围环境的污染，都严重破坏着土地资源。矿区地表沉陷破坏了大量土地资源，每万吨原煤大约会造成0.200.33hm2 的地表沉陷，矿区地表总沉陷量已高达40万公顷。 4、绿色开采的影响因素 影响煤矿绿色开采的因素很多，其中包括自然因素，人为因素（技术因素），法律体系因素，经济社会发展因素等。但是，不论哪种因素，如果我们在发展绿色开采的过程中能够充分的解决它们造成的不良影响，那么我们煤矿在发展绿色开采的道路上就会减少很多障碍。从而也能减少我们对环境治理所付出的代价。4.1自然因素包括煤层的地质构造、煤藏深度、煤化程度、煤层瓦斯的含量、煤矿所处的地点、煤的灰分、水分、挥发分、煤的结构，水文地质条件及煤中的矿物成分。 4.2人为因素包括开采规模、采煤方法、开拓方式、通风系统的选择、采空区的处理、机械化程度及人员素质。 35绿色开采技术 5.1、控制地表形态变形的开采技术 在经过多年的发展历程中，煤炭行业逐渐发展形成了充填、联合等多种开采方法。在波兰和德国充填开采法的应用较广泛，主要的充填方式采用水力和风力，对采空区用河砂、煤矸石和电厂粉煤灰等充填材料进行充填，充填后地表下沉系数为0.10.2。为了控制地表下沉，波兰采用条带开采配合使用水砂材料充填采空区，这一方法取得了较好的效果，在多座城市的煤炭资源开采过程中进行了成功的试验，采出率近60%左右。地表下沉系数为0.0090.036。在美国、澳大利亚等国家，以房柱式开采法控制地表沉陷，他们的煤炭采出率也达到了近60%，地表下沉系数为0.350.68。在德国70 年代末已经出现了膏体充填技术的应用，90 年代初又被应用在煤矿，进行工作面采空区的充填。5.2、保水开采技术 保水采煤在不同的矿区有不同的技术内涵，缺水矿区要以水资源保护和利用为主；大水矿区，要以减少水资源破坏和防治水灾害为主。因此，保水开采包含水资源保护、水资源利用（煤水共采）和水灾害防治等多项重要内容。煤矿开采过程中破坏了地下含水层的原始径流，大量排出地下水；采空区上方导水裂隙带与地下水体贯通，形成大规模地下水降落漏斗，造成区域含水层水位下降，直接影响到区域水文地质条件。采动影响稳定后产生的地表沉陷往往影响到地表水体（河流、湖泊、井泉等）的原来形态，造成部分沟泉水量减少甚至干涸； 影响当地居民正常的生产生活，进而影响区域植被生长，甚至土地沙漠化。我国大部分矿区处在干旱半干旱地区，而每年采煤破坏地下水22亿m3，可见保水开采具有重要的意义。4 5.3、煤与瓦斯共采技术 一直以来，瓦斯被大家看成是对矿井安全危害最大的因素，以前煤炭开采过程中对其处理的方法都是直接排入大气，这在一定程度上加剧了全球的温室效应，同时这也是一种资源的浪费。煤层气即瓦斯，是一种高效、清洁的能源，蕴藏着巨大的经济效益和环境利益。在我国，煤层气储量非常丰富，有着较广阔的应用前景，但应用技术有待完善。如果将瓦斯抽放出来加以综合利用，就能实现变害为利。瓦斯抽放有临近层抽放、采空区抽放、本煤层预抽、本煤层随采随抽等方法。 5.4、煤炭地下气化技术 即有控制地燃烧地下煤炭，使其产生可燃气体，同时把建井、采煤、气化三大工艺结合在一起，变物理采煤为化学采煤，使煤炭在地下直接气化，转化为可燃气体。这种气化技术具有其它技术不可比的特点，如投资少、污染小、效益高、安全系数高等特点，尤其适用于回收报废矿井中的煤炭资源，“三下”及深部煤层的开采也可采用此技术。煤炭地下气化技术在我国已取得一定的研究成果。 5.5、减沉开采减沉开采技术主要包括条带开采与充填开采。条带开采技术存在的主要问题是采出率低、浪费大量煤炭资源；而传统的全部充填开采技术存在的主要问题是充填成本相对煤炭价格偏高、充填材料来源受限、充填量大、充填工艺不能适应煤矿高效开采要求。为了降低充填成本，基于“关键层理论”，相关学者提出了部分充填（条带充填）控制开采沉陷的思路，并推广应用。近年来，我国在兖州、抚顺、大屯等矿区应用采空区上方离层裂隙注浆充填法也起到了减缓下沉速度和下沉量的作用，但开发廉价、性能优良的充填材料和提高对岩层移动控制规律的认识势在必行。5.6、煤矸石的综合利用煤矿企业减少矸石排放的主要措施是将巷道布置在煤层内，也可以根据煤矸石的特点，进行综合利用。煤矸石分二类：一类是随着矿井建设、开拓掘进而产生的矸石，俗称“岩矸”，可以将井下岩巷掘进矸石不提升出井，将矸石充填到采空区，或进行巷旁与废弃巷道充填及矸石充填置换井下煤柱等。另一类是煤炭洗煤加工而产生的附产品，如洗选黑矸、筛上物、煤泥等，此类矸石可用于发电、供热，燃烧物还可用于制造砖、水泥、混凝土、砌砖、陶粒等。 5.7、瓦斯抽采众所周知，瓦斯是一种洁净能源，同时也是煤矿井内的主要有害气体。对于这种特殊的有害气体，我们需要对其进行合理利用，将其实现资源化开采，目前主要有以下几种途径：第一，煤矿开采之前抽采瓦斯。顾名思义，就是在进行煤矿开采之前，将煤层内的瓦斯抽出来，既实现了对瓦斯资源的有效采集，又减少了瓦斯对煤矿安全的威胁，可谓一举两得。作为该项技术，其关键之处在于煤层的透气性，透气性越好，抽采瓦斯难度越低。第二，废弃矿井抽采瓦斯。鉴于废弃矿井内的煤层经过充分采动，其内部充满丰富的瓦斯资源，因此可以利用采动之后岩体内的裂隙分布及钻孔技术，将瓦斯抽排管装在井下，将矿井口进行封闭之后，可以抽出大量的瓦斯资源。此外，还有通过回风井进行瓦斯回收的技术，以及留巷钻孔法、卸压法等具体作业方法。5 5.8、井下污水处理法当矿井下面有污水存在，要将这些污水集中排放到中央水仓后，利用中央水仓的仓口上所安装的污水处理装置对污水进行处置。井下污水处理法要与煤泥压滤装置配合使用。对于井下污水，运用煤泥压滤装置进行过滤，煤泥可以经过技术处理后，将其压缩成煤饼。如果污水中仍然含有煤污水，则可以将污水输入到污水处理装置中净化之后，就可以而运用中央水仓水泵向地上排列。此时，井下水中所含有的有害物质都被排除了，将其进行农田灌溉，对农作物生长具有一定的促进作用。 6、关于绿色开采的两点建议 6.1、发挥企业优势，实现集中整合 煤炭是一种不可再生资源，非法小煤窑用较低的技术手段乱挖乱采，势必造成环境污染。而大型煤炭企业由于设备配置较齐全，技术水平高，自身能耗低，污染物处理和回收利用率高，能够做到减少环境污染，因此，应把小型煤炭企业向优势煤炭开采企业集中整合。同时，根据地方开采特点，促进煤炭的精深加工。 6.2、开展生态工程，恢复土地生机 在煤炭开采过程中会产生土地塌陷、煤矸石及粉煤灰等废弃物，要严格遵守“谁开发、谁利用、谁受益、谁治理”的原则，采取有力措施，保证国土资源总量平衡和生态安全。在生态工程工作中，可以利用塌陷土地进行矸石、粉煤灰充填复垦造地，或发展养殖业和种植业，逐步发展生态产业，使被破坏的土地逐步恢复生机。鼓励企业利用煤矸石、粉煤灰生产水泥及建材，煤矸石还可用来发电，工业用水可以选取矿井废水，煤层气可以用以发电或作为燃气能源，这些措施是减少环境污染的有效途径。6 7、结束语 总之，煤矿资源的绿色开采，作为一种新型的矿采技术，是现代环保理念下，提高煤炭开采效率、维护自然生态平衡的技术保障。绿色开采技