綠色理念在煤礦開采中的應(yīng)用

1、<p>　　綠色理念在煤礦開采中的應(yīng)用</p><p>　　摘要：近年來，煤礦開采規(guī)模逐漸擴(kuò)大，相應(yīng)的環(huán)境問題也越來越嚴(yán)重，主要表現(xiàn)為：農(nóng)田及建筑物破壞、村莊遷徙、矸石堆積，河川徑流量減少、地下水供水水源干枯，在地面導(dǎo)致的土地沙漠化，礦物內(nèi)的有害物質(zhì)流入地下水中等。因此煤礦綠色開采顯得日益重要。本文詳細(xì)闡述了煤礦綠色開采技術(shù)的內(nèi)涵、技術(shù)體系、實(shí)現(xiàn)方法等，對煤礦綠色開采具有指導(dǎo)與借鑒意義。 </p&

2、gt;<p>　　關(guān)鍵詞：煤礦 綠色開采 技術(shù)體系 </p><p><b>　　1、引言 </b></p><p>　　我國是一個富煤、貧油、少氣的國家，煤炭在一次能源中占70%左右。在我國一次能源結(jié)構(gòu)中，煤炭將長期是我國的主要能源。隨著煤礦開采規(guī)模越來越大，相應(yīng)地也帶來了許多生態(tài)問題，如造成大量農(nóng)田以及建筑物被破壞，矸石堆積成山，河川徑流量減少，以及

3、地下水供水水源嚴(yán)重干枯，土地沙漠化，由于開采而使礦物內(nèi)的有害物質(zhì)流入地下水中等。如何使煤礦的開采得到可持續(xù)的發(fā)展，這就需要采取合理的開采技術(shù)及有效的防治措施，走礦產(chǎn)資源開發(fā)利用與生態(tài)環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展的綠色礦業(yè)之路，率先實(shí)現(xiàn)“低開采、高利用、低廢棄”集約化經(jīng)營的行業(yè)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)，建設(shè)綠色煤炭工業(yè)體系。本文就綠色開采技術(shù)的內(nèi)涵以及我國煤礦開采對環(huán)境破壞的現(xiàn)狀做出分析，并提出必要的對策和建議。 </p><p>　　2、

4、綠色開采的內(nèi)涵與技術(shù)體系 </p><p>　　從廣義資源的角度論，在礦區(qū)范圍內(nèi)的煤炭、地下水、煤層氣（瓦斯）、土地以至于煤矸石以及在煤層附近的其他礦床，都應(yīng)該是經(jīng)營這個礦區(qū)的開發(fā)對象而加以利用. </p><p>　　煤礦綠色開采以及相應(yīng)的綠色開采技術(shù)，在基本概念上是從廣義資源的角度上來認(rèn)識和對待煤、瓦斯、水等一切可以利用的各種資源；基本出發(fā)點(diǎn)是防止或盡可能減輕開采煤炭對環(huán)境和其他資源的

5、不良影響；目標(biāo)是取得最佳的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益.根據(jù)煤礦中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等，綠色開采技術(shù)主要包括以下內(nèi)容：1）水資源保護(hù)-形成“保水開采”技術(shù)；2）土地與建筑物保護(hù)-形成離層注漿、充填與條帶開采技術(shù)；3）瓦斯抽放-形成“煤與瓦斯共采”技術(shù)；4）煤層巷道支護(hù)技術(shù)與減少殲石排放技術(shù)；5）地下氣化技術(shù).這些內(nèi)容構(gòu)成的綠色開采技術(shù)體系簡要表達(dá)如圖1所示。 </p><p>　　總之，綠色開采的內(nèi)涵是減少采煤

6、對環(huán)境的破壞，形成一種使資源與環(huán)境相互協(xié)調(diào)的開采技術(shù)。主要表現(xiàn)在：改革開采技術(shù)減輕對水土的破壞和地表的擾動；減少廢棄物排放；礦山廢棄物的資源化利用，實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)。其中，巖層控制理論是基礎(chǔ)，改革開采技術(shù)是根本。 </p><p>　　3、煤礦開采對環(huán)境的破壞 </p><p>　　3.1煤礦開采對水資源的破壞和污染 </p><p>　　我國是世界上人均占有水資源量較

7、低的國家，且水資源分布極不平衡，從含煤地區(qū)分布看，富煤地區(qū)往往也是貧水地區(qū)。全國91個國有重點(diǎn)煤礦中有75%的煤礦缺水，其中44%的煤礦嚴(yán)重缺水。煤礦開采過程中破壞了地下含水層的原始徑流，大量排出地下水，造成區(qū)域含水層水位下降，形成大規(guī)模地下水降落漏斗，直接影響到區(qū)域水文地質(zhì)條件。開采產(chǎn)生的地表變形往往影響到地表水體，從而使部分溝泉水量減少甚至干涸，嚴(yán)重影響了當(dāng)?shù)鼐用裾５纳a(chǎn)生活。例如神華公司的補(bǔ)連塔煤礦，礦井排水引起了地下水位大面積

8、下降，造成補(bǔ)連河干涸；大柳塔煤礦采空區(qū)塌陷和礦井排水造成了大面積沙柳等草木枯死，土壤沙化。另一方面開采造成地表及地下水污染。礦井水中普遍含有煤粉、巖粉懸浮物及可溶性的無機(jī)鹽類，開采煤炭過程中，由于排水處理費(fèi)用高，所以，大部分污染水未經(jīng)處理就排掉，對地面水、地下水以及周邊的水系造成了污染，破壞了地下水資源，礦區(qū)生產(chǎn)造成的水污染已成為影響人民生活和當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要因素。 </p><p>　　3.2 煤礦開采

9、對土地資源的破壞 </p><p>　　礦山開采包括露天和地下開采兩種方式：露天開采以剝離挖損土地為主，明顯地影響土地耕作和植被生長，改變地貌并引發(fā)景觀生態(tài)的變化；煤炭地下開采需要開掘大量的巖石巷道，煤炭開采過程中形成的巷道和采空區(qū)，引起頂板和圍巖的垮落和下沉，勢必波及地表，引起地表塌陷，村莊被毀壞。采煤塌陷還會引起丘陵、山地等發(fā)生山體滑落或泥石流，并危及地面水體、建筑物及鐵路與公路的安全。另外礦山開采伴隨產(chǎn)生大

10、量矸石，這些矸石山占用了大量的土地資源，并形成粉塵、煙塵、污水等污染源，而且矸石中的硫化物及其他有害物質(zhì)遇雨水后將產(chǎn)生酸性水，嚴(yán)重污染礦區(qū)土地資源。 </p><p>　　3.3 煤炭開采污染大氣環(huán)境 </p><p>　　煤礦開采過程中的大氣污染源主要來自礦井排出的煤層瓦斯和煤礦矸石山的自燃。煤矸石升井以后，煤矸石發(fā)熱自燃產(chǎn)生大量SO2、CO2、CO等有毒氣體，嚴(yán)重污染大氣環(huán)境，也損害了

11、周圍居民的身體健康。礦井瓦斯中的主要成分甲烷是一種重要的溫室氣體，CH4產(chǎn)生的溫室效應(yīng)是CO2的21倍。 </p><p>　　4、實(shí)現(xiàn)綠色開采的途徑 </p><p><b>　　4.1 保水開采 </b></p><p>　　所謂保水開采就是采用合理的采煤工藝方法和地面注漿等措施，在煤炭開采過程中使地表和地下水資源不受破壞，實(shí)現(xiàn)礦井水資源的

12、保護(hù)和綜合利用。煤層開采后，隨著上覆巖層中關(guān)鍵層的斷裂，在該區(qū)域內(nèi)地下水將形成下降漏斗。例如山西大同礦區(qū)，頂板較多為厚堅(jiān)硬巖層，煤層開采后，頂板裂縫從井下采空區(qū)貫穿地表，頂板上部含水層的水通過巖層裂縫漏失，造成區(qū)域地下水干枯。地下水位能否恢復(fù)，取決于工作面推進(jìn)后上覆巖層中有無軟弱巖層經(jīng)重新壓實(shí)，導(dǎo)致裂隙閉合而形成隔水帶。我國西北干旱缺水礦區(qū)應(yīng)重視保水開采技術(shù)的研究，將保水開采作為礦區(qū)綠色開采的重點(diǎn)。西安科技大學(xué)相關(guān)學(xué)者正在開展隔水層穩(wěn)定

13、性研究，即通過合理控制巖層運(yùn)動，實(shí)現(xiàn)隔水層“O”形集中裂縫帶的“裂隙彌散”，防止或減弱導(dǎo)水裂隙帶的形成?，F(xiàn)階段保水開采技術(shù)發(fā)展還有一定的局限性，相信在弄清上覆巖層運(yùn)移規(guī)律之后，該項(xiàng)技術(shù)一定會較大的進(jìn)步。 </p><p><b>　　4.2 減沉開采 </b></p><p>　　減沉開采技術(shù)主要包括條帶開采與充填開采。條帶開采技術(shù)存在的主要問題是采出率低、浪費(fèi)大量煤

14、炭資源；而傳統(tǒng)的全部充填開采技術(shù)存在的主要問題是充填成本相對煤炭價格偏高、充填材料來源受限、充填量大、充填工藝不能適應(yīng)煤礦高效開采要求。為了降低充填成本，基于“關(guān)鍵層理論”，相關(guān)學(xué)者提出了部分充填（條帶充填）控制開采沉陷的思路，并推廣應(yīng)用。近年來，我國在兗州、撫順、大屯等礦區(qū)應(yīng)用采空區(qū)上方離層裂隙注漿充填法也起到了減緩下沉速度和下沉量的作用，但開發(fā)廉價、性能優(yōu)良的充填材料和提高對巖層移動控制規(guī)律的認(rèn)識勢在必行。 　　4.3 煤與瓦斯共

15、采 </p><p>　　瓦斯是一種新能源，既可以用來發(fā)電，也可用作工業(yè)燃料、化工原料和居民生活燃料。因此若在開采高瓦斯煤層的同時，利用巖層運(yùn)動的特點(diǎn)將煤層氣開采出來將是我國煤層氣開發(fā)的一條重要途徑。減少巷道內(nèi)的瓦斯含量，有效預(yù)防事故發(fā)生，讓高瓦斯煤層變成低瓦斯煤層，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)。 </p><p>　　4.4 煤矸石的綜合利用 </p><p>　　煤礦企業(yè)減少矸

16、石排放的主要措施是將巷道布置在煤層內(nèi)，也可以根據(jù)煤矸石的特點(diǎn)，進(jìn)行綜合利用。煤矸石分二類：一類是隨著礦井建設(shè)、開拓掘進(jìn)而產(chǎn)生的矸石，俗稱“巖矸”，可以將井下巖巷掘進(jìn)矸石不提升出井，將矸石充填到采空區(qū)，或進(jìn)行巷旁與廢棄巷道充填及矸石充填置換井下煤柱等。另一類是煤炭洗煤加工而產(chǎn)生的附產(chǎn)品，如洗選黑矸、篩上物、煤泥等，此類矸石可用于發(fā)電、供熱，燃燒物還可用于制造磚、水泥、混凝土、砌磚、陶粒等。 </p><p>　　4

17、.5 煤炭地下氣化技術(shù) </p><p>　　煤炭地下氣化是一種整體綠色開采技術(shù)，我國于1958～1960年曾在16個礦區(qū)進(jìn)行試驗(yàn)。煤炭地下氣化的特點(diǎn)是把埋藏在地下的煤炭直接變?yōu)槊簹?，通過管道把煤氣供給工廠、電廠等各類用戶，使現(xiàn)有的地下作業(yè)改為采氣作業(yè)，是開采煤炭的一種新工藝。目前我國的地下氣化技術(shù)仍處于工業(yè)試驗(yàn)階段，有很多問題需要去研究和探索。 </p><p><b>　　5

18、、結(jié)束語 </b></p><p>　　煤礦綠色開采技術(shù)對于美化礦區(qū)環(huán)境、改善能源結(jié)構(gòu)、實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)與能源同步發(fā)展等都具有重要意義?？傊诳沙掷m(xù)發(fā)展的總戰(zhàn)略目標(biāo)下，實(shí)現(xiàn)“綠色礦業(yè)”是社會、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境共同的需要，是堅(jiān)持以科學(xué)發(fā)展觀統(tǒng)領(lǐng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展全局，努力建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，建設(shè)創(chuàng)新型國家的必然要求。要實(shí)現(xiàn)綠色開采，需要相關(guān)學(xué)者綜合研究和解決政策、技術(shù)等諸多難題，花大力氣開展相關(guān)技術(shù)和政策的研

19、究和創(chuàng)新，另外國家還應(yīng)在政策與稅收等方面對綠色開采加以支持。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn) </b></p><p>　　[1]中國科學(xué)院可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略組.中國現(xiàn)代化進(jìn)程戰(zhàn)略構(gòu)想[M].北京：科學(xué)出版社，2002. </p><p>　　[2]錢鳴高，繆協(xié)興，許家林.巖層控制中的關(guān)鍵層理論研究[J]?煤炭學(xué)報，1996，21（3）：2

20、25-230. </p><p>　　[3]許家林.巖層移動與控制的關(guān)鍵層理論及其應(yīng)用 [D].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)，1999. </p><p>　　[4]錢鳴高，繆協(xié)興，許家林，等.巖層控制的關(guān)鍵層理論 [M].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2000. </p><p>　　[5]許家林，錢鳴高.關(guān)鍵層運(yùn)動對覆巖及地表移動影響的研究[J].煤炭學(xué)報，2000，25（2