中国煤炭资源绿色开采技术的发展探讨

中国煤炭资源绿色开采技术的发展探讨

余少东

(神华准能集团选煤厂内蒙古鄂尔多斯市010300)

摘要:在当前的社会发展形势下，为了实现煤炭工业的可持续发展并顺应生态环境保护的需要，实施煤炭绿色开采显得十分重要。我国近几年来逐渐加强了对煤炭资源绿色开采的重视，煤炭绿色开采技术得到了深入的应用并且不断深化发展。绿色开采是煤炭行业发展的必然趋势，本文着重阐述我国煤炭绿色开采技术的发展现状及分析，并对未来的发展趋势做出了合理的展望。

关键词:绿色开采;我国煤炭资源;发展现状

煤炭资源是我国现有资源中的主体，约占资源总和的80%。随着国家经济的快速发展，对于能源的需求也迅猛增多。煤炭资源作为能量资源中的老大哥充分起到了模范带头作用，为国家的经济建设做出了巨大的贡献。然而在开采煤炭资源的过程中，由于以往粗放、单一、无节制的开采技术造成了很多影响安全和环境问题的后果，严重威胁矿区的安全及周边的生态环境。因此，国家积极倡导煤炭绿色开采理念并结合发展绿色开采技术，努力解决煤炭行业所带来的负面效应。

一、我国煤炭行业实施绿色开采的重要意义

我国煤炭资源丰富，分布范围也极其广泛，以往的开采模式严重破坏了生态环境，对矿工的生命安全也无法保障。所以就要加强认清煤炭绿色开采的紧迫性，加快绿色开采技术实施的步伐，加快煤炭行业绿色开采的进程。只有科学有效的实施好煤炭行业绿色开采，那么一些与煤炭行业相关的环境和安全问题就将得到根本性、实质性的解决。例如土地破坏问题、水资源污染问题、大气污染问题、瓦斯爆炸问题、矿井渗水问题、地下坍塌和地表裂缝等问题。而且传统粗放的开采技术导致煤炭采出率很低，形成对资源的极大浪费。以上问题可以分析出煤炭开采技术的改革势在必行，刻不容缓。科学发展观和可持续发展观已为煤炭行业指明了未来发展的方向和目标，而绿色开采这条路正是确保这一目标顺利实现的首要选择和根本办法。

二、煤炭绿色开采的基础研究

发展煤炭绿色开采理论和技术,不是对现有采煤理论、方法和技术的否定,而是在此基础上的发展与创新,并且具有更加丰富的技术内涵和经济原则。

2.1煤矿绿色开采的内涵

从广义资源的角度论,在矿区范围内的煤炭、地下水、煤层气(瓦斯)、土地、煤矸石以及在煤层附近的其他矿床,都应该是经营这个矿区的开发和保护对象。煤矿绿色开采以及相应的绿色开采技术,在基本概念上是要从广义资源的角度上来认识和对待煤、瓦斯、水等一切可以利用的各种资源。基本出发点是防止或尽可能减轻开采煤炭对环境和其他资源的不良影响。目标是取得最佳的经济效益和社会效益。根据煤矿中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等,绿色开采技术主要包括以下内容:水资源保护—形成“保水开采”技术;土地与建筑物保护—形成“充填开采”技术;瓦斯抽放—形成“煤与瓦斯共采”技术等等。开采引起的安全与环境问题都与开采后造成的岩层运动有关(岩体不破坏上述问题都不会发生),因此,绿色开采的重大基础理论为:采矿后岩层内的“节理裂隙场”分布以及离层规律;开采对岩层与地表移动的影响规律;水与瓦斯在裂隙岩体中的渗流规律;岩体应力场分布规律及岩层控制技术等等。

2.2煤矿绿色开采的经济原则

随着经济的发展和国家对环境的要求,绿色开采技术必然将受到充分的重视。随着科技的发展,绿色开采中的部分技术可以成为产业,甚至可以利用变废为宝以进一步降低开采成本。另一方面若处理不好很容易增加煤矿企业的成本,尤其使一些本来开采成本较高的煤炭企业难以接受。资源开发必须与环境协调,这是采矿者的责任。但首先必须解决煤炭开发的经济问题,在市场经济条件下矿业开发具有其本身的发展规律,例如煤炭的价值是由整个产业链系统表现出来,而具体的煤炭作为商品很难体现其在开采时的难度及技术含量。煤炭开采成本与售价不仅与技术有关,还与赋存状况及区位等条件有关,这显然与加工类型企业有本质的区别。如:有些条件下煤质虽差,但开采难度大(采深增加,构造复杂等),成本就很高,相反成本反而很低。

因此为了满足国家经济发展对能源的要求,而又要实现资源开发与环境的协调,必须从煤炭开采到利用的整个系统来考虑加以宏观调控,政府应根据各类情况在政策与税收等方面加以支持,以使煤炭企业得到健康发展。各个矿区开采对环境影响是不同的,加上开采成本也不一样,因此必须分类作出成本核算,以便提出希望政府给予的政策支持。

2.3煤矿绿色开采的研究框架

实现煤炭资源的绿色开采是一项巨大的系统工程,单从科学技术研究来说也十分复杂,目前的进展在理论研究方向主要体现在采动岩体的结构运动理论和渗流理论等方面,在技术开发方面重点体现在煤与瓦斯共采、保水采煤和矸石直接充填采煤等方面。

三、对煤炭绿色开采技术的概述

3.1对煤炭绿色开采技术的理解

煤炭绿色开采技术是指在煤炭开采中对采煤流程和处理及岩层控制等相关技术的改变，以区别于传统开采技术造成或遗留的环境问题，实现煤炭行业环保、安全、高效地开采，从而解决生态环境的问题和产煤率低的问题，最终实现煤炭工业的良性循环发展。

3.2改革升级以往开采技术

众所周知，煤炭行业造成的环境问题与开采中造成的震动有直接关系，震动就导致岩石层有压力感应，久而久之造成岩石的松动，从而产生间隙，进而引起环境的人为性破坏。通过实施绿色开采技术，采用保护采空层和地下水资源等改革性开采方法，减少对生态的破坏，达到保护环境的目的。而且对于较深的矿井，要考虑废弃后实施填埋，防止日后地面塌陷等现象的发生。改革升级以往开采技术属于对绿色开采技术的落实及应用，更是人们转变思想强化保护生态环境的表现。

3.3资源再利用

绿色开采技术不仅包含生产煤炭的过程中要升级原有技术，使开采过程中达到绿色环保的目标，而且对煤炭生产废弃物还要进行资源再利用，达到开发煤炭产业的最大价值。例如以往对瓦斯的理解都认为是有毒气体，而且达到一定浓度后会产生爆炸，很多矿井事故都与瓦斯有关。其实瓦斯之所以能够爆炸，因为它是由可燃性气体甲烷组成的。传统开采对瓦斯的处理就是通过通风将瓦斯排到大气中。事实上，如果合理地利用瓦斯所蕴含的能量来发电，那么既消除了其危险危害性，又达成了资源再利用，这一举两得的方法值得推广和探索。

四、煤炭绿色开采技术的发展方向

4.1煤炭地下气化

煤炭地下气化是将地下煤炭通过热化学反应在原位把煤炭转化为可燃气体的技术。可以消除煤炭开采对环境的污染和煤炭燃烧对生态环境的不利影响与破坏，是一种整体绿色开采技术。同时此技术还不十分完善，处于发展研究进行时，还有一些问题、技术有待考虑与解决。

4.2洁净煤技术

洁净煤技术是指从煤炭开发到利用的过程中，旨在减少污染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化及污染控制等新技术。主要包括煤炭洗选、加工、转化先进发电技术、烟气净化等方面。

4.3保水开采

水是人类赖以生存的根本，在煤炭开采中要充分采取保护水资源的措施。一般突水工作面到水源之间会被若干层岩层所阻隔,而各岩层由于其分层特性和所处采动岩体中的位置不同,其隔水性能是不同的,水最终需要穿透的那部分岩层或最终被阻隔住的岩层被称为隔水关键层。开采煤矿势必要破坏原有的地质地貌，使得地下岩石层发生位置改变或者产生间隙，这都会引起地下水资源分布和导向的变化，进而地下水转移或者下沉，这将无法正常保障当地居民的生活用水。所以绿色开采一定要认识到开采对水资源的影响，根据矿区地理位置和实际情况合理设计开采方案，尽全力保护水资源，防止水危害、水浪费、水枯竭的现象发生。

4.4煤矸石的排放技术

煤炭的开采过程中，避免不了煤矸石的产生。煤矸石占用大量土地资源，形成浪费，而且随时会污染空气和农田，造成极大污染，它是造成矿区生态环境恶化的重要原因，如何减少煤炭开采中煤矸石的排放是绿色开采中重要的环节之一。根据循环经济的理论，煤炭工业可以将煤矸石合理利用，使之变废为宝，如可以用它来发电或者加工成建筑材料等等。虽然煤矸石经过处理可以利用并产生价值，但是国内消化和处理煤矸石的能力还十分有限，每年只能处理当年一半产量的煤矸石，也是说每年还要有一半煤矸石正在堆积等待处理，污染问题依然存在。所以，想要做到绿色开采，就要尽量减少煤矸石的排放，通过减少岩巷的发掘和增强煤层巷道的支护来实现煤矸石的排放难题。目前，煤炭企业正在积极攻关煤矸石不出井的开采技术，即矸石回填技术，如果此项技术成熟后得到全面推广，那么煤炭行业将会发生翻天覆地的变化。

4.5采煤防止下沉技术的研究

由于开采所导致的地面或相关建筑的变形，是当前采煤过程中常见的问题，如何解决这方面的问题，防止地面或相应的建筑出现下沉，也成为绿色开采所研究的核心问题，在既能够保障能够获得良好的经济效益前提下，又能够保障地面建筑不受到破坏，通过对采空区进行回填的方式，科学控制相关的数据，保障地面长期稳定不下沉。

结束语

总之，煤炭资源的绿色开采是社会发展的必然选择，更是符合煤炭工业可持续发展的需要。绿色开采是新兴的开采理念，在我国正处于起步和研发阶段，将来绿色开采技术定势必会蓬勃发展，因为它符合人们对生态和环境保护的理念。实施煤炭绿色开采，对矿井生产安全和矿工生命安全都是有力的保证。

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