張振南 陳旭 劉冬強(qiáng)

摘 要：近年來，隨著我國對環(huán)境保護(hù)意識的不斷加強(qiáng)和可持續(xù)發(fā)展的需要，發(fā)展新型的能源環(huán)保技術(shù)已成為國家戰(zhàn)略。煤炭作為我國的傳統(tǒng)支柱能源依然占有重要地位，傳統(tǒng)的煤炭開采技術(shù)存在著影響環(huán)境、破壞生態(tài)資源、污染空氣等諸多問題，因此，發(fā)展綠色采煤技術(shù)有著非常重要的意義。本文分析了煤礦綠色開采技術(shù)的主要內(nèi)涵和特點(diǎn)，并分析研究了幾種綠色開采技術(shù)在實(shí)際中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：煤礦;綠色開采技術(shù);應(yīng)用

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.092

1 引言

煤炭一直是我國能源結(jié)構(gòu)中非常重要的組成部分，盡管近年來新能源和其他清潔能源發(fā)展迅速，煤炭消耗占能源消耗比重在不斷下降，但依然在60%以上，由此可見，煤炭依然將長期作為我國的能源的重要來源。但煤炭的開采和應(yīng)用始終伴隨著環(huán)境污染問題，從實(shí)際情況來看，傳統(tǒng)粗放式的開采方式對環(huán)境影響和生態(tài)破壞較為嚴(yán)重，主要有以下幾個(gè)方面：開采過程中的產(chǎn)生的沙土和揚(yáng)塵污染了大氣;大量占用周邊土地，破壞土壤;過度的開采破壞了地下水資源，造成水體污染。因此，傳統(tǒng)的煤礦開采技術(shù)無法滿足人們對環(huán)境保護(hù)的要求，以及科學(xué)發(fā)展的國家戰(zhàn)略，在這種大背景下，發(fā)展煤礦綠色開采產(chǎn)業(yè)，研究更清潔環(huán)保的煤炭開采技術(shù)有非常重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和社會意義。煤礦綠色開采技術(shù)的應(yīng)用，將為我國實(shí)現(xiàn)健康的可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

2 煤礦綠色開采技術(shù)的內(nèi)涵分析

2.1 綠色開采技術(shù)的概念

綠色開采技術(shù)是指煤礦的開采過程中，必須遵守資源開采與環(huán)境保護(hù)相協(xié)調(diào)原則，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展道路，把開采行為對環(huán)境的污染和生態(tài)的破壞降到最低。在取得經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，取得環(huán)境效益和社會效益，在經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的矛盾中找到最佳的平衡收益點(diǎn)。綠色開采技術(shù)倡導(dǎo)安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的原則，提倡以人為本，積極促進(jìn)建立環(huán)保型、節(jié)約型社會。

煤炭的開采的最主要影響是采礦活動會對周邊的巖石層造成移動和破壞，引起周圍地壓、力場、水體發(fā)生較強(qiáng)變化，對附近的生態(tài)影響較大。當(dāng)前，綠色開采理論依據(jù)主要包括關(guān)鍵層理論，巖層移動規(guī)律，水體和瓦斯在巖縫中流動規(guī)律，巖層應(yīng)力場分布理論和巖層控制技術(shù)等。

2.2 綠色開采技術(shù)的特點(diǎn)

與傳統(tǒng)粗放型開采技術(shù)不同，綠色開采技術(shù)主要有以下的特點(diǎn)：

（1）將開采中產(chǎn)生的矸石和廢土進(jìn)行循環(huán)利用，如應(yīng)用到建筑領(lǐng)域，將開采廢料做資源化處理，這種方式減少了土地資源的破壞，對資源形成循環(huán)利用。

（2）開采時(shí)保護(hù)水資源免受污染，利用新型的開采技術(shù)來保證礦區(qū)地下水的正常循環(huán)和流動。

（3）對開采廢氣進(jìn)行有效處理，利用混合氣體分離技術(shù)，將一些酸性氣體進(jìn)行回收處理后再排放，降低對大氣環(huán)境的污染，避免出現(xiàn)酸雨等災(zāi)害，保護(hù)了煤礦周邊的生態(tài)環(huán)境。

（4）對瓦斯的進(jìn)行處理和利用，瓦斯是煤炭開采過程中的重要副產(chǎn)物，具有易燃易爆特性，并能對環(huán)境造成污染。綠色開采技術(shù)將會對極大降低瓦斯帶來的安全隱患，并對瓦斯加以收集、利用，實(shí)現(xiàn)利益的經(jīng)濟(jì)利益和環(huán)境保護(hù)的最大化。

3 主要的綠色開采技術(shù)應(yīng)用分析

3.1 保水開采

保水開采是指在煤炭開采過程中，要重點(diǎn)保護(hù)周邊水資源免受破壞和污染。特別是在我國西部地區(qū)，煤炭資源較為豐富，但水資源嚴(yán)重匱乏，如山西，甘肅，陜西，內(nèi)蒙古等地區(qū)。因此，在這一區(qū)域應(yīng)重點(diǎn)開展保水開采技術(shù)的研究與應(yīng)用，以減少對水資源的破壞。關(guān)鍵層理論認(rèn)為，煤礦開采活動改變了水體徑流，巖層中關(guān)鍵層斷裂會形成地下水的下降漏斗，導(dǎo)致地下水快速流失，嚴(yán)重破壞水體資源，解決此問題通常采用地面注漿措施，但目前該技術(shù)尚未成熟，應(yīng)用難度較大，還需要進(jìn)行更深入具體的研究和實(shí)驗(yàn)。

3.2 填充開采

填充開采技術(shù)的主要目標(biāo)是解決矸石堆問題和采空區(qū)地面沉降問題。填充開采將開采出的煤矸石、沙土、粉煤灰等廢棄物填充到采空區(qū)，控制地面的塌陷和沉降，同時(shí)減少了污染廢棄物無處堆放占用大量土地的問題。目前應(yīng)用效果良好的填充開采技術(shù)有矸石填充和膏狀填充。矸石填充能有效解決煤礦矸石大量堆放問題，提高回采率，減少固體垃圾廢棄物，但采煤成本會有一定程度的上升。膏狀填充是將固體廢棄物制作成膏狀物流體，通過重力作用或壓力泵將膏體通過管道運(yùn)送到煤礦采空區(qū)域。這種技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用案例有河南鑫珠春煤礦、山東太平煤礦等礦區(qū)。充填開采技術(shù)為解決 “三下”壓煤和環(huán)境污染問題起到了積極的作用，但技術(shù)上依然要繼續(xù)完善和創(chuàng)新，并且應(yīng)積極推廣該項(xiàng)綠色開采技術(shù)的應(yīng)用。

3.3 煤與瓦斯共采

瓦斯又稱煤層氣，是植物在成煤過程中產(chǎn)生的大量氣體，保存在煤層的縫隙和空隙中，在煤炭開采過程中，瓦斯會從縫隙中大量溢出，形成安全隱患。但瓦斯作為烷烴類氣體，又是一種寶貴的清潔能源，在采煤過程中，同時(shí)開采瓦斯具有明顯的經(jīng)濟(jì)意義。因此，煤與瓦斯共采技術(shù)不但能解決瓦斯隱患，同時(shí)將其變?yōu)橘Y源加以利用，具有非常重要的意義和價(jià)值。煤與瓦斯的共采的理論依據(jù)是裂縫分布規(guī)律和瓦斯移動規(guī)律，關(guān)鍵技術(shù)是增強(qiáng)煤層透氣性和優(yōu)化瓦斯抽采工藝，特別是高瓦斯煤層，需要在實(shí)踐中進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化和升級，提高瓦斯的抽采率，使該項(xiàng)技術(shù)越來越成熟完善，并進(jìn)行廣泛的推廣應(yīng)用。

3.4 煤炭氣化開采

氣化開采技術(shù)是一種較為新型的綠色開采技術(shù)，是指將煤炭在地下通過化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)化為氣體，再將氣體抽采出地面的技術(shù)。該項(xiàng)技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是降低了工人的勞動強(qiáng)度，提高了采礦的安全性，同時(shí)降低了傳統(tǒng)采煤技術(shù)對土地的破壞，但此項(xiàng)技術(shù)正處于起步階段，尚未廣泛推廣應(yīng)用。此技術(shù)主要存在的問題是可燃?xì)怏w能量密度較低，氣化生成物摻雜有毒有害成分較多等，需要進(jìn)一步的研究和實(shí)驗(yàn)，才能使該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域。

4 結(jié)論

隨著我國人們對健康生活和美麗家園的向往，煤礦的綠色開采技術(shù)已經(jīng)成為能源發(fā)展的必然，綠色開采技術(shù)的不斷發(fā)展和推廣應(yīng)用使煤炭的開采更為高效、清潔、節(jié)約，符合全球可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，為我國能源安全提供了強(qiáng)有力的保障，具有深遠(yuǎn)而廣泛的社會價(jià)值和意義。

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