略论我国的煤矿绿色开采技术
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作者: 吴佳勇
摘要：煤矿开采规模越来越大，相应地也带来了许多环境问题。如何治理煤矿的环境，使煤矿得到可持续的发展，这就需要找出一个合理的技术，这就是煤矿的绿色开采技术。本文就这个问题进行简单的探讨。
关键词：煤矿开采发展绿色技术
我国是一个富煤、贫油、少气的国家，煤炭在一次能源中占70%左右。在我国一次能源结构中，煤炭将长期是我国的主要能源。随着煤矿开采规模越来越大，相应地也带来了许多生态问题。如造成大量农田以及建筑物被破坏，矸石堆积成山，河川径流量减少，以及地下水供水水源严重干枯，土地沙漠化，由于开采而使矿物内的有害物质流入地下水中等。如何使煤矿的开采得到可持续的发展，这就需要采取合理的开采技术及有效的防治措施，走矿产资源开发利用与生态环境协调发展的绿色矿业之路，率先实现“低开采、高利用、低废弃”集约化经营的行业可持续发展目标，建设绿色煤炭工业体系。现就绿色开采技术的内涵以及我国煤矿开采对环境破坏的现状做出分析，并提出必要的对策和建议。
一、煤矿绿色开采的概念、内涵
煤矿绿色开采，基本出发点是从开采的角度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、环境效益和社会效益。绿色开采的内涵是减少采煤对环境的破坏，形成一种使资源与环境相互协调的开采技术。主要表现在：改革开采技术减轻对水土的破坏和地表的扰动；减少废弃物排放；矿山废弃物的资源化利用，实现循环经济。其中，岩层控制理论是基础，改革开采技术是根本。
二、我国煤矿开采的环境问题
主要包括由于地下采掘引起的地面塌陷、水土流失、沙漠化、采煤废水排放以及煤矸石露天堆放污染等。我国煤炭开采主要采用冒落法管理采空区顶板、造成地面沉降和陷落，因而引发村镇、铁路、桥梁和地面管线设施破坏。大量的农田因塌陷、盐渍化和水土流失无法耕种。矿井开采过程中的大气降水、地表水、地下水及生产用水涌入井下而成为矿井水，目前矿山的年排水量约为22亿m3。以山西省为例，采煤破坏地下水达4.2亿m3/a，导致井水水位下降或干涸共计3 218个，影响水利工程433处、水库40座及输水管道793.89 km，造成1 678个村庄，81.271 5万人以及10.824 1万头牲畜饮水困难。《山西省煤炭开采对水资源的破坏影响及评价》显示，该省因采煤漏水和矿井水排放等造成的经济损失累计达300多亿元。我国现有煤矸石山1 500余座，历年堆积量达30亿t，占地超过5 000 hm2，在大气降水淋溶时还会进一步污染周围水体、农田和地下水。目前有自燃现象的矸石山约140多座，自燃过程中产生大量的硫化物等有毒有害气体，成为大气污染源。矿井瓦斯主要是矿井中由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体。它既是煤矿重大安全事故的祸根，又是一种严重的温室效应气体。研究显示，甲烷造成的温室效应在全球气候变暖中所占份额为15％，仅次于二氧化碳。等量甲烷造成的温室效应是二氧化碳的21倍。据初步估计，我国2 000 m以浅范围内具有30～35万亿m3煤层气资源，居世界前列。但由于我国煤层透气性差，难以在开采前抽出。建国以来，我国煤矿发生煤与瓦斯突出事故1 500余次，2001年由于瓦斯事故的死亡人数占煤矿总死亡人数的40％。煤矿每年排放瓦斯70――190亿m3。
三、煤矿绿色开采技术
（一）煤炭地下气化。煤炭地下气化是指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。可以部分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。煤炭地下气化是一种整体绿色开采技术。它开始于英国1912年，由于热值低、成本高而未得到发展。我国于1958 ――1960年曾在16个矿区进行试验，于1962年停止，1984年又开始了新的试验，1994年达到连续产气295 d，产气量为200 m3/h，热值13.81――17. 57 MJ /m3,采用的是有井式、长通道、大断面的煤炭地下气化方法。2005年中国矿业大学与重庆中梁山矿业集团合作实现了连续稳定生产优质水煤气和混合煤气。但是，地下煤炭气化燃烧产生的苯和酚是致癌物质，有可能毒化水资源；燃烧形成的大量二氧化碳对空气也是严重的污染。目前我国的地下气化技术仍处于工业试验阶段，有很多问题需要去研究和探索。
（二）保水开采。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。
（三）水砂充填开采。水砂充填采煤法是利用水力通过管道把充填材料沙粒送入采空区的充填采煤法。我国早在20世纪初就开始应用水砂充填采煤法，目前水砂充填技术已经十分成熟。在地面用矿车将采出、破碎及筛分后的成品砂运到贮砂仓贮存。在贮砂室，砂与水混合成砂浆，经充填管路送至工作面采空区，并在采空区脱水，砂子形成充填体，废水经采区流水上山和流水道流入采区沉淀池，经沉淀后，澄清的水流入水仓，用水泵经排水管将水排至地面贮水池，以供循环利用。水砂充填采煤法充填致密，可减少煤尘危害，能有效地控制地表下沉和变形，但井上下充填系统复杂，设备及设施投资大，充填材料昂贵，提高了吨煤成本。
四、总结
总而言之，煤矿绿色开采是我国煤矿发展的必然方向，是和谐矿区建设的重要指导，有着以关键层理论为基础的实施依据，框架体系内主要技术的发展将为我国煤炭开采中实现安全高效、经济环保提供重要保障，达到煤炭行业“低开采、高利用、低排放”的可持续发展目标。
参考文献：
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