煤矿绿色开采技术及其应用成效探析

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  摘要:“绿色开采”就是要遵循循环经济发展原则,形成一种与环境协调一致的,实现高利用、低排放的开采技术。在煤炭开采过程中,不仅把煤炭看做是资源,更要把空气、土地、地下水、周围环境等这些构成环境生态的主要因素,都作为重要资源,科学开发,综合利用。本文主要探讨煤矿绿色开采技术及其应用成效。
  关键词:绿色开采;煤矿;资源
  绿色开采技术是一种典型的循环经济,煤层气资源、水资源和地热资源等都是伴随着煤炭的开采而产生的,再加上合理的开采技术,如地下气化、条带开采和利用关键层理论遏制高承压含水层突水等,就能最大限度地减少由于煤矿开采诱发的地质灾害,减少环境污染,变害为利[1]。
  1绿色开采的内涵
  绿色开采的内涵是减少采煤对环境的破坏,为此就要形成一种使资源与环境相互协调的开采技术。煤矿绿色开采以及相应的绿色开采技术,在基本概念上是从广义资源的角度认识和对待煤、瓦斯、水、土地等一切可以利用的资源;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。从广义资源的角度来说,在矿区范围内的煤炭、地下水、瓦斯、土地、煤矸石、矿井地热以及煤层附近的其他矿床都是宝贵的资源,都应该作为矿区的开发对象而加以利用。而传统煤炭开采中仅将煤炭作为资源对待,其他的并没有作为资源来对待,有的甚至作为有害物来对待。绿色开采的提出得到了学术界和煤炭行业的积极响应,经过10余年的研究和发展,我国在煤与瓦斯共采技术、充填减沉开采技术、保水开采技术等方面得到了大力发展,取得了显著的成效,促进了我国煤炭工业的健康持续发展[2]。
  2煤矿绿色开采引发的环境地质问题分析
  煤矿开采引发的主要环境地质问题表现为:地下水资源枯竭、泉水断流,水循环受到破坏;喀斯特地面塌陷和采空区塌陷;污染地表水和土壤;崩塌、滑坡、泥石流;海水倒灌;占用土地;水土流失及土地沙化;煤与瓦斯突出和爆炸等。矿区疏干排水引起的几种不良环境效应为造成矿区地下水资源的枯竭;引起水质恶化,造成环境污染;诱发喀斯特矿区喀斯特地面塌陷;引起隐伏矿区的地面沉降。水环境是人类赖以生存和健康发展最重要的基本生态环境之一,我国地下水污染问题表现为大城市和重工矿城市地下水次生污染十分明显。煤矿开采诱发的水环境问题可细分为采矿对区域地下水位流场的影响,采矿对周围河川径流的影响,煤矿排渣对水源的影响,采矿对矿区外围水源的影响,矿区酸性水的形成。由于采矿被动开采地下水不当,则可能引发一系列地质环境、地质灾害问题,地面沉降便是其中之一。
  地质灾害问题表现为多因素、多层次和多阶段,是复杂的非线性系统。研究方法有传统的按静力学平衡原理建立的力学方程,基于概率论的可靠分析,作为非线性科学支柱的耗散结构论,突变论和分形理论已经被开始引进地质灾害研究中。地质灾害是地质环境恶化的终极反映,研究的核心是预测预报和地质工程治理。以现代地下水系统理论和生态环境地质学理论为指导,充分利用3S技术[即遥感(RS)、全球定位系统(GPS)和地理信息系统(GIS)]等方法,以遥感解译和实地调查为主,辅以适当的室内、野外测试,环境地质监测等,实现多资料、多手段的相互补充和融合。对西北煤矿区的代表性问题进行多源地学信息复合处理,建立GIS线性和人工神经网络(ANN)非线性仿真模拟模型[3]。
  3煤矿绿色开采技术及其应用
  3.1从源头上采取措施减轻开采对环境的破坏
  从开采的角度采取措施,从源头消除或减少采矿对环境的破坏,而不是先破坏后治理,这样才符合循环经济原则。应通过采矿方法的改变和调整来实现地下水资源的保护、减缓地表沉陷、减少瓦斯和矸石的排放等。要破除“增产必增人”、“人多好干活”的陈IB观念,大力推广应用新技术、新装备、新工艺。彻底改变过去“镐刨人装”、“打眼放炮”的人海战术生产模式。要发挥技术优势,优化采场布局,优化劳动组织,实施专业化、集约化生产,提高单产、单进水平。特别是要加快信息自动化建设。提高矿井自动化、信息化、数字化水平,逐步实现从“人防到机防”、从“人控到机控”的转变,最终达到高度依靠设备、高度现代化的境界[4]。
  3.2基于岩层运动的特点建立绿色开采理论基础
  煤层开采后引起的岩层变形——破断——移动是造成一系列环境问题的根源。岩体不被破坏,则水与瓦斯的流动、地表沉陷与土地破坏等环境问题都不会发生。因而,绿色开采的重大基础理论依据是:①采矿后岩层内的“节理裂隙场”分布以及离层规律;②开采对岩层与地表移动的影响规律;③水与瓦斯在裂隙岩体中的渗流规律;④岩体应力场分布规律及岩层控制技术。
  绿色开采(Green Mining)的理念提出后,已得到国际采矿界认同,如国际著名采矿专家高斯教授曾在其主编的刊物上发表专论介绍中国的绿色开采,并建议将绿色开采作为现代采矿科学的新词汇。这在国内也被越来越多的学者、企业家和管理层所接受。
  结论
  综上所述,煤炭开采造成的环境破坏是非常严重的,大大超出了矿区环境容量,也就是说,我国煤炭开采是以牺牲环境为代价的。而煤炭作为我国主要能源的状况在短期内难以改变,为了避免煤炭开采对矿区环境的继续破坏,国家和煤炭行业必须考虑煤炭资源与环境协调开采问题,转变煤炭开采理念,依靠技术进步,将煤炭生产活动对自然资源和生态环境的影响降至最低程度。
  参考文献:
  [1]万忠明. 浅谈露天煤矿绿色开采技术[J]. 中国科技信息,2014,09:85-86.
  [2]马飞,王庆. 关于煤矿绿色开采技术的探讨[J]. 内蒙古煤炭经济,2014,01:16+18.
  [3]杨兴. 煤矿绿色开采技术的分析[J]. 科技与企业,2014,07:146.
  [4]田毅. 煤矿企业的绿色开采以及掘进技术刍议[J]. 科技风,2014,03:117.
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