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“美麗礦山”建設(shè)初探

2013-08-31 08:33:26申寶宏陳佩佩
關(guān)鍵詞:瓦斯礦井煤炭

申寶宏,陳佩佩

(1.中國(guó)煤炭科工集團(tuán)有限公司,北京100013;2.天地科技股份有限公司,北京100013)

黨的十八大明確把“富裕中國(guó)、小康中國(guó)、生態(tài)中國(guó)、美麗中國(guó)”列入國(guó)家發(fā)展目標(biāo),在十八大報(bào)告中將推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)獨(dú)立成篇集中論述,并系統(tǒng)性提出了今后5年大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)的總體要求,強(qiáng)調(diào)要把生態(tài)文明建設(shè)放在突出地位,要納入社會(huì)主義現(xiàn)代化建設(shè)總體布局[1]。我國(guó)是煤炭資源開(kāi)發(fā)和利用大國(guó),“美麗礦山”建設(shè)是美麗中國(guó)建設(shè)的重要組成部分。

1 我國(guó)煤炭開(kāi)發(fā)的現(xiàn)狀

煤炭是我國(guó)重要的基礎(chǔ)能源,在國(guó)家能源體系中發(fā)揮著基礎(chǔ)性保障性作用。2011年,煤炭在我國(guó)一次能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比重分別達(dá)到77.5%和68.8%,煤炭在相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)仍將是我國(guó)的主體能源[2]。近年來(lái)我國(guó)煤炭產(chǎn)量快速增長(zhǎng),由2005年的2.35Gt快速增長(zhǎng)到2012年的3.66Gt,年均增加近0.2Gt?!笆晃濉逼陂g,我國(guó)煤炭生產(chǎn)和主要用煤行業(yè)對(duì)GDP總量和增量的總貢獻(xiàn)率分別達(dá)到15%和18%左右。在當(dāng)前能源需求持續(xù)增長(zhǎng)、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整加快、安全要求越來(lái)越高、資源節(jié)約力度加大、環(huán)境保護(hù)約束增強(qiáng)的發(fā)展環(huán)境條件下,煤炭開(kāi)發(fā)越來(lái)越受到資源、環(huán)境、安全以及開(kāi)采技術(shù)裝備等主客觀因素的制約,面臨諸多難以解決的問(wèn)題。

與世界主要產(chǎn)煤國(guó)家相比,我國(guó)煤田地質(zhì)條件總體復(fù)雜、災(zāi)害嚴(yán)重,并呈現(xiàn)南方較北方復(fù)雜、東部較西部復(fù)雜的特征,瓦斯、水害、頂板等主要災(zāi)害的分布也基本符合這一規(guī)律[3]。資源賦存條件決定了我國(guó)煤炭開(kāi)采難度大,安全生產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)大,同時(shí)對(duì)環(huán)境影響也大。重點(diǎn)煤礦的近50%屬高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井,受奧灰?guī)r溶水威脅礦井占67%,普遍存在頂板砂巖水。煤炭開(kāi)采過(guò)程中還存在粉塵、噪聲、高溫、振動(dòng)、高濕、中毒等職業(yè)危害因素,對(duì)職工健康與安全造成較大威脅。

煤炭的大量開(kāi)采和利用在保障國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的同時(shí)也造成了日益嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。全國(guó)約有60×104hm2塌陷農(nóng)田土地,煤矸石地面堆積約4.5Gt,占用土地超過(guò)2×104hm2,年新增煤矸石0.3Gt;全國(guó)礦井年總排水量在4.5Gm3左右,凈化利用率較低;我國(guó)煤礦大多是瓦斯礦井,年排放的瓦斯超過(guò)30Gm3,2012年全國(guó)瓦斯抽采及利用量分別為12.5Gm3和5.2Gm3,利用量?jī)H占抽放量的41.6%;我國(guó)煤炭消費(fèi)仍以原煤為主,全國(guó)原煤入選比例約50%,大量原煤直接燃燒形成了以煤煙型為主的大氣污染。

嚴(yán)峻的煤炭安全生產(chǎn)形勢(shì)和環(huán)境問(wèn)題不僅嚴(yán)重威脅著人民群眾的生命安全和身體健康,也與“以人為本,構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)”的科學(xué)發(fā)展觀極不相符,產(chǎn)生了較為惡劣的社會(huì)影響。大力發(fā)展綠色礦業(yè),建設(shè)“美麗礦山”刻不容緩。

2 “美麗礦山”相關(guān)概念的發(fā)展

2.1 “綠色發(fā)展”、“可持續(xù)發(fā)展”一直是我國(guó)發(fā)展戰(zhàn)略的重要部分

黨的“十五大”報(bào)告中就明確提出實(shí)施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。“十六大”以來(lái),在科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)下,黨中央相繼提出走新型工業(yè)化發(fā)展道路,發(fā)展低碳經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì),建立資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì),建設(shè)創(chuàng)新型國(guó)家,建設(shè)生態(tài)文明等新的發(fā)展理念和戰(zhàn)略舉措。在“十七大”報(bào)告中又進(jìn)一步明確提出了建設(shè)生態(tài)文明的新要求,并將到2020年成為生態(tài)環(huán)境良好的國(guó)家作為全面建設(shè)小康社會(huì)的重要目標(biāo)之一。黨的十七屆五中全會(huì)明確要求“樹(shù)立綠色、低碳發(fā)展理念”,推廣綠色建筑、綠色施工,發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì),發(fā)展綠色礦業(yè),推廣綠色消費(fèi)模式,推行政府綠色采購(gòu)…… “綠色發(fā)展”被明確寫入“十二五”規(guī)劃并獨(dú)立成篇,表明我國(guó)走綠色發(fā)展道路的決心和信心[4]。

2.2 煤炭行業(yè)的綠色發(fā)展

煤炭開(kāi)采帶來(lái)的一系列環(huán)境污染問(wèn)題早已引起各界人士的重視。我國(guó)煤田地質(zhì)條件復(fù)雜,共伴生資源種類繁多,針對(duì)我國(guó)煤礦的實(shí)際條件,多年來(lái)人們從礦區(qū)沉陷土地的復(fù)墾、矸石發(fā)電和制磚、礦井水處理和綜合利用、瓦斯抽采與利用等方面進(jìn)行了深入研究,提出了一系列發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)和保護(hù)生態(tài)環(huán)境的技術(shù)和方法。

2003年錢鳴高院士結(jié)合“循環(huán)經(jīng)濟(jì)”和“綠色礦業(yè)”的概念,提出了煤礦的“綠色開(kāi)采”的概念,并闡述了它的內(nèi)涵和技術(shù)體系[5]。此后多位學(xué)者針對(duì)綠色開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行了研究和應(yīng)用,近年來(lái)充填開(kāi)采、瓦斯抽采與綜合利用等技術(shù)得到了較快地發(fā)展和應(yīng)用。2010年,中國(guó)工程院組織實(shí)施了“中國(guó)煤炭清潔高效可持續(xù)開(kāi)發(fā)利用戰(zhàn)略研究”重大咨詢項(xiàng)目,謝和平、王金華、申寶宏等針對(duì)我國(guó)煤炭資源開(kāi)采的現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題,提出了煤炭資源“科學(xué)開(kāi)采”和“科學(xué)產(chǎn)能”的概念和內(nèi)涵[6]。

目前綠色開(kāi)采技術(shù)還存在諸如工藝復(fù)雜、生產(chǎn)效率低、成本較高等問(wèn)題,且綠色礦山建設(shè)和綠色開(kāi)采需要大量增加企業(yè)的投入,因此應(yīng)用推廣緩慢,亟需在這方面加大投入力度,為“美麗礦山”建設(shè)提供技術(shù)支撐。

3 “美麗礦山”的內(nèi)涵

“美麗中國(guó)”是一個(gè)語(yǔ)言形象、內(nèi)涵豐富的發(fā)展新目標(biāo)。美麗中國(guó),是環(huán)境之美、時(shí)代之美、生活之美、社會(huì)之美、百姓之美的總和。其中,把生態(tài)文明建設(shè)放在突出地位,并融入經(jīng)濟(jì)建設(shè)、政治建設(shè)、文化建設(shè)、社會(huì)建設(shè)的各方面與整個(gè)過(guò)程,這種五位一體的做法是建成“美麗中國(guó)”的關(guān)鍵。

煤炭開(kāi)采,是人類進(jìn)行煤炭資源利用的第一步,其對(duì)環(huán)境的影響巨大,要建設(shè)“美麗礦山”必須以科學(xué)發(fā)展觀為引領(lǐng),在地質(zhì)、生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)前提下,以實(shí)現(xiàn)安全、綠色、經(jīng)濟(jì)開(kāi)采等為綜合目標(biāo)的全面科學(xué)開(kāi)采,實(shí)現(xiàn)礦山生態(tài)文明建設(shè),促進(jìn)礦山可持續(xù)發(fā)展。“美麗礦山”的內(nèi)涵應(yīng)包括安全、綠色、經(jīng)濟(jì)、社會(huì)協(xié)調(diào)地可持續(xù)發(fā)展。“美麗礦山”的概念模型見(jiàn)圖1。

圖1 “美麗礦山”建設(shè)概念模型

3.1 安全礦山建設(shè)內(nèi)涵

安全是“美麗礦山”必須的基本保證,也是礦山建設(shè)的重點(diǎn)。安全礦山建設(shè)應(yīng)按照“以人為本”科學(xué)發(fā)展觀的要求,通過(guò)持續(xù)加大安全投入,采用先進(jìn)的安全技術(shù)和監(jiān)測(cè)、管理手段,實(shí)現(xiàn)事故發(fā)生率低、職業(yè)病發(fā)病率低、職業(yè)安全健康有保障的安全發(fā)展。安全礦山建設(shè)有以下三方面的特點(diǎn):

(1)充分體現(xiàn)以人為本的理念,尊重礦工的生命權(quán)和健康權(quán)。

(2)充分反映出煤礦企業(yè)對(duì)瓦斯、水、火、頂板及沖擊地壓等煤礦主要災(zāi)害的控制能力。

(3)不僅以人的生命安全和健康作為評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn),且要督促煤礦企業(yè)采用先進(jìn)的安全技術(shù)和監(jiān)測(cè)、管理手段,并將人員的安全保障措施統(tǒng)一納入安全生產(chǎn)度的評(píng)價(jià),解決煤礦生產(chǎn)人員的后顧之憂。

3.2 綠色礦山建設(shè)內(nèi)涵

綠色礦山建設(shè)是按照環(huán)境友好的發(fā)展要求,通過(guò)控制開(kāi)采、保水開(kāi)采、矸石井下充填與地面加固、土地復(fù)墾、礦井水綜合利用、礦井瓦斯抽采利用、煤炭地下氣化等技術(shù)的綜合利用,改變傳統(tǒng)采煤工藝造成的生態(tài)與環(huán)境問(wèn)題,在實(shí)現(xiàn)煤炭資源高采出率的同時(shí),大幅減輕煤炭開(kāi)采對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞,使環(huán)境資源得到最優(yōu)配置,與自然之間建立起復(fù)合的生態(tài)平衡機(jī)制。綠色礦山建設(shè)有以下三方面的特點(diǎn):

(1)廣義資源的特點(diǎn) 在礦區(qū)范圍內(nèi)的煤炭、煤層氣、地下水、共伴生礦產(chǎn)以及土地、煤矸石等都是開(kāi)發(fā)利用對(duì)象,轉(zhuǎn)變了原有礦井廢棄 (或有害)物的觀念。

(2)源頭治理的特點(diǎn) 從開(kāi)采設(shè)計(jì)時(shí)就采取措施,從源頭消除或減少采礦對(duì)環(huán)境的破壞,而不是先破壞后治理。如通過(guò)采礦方法的改變和調(diào)整實(shí)現(xiàn)地下水資源的保護(hù)、減緩地表沉陷、減少瓦斯和矸石的排放等。

(3)生態(tài)環(huán)境友好的特點(diǎn) 形成一種與環(huán)境協(xié)調(diào)一致的開(kāi)采方式,有效減少資源開(kāi)采對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響,促進(jìn)資源開(kāi)發(fā)與環(huán)境、區(qū)域經(jīng)濟(jì)和社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展。

3.3 經(jīng)濟(jì)、社會(huì)協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展內(nèi)涵

經(jīng)濟(jì)、社會(huì)協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展包括三方面內(nèi)容:堅(jiān)持“以人為本”;保障從業(yè)人員的經(jīng)濟(jì)、社會(huì)地位;實(shí)現(xiàn)煤炭生產(chǎn)的社會(huì)協(xié)調(diào)。煤礦建設(shè)與生產(chǎn)須考慮全周期經(jīng)濟(jì)成本的投入,按照科學(xué)程序和方法,通過(guò)各種先進(jìn)機(jī)械在特定地質(zhì)條件下的配套使用,大幅提高煤炭開(kāi)采的機(jī)械化程度,實(shí)現(xiàn)全員效率高、生產(chǎn)信息化與智能化程度高、裝備適應(yīng)能力強(qiáng)的開(kāi)發(fā)模式,以確保行業(yè)長(zhǎng)期穩(wěn)定健康發(fā)展。

4 “美麗礦山”建設(shè)展望

4.1 地質(zhì)保障技術(shù)與裝備

地質(zhì)保障是“美麗礦山”建設(shè)的基礎(chǔ),只有將整個(gè)礦山的地質(zhì)條件都探查清楚,才能采取有效的事故預(yù)防措施,保障礦山建設(shè)和生產(chǎn)安全。“美麗礦山”建設(shè)需要建立地面和井下、井巷聯(lián)合的采區(qū)三維地質(zhì)體精細(xì)描述技術(shù)體系,開(kāi)發(fā)隨采掘機(jī)載連續(xù)超前地質(zhì)災(zāi)害及構(gòu)造探測(cè)的成套技術(shù)與裝備,實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)工作面前方災(zāi)害地質(zhì)體超前預(yù)測(cè)和精確定位,對(duì)回采工作面上下方的地質(zhì)異常體及采掘過(guò)程中的動(dòng)力異常進(jìn)行預(yù)報(bào),對(duì)回采煤質(zhì)進(jìn)行隨采動(dòng)態(tài)檢測(cè)。讓礦山地質(zhì)體以“透明”狀態(tài)呈現(xiàn)在人們的面前。

4.2 煤炭安全開(kāi)采技術(shù)與裝備

“美麗礦山”建設(shè)需要加大安全生產(chǎn)投入,強(qiáng)化安全科技創(chuàng)新,保障礦井的安全生產(chǎn)和從業(yè)人員的職業(yè)健康。結(jié)合礦井開(kāi)發(fā)強(qiáng)度加大、開(kāi)采深度增加、多災(zāi)種耦合等新挑戰(zhàn),開(kāi)發(fā)礦井生產(chǎn)、環(huán)境、災(zāi)變一體化監(jiān)控技術(shù),實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯、水、火、頂板等各種災(zāi)害綜合監(jiān)控和預(yù)警。加大安全科技投入,實(shí)現(xiàn)高瓦斯礦井低瓦斯工作面開(kāi)采,高水壓煤層低水壓開(kāi)采,松軟破碎巖層有效支護(hù)和控制。在掌握煤與瓦斯突出、沖擊地壓等礦井動(dòng)力災(zāi)害致災(zāi)過(guò)程及耦合機(jī)理的基礎(chǔ)上,強(qiáng)化預(yù)警及防控技術(shù)裝備的研發(fā)。加大事故應(yīng)急救援技術(shù)和裝備研發(fā),配備和完善煤礦應(yīng)急通訊、指揮決策、安全避險(xiǎn)裝備;研發(fā)災(zāi)區(qū)偵檢探測(cè)可視化系統(tǒng)、深部礦井快速救援鉆機(jī)及成套技術(shù)、飛行偵測(cè)技術(shù)裝備、災(zāi)區(qū)探測(cè)救援機(jī)器人、礦井潛水救生裝備等。更加注重職業(yè)健康,開(kāi)發(fā)和完善粉塵毒物作業(yè)場(chǎng)所集成高效在線全過(guò)程監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)、便攜靈敏快速直讀的職業(yè)危害監(jiān)測(cè)儀器設(shè)備等。

4.3 煤炭綠色開(kāi)采技術(shù)與裝備

在煤炭綠色開(kāi)采方面,通過(guò)調(diào)整開(kāi)采布局,優(yōu)化開(kāi)采方案,控制開(kāi)采強(qiáng)度,采用充填開(kāi)采等開(kāi)采措施,以及生態(tài)治理、工程利用、土地復(fù)墾等開(kāi)采沉陷區(qū)的綜合治理和利用,盡可能地減少采礦對(duì)地面土地的損毀。采用保水開(kāi)采、控水開(kāi)采、局部疏水開(kāi)采等措施減小開(kāi)采對(duì)地下水體的破壞;開(kāi)發(fā)礦井水井下處理就地利用技術(shù)、礦井水深度處理技術(shù)、地下水人工補(bǔ)給技術(shù)、礦區(qū)水循環(huán)利用技術(shù),實(shí)現(xiàn)礦井水零排放。開(kāi)發(fā)煤層氣 (煤礦瓦斯)高效抽采與綜合利用技術(shù)、煤礦區(qū)煤層氣就地發(fā)電利用技術(shù)、礦井乏風(fēng)瓦斯利用技術(shù)、深部礦井瓦斯抽采與熱電冷聯(lián)供技術(shù),實(shí)現(xiàn)礦區(qū)煤與煤層氣協(xié)調(diào)開(kāi)發(fā),高中低濃度煤層氣得到充分利用,礦區(qū)瓦斯近零排放。

4.4 煤炭高效開(kāi)采技術(shù)與裝備

隨著礦井裝備的信息化和智能化技術(shù)的突破,采掘工作面裝備具備環(huán)境信息感知、智能監(jiān)測(cè)、遠(yuǎn)程控制和自動(dòng)執(zhí)行功能,實(shí)現(xiàn)煤礦采煤掘進(jìn)自動(dòng)化、少人化生產(chǎn)。開(kāi)發(fā)豎井掘進(jìn)機(jī)、立井井壁整體移動(dòng)吊盤,實(shí)現(xiàn)礦山豎井井筒破巖機(jī)械化、控制自動(dòng)化。開(kāi)發(fā)全斷面矩形快速掘進(jìn)機(jī)、掘錨綜合機(jī)組等成套技術(shù)與裝備,全面提升掘進(jìn)與支護(hù)施工的機(jī)械化與自動(dòng)化水平。開(kāi)發(fā)自動(dòng)化高可靠性巷道可伸縮帶式輸送機(jī)和蓄電池與柴油雙動(dòng)力源井下膠輪車運(yùn)輸系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)井下運(yùn)輸?shù)倪B續(xù)化。開(kāi)發(fā)大型露天煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)與裝備,重點(diǎn)突破輸送機(jī)自動(dòng)糾偏、排土機(jī)卸料臂多自由度調(diào)節(jié)等關(guān)鍵技術(shù),研制移置式輸送機(jī)、排土機(jī)等關(guān)鍵裝備,提高大型露天煤礦生產(chǎn)裝備的配套能力和整體水平。

5 “美麗礦山”建設(shè)途徑展望

5.1 將實(shí)現(xiàn)“美麗礦山”建設(shè)納入國(guó)家和煤炭行業(yè)建設(shè)總體布局

面對(duì)資源約束趨緊、環(huán)境污染嚴(yán)重、生態(tài)系統(tǒng)退化的嚴(yán)峻形勢(shì),以“美麗礦山”為目標(biāo),結(jié)合國(guó)家重大需求和行業(yè)發(fā)展需要,把礦山生態(tài)文明建設(shè)放在突出地位,納入國(guó)家和煤炭行業(yè)建設(shè)總體布局。加強(qiáng)相關(guān)部門的協(xié)調(diào)配合,建立全國(guó)統(tǒng)一、協(xié)調(diào)、權(quán)威的部際行業(yè)協(xié)調(diào)管理機(jī)制。集中國(guó)家和社會(huì)的力量,統(tǒng)一行使產(chǎn)業(yè)政策、發(fā)展規(guī)劃、科技進(jìn)步、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)安全等管理職能,多方面力量共同努力,實(shí)現(xiàn)“美麗礦山”建設(shè)。

5.2 將生態(tài)文明建設(shè)作為關(guān)停并轉(zhuǎn)、新建礦井準(zhǔn)入依據(jù)

建立基于“美麗礦山”建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)體系,規(guī)范和約束煤炭生產(chǎn)與供應(yīng),提高煤炭開(kāi)采行業(yè)準(zhǔn)入門檻,限定煤炭開(kāi)采的資源、安全、環(huán)境、裝備等條件,符合條件的準(zhǔn)予開(kāi)采,達(dá)不到國(guó)家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)強(qiáng)制退出煤炭生產(chǎn),對(duì)資源浪費(fèi)嚴(yán)重、安全生產(chǎn)條件不達(dá)標(biāo)、瓦斯防治能力不足、對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重的煤礦堅(jiān)決予以關(guān)閉,引導(dǎo)煤礦向安全、綠色方向發(fā)展。按照保持已有,改造一批,以新建礦井為主的原則全面推進(jìn)“美麗礦山”的建設(shè),從科技上進(jìn)行攻關(guān)和技術(shù)改造,新增產(chǎn)能嚴(yán)格按科學(xué)開(kāi)采要求開(kāi)工建設(shè)。

5.3 完善煤炭完全成本體系,引導(dǎo)企業(yè)投入“美麗礦山”建設(shè)

完善煤炭成本項(xiàng)目構(gòu)成,應(yīng)包括安全、綠色、高效開(kāi)采成本和生態(tài)環(huán)境、社會(huì)建設(shè)所發(fā)生的成本,健全煤炭成本核算制度;改革煤炭?jī)r(jià)格形成機(jī)制,消除煤炭?jī)r(jià)格市場(chǎng)化的體制性障礙;加快制定煤炭“美麗礦山”建設(shè)的財(cái)稅優(yōu)惠政策 (包括增值稅、所得稅和資源稅等優(yōu)惠政策),為形成煤炭“美麗礦山”建設(shè)的良性成本補(bǔ)償機(jī)制提供法律制度保證,引導(dǎo)企業(yè)積極投入“美麗礦山”建設(shè),確?!懊利惖V山”發(fā)展的長(zhǎng)期性和可持續(xù)性。

[1]楊偉民.解讀十八大報(bào)告:努力建設(shè)美麗中國(guó).中國(guó)城市低碳經(jīng)濟(jì)網(wǎng) [DB/OL]http://www.cusdn.org.cn news_detail php?id=227063.2012-11-09.

[2]國(guó)家能源局綜合司,煤炭工業(yè)潔凈煤工程技術(shù)研究中心.能源數(shù)據(jù)2012[R].2012.

[3]申寶宏,雷 毅,劉見(jiàn)中.中國(guó)煤礦災(zāi)害防治戰(zhàn)略研究[M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社,2011.

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