论文部分内容阅读
【摘 要】煤炭的开发利用，在促进经济发展的同时，也造成了相当程度的生态破坏和环境污染，例如破坏土地、污染环境、诱发地质灾害等，主要原因是对煤炭资源的不合理开采造成的；分析了煤炭资源的开采现状，针对煤炭开采过程中存在的一系列问题，提出治理方案。
【关键词】煤炭开采；地质环境问题；治理方案
随着我国国民经济的快速发展，对煤炭的需求迅猛增长，促进了矿产资源大规模的开发。采煤业是一个古老的行业，它为人类做出了巨大的贡献，但也导致了严峻的环境问题，威胁着我们的生存。
1.地质环境现状
1.1破坏土地，加剧了我国人多地少的矛盾
我国人地矛盾突出，人均耕地不足。煤炭开采对土地、特别是对耕地的破坏，加剧了我国人多地少的矛盾。
1.2破坏生态，加剧了土地破坏与环境恶化
煤炭开采对矿山植被的破坏使矿区不同程度地加剧了水土流失，进而导致了矿区土地的荒漠化。煤炭开发可能造成土壤和水体污染，从而使植被遭受破坏，并导致土地荒漠化。
1.3污染环境，严重影响矿区人民群众身体健康
煤炭的开采过程中会产生矸石、这些矸石占用一定的土地，改变了原地貌及土地的使用功能，并且在矿山生产过程中，在大风天气易形成扬尘，增加空气中可吸入悬浮物含量，影响空气质量。煤矸石大量堆放还可能使矸石中可燃性成分（碳、硫、磷等）与氧气发生化学反应导致矸石堆自燃，产生有毒烟尘，对环境造成污染。
1.4诱发地质灾害，对矿区人民群众生命财产安全造成巨大威胁
煤炭的开采对植被的破坏和矿山废弃物的大量堆积是引起山洪暴发、山体滑坡、泥石流的主要原因，而采煤造成的地下采空区则是引发地表开裂、塌陷、移位的主要原因。
2.治理方案
2.1清洁开采
清洁开采是立足于煤炭开采的生产过程，通过对采煤方法和工艺，岩层控制以及相关技术、实验研究平台等的开发和建设，改变传统开采工艺造成的生态与环境破坏问题。
（1）减少煤矸石排放。改革开拓巷道布置方式，优化采区巷道布置，选择合适的采煤方法和生产工艺，减少煤矸石的产生。同时，要大力推行井下煤矸石处理技术，从根本上消除煤矸石污染的危害。
（2）减轻地表沉陷。根据资源条件和地质情况，采用充填、联合、协调、条带、房柱式开采和离层区注浆等适当的开采方法，控制地表沉陷。
（3）减少瓦斯排放。推广高效瓦斯抽放技术，实现综合抽放，提高抽放量和抽放效率。研究低浓度瓦斯的回收、浓缩技术，减少瓦斯直接排放量。
（4）减少水资源破坏。开展采矿与排水对环境影响研究，加强保水采煤技术的研究与工业性试验，限制和降低煤炭开采过程对水资源的破坏。同时，应采取“清污分流”或“分质分流”等措施，将未被污染的干净地下水用管道排到地面，减少污水的排放量。
（5）减少材料消耗。煤炭企业在生产能源的过程中，不仅消耗大量电力，也要消耗大量的钢材、建工材料、火工材料、油脂及木材等。加之煤矿大多为地下作业，浪费现象时而有之。为此，应在煤炭企业大力推广节能装备、节能工艺与技术，减少生产能源过程中的能源消耗。
2.2污染物控制与资源化
污染物控制与资源化就是要最大限度地利用煤炭生产过程中排放的污染物，保护和改善生态环境。
（1）瓦斯利用。研究瓦斯地面开发和井下抽放两种方式的适用性与经济性。研究生产适合我国瓦斯地质条件的钻井、压裂和排采工艺技术和设备。大力发展瓦斯发电、瓦斯生产炭黑及瓦斯民用等。
（2）土地复垦。研究采煤塌陷土地的土壤特性变异分布规律，塌陷地不同复垦工程方法的复垦土壤重构技术，塌陷地复垦土壤改良技术，塌陷区复垦耕地土壤特性的时空变化规律，确定开采塌陷后土地复垦的最佳时机及土壤重构、改良的方法技术，形成适应煤矿区生态环境保护的开采工艺和采煤塌陷地复垦土壤重构技术。
（3）煤矸石综合利用。主要领域是煤矸石发电、煤矸石复垦、煤矸石生产建筑材料、制品及煤矸石制造肥料和提取化工产品。重点应是煤矸石发电和生产建筑材料及制品。
（4）矿井水净化。研究矿井水资源化处理技术，大力推广应用电渗析和反渗透技术，使高矿化度、高硬度矿井水资源化。
2.3煤炭转化
煤炭转化对提高煤炭利用效率、保护环境、改变终端能源消费结构具有重要的意义。
（1）地面气化。逐步改造和淘汰中小规模和落后的煤气化工艺，发展先进的加压固定床、加压流化床和加压气流床技术。同时，应将大规模高效煤炭气化工艺作为今后的发展和应用方向。
（2）地下气化。加强煤炭地下气化技术的研究，将气化遗留地煤柱、采用常规方法不宜开采的煤和限制开采的高硫煤为主要方向，以达到回收煤炭资源的目的。
（3）多联产技术。是煤化工的发展方向。它将多种煤炭转化技术通过优化集成组合在一起，可同时生产各种化学品、液体燃料以及燃气、电、热等洁净二次能源，实现了煤炭价值的梯级利用，使煤炭利用效率和经济效益得到优化。
2.4综合治理土地塌陷
由于开采造成了塌陷地每年都要支付较大数额的赔偿费，同時生态环境也受到影响，矿井下采掘及原煤储运过程中将产生一定的环境地质问题。煤层开采后，存在采空区，岩体内部的应力已经产生变化，虽留有保安煤柱，但力的平衡条件已被破坏。在煤层继续采掘活动中，岩体内部的应力也在同时产生变化。因此可产生岩石变形、弯曲，以至波及地表从而形成地面塌陷。在变形比较大的部位，如在塌陷区边界处因拉张作用可产生地面裂缝。
2.5深化细化企业管理，努力实现废弃物的无害化
在强化综合利用的同时，通过合理控制流程，加大废弃物的处理力度。严格控制生产过程中的废弃物排放。坚持科学设计和系统优化，利用遥感探测技术，制定并严格落实煤炭开采技术标准，努力杜绝割顶、割底现象，建设了前后组煤炭分运工程，实现了煤矸分流，从生产源头减少了矸石割出量；积极研究应用了井下充填技术，实现了矸石不上井的目标，节约了土地，减少了煤矸石的提运量，同时，也节约了大量的材料和人工。对于水资源能用即用，处理后的水，可达饮用水标准，将处理后的水作为洗煤用水、井下防尘和地面绿化用水循环利用。二是加大废气噪音治理力度。通过煤矸石热电厂，淘汰了工业锅炉；加强了对空气质量状况的监测和噪音治理；安装高效脱硫除尘器，完善了锅炉脱硫除尘设施；加大电厂脱硫设施建设，技改上马配套了一批脱硫项目，大大削减了二氧化硫、烟尘等污染物的排放量，使矿区环境得到了大幅改善。
2.6实施矿井水循环利用模式
矿井水资源相对丰富，如果不认真处理、合理使用，不仅会导致水资源白白浪费，排放出来的矿井水还会对环境造成污染。矿井应建立水处理厂，矿井水全部处理，处理后的矿井水回用，作为井下防尘灌浆用水、选煤厂洗煤用水、地面绿化、电厂循环冷却水等。
3.结论
经济社会发展离不开矿产资源的开发利用。矿产资源的开发利用是经济发展的基础，将更好地建设环境友好型社会。虽然矿产资源的开发利用伴随着对环境的负面影响，但用科学的发展观来指导矿产资源的开发，树立全面、协调、可持续的发展观，就能够做到矿产开发和环境保护相协调。要求我们在开发利用矿产资源的同时，必须切实加强对自然生态环境的保护，把两者有机地协调起来。 [科]
【参考文献】
[1]祝国军.矿区土地复垦模式研究[D].中国矿业大学，1988.
[2]赵景逵.矿区土地复垦技术与管理[M].北京：农业出版社，1993.
[3]胡振琪试论开采沉陷土地复垦规划设计[J].矿山测量，1994（6）.
[4]祁兴久译.矿业与环境保护[M]京：中国建筑工业出版社，1982.
[5]潘懋，李铁锋.灾害地质学[M].北京：北京大学出版社，2002：175-176.
【关键词】煤炭开采；地质环境问题；治理方案
随着我国国民经济的快速发展，对煤炭的需求迅猛增长，促进了矿产资源大规模的开发。采煤业是一个古老的行业，它为人类做出了巨大的贡献，但也导致了严峻的环境问题，威胁着我们的生存。
1.地质环境现状
1.1破坏土地，加剧了我国人多地少的矛盾
我国人地矛盾突出，人均耕地不足。煤炭开采对土地、特别是对耕地的破坏，加剧了我国人多地少的矛盾。
1.2破坏生态，加剧了土地破坏与环境恶化
煤炭开采对矿山植被的破坏使矿区不同程度地加剧了水土流失，进而导致了矿区土地的荒漠化。煤炭开发可能造成土壤和水体污染，从而使植被遭受破坏，并导致土地荒漠化。
1.3污染环境，严重影响矿区人民群众身体健康
煤炭的开采过程中会产生矸石、这些矸石占用一定的土地，改变了原地貌及土地的使用功能，并且在矿山生产过程中，在大风天气易形成扬尘，增加空气中可吸入悬浮物含量，影响空气质量。煤矸石大量堆放还可能使矸石中可燃性成分（碳、硫、磷等）与氧气发生化学反应导致矸石堆自燃，产生有毒烟尘，对环境造成污染。
1.4诱发地质灾害，对矿区人民群众生命财产安全造成巨大威胁
煤炭的开采对植被的破坏和矿山废弃物的大量堆积是引起山洪暴发、山体滑坡、泥石流的主要原因，而采煤造成的地下采空区则是引发地表开裂、塌陷、移位的主要原因。
2.治理方案
2.1清洁开采
清洁开采是立足于煤炭开采的生产过程，通过对采煤方法和工艺，岩层控制以及相关技术、实验研究平台等的开发和建设，改变传统开采工艺造成的生态与环境破坏问题。
（1）减少煤矸石排放。改革开拓巷道布置方式，优化采区巷道布置，选择合适的采煤方法和生产工艺，减少煤矸石的产生。同时，要大力推行井下煤矸石处理技术，从根本上消除煤矸石污染的危害。
（2）减轻地表沉陷。根据资源条件和地质情况，采用充填、联合、协调、条带、房柱式开采和离层区注浆等适当的开采方法，控制地表沉陷。
（3）减少瓦斯排放。推广高效瓦斯抽放技术，实现综合抽放，提高抽放量和抽放效率。研究低浓度瓦斯的回收、浓缩技术，减少瓦斯直接排放量。
（4）减少水资源破坏。开展采矿与排水对环境影响研究，加强保水采煤技术的研究与工业性试验，限制和降低煤炭开采过程对水资源的破坏。同时，应采取“清污分流”或“分质分流”等措施，将未被污染的干净地下水用管道排到地面，减少污水的排放量。
（5）减少材料消耗。煤炭企业在生产能源的过程中，不仅消耗大量电力，也要消耗大量的钢材、建工材料、火工材料、油脂及木材等。加之煤矿大多为地下作业，浪费现象时而有之。为此，应在煤炭企业大力推广节能装备、节能工艺与技术，减少生产能源过程中的能源消耗。
2.2污染物控制与资源化
污染物控制与资源化就是要最大限度地利用煤炭生产过程中排放的污染物，保护和改善生态环境。
（1）瓦斯利用。研究瓦斯地面开发和井下抽放两种方式的适用性与经济性。研究生产适合我国瓦斯地质条件的钻井、压裂和排采工艺技术和设备。大力发展瓦斯发电、瓦斯生产炭黑及瓦斯民用等。
（2）土地复垦。研究采煤塌陷土地的土壤特性变异分布规律，塌陷地不同复垦工程方法的复垦土壤重构技术，塌陷地复垦土壤改良技术，塌陷区复垦耕地土壤特性的时空变化规律，确定开采塌陷后土地复垦的最佳时机及土壤重构、改良的方法技术，形成适应煤矿区生态环境保护的开采工艺和采煤塌陷地复垦土壤重构技术。
（3）煤矸石综合利用。主要领域是煤矸石发电、煤矸石复垦、煤矸石生产建筑材料、制品及煤矸石制造肥料和提取化工产品。重点应是煤矸石发电和生产建筑材料及制品。
（4）矿井水净化。研究矿井水资源化处理技术，大力推广应用电渗析和反渗透技术，使高矿化度、高硬度矿井水资源化。
2.3煤炭转化
煤炭转化对提高煤炭利用效率、保护环境、改变终端能源消费结构具有重要的意义。
（1）地面气化。逐步改造和淘汰中小规模和落后的煤气化工艺，发展先进的加压固定床、加压流化床和加压气流床技术。同时，应将大规模高效煤炭气化工艺作为今后的发展和应用方向。
（2）地下气化。加强煤炭地下气化技术的研究，将气化遗留地煤柱、采用常规方法不宜开采的煤和限制开采的高硫煤为主要方向，以达到回收煤炭资源的目的。
（3）多联产技术。是煤化工的发展方向。它将多种煤炭转化技术通过优化集成组合在一起，可同时生产各种化学品、液体燃料以及燃气、电、热等洁净二次能源，实现了煤炭价值的梯级利用，使煤炭利用效率和经济效益得到优化。
2.4综合治理土地塌陷
由于开采造成了塌陷地每年都要支付较大数额的赔偿费，同時生态环境也受到影响，矿井下采掘及原煤储运过程中将产生一定的环境地质问题。煤层开采后，存在采空区，岩体内部的应力已经产生变化，虽留有保安煤柱，但力的平衡条件已被破坏。在煤层继续采掘活动中，岩体内部的应力也在同时产生变化。因此可产生岩石变形、弯曲，以至波及地表从而形成地面塌陷。在变形比较大的部位，如在塌陷区边界处因拉张作用可产生地面裂缝。
2.5深化细化企业管理，努力实现废弃物的无害化
在强化综合利用的同时，通过合理控制流程，加大废弃物的处理力度。严格控制生产过程中的废弃物排放。坚持科学设计和系统优化，利用遥感探测技术，制定并严格落实煤炭开采技术标准，努力杜绝割顶、割底现象，建设了前后组煤炭分运工程，实现了煤矸分流，从生产源头减少了矸石割出量；积极研究应用了井下充填技术，实现了矸石不上井的目标，节约了土地，减少了煤矸石的提运量，同时，也节约了大量的材料和人工。对于水资源能用即用，处理后的水，可达饮用水标准，将处理后的水作为洗煤用水、井下防尘和地面绿化用水循环利用。二是加大废气噪音治理力度。通过煤矸石热电厂，淘汰了工业锅炉；加强了对空气质量状况的监测和噪音治理；安装高效脱硫除尘器，完善了锅炉脱硫除尘设施；加大电厂脱硫设施建设，技改上马配套了一批脱硫项目，大大削减了二氧化硫、烟尘等污染物的排放量，使矿区环境得到了大幅改善。
2.6实施矿井水循环利用模式
矿井水资源相对丰富，如果不认真处理、合理使用，不仅会导致水资源白白浪费，排放出来的矿井水还会对环境造成污染。矿井应建立水处理厂，矿井水全部处理，处理后的矿井水回用，作为井下防尘灌浆用水、选煤厂洗煤用水、地面绿化、电厂循环冷却水等。
3.结论
经济社会发展离不开矿产资源的开发利用。矿产资源的开发利用是经济发展的基础，将更好地建设环境友好型社会。虽然矿产资源的开发利用伴随着对环境的负面影响，但用科学的发展观来指导矿产资源的开发，树立全面、协调、可持续的发展观，就能够做到矿产开发和环境保护相协调。要求我们在开发利用矿产资源的同时，必须切实加强对自然生态环境的保护，把两者有机地协调起来。 [科]
【参考文献】
[1]祝国军.矿区土地复垦模式研究[D].中国矿业大学，1988.
[2]赵景逵.矿区土地复垦技术与管理[M].北京：农业出版社，1993.
[3]胡振琪试论开采沉陷土地复垦规划设计[J].矿山测量，1994（6）.
[4]祁兴久译.矿业与环境保护[M]京：中国建筑工业出版社，1982.
[5]潘懋，李铁锋.灾害地质学[M].北京：北京大学出版社，2002：175-176.