实施绿色开采 促进露天煤矿可持续发展.pdf

社科文化 359视界观OBSERVATION SCOPE VIEW 实施绿色开采 促进露天煤矿可持续发展 刘利科 赵海峰 （义马煤业集团青海义海能源有限责任公司，青海，德令哈 817000） 摘 要2017 年 6 月，中国发布的煤矿安全生产“十三五”规划中明确提出要积极发展大型露天煤矿。但随 着人们对生态环境和发展质量要求的不断提高，露天采矿与环境保护之间的矛盾越来越引起人们的关注。如何在资 源开发的全过程实现对开采扰动的科学评估和有效控制，在环境保护和露天采矿间寻求平衡点，从而实现资源的绿 色、安全、高效开发是露天开采行业亟待解决的关键问题。 关键词露天煤矿 ; 绿色开采 ; 生态环境恢复 针对露天煤矿开采对固体环境、水体环境、大气环境 和生态环境带来的综合性影响，提出，采用绿色开采技术 是解决露天煤矿生态环境问题的根本途径，对露天煤矿绿 色开采的概念和内涵进行了界定。根据我国露天煤矿现状， 认为，应加强露天煤矿绿色开采理论研究，实施绿色开采 一体化技术。 一、露天煤矿绿色开采概述 1. 露天煤矿绿色开采的概念及内涵 绿色矿山概念是钱鸣高院士首先提出来的，2003 年钱鸣 高院士提出了绿色开采的概念并对其内涵进行了界定，提出 绿色开采的内涵是努力遵循循环经济中绿色工业的原则，形 成一种与环境协调一致的，努力去实现“低开采、高利用、 低排放”的开采技术。这是我国关于绿色开采技术最早的权 威表述，也提出了绿色开采的目标。根据露天矿开采工艺与 方法以及露天矿环境影响特点，露天矿绿色开采技术概念界 定为以实现露天煤矿“低开采、高利用、低排放”为目标， 从露天矿开采规划、设计、生产、直至闭坑全过程进行环境 污染控制。 采用以生态恢复为主要工艺环节的绿色开采工艺， 以陡帮开采为主的开采方法，以土地占用动态补偿机制为管 理手段，形成以绿色度或绿色因子为强制因素的评价指标体 系的绿色开采设计理论，从而实现露天矿生态恢复与开采一 体化技术。这一概念包含以下内涵。（1）露天矿开采与矿区 固体环境的协调关系。如露天开采各工艺环节“矿岩准备、 采装、运输、排卸、生态重建”的合理匹配关系，露天开采 中剥离物、 煤炭对矿区土地的影响及其协调关系， 穿孔爆破、 采装、 运输、 排土设备作业对周围环境的影响及其协调关系等。 （2）露天开采与水体（地下水与地表水）环境的协调关系。 如露天采场与矿区地下水力关系，外排土场剥离物淋溶水对 周边土地及地表水的影响。（3）露天开采与大气环境的协调 关系。如露天矿爆破、采运排作业所产生的烟尘、飞尘的产 生机理及其对大气环境的影响，采场内煤炭自燃和排土场、 排矸场残煤自燃对大气环境的影响。（4）露天开采与固体环 境、 水体环境、 大气环境及生态环境的综合一体化协调关系， 从而形成大型露天煤矿绿色开采理论体系和技术经济指标评 价体系。 2. 露天煤矿绿色开采的现实意义 目前，关于露天煤矿最热的词，或者最受关注的词，莫 过于“绿色开采”、“绿色发展”、“绿色矿山”。“绿色 开采”成为目前露天煤矿最重要的发展目标、发展方向，主 要是因为绿色开采是国家发展战略的需要，露天煤矿开采对 生态环境影响与破坏严重，传统的露天开采设计理论存在没 有考虑生态环境保护因素的缺陷等。 （1）绿色开采是国家发展战略的需要 党的十八大做出了“大力推进生态文明建设”的战略决 策，提出经济建设、政治建设、文化建设、社会建设、生态 文明建设“五位一体”总体布局，实现以人为本、全面协调 可持续的科学发展，要坚持人与自然和谐共生，形成节约资 源和保护环境的空间格局、产业结构、生产方式、生活方式， 还自然以宁静、和谐、美丽。习近平在党的十八届五中全会 第二次全体会议上的讲话提出了“创新、协调、绿色、开放、 共享” 的发展理念， 绿色发展注重的是解决人与自然和谐问题。 我国资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的问题十 分严峻，人民群众对清新空气、干净饮水、安全食品、优美 环境的要求越来越强烈。党的十九大提出了把我国建成富强 民主文明和谐美丽的社会主义现代化强国的奋斗目标。习近 平提出“绿水青山就是金山银山”，人与自然是生命共同体。 “建设美丽中国”就是要提供更多优质生态产品以满足人民 日益增长的优美生态环境需要。 （2）露天煤矿开采对生态环境影响与破坏严重 露天开采对矿区固体环境、水环境、大气环境、生态环 境产生综合性破坏和污染。 （3）传统的露天开采设计理论存在缺陷 我国露天开采设计主要采用原苏联露天煤矿设计理论， 其设计原则是工艺与开采条件匹配、开采方法与开采条件匹 配，开采方案目标是“技术可行、经济合理、安全可靠”。 在这种设计思想的指导下，露天开采设计主要考虑露天开采 安全技术的可行性和经济效益的最大化， 但存在明显的缺陷， 没有考虑生态环境修复问题，形成先开采、后治理的环境被 动模式，从而引发了严重的生态环境问题露天矿区土地占 用和破坏的面积大；采场排水破坏地下水力平衡，矿区附近 地下水位下降；煤炭自燃产生有毒有害气体和烟雾，严重污 染大气；汽车运输消耗燃油、排放大量的尾气；各环节作业 产生飞尘（煤尘、岩尘）和噪音；引发固体、水体、气体、 生态环境综合性破坏和污染。 3. 有些矿山企业对生态环境修复还处在被动应付状态 目前，有些露天煤矿对矿区生态环境问题还没有给予足 够的重视，对生态环境的态度是被动的，不是主动的，其采 取的一切措施、投入的资金大都是由于环保部门、政府检查 督察后的补救措施。没有把本矿区的生态环境保护与恢复工 作摆到与煤炭开采同等位置，即生态环境恢复与开采是各自 独立的，没有形成一体化，从而造成目前生态环境治理效果 不理想。生态环境问题入法。2018 年国家出台了史上最严的 环境法，即中华人民共和国环境保护法2018 年版，自 2018 年１月１日执行。 二、实现露天煤矿绿色开采的几点建议 1. 矿区开发规划技术 露天开采对环境的扰动最直接的表现形式即是对土地的 扰动，而影响扰动程度强弱的关键因素是矿区的矿业权设 置。一般来说，一个矿区中设置的矿业权越多，外排量越 大，扰动系数越大。如聚乎更矿区一露天规划矿井十个，我 公司生产建设其中一个矿井，在采用单斗－汽车－铁道综合 工艺的条件下，设计外排土场面积为 148km2，可采原煤量为 27.1Mt， 已造成环境破坏 （现已对矿山进行植被恢复） ， 但是， 聚乎更初期设置为 3-4 个矿权，由于其他矿井的无证照开采 且设计的严重不合理（已关停进行回填及植被恢复）使外排 土场面积增加数倍，采煤量大大减少，资源损失严重，环境 视界观 OBSERVATION SCOPE VIEW 3 6 （上接第 358 页） 危险性的工作面采煤机割煤 ;“突出危险工作面放炮”引 发突出的危险性仅次于采煤机割煤，除了作业前应消除工 作面突出危险性，还应按措施及规程规定的作业顺序施工， 不随意变更爆破参数 ;“突出危险工作面风镐落煤”引发突 出的危险性居于第三位，属于国家明令禁止的作业方式，相 关监管部门应加强监督检查，强制突出矿井淘汰风镐落煤的 作业方式 ;“突出危险工作面打钻”包括在未消除突出危险 的工作面打防突措施孔和打炮眼，钻杆对煤体的振动效应极 易诱发重特大瓦斯突出，且突出造成的严重程度排第四位， 作业前应首先消除工作面突出危险性，然后严格按措施和规 程要求施工钻孔。 三、不安全动作相关法规特征研究 依据现行的煤矿安全生产法律法规、规章制度和标准规 程，对以上分析得到的 3 类不安全动作违反的法律法规条款 进行统计分析。一个不安全动作可能违反 2 个及以上法规条 款，统计分析时按特别规定优于一般规定的基本原则，判断 不安全动作违反哪项法律法规 ; 不同的不安全动作可能违反 同一个法规条款时应累积统计。结果表明样本事故的不安全 动作原因均违反了相关安全生产法律法规。研究结果表明， 我国安全生产法律法规体系已相当完善，但执行力度不够， 以至于出现大量违章不安全动作。因此除了煤矿安监部门应 对辖区内的矿井加强安全监督监察，加大处罚力度，确保安 全生产法律法规的有效贯彻执行，煤矿也应定期收集并识别 国家、地方、行业相关法律法规以及集团公司等的其他要求， 评估其在本煤矿的适用性，从而获取最新的法律法规及其他 要求，及时更新作业规程及相关安全技术措施，传达给所有 作业人员并严格执行。 四、结论 1. 从基本信息采集，统计数据分析到特征规律展示的系 统化研究过程，构建的多层级煤矿瓦斯事故不安全动作分类 特征研究框架具有较好的适用性 . 后续研究的重点将集中于 多类型事故的不安全动作分类特征研究，可通过调整具体统 计要素，使得该框架具有普适性和通用性。 2. 设定了四级不安全动作风险分级判定方法，风险值 的大小可根据不安全动作发生频率与平均单次死亡人数来确 定 . 不安全动作类别及其与风险等级的对应关系 . 突出显示 瓦斯爆炸事故中违规生产与违章爆破类不安全动作的风险等 级最高。 3. 人员与具体操作之间的关联性研究表明，局部通风机 操作涉及的人员最多，高层管理人员及安全检查人员与具体 操作之间的关联度最强 . 应用 Gephi0.9.2 工具实现了对不安 全动作风险等级、人员类别、操作分类的特征描述。煤矿企 业可应用分类展示结果有针对性的制定安全培训内容，确定 行为控制策略的优先级别。 参考文献 [1] 史宗保，史正林 . 煤矿安全实用检查方法 [M]. 北京 煤炭 工业出版社 ,2009. [2] 史宗保 . 煤矿事故调查技术与案例分析 [M]. 北京 煤炭工 业出版社 ,2009. [3] 刘金城，郭德勇，邹山旺 . 大平煤矿瓦斯爆炸事故原因分析 及对策 [J]; 矿业安全与环保 ;2006 年 02 期 [4] 杨永辰，刘富明，吕秀江，连英利．铜川矿务局陈家山煤矿 特大瓦斯爆炸事故的原因分析 [J]; 矿业安全与环保 ;2007 年 05 期 [5] 李皓伟．近年我国煤矿瓦斯事故基本特征及规律分析 [J]; 煤 ;2016 年 09 期 [6] 索晓 . 煤矿瓦斯爆炸事故致因分析方法与应用研究 [D]. 北 京 中国矿业大学 北京 ,2018. [7] 傅贵 , 索晓 , 王春雪 .24Model 的系统特性研究 [J]. 系统工 程理论与实践 ,2018,381263-273. 遭到更大破坏，扰动系数增加显而易见。可见，不科学的规 划和矿权设置对环境造成的扰动远比生产过程严重的多。如 有初期的合理设计且矿井整合合理，使用边开采边回填协同 环保植被恢复的开采方式，上述损失与破坏会极大减少。现 如今新疆、内蒙、青海等地的水平和近水平露天矿田都具有 此类问题。因此，基于最小扰动系数的矿区开发规划技术是 控制扰动的关键技术，也是实现露天矿与环境和谐共存的重 要保障技术，无论是矿业权设置还是矿区规划均应符合扰动 系数最小的原则。 2. 绿色开采技术 露天矿绿色开采技术的基本目标是以最小的环境代价获 得最大的资源采出量，国内外已有的研究成果基本上均是围 绕着减小扰动土地面积、节能减排、安全高效等几方面展开 的，取得了丰富的研究成果。开采工艺是露天开采技术决策 的核心，一经确定实施，短期内难以再做改变，而不同的开 采工艺造成的环境扰动有很大的差别，工艺选择对矿区扰动 系数的影响很大， 铁道工艺一般为汽车工艺的2倍左右。 此外， 首采区及初始拉沟位置、开采程序、开采强度等对扰动系数 的影响也很大，本文不再详述。总之应将绿色开采的理念贯 穿于露天矿全生命周期，将扰动系数纳入技术决策和管理之 中。 3. 露天煤矿应对生态环境进行性机理方面的技术攻关 露天煤矿应对生态环境进行性机理方面的技术攻关主要 包括露天煤矿爆破产尘机理及扬尘逸散规律研究，露天矿 采场工作面产尘机理及扬尘逸散规律研究，露天矿汽车道路 产尘机理及扬尘逸散规律研究，露天矿排土场产尘机理及扬 尘逸散规律研究，露天矿破碎站等转载点的产尘机理及扬尘 逸散规律研究；重金属、有毒有害污染物在矿区的迁移转移 规律的研究等。 4. 建立露天煤矿“绿色度”评价指标体系 引入“绿色度”指标，以科学评价一个露天煤矿绿色开 采程度，是否达到绿色开采的目标，包括设计的露天煤矿、 生产的露天煤矿直至闭坑的露天煤矿。 三、结论 我国露天煤炭事业历经百年发展， 在规划设计、 矿山建设、 工艺技术、开采装备、安全生产及生态重构等各方面都取得 了空前的成就。从露天开采对环境的扰动行为和控制理论研 究结果可知，为了将露天开采对生态环境的扰动降到最小， 在一个矿田中应尽可能少的划分矿区。大矿田、大矿区、大 规模、 大设备、 大转化、 多股权将是露天矿山实现绿色、 安全、 高效发展的必由之路。 参考文献 ［1］王家臣，刘峰，王蕾．煤炭科学开采与开采科学［J］．煤 炭学报，2016，41112651 － 2660． ［2］ 缪海宾． 大型露天煤矿绿色开采理论与评价方法 ［J］ ． 煤矿安全， 2017， 489230 －233． ［3］宋子岭， 赵东洋， 张宇航等． 露天煤矿绿色开采生态环境评价 体系模糊评判研究 ［ Ｊ ］ ． 煤炭科学技术， 2019， 1058-66．