試論露天煤礦綠色開采工藝的應(yīng)用與發(fā)展

諶洪書　秦明華

摘 要：目前世界上采用的工藝與設(shè)備大致分為間斷、連續(xù)與半連續(xù)3種類型。隨著近年來世界經(jīng)濟(jì)快速增長(zhǎng)對(duì)煤炭等能源需求的增大，發(fā)達(dá)國(guó)家的露天煤礦開采技術(shù)及設(shè)備發(fā)展迅猛，新工藝、產(chǎn)品、新技術(shù)不斷涌現(xiàn)和完善。這些工藝的不斷發(fā)展既是與決定開采方式的因素相適應(yīng)的結(jié)果，同時(shí)與工藝相匹配的新設(shè)備的運(yùn)用也決定了未來采礦業(yè)的發(fā)展方向。本文主要就對(duì)露天煤礦綠色開采工藝的應(yīng)用與發(fā)展進(jìn)行分析和探討。

關(guān)鍵詞：露天煤礦 綠色開采工藝 應(yīng)用 發(fā)展

引 言

煤炭屬于不可再生資源，由于其在我國(guó)能源資源中占有很大比例，隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，煤炭業(yè)逐漸發(fā)展為我國(guó)經(jīng)濟(jì)的重要產(chǎn)業(yè)。同時(shí)如何在讓煤炭開采滿足經(jīng)濟(jì)民生發(fā)展需求的同時(shí)盡可能的減輕煤炭開采過程中的環(huán)境污染問題也成為了人們研究的重要話題。露天煤礦是煤礦開采的重要方式，科學(xué)發(fā)展觀要求露天煤礦開采使用綠色環(huán)保的開采工藝。本文簡(jiǎn)要分析了我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展中露天煤礦綠色開采工藝的特點(diǎn)和現(xiàn)狀。

一、露天采煤對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響

露天開采的實(shí)質(zhì)就是對(duì)大量礦巖的移運(yùn)過程，將煤運(yùn)至選煤廠，將剝離物運(yùn)至排土場(chǎng);在礦巖移運(yùn)的過程中，破壞了原始的生態(tài)環(huán)境，露天開采對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

（一）露天采煤對(duì)土地資源的影響。露天采煤對(duì)土地資源的影響主要包括開采過程中對(duì)土地的挖損以及剝離物排棄過程中對(duì)土地的壓占。露天礦表土剝離使礦山原始地表植被遭到破壞，導(dǎo)致土地的沙化，造成嚴(yán)重的水土流失;此外，排土場(chǎng)排棄的剝離物在風(fēng)雨的侵蝕下，其中的一些重金屬元素溶于地表水及地下水，造成土地的酸化與鹽堿化，導(dǎo)致礦區(qū)周圍農(nóng)田荒蕪損毀。

（二）露天采煤對(duì)礦區(qū)空氣的影響。露天礦中常見的大氣污染物主要有粉塵、煙塵以及有毒有害氣體。露天開采強(qiáng)度大，機(jī)械化程度高，在露天開采的穿爆、采裝、運(yùn)輸以及排土環(huán)節(jié)中，會(huì)產(chǎn)生大量粉塵;露天礦煤臺(tái)階的浮煤、邊幫壓煤、煤堆、以及排入排土場(chǎng)的雜煤，在空氣中長(zhǎng)期暴露，容易自燃，產(chǎn)生大量煙塵及有毒有害氣體;產(chǎn)生的粉塵、煙塵及有害氣體由局部擴(kuò)散到整個(gè)礦區(qū)，嚴(yán)重污染了礦區(qū)的空氣。

（三）露天采煤對(duì)水資源的影響。露天采場(chǎng)內(nèi)的疏干排水改變了地下水自然流場(chǎng)及補(bǔ)、排條件，打破了大氣降水、地表水、地下水的均衡轉(zhuǎn)化，造成水源枯竭。排土場(chǎng)淋溶水滲入地下以及選煤廠廢水未達(dá)標(biāo)排放，都會(huì)造成礦區(qū)水資源的污染，使水體無法飲用、灌溉。

（四）露天采煤誘發(fā)的地質(zhì)災(zāi)害。露天采煤的過程形成了采場(chǎng)邊坡及排土場(chǎng)邊坡，露天煤礦的邊坡不同于金屬礦山中的邊坡，其多數(shù)為土質(zhì)邊坡、軟巖邊坡，維護(hù)非常困難，而且邊坡巖體在采礦活動(dòng)、地質(zhì)構(gòu)造、水等因素影響下，容易誘發(fā)滑坡、泥石流、塌陷等地質(zhì)災(zāi)害，將嚴(yán)重影響礦山的安全生產(chǎn)及周圍建筑物的安全。

二、露天煤礦中常用的綠色開采技術(shù)

（一）矸石回填法。矸石回填法是煤礦開采領(lǐng)域廣泛采用的一種綠色開采技術(shù)。它的工作原理是：將地面的煤矸石做破碎處理后，使用專業(yè)鉆孔漏，將矸石漏到井下，經(jīng)過皮帶運(yùn)輸后把矸石運(yùn)到采空區(qū)，將其回填到煤礦采空區(qū)，這就是“矸石回填法”。運(yùn)用矸石回填法的主要目的是實(shí)現(xiàn)煤礦踩空區(qū)域的再次耕作。

（二）井下污水處理法。井下污水處理法通常和煤泥壓濾裝置一起使用，將在井下產(chǎn)生的污水集中先用煤泥壓濾裝置過濾，煤泥能夠做成煤餅，而污水若經(jīng)過壓濾裝置后仍然不干凈，就將其輸送到中央水倉(cāng)的污水處理裝置進(jìn)行處理。經(jīng)過第二次水處理后，井下污水的有毒物質(zhì)基本上都被清除了，這樣就可以將處理過的水放回地表了，用來進(jìn)行灌溉完全沒問題。

（三）開采設(shè)備的數(shù)字化。實(shí)現(xiàn)開采設(shè)備的數(shù)字化是指充分利用現(xiàn)有的各種高科技信息技術(shù)在各方向盡可能的提高管理效率，如結(jié)合計(jì)算機(jī)管理技術(shù)，衛(wèi)星導(dǎo)航和通信技術(shù)，利用先進(jìn)的智能化操作系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)采礦系統(tǒng)的無人高效運(yùn)行。實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)設(shè)備的數(shù)字化管理，能夠有效地增強(qiáng)采礦效率，避免在采礦過程中人工操作管理可能出現(xiàn)的失誤，同時(shí)也能夠在一定程度上減少煤礦開采企業(yè)發(fā)生安全事故的概率，提高了企業(yè)的綜合素質(zhì)。

（四）做好環(huán)境保護(hù)工作。不管使用哪種方法，在煤礦開采過程中都不可避免的會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量的環(huán)境污染物，為了盡可能的減輕污染物質(zhì)對(duì)礦區(qū)環(huán)境的影響，應(yīng)該及時(shí)對(duì)污染物進(jìn)行處理。在采礦活動(dòng)中盡量減少污染物的產(chǎn)生只是做到了第一步，還要對(duì)采礦各個(gè)環(huán)節(jié)實(shí)行有效的監(jiān)督，及時(shí)清潔產(chǎn)生的有毒有害物質(zhì)，而對(duì)于有些沒有辦法完全消除的污染物也要進(jìn)行消毒處理確保其沒有危害性后再回收或運(yùn)走。

三、綠色開采工藝的發(fā)展分析

（一）設(shè)備大型化，提高單機(jī)產(chǎn)量。在過去的幾十年里，采礦機(jī)械化程度得到快速發(fā)展，極大地改變了采礦方法和工藝，推動(dòng)了采礦技術(shù)的發(fā)展。設(shè)備大型化是提高單機(jī)產(chǎn)量，降低單位產(chǎn)品能耗的有效途徑。雖然大型設(shè)備初期投資較大，但是設(shè)備使用年限長(zhǎng)，且單機(jī)產(chǎn)量的提高，間接地減少了露天煤礦其他礦用設(shè)備的數(shù)量，減少人員使用，從而降低了后期運(yùn)營(yíng)成本，對(duì)煤礦企業(yè)的健康發(fā)展有極大的促進(jìn)作用。

（二）注重工藝設(shè)備的人性化設(shè)計(jì)。露天煤礦機(jī)械化程度100%，生產(chǎn)工效多超過100噸/工，已從勞動(dòng)密集型轉(zhuǎn)型為知識(shí)密集型、技術(shù)密集型，要以最少的人員使用完成最高的產(chǎn)能，提倡一崗多能、一人多責(zé)，因此，以人為本尤為重要。對(duì)露天煤礦機(jī)械設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造要兼顧舒適性與安全性，從人機(jī)工程學(xué)和人性化理念出發(fā)，采用新技術(shù)、結(jié)構(gòu)和材料，改善操作人員的工作環(huán)境，這將成為采礦工藝設(shè)備選型的關(guān)鍵點(diǎn)之一。

（三）電力驅(qū)動(dòng)單元增多，減少燃油消耗。隨著露天煤礦集約化開采要求愈加強(qiáng)烈，開采規(guī)模日益加大，傳統(tǒng)的卡車運(yùn)輸工藝運(yùn)輸距離遠(yuǎn)，燃油消耗大，尾氣排放量大，大氣污染嚴(yán)重且生產(chǎn)成本高，因此，尋求煤與電的結(jié)合是煤礦企業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的強(qiáng)烈需求，以電力驅(qū)動(dòng)代替燃油消耗是露天采礦綠色工藝發(fā)展的必然趨勢(shì)，采用帶式輸送機(jī)運(yùn)輸?shù)V巖將得到更為廣泛的應(yīng)用。

（四）物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。對(duì)于綠色采礦工藝而言，設(shè)備自動(dòng)化、智能化及關(guān)聯(lián)性顯得尤為重要。以全連續(xù)開采工藝為例，輪斗挖掘機(jī)、帶式輸送機(jī)、排土機(jī)及工程機(jī)械等設(shè)備之間需與礦山現(xiàn)有通訊建立一致的通信標(biāo)準(zhǔn)，通過有線或無線網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境監(jiān)測(cè)與灑水降塵、電纜余量與采掘工作線調(diào)整、設(shè)備故障與系統(tǒng)啟停、人員定位與安全監(jiān)控、事故隱患與應(yīng)急處理、工作面三維掃描與可視化操作之間的自動(dòng)化響應(yīng)等，最終實(shí)現(xiàn)各類數(shù)據(jù)精準(zhǔn)化采集、網(wǎng)絡(luò)化傳輸、規(guī)范化集成、可視化展現(xiàn)及智能化管理。

總 結(jié)

煤炭資源不可再生，依托煤炭而形成的產(chǎn)業(yè)，本質(zhì)上是不可持續(xù)的。我國(guó)是世界上產(chǎn)煤、耗煤第一大國(guó)，礦區(qū)生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重，露天開采造成農(nóng)田及建筑物破壞、村莊遷徙、河川徑流量減少、地下水源干枯等不良影響，故而尋求煤炭開發(fā)與利用的可持續(xù)發(fā)展尤為重要。露天煤礦綠色開采工藝綜合考慮疏干排水、采掘、運(yùn)輸及排土各環(huán)節(jié)開采特點(diǎn)，運(yùn)用先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備及科學(xué)的管理手段，有效減少或徹底解決了采礦本身對(duì)礦區(qū)自然生態(tài)及生活環(huán)境造成的粉塵、噪音及大氣污染問題，也是尋求礦區(qū)水、煤、土、灰、熱等要素循環(huán)利用，降低煤礦企業(yè)生產(chǎn)成本的重要途徑。綠色開采工藝的應(yīng)用符合企業(yè)發(fā)展需要，響應(yīng)時(shí)代號(hào)召，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)保效益和社會(huì)效益，是未來露天煤礦發(fā)展的必然趨勢(shì)。

參考文獻(xiàn)

[1] 于海旭，張偉華，李強(qiáng).試論煤礦綠色開采技術(shù)研究與應(yīng)用[J].現(xiàn)代工業(yè)經(jīng)濟(jì)和信息化，2019，9（02）：49-50+53.

[2] 宋子嶺，范軍富，王來貴，et al.露天礦綠色開采工藝及工藝環(huán)節(jié)匹配關(guān)系模型[J].遼寧工程技術(shù)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2018，37（03）：10-15.

[3] 杜君武，易永忠.綠色開采技術(shù)在煤炭企業(yè)中的應(yīng)用分析[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2018，No.199（06）：58.