實施綠色開采促進(jìn)露天煤礦可持續(xù)發(fā)展

劉利科 趙海峰

摘要：2017年6月，中國發(fā)布的《煤礦安全生產(chǎn)“十三五”規(guī)劃》中明確提出要積極發(fā)展大型露天煤礦。但隨著人們對生態(tài)環(huán)境和發(fā)展質(zhì)量要求的不斷提高，露天采礦與環(huán)境保護(hù)之間的矛盾越來越引起人們的關(guān)注。如何在資源開發(fā)的全過程實現(xiàn)對開采擾動的科學(xué)評估和有效控制，在環(huán)境保護(hù)和露天采礦間尋求平衡點，從而實現(xiàn)資源的綠色、安全、高效開發(fā)是露天開采行業(yè)亟待解決的關(guān)鍵問題。

關(guān)鍵詞：露天煤礦;綠色開采;生態(tài)環(huán)境恢復(fù)

針對露天煤礦開采對固體環(huán)境、水體環(huán)境、大氣環(huán)境和生態(tài)環(huán)境帶來的綜合性影響，提出，采用綠色開采技術(shù)是解決露天煤礦生態(tài)環(huán)境問題的根本途徑，對露天煤礦綠色開采的概念和內(nèi)涵進(jìn)行了界定。根據(jù)我國露天煤礦現(xiàn)狀，認(rèn)為，應(yīng)加強(qiáng)露天煤礦綠色開采理論研究，實施綠色開采一體化技術(shù)。

一、露天煤礦綠色開采概述

1.露天煤礦綠色開采的概念及內(nèi)涵

綠色礦山概念是錢鳴高院士首先提出來的，2003年錢鳴高院士提出了綠色開采的概念并對其內(nèi)涵進(jìn)行了界定，提出綠色開采的內(nèi)涵是努力遵循循環(huán)經(jīng)濟(jì)中綠色工業(yè)的原則，形成一種與環(huán)境協(xié)調(diào)一致的，努力去實現(xiàn)“低開采、高利用、低排放”的開采技術(shù)。這是我國關(guān)于綠色開采技術(shù)最早的權(quán)威表述，也提出了綠色開采的目標(biāo)。根據(jù)露天礦開采工藝與方法以及露天礦環(huán)境影響特點，露天礦綠色開采技術(shù)概念界定為：以實現(xiàn)露天煤礦“低開采、高利用、低排放”為目標(biāo)，從露天礦開采規(guī)劃、設(shè)計、生產(chǎn)、直至閉坑全過程進(jìn)行環(huán)境污染控制。采用以生態(tài)恢復(fù)為主要工藝環(huán)節(jié)的綠色開采工藝，以陡幫開采為主的開采方法，以土地占用動態(tài)補(bǔ)償機(jī)制為管理手段，形成以綠色度或綠色因子為強(qiáng)制因素的評價指標(biāo)體系的綠色開采設(shè)計理論，從而實現(xiàn)露天礦生態(tài)恢復(fù)與開采一體化技術(shù)。這一概念包含以下內(nèi)涵。（1）露天礦開采與礦區(qū)固體環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系。如露天開采各工藝環(huán)節(jié)“礦巖準(zhǔn)備、采裝、運輸、排卸、生態(tài)重建”的合理匹配關(guān)系，露天開采中剝離物、煤炭對礦區(qū)土地的影響及其協(xié)調(diào)關(guān)系，穿孔爆破、采裝、運輸、排土設(shè)備作業(yè)對周圍環(huán)境的影響及其協(xié)調(diào)關(guān)系等。（2）露天開采與水體（地下水與地表水）環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系。如露天采場與礦區(qū)地下水力關(guān)系，外排土場剝離物淋溶水對周邊土地及地表水的影響。（3）露天開采與大氣環(huán)境的協(xié)調(diào)關(guān)系。如露天礦爆破、采運排作業(yè)所產(chǎn)生的煙塵、飛塵的產(chǎn)生機(jī)理及其對大氣環(huán)境的影響，采場內(nèi)煤炭自燃和排土場、排矸場殘煤自燃對大氣環(huán)境的影響。（4）露天開采與固體環(huán)境、水體環(huán)境、大氣環(huán)境及生態(tài)環(huán)境的綜合一體化協(xié)調(diào)關(guān)系，從而形成大型露天煤礦綠色開采理論體系和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)評價體系。

2.露天煤礦綠色開采的現(xiàn)實意義

目前，關(guān)于露天煤礦最熱的詞，或者最受關(guān)注的詞，莫過于“綠色開采”、“綠色發(fā)展”、“綠色礦山”。“綠色開采”成為目前露天煤礦最重要的發(fā)展目標(biāo)、發(fā)展方向，主要是因為綠色開采是國家發(fā)展戰(zhàn)略的需要，露天煤礦開采對生態(tài)環(huán)境影響與破壞嚴(yán)重，傳統(tǒng)的露天開采設(shè)計理論存在沒有考慮生態(tài)環(huán)境保護(hù)因素的缺陷等。

（1）綠色開采是國家發(fā)展戰(zhàn)略的需要

黨的十八大做出了“大力推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè)”的戰(zhàn)略決策，提出經(jīng)濟(jì)建設(shè)、政治建設(shè)、文化建設(shè)、社會建設(shè)、生態(tài)文明建設(shè)“五位一體”總體布局，實現(xiàn)以人為本、全面協(xié)調(diào)可持續(xù)的科學(xué)發(fā)展，要堅持人與自然和諧共生，形成節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的空間格局、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)方式、生活方式，還自然以寧靜、和諧、美麗。習(xí)近平在黨的十八屆五中全會第二次全體會議上的講話提出了“創(chuàng)新、協(xié)調(diào)、綠色、開放、共享”的發(fā)展理念，綠色發(fā)展注重的是解決人與自然和諧問題。我國資源約束趨緊、環(huán)境污染嚴(yán)重、生態(tài)系統(tǒng)退化的問題十分嚴(yán)峻，人民群眾對清新空氣、干凈飲水、安全食品、優(yōu)美環(huán)境的要求越來越強(qiáng)烈。黨的十九大提出了把我國建成富強(qiáng)民主文明和諧美麗的社會主義現(xiàn)代化強(qiáng)國的奮斗目標(biāo)。習(xí)近平提出“綠水青山就是金山銀山”，人與自然是生命共同體?！敖ㄔO(shè)美麗中國”就是要提供更多優(yōu)質(zhì)生態(tài)產(chǎn)品以滿足人民日益增長的優(yōu)美生態(tài)環(huán)境需要。

（2）露天煤礦開采對生態(tài)環(huán)境影響與破壞嚴(yán)重

露天開采對礦區(qū)固體環(huán)境、水環(huán)境、大氣環(huán)境、生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生綜合性破壞和污染。

（3）傳統(tǒng)的露天開采設(shè)計理論存在缺陷

我國露天開采設(shè)計主要采用原蘇聯(lián)露天煤礦設(shè)計理論，其設(shè)計原則是工藝與開采條件匹配、開采方法與開采條件匹配，開采方案目標(biāo)是“技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理、安全可靠”。在這種設(shè)計思想的指導(dǎo)下，露天開采設(shè)計主要考慮露天開采安全技術(shù)的可行性和經(jīng)濟(jì)效益的最大化，但存在明顯的缺陷，沒有考慮生態(tài)環(huán)境修復(fù)問題，形成先開采、后治理的環(huán)境被動模式，從而引發(fā)了嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問題：露天礦區(qū)土地占用和破壞的面積大;采場排水破壞地下水力平衡，礦區(qū)附近地下水位下降;煤炭自燃產(chǎn)生有毒有害氣體和煙霧，嚴(yán)重污染大氣;汽車運輸消耗燃油、排放大量的尾氣;各環(huán)節(jié)作業(yè)產(chǎn)生飛塵（煤塵、巖塵）和噪音;引發(fā)固體、水體、氣體、生態(tài)環(huán)境綜合性破壞和污染。

3.有些礦山企業(yè)對生態(tài)環(huán)境修復(fù)還處在被動應(yīng)付狀態(tài)

目前，有些露天煤礦對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境問題還沒有給予足夠的重視，對生態(tài)環(huán)境的態(tài)度是被動的，不是主動的，其采取的一切措施、投入的資金大都是由于環(huán)保部門、政府檢查督察后的補(bǔ)救措施。沒有把本礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)與恢復(fù)工作擺到與煤炭開采同等位置，即生態(tài)環(huán)境恢復(fù)與開采是各自獨立的，沒有形成一體化，從而造成目前生態(tài)環(huán)境治理效果不理想。生態(tài)環(huán)境問題入法。2018年國家出臺了史上最嚴(yán)的環(huán)境法，即《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》2018年版，自2018年1月1日執(zhí)行。

二、實現(xiàn)露天煤礦綠色開采的幾點建議

1.礦區(qū)開發(fā)規(guī)劃技術(shù)

露天開采對環(huán)境的擾動最直接的表現(xiàn)形式即是對土地的擾動，而影響擾動程度強(qiáng)弱的關(guān)鍵因素是礦區(qū)的礦業(yè)權(quán)設(shè)置。一般來說，一個礦區(qū)中設(shè)置的礦業(yè)權(quán)越多，外排量越大，擾動系數(shù)越大。如聚乎更礦區(qū)一露天規(guī)劃礦井十個，我公司生產(chǎn)建設(shè)其中一個礦井，在采用單斗一汽車一鐵道綜合工藝的條件下，設(shè)計外排土場面積為148km2，可采原煤量為27.1Mt，已造成環(huán)境破壞（現(xiàn)己對礦山進(jìn)行植被恢復(fù)），但是，聚乎更初期設(shè)置為3-4個礦權(quán)，由于其他礦井的無證照開采且設(shè)計的嚴(yán)重不合理（己關(guān)停進(jìn)行回填及植被恢復(fù)）使外排土場面積增加數(shù)倍，采煤量大大減少，資源損失嚴(yán)重，環(huán)境遭到更大破壞，擾動系數(shù)增加顯而易見?？梢?，不科學(xué)的規(guī)劃和礦權(quán)設(shè)置對環(huán)境造成的擾動遠(yuǎn)比生產(chǎn)過程嚴(yán)重的多。如有初期的合理設(shè)計且礦井整合合理，使用邊開采邊回填協(xié)同環(huán)保植被恢復(fù)的開采方式，上述損失與破壞會極大減少?，F(xiàn)如今新疆、內(nèi)蒙、青海等地的水平和近水平露天礦田都具有此類問題。因此，基于最小擾動系數(shù)的礦區(qū)開發(fā)規(guī)劃技術(shù)是控制擾動的關(guān)鍵技術(shù)，也是實現(xiàn)露天礦與環(huán)境和諧共存的重要保障技術(shù)，無論是礦業(yè)權(quán)設(shè)置還是礦區(qū)規(guī)劃均應(yīng)符合擾動系數(shù)最小的原則。

2.綠色開采技術(shù)

露天礦綠色開采技術(shù)的基本目標(biāo)是以最小的環(huán)境代價獲得最大的資源采出量，國內(nèi)外已有的研究成果基本上均是圍繞著減小擾動土地面積、節(jié)能減排、安全高效等幾方面展開的，取得了豐富的研究成果。開采工藝是露天開采技術(shù)決策的核心，一經(jīng)確定實施，短期內(nèi)難以再做改變，而不同的開采工藝造成的環(huán)境擾動有很大的差別，工藝選擇對礦區(qū)擾動系數(shù)的影響很大，鐵道工藝一般為汽車工藝的2倍左右。此外，首采區(qū)及初始拉溝位置、開采程序、開采強(qiáng)度等對擾動系數(shù)的影響也很大，本文不再詳述?？傊畱?yīng)將綠色開采的理念貫穿于露天礦全生命周期，將擾動系數(shù)納入技術(shù)決策和管理之中。

3.露天煤礦應(yīng)對生態(tài)環(huán)境進(jìn)行性機(jī)理方面的技術(shù)攻關(guān)

露天煤礦應(yīng)對生態(tài)環(huán)境進(jìn)行性機(jī)理方面的技術(shù)攻關(guān)主要包括：露天煤礦爆破產(chǎn)塵機(jī)理及揚塵逸散規(guī)律研究，露天礦采場工作面產(chǎn)塵機(jī)理及揚塵逸散規(guī)律研究，露天礦汽車道路產(chǎn)塵機(jī)理及揚塵逸散規(guī)律研究，露天礦排土場產(chǎn)塵機(jī)理及揚塵逸散規(guī)律研究，露天礦破碎站等轉(zhuǎn)載點的產(chǎn)塵機(jī)理及揚塵逸散規(guī)律研究;重金屬、有毒有害污染物在礦區(qū)的遷移轉(zhuǎn)移規(guī)律的研究等。

4.建立露天煤礦“綠色度”評價指標(biāo)體系

引入“綠色度”指標(biāo)，以科學(xué)評價一個露天煤礦綠色開采程度，是否達(dá)到綠色開采的目標(biāo)，包括設(shè)計的露天煤礦、生產(chǎn)的露天煤礦直至閉坑的露天煤礦。

三、結(jié)論

我國露天煤炭事業(yè)歷經(jīng)百年發(fā)展，在規(guī)劃設(shè)計、礦山建設(shè)、工藝技術(shù)、開采裝備、安全生產(chǎn)及生態(tài)重構(gòu)等各方面都取得了空前的成就。從露天開采對環(huán)境的擾動行為和控制理論研究結(jié)果可知，為了將露天開采對生態(tài)環(huán)境的擾動降到最小，在一個礦田中應(yīng)盡可能少的劃分礦區(qū)。大礦田、大礦區(qū)、大規(guī)模、大設(shè)備、大轉(zhuǎn)化、多股權(quán)將是露天礦山實現(xiàn)綠色、安全、高效發(fā)展的必由之路。