煤炭資源安全高效綠色開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀與思路

候芳芳

(離石區(qū)能源局，山西 呂梁 033000)

1 煤炭資源安全高效綠色開(kāi)發(fā)背景

煤炭資源是我國(guó)占比最大的能源資源，也是消耗量最大的資源，生產(chǎn)和消費(fèi)量均占世界的二分之一左右。截止到2017年底，我國(guó)煤炭查明資源儲(chǔ)量為16 666.73億噸，同比增長(zhǎng)4.3%；2017年煤炭新增查明資源儲(chǔ)量為815.56億噸。2017年全國(guó)新發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)地有109處，煤炭有8處，勘察新增資源量超過(guò)50億噸的煤田有3處。在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中煤炭占比達(dá)60.4%，煤炭產(chǎn)量連續(xù)多年居世界第一，2017年為34.5億噸，較上年增長(zhǎng)3.2%，消費(fèi)量為38億噸，較上年增長(zhǎng)0.4%。從這些數(shù)據(jù)可以看出，煤炭資源在未來(lái)的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)將仍然是我國(guó)的基礎(chǔ)能源，根據(jù)預(yù)測(cè)，到2050年，煤炭資源在我國(guó)能源中的比例依然要高達(dá)50%左右。

表1 三大礦產(chǎn)資源查明儲(chǔ)量

圖1 中國(guó)新增煤炭資源量

據(jù)調(diào)查了解，中國(guó)煤炭資源儲(chǔ)存量較為豐富且消耗量大，合理開(kāi)采煤炭資源有助于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高國(guó)民生活質(zhì)量，不可忽視的是，當(dāng)前煤炭資源開(kāi)采工作中依然存在不少急需解決的問(wèn)題。目前，在綠色環(huán)保理念深入人心的新時(shí)期，如何實(shí)現(xiàn)煤炭資源安全高效綠色開(kāi)發(fā)已成為煤炭資源開(kāi)發(fā)研究工作的基礎(chǔ)目標(biāo)。從整體結(jié)構(gòu)來(lái)分析，在煤炭資源開(kāi)發(fā)工作中主要存在的問(wèn)題如下：

1.1 煤炭資源開(kāi)采率偏低

當(dāng)前有關(guān)煤炭資源的開(kāi)采率平均只達(dá)到30%左右，尤其是產(chǎn)量占全國(guó)煤炭資源總產(chǎn)量較少和個(gè)體小型煤礦的采儲(chǔ)量平均不到20%甚至更少。按照全國(guó)平均采儲(chǔ)量估計(jì)，我國(guó)在發(fā)展的二十幾年來(lái)至少損失了200多億噸的煤炭資源。

1.2 生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重

我國(guó)煤炭資源集中在西北、華北地區(qū)，這些地區(qū)的水資源原本就極為匱乏，而且生態(tài)環(huán)境脆弱，本身就存在沙漠化、水土流失等情況。其次，隨著煤炭資源的大量開(kāi)采，開(kāi)采深度也在不斷加大，由此帶來(lái)的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題愈加嚴(yán)重。簡(jiǎn)而言之，大規(guī)模的煤炭資源開(kāi)采將帶來(lái)地表塌陷、水位下降、植被破壞等問(wèn)題，使水土流失和荒漠化程度加劇。另外，大型的煤化工業(yè)項(xiàng)目還會(huì)排放大量的溫室氣體，對(duì)大氣環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞。

1.3 安全生產(chǎn)壓力較大

在煤炭資源開(kāi)發(fā)過(guò)程中，雖然目前已經(jīng)采用了十分先進(jìn)的開(kāi)采技術(shù)和設(shè)備，但是煤炭開(kāi)采環(huán)境本身就非常復(fù)雜，尤其在井下工作時(shí)，隨著開(kāi)采深度的加大，井下作業(yè)時(shí)存在大量的瓦斯氣體、高溫現(xiàn)象嚴(yán)重，工作環(huán)境極為惡劣。其次，在開(kāi)發(fā)力度加大以后礦井瓦斯事故、水患事故和煤層自燃事故數(shù)量增多，治理和預(yù)防的難度加大。雖然這兩年采取了不少安全防護(hù)措施，也制定了安全防護(hù)的規(guī)定，百萬(wàn)噸死亡率有所下降，然而想要完全保證安全高效綠色的煤炭開(kāi)發(fā)還需要很長(zhǎng)的一段時(shí)間去踐行實(shí)現(xiàn)。

1.4 資源綜合開(kāi)發(fā)和就地轉(zhuǎn)化能力偏弱

煤炭和煤層氣共采綜合性開(kāi)發(fā)利用較低，煤電產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平較低，煤化工產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)存在很大的不合理之處，煤炭轉(zhuǎn)化產(chǎn)業(yè)的發(fā)展規(guī)模和生態(tài)環(huán)境之間的矛盾日益加重，想要實(shí)現(xiàn)完全的節(jié)能減排和環(huán)境保護(hù)的目標(biāo)難度較大。

2 煤炭資源安全高效綠色開(kāi)發(fā)的發(fā)展思路

2.1 從數(shù)量規(guī)模擴(kuò)張型向質(zhì)量效益型發(fā)展

隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的不斷提升，經(jīng)濟(jì)將朝著低能耗和高產(chǎn)出的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)發(fā)展，未來(lái)對(duì)煤炭資源的需求增長(zhǎng)將不斷放慢。所以在煤炭開(kāi)發(fā)上，要以科學(xué)發(fā)展觀為指引，建立相關(guān)法律體系，控制煤炭的產(chǎn)能，提高資源的采儲(chǔ)量，將安全高效和環(huán)境保護(hù)作為經(jīng)濟(jì)效益提升和生產(chǎn)規(guī)律擴(kuò)大的基礎(chǔ)，建立全面協(xié)調(diào)可持續(xù)生態(tài)體系，實(shí)現(xiàn)煤炭開(kāi)采和生態(tài)環(huán)境的和諧發(fā)展。

2.2 由落后開(kāi)采方式向以新技術(shù)為特點(diǎn)的科學(xué)開(kāi)采方式改變

傳統(tǒng)開(kāi)采方式不僅嚴(yán)重影響開(kāi)采效率和開(kāi)采效益，而且會(huì)帶來(lái)水污染、大氣污染、植被破壞等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，容易引起地表塌陷，誘發(fā)水土流失。為實(shí)現(xiàn)安全高效綠色開(kāi)發(fā)目標(biāo)，必須以高新技術(shù)為基礎(chǔ)，消除行業(yè)中技術(shù)落后的部分，加大對(duì)煤炭行業(yè)基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)，推動(dòng)煤炭資源開(kāi)采朝著大型化、信息化和智能化方向發(fā)展。

2.3 由片面安全觀向以人為本科學(xué)發(fā)展觀轉(zhuǎn)變

在過(guò)去關(guān)于煤炭資源開(kāi)采的安全，主要以百萬(wàn)噸死亡率為指標(biāo)進(jìn)行衡量，而忽視了對(duì)職工的健康安全考慮。在新時(shí)期，應(yīng)采取人性化的管理模式，拓寬煤炭安全發(fā)展理念，建立包括職業(yè)安全在內(nèi)的科學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，不斷完善勞動(dòng)保障機(jī)制，降低工作強(qiáng)度，提高員工薪資待遇等。

2.4 由犧牲環(huán)境為代價(jià)向開(kāi)發(fā)治理協(xié)調(diào)發(fā)展轉(zhuǎn)變

煤炭開(kāi)采以井下作業(yè)為主，在過(guò)去開(kāi)發(fā)中因受作業(yè)環(huán)境、技術(shù)設(shè)備和人員的限制會(huì)帶來(lái)許多生態(tài)環(huán)境污染問(wèn)題。為在煤炭開(kāi)發(fā)和環(huán)境保護(hù)之間建立平衡，必須轉(zhuǎn)變發(fā)展方式，從循環(huán)機(jī)經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，建立生態(tài)環(huán)境保護(hù)和治理機(jī)制開(kāi)發(fā)節(jié)能高效的開(kāi)采技術(shù)和相關(guān)設(shè)備，促使煤礦開(kāi)采朝著生態(tài)環(huán)境友好型發(fā)展。

3 關(guān)于煤炭資源安全高效綠色開(kāi)發(fā)技術(shù)的應(yīng)用

3.1 節(jié)水開(kāi)采技術(shù)

如上文所述，我國(guó)煤炭資源儲(chǔ)量較為豐富的地區(qū)集中在西北和華北部，這些地區(qū)水資源匱乏，如果采用傳統(tǒng)的煤炭開(kāi)采技術(shù)不但效率不高，而且還會(huì)因?yàn)榧夹g(shù)的限制無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)水資源的保護(hù)，造成大量水資源被污染浪費(fèi)。根據(jù)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，我國(guó)平均每年有達(dá)22億立方米的水資源因煤炭開(kāi)采而被污染和浪費(fèi)，這使得原本就缺水的地區(qū)水源匱乏問(wèn)題更加嚴(yán)重。因而，必須要從技術(shù)革新的角度，加快煤炭開(kāi)發(fā)節(jié)水技術(shù)的研究和應(yīng)用，節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用可有效保護(hù)地下水，在煤炭開(kāi)采中避免對(duì)地下水的破壞浪費(fèi)。

3.2 煤和瓦斯共同開(kāi)采技術(shù)

針對(duì)煤和煤層氣共同開(kāi)發(fā)難度大的問(wèn)題，為充分利用好瓦斯這種資源，以供工藝和人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活使用，一方面要保證瓦斯開(kāi)采但全面，避免因瓦斯含量過(guò)高而產(chǎn)生爆炸事故。另一方面要加快瓦斯開(kāi)采技術(shù)的研究應(yīng)用，在煤炭資源開(kāi)采中國(guó)，先抽取其中存在的瓦斯成分，可減少瓦斯涌出量，同時(shí)在保證開(kāi)采安全的基礎(chǔ)上使煤炭資源的開(kāi)采和瓦斯的開(kāi)采一起進(jìn)行。另一方面，煤炭資源應(yīng)注意提高自動(dòng)化開(kāi)采水平，必須大力加強(qiáng)采煤作業(yè)的安全管理，為自動(dòng)化采煤機(jī)械配置遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，確保該系統(tǒng)能夠?qū)ぷ髅媲懈睢⒁萍?、煤炭資源開(kāi)采等環(huán)節(jié)進(jìn)行全方位監(jiān)控。與此同時(shí)，要針對(duì)采煤環(huán)境特征預(yù)估突發(fā)性事故，并制定完善的安全應(yīng)對(duì)方案。

3.3 充填開(kāi)采技術(shù)

煤炭資源的過(guò)度開(kāi)采會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，而其中地表塌陷最為嚴(yán)重。在煤炭開(kāi)采深度不斷加大的形式下，為有效解決地表塌陷問(wèn)題，應(yīng)積極利用充填開(kāi)采技術(shù)，在高壓力集中地區(qū)和三下壓煤等部分危險(xiǎn)區(qū)域，利用砂石、高水材料和膏體材料等充填材料，對(duì)煤炭資源采空區(qū)域全部充填或部分充填，殺采煤層上覆巖層塌陷問(wèn)題得到控制，可有效減少礦區(qū)地表下沉甚至變形的問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)對(duì)地面上建筑物和其他工程的保護(hù)，同時(shí)也避免了對(duì)水資源和周邊生態(tài)環(huán)境的破壞。

3.4 煤炭地下氣化技術(shù)

未來(lái)煤礦的發(fā)展趨勢(shì)將向著更深層更廣泛的方向發(fā)展，但是在深煤層區(qū)域?qū)τ诿禾抠Y源的開(kāi)采難度將更大，地質(zhì)條件將更加復(fù)雜。為解決這一問(wèn)題，促使煤炭地下氣化技術(shù)的應(yīng)用和推廣成為未來(lái)煤炭資源開(kāi)采應(yīng)用的發(fā)展方向之一。該技術(shù)方法的使用將減少生態(tài)環(huán)境污染，減少地表塌陷、水污染等發(fā)生率，且適合用在深煤層和薄煤層的開(kāi)采環(huán)境中，對(duì)于開(kāi)采難度較高的邊角煤和遺留煤柱也可采取該開(kāi)采技術(shù)。不過(guò)目前該技術(shù)還處于初步發(fā)展階段，其中還存在的安全性問(wèn)題、開(kāi)采效率問(wèn)題還需要進(jìn)行進(jìn)一步的研究和解決。比如如何控制煤炭自然速率、如何避免產(chǎn)生地下有害氣體、如何解決有害氣體污染地下水等。在煤炭開(kāi)采中和安全有關(guān)的問(wèn)題，國(guó)家規(guī)定要求工作人員必須配備安全裝備和措施，礦區(qū)必須采取相應(yīng)安全實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)手段，工作人員必須有足夠的自救能力和緊急避險(xiǎn)能力，應(yīng)保證礦區(qū)通信信號(hào)的穩(wěn)定和供水施救等。這些安全方面的規(guī)定可在一定程度上提升煤炭資源開(kāi)采的安全性、高效性，實(shí)現(xiàn)安全高效綠色開(kāi)采，減少重大安全事故的發(fā)生。從目前來(lái)看，該技術(shù)還沒(méi)有在全國(guó)范圍內(nèi)推廣應(yīng)用，通過(guò)不斷的創(chuàng)新與完善，可充分發(fā)揮該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)，為實(shí)現(xiàn)安全高效綠色開(kāi)發(fā)提供技術(shù)保障。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，本文對(duì)煤炭資源的開(kāi)發(fā)現(xiàn)狀、存在的問(wèn)題以及安全高效綠色開(kāi)發(fā)目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的思路、具體技術(shù)和措施應(yīng)用等進(jìn)行了分析討論，提出在煤炭開(kāi)采中安全性問(wèn)題是首要考慮的問(wèn)題，工作人員必須樹(shù)立安全意識(shí)，采用安全的開(kāi)采技術(shù)。同時(shí)為保證煤礦開(kāi)采的效益，實(shí)現(xiàn)對(duì)生態(tài)環(huán)境的保護(hù)，還應(yīng)采用更加高效且綠色的技術(shù)手段，促進(jìn)煤礦開(kāi)采可持續(xù)發(fā)展。