我國煤炭資源綠色開采及其建議

摘要：文章立足煤炭資源綠色開采的技術工程層麵，係統闡述其內涵要義、技術框架體係、技術目標和內容等，認為煤礦資源的綠色開采是一項複雜性係統工程，主要涉及開采技術、環境保護、資源管理和安全技術四大關鍵核心內容，並提出了構建煤炭資源市場配置機製和深化科技創新與集成應用的建議：全麵深化改革，探索建立新型高效的煤炭資源市場配置機製和高效資源管理機製;踐行科技創新驅動的理念，形成一套符合我國特色、成熟可行的綠色開采技術理論和技術集成體係。

關鍵詞：煤炭資源，綠色開采，技術體係，建議

基金項目：山西焦煤集團“十二五”循環經濟規劃暨實施方案——煤炭綠色開采和潔淨煤產業發展專項規劃項目

黨的十八大明確提出“五位一體”的國家戰略構想，推進生態文明，建設美麗中國首次上升到國家總體戰略布局中[1]。由於我國能源資源“富煤、貧油、少氣”的賦存特點在短期內難以改變，在未來相當長的時間內，煤炭作為最安全、最廉價的能源之一，仍將是國家能源安全和經濟安全的基礎，是能源結構的核心，是我國經濟社會發展和民生保障的重要支撐[2]。基於這一形勢研判，以科學發展觀為指導，研究探索推進煤炭資源的綠色開采問題，是破解能源壓力與推進生態文明戰略建設之間矛盾的重要著眼點和切入點[3-4]。為此，國土資源部高度重視綠色礦山建設，其內涵涉及礦產資源的綠色開采理念、綠色規劃設計、綠色開發利用以及地質環境恢複治理等。土地、地質、煤炭、環境等相關領域的學者和管理實踐人士也對以礦山地質環境恢複治理、土地複墾等敏感問題給予了高度關注[5-9]。區別於以往，筆者結合自身多年在基層礦區的實踐工作經驗認知和思考，嚐試研討煤炭資源的綠色開采關鍵性工程技術問題，深入剖析煤炭資源綠色開采的時代意義、技術體係、技術目標等內容，以期構建適合我國煤炭資源綠色開采的初步框架體係和技術路線，從而實現綠色能源、低碳經濟的發展目標，助力美麗中國建設大計。

1煤炭資源綠色開采的時代意義與地方實踐

煤炭開采在為社會經濟發展提供能源保障的同時，也對我們的生態環境造成了巨大的破壞，並對礦井生產安全及礦區人民的生計帶來了諸如岩層移動破壞、地表塌陷損害、煤礦瓦斯02manbetx.com 與井下突水02manbetx.com 等一係列威脅[10]。截至2009年，全國損毀土地1.3億多畝。其中，生產建設活動損毀約1.1億畝，同時每年造成新損毀的土地約幾百萬畝，其中60%是耕地或其他農用地，甚至包括基本農田[11]。煤炭開采生產是造成土地損毀的主要生產建設活動之一，為了保障我國的耕地保護紅線和糧食安全的底線，積極推進煤炭資源的綠色開采，既是順應時代潮流的必然選擇，也是唯一可行路徑。

隨著綠色開采理念的深入人心，現代煤礦開采與生產技術正在不斷研究發展與更新，一些地區也開展了大量的實踐探索。據調研，山東兗州礦業集團公司和新汶礦業集團在綠色開采方麵起步較早，可謂獨樹一幟，在全國具有較強的示範效應;其中似膏狀井下充填開采技術、以矸換煤開采煤柱技術、保水開采等已取得了成熟經驗。同時，山西焦煤集團公司、山西煤炭運銷集團公司等大型煤炭集團公司在“十二五”期間對綠色開采也提出了專門的、完整的、科學的戰略規劃，包括加大薄煤層和高硫煤的配采技術、采煤采氣一體化開采技術、保水開采技術、矸石井下充填開采技術、掘沿空留巷和沿空送巷無煤柱開采技術、加大“三下一上”采煤技術和邊角煤田、采空巷道煤柱的地下氣化技術科技研究等，都將為我國全麵實施綠色開采戰略，進而實現循環經濟、綠色經濟、低碳生活、持續發展提供大量卓有成效的實踐支撐。

2煤炭資源綠色開采的內涵及技術框架體係

2.1煤炭資源綠色開采的內涵

煤炭綠色開采的理念，是針對煤炭開采中造成煤礦瓦斯02manbetx.com 、井下突水02manbetx.com 、地表沉陷、滑坡、農田及建築設施的損壞、煤矸石占用良田且造成環境汙染等一係列環境問題提出的。研究認為，煤炭資源的綠色開采，就是以循環經濟、生態經濟基本理念為總體指導，以綠色能源的標準為基本要求，以實現“精開采、高利用、低排放”為總體目標的一種資源生產、加工、利用的可持續模式。簡單地講，就是合理利用資源，優化技術，高效、持續、協調的發展煤炭工業[12]，減少對環境的破壞，使煤炭開采對礦區環境的擾動量小於區域環境容量，實現資源開發利用最優化、經濟效益和社會效益的最大化和生態環境影響的最小化。

2.2煤炭資源綠色開采的技術體係

煤炭資源綠色開采的實質是與生態環境和諧發展的開采技術，核心是安全高效開采，最大限度地提高資源回收率和利用率，減少環境汙染和破壞，控製矸石、礦井水、瓦斯的排放。總體結構包括兩個邏輯層次：一是自上而下著眼於技術導向性理念，技術體係包含開采、環境、資源、安全等範疇，具體包括保水開采、煤與瓦斯共采、煤巷支護部分矸石井下處理、放頂煤開采、計算機自動化控製等共10項具體工程內容。二是自下而上著眼於問題導向性理念，綠色開采技術體係聚焦岩層移動、矸石排放、資源丟失和安全四大關鍵問題，解析出地下資源流失與突水事故、占用農田汙染環境、煤礦五大災害等8個常規問題。通過技術與問題的上下聯動和呼應對接，形成一套科學、高效、可行的綠色開采的初步技術體係，詳見圖1。

3煤礦資源綠色開采的關鍵技術內容

煤炭資源綠色開采的技術體係是一個綜合性、係統性工程，主要涉及開采技術、環境保護、資源管理和安全技術四大關鍵核心內容。

3.1開采技術

一是加大新技術、新工藝、新設備、新材料應用和科技成果轉化力度，鼓勵采用高新技術和先進適用技術，發展綜合機械化采煤技術，推行壁式采煤，建設高產高效礦井。二是優化礦井開拓和采區巷道布置設計，實施井巷支護新技術應用，推廣全煤巷和小煤柱采掘技術;加大無煤柱開采和井下矸石充填的科技研發和應用。三是加大采煤方法改革和薄煤層開采力度，鼓勵發展薄煤層機械化開采技術、井下充填、“三下一上”采煤、邊角煤回收等提高資源回收率的采煤技術，為全麵提高煤炭資源回收率夯實堅強基礎。

3.2環境保護

一是優化井巷開拓布置方式、采區巷道布置方案，采用新材料、新工藝和先進的井巷支護方式，盡可能多掘煤巷、少掘岩巷，應用井下煤矸石處理技術，減少煤矸石的產生;消除汙染危害，實現保護生態環境的目的。二是開展地麵煤層氣抽放技術科研攻關[13]。采用綜合抽采技術，提高抽放量和抽放效率。研究低濃度瓦斯回收和利用技術，減少瓦斯直接排放量，減少霧霾氣象，降低溫室效應，保護大氣環境。三是開展“建築物(村莊)、鐵路(公路)和水下(河流)的“三下”采煤技術科學研究，采用井下充填條帶開采或離層區注漿4等保護建築物技術，對采空塌陷區實施土地複墾技術，提高煤炭開采回收率和土地複墾率[14]。

3.3資源管理

鑒於長期以來煤炭資源領域存在的私挖濫采和采富棄貧、資源丟棄等低效甚至浪費現象，全麵提高煤炭資源回收率和利用率，綠色開采技術首當其衝。一是迫切需要積極引進和研發先進的煤炭開采和利用新技術，把綠色開采和潔淨煤產業創新發展、最大限度地減少資源的丟失和浪費作為資源管理工作的重點，使煤炭資源回收和利用率提高到一個新水平。二是明確把握提高資源的回收率和利用率的主要技術要求，如中厚煤層一次采全，高、厚及特厚煤層采用放頂煤采煤方法，且規範薄—厚煤層、優—劣煤層合理配采法規政策，依法辦礦，遵規采礦。三是加快建章立製工作，研究建立資源節約集約領域和高效管理長效工作機製，用新的體製機製為煤炭綠色開采技術體係的推廣應用保駕護航，實現用製度管礦，用製度管資源[15-17]。

3.4安全技術

安全問題始終是煤炭乃至各類資源生產工作的高壓線，必須明確樹立紅線意識和底線思維。當前，建設數字化礦井，實現計算機網絡係統智能化管理技術、計算機自動控製和信息技術、安全在線實時監控監測技術等是煤炭開采安全技術的主體內容。目前，國家要求煤礦安全避險必須裝備的監測監控、人員定位、緊急避險、壓風自救、供水施救和通信聯絡“六大”係統，為煤礦實行綠色開采、實現安全生產、有效遏製重大事故的發生提供了強大保障，必須堅持不懈、規範推進[18]。同時，實施節能消耗、節能減排，淘汰落後產能，同樣與綠色開采技術體係相輔相成、融為一體[19]。

圖1煤炭資源綠色開采技術體係

4煤炭綠色開采的發展前景展望及建議

綠色開采是人類資源開發利用進程中的一項重大理念和技術創新，其重要意義一方麵體現為多層次、多角度的技術集成創新，全麵提高以煤炭為代表的各類資源能源開采技術水平，係統高效地利用資源;另一方麵體現為從係統論和運籌學的綜合廣義視角，全麵審視煤層氣、地下水、土地、煤矸石等可用資源，最大限度地發揮資源特別是煤炭資源的綜合效益，市場前景廣闊。但由於我國煤炭行業整體技術水平較低，存在長期走粗放型發展模式的慣性思維，資源生產集約化程度很低，客觀地講，距離綠色開采的技術標準和內容要求仍有一定的距離。為此，結合我國實際，提出如下建議。

一是充分借助深入貫徹落實十八屆三中全會《決定》精神，全麵深化改革的曆史機遇，從思想理念和體製機製入手，探索建立新型高效的煤炭資源市場配置機製和高效資源管理機製。主要包括：(1)妥善處理好政府和市場的關係，加快推進資源性產品價格改革，完善反映市場供求關係、資源稀缺程度、環境損害成本的生產要素和資源價格形成機製，從體製機製厘清政府和市場的邊界，發揮使市場在資源配置中起決定性作用和政府宏觀調控作用，解決資源高效配置的難題。(2)樹立資源綠色開發利用的新型價值觀，優先在資源環境重點保護地區探索建立資源環境資產負債表，將其試點納入領導幹部離任審計和目標責任考核工作體係。(3)加強國內外交流合作的廣度和深度，積極借鑒國際成功經驗和做法，探索資源節約集約利用和高效管理的新模式，為經濟社會可持續發展提供優質的資源基礎保障。

二是踐行科技創新驅動的理念，加大科技投入和科研攻關，盡快形成一套符合我國特色、成熟可行的綠色開采技術理論和技術集成體係。具體包括：(1)創新探索應用煤與瓦斯協調開采係統，采用“采煤—采氣一體化”的煤炭開發模式，合理抽采、變害為利，搞好瓦斯治理和綜合利用，是實現煤礦安全生產的重要途經。(2)立足地層條件和水文地質條件等，探索合理的保水開采方法，實現采煤采水一體化開采模式，減小煤炭開采過程中的水資源破壞，有效確保水資源的合理開發和利用。(3)開展“建築物下、鐵路公路下、水體下和承壓水體上”的“三下一上”采煤技術科技攻關，采用井下充填條帶開采或離層區注漿等保護建築物技術，采取對采空塌陷區的土地複墾技術，提高煤炭開采回收率，有效保護生態環境。(4)研發矸石井下處理技術或地麵矸石利用技術，加強煤層巷道維護技術研究，減小礦山矸石排放量，推廣潔淨煤技術，實現清潔生產和利用。(5)加強煤炭地下燃燒過程控製技術集成研究，使煤炭地下氣化盡快形成工業化規模，是加快煤炭開采新技術科技研發的主攻方向和煤炭工業創新發展的必然選擇。

作者簡介：張學民(1955-)，男，山西省永濟市人，陽泉市煤炭工業局職工培訓中心高級工程師，大學本科，長期從事煤礦工程宏觀戰略研究和煤礦開采技術工作。

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