“美麗礦山”建設(shè)初探

申寶宏，陳佩佩

(1.中國煤炭科工集團有限公司，北京100013;2.天地科技股份有限公司，北京100013)

黨的十八大明確把“富裕中國、小康中國、生態(tài)中國、美麗中國”列入國家發(fā)展目標(biāo)，在十八大報告中將推進生態(tài)文明建設(shè)獨立成篇集中論述，并系統(tǒng)性提出了今后5年大力推進生態(tài)文明建設(shè)的總體要求，強調(diào)要把生態(tài)文明建設(shè)放在突出地位，要納入社會主義現(xiàn)代化建設(shè)總體布局［1］。我國是煤炭資源開發(fā)和利用大國，“美麗礦山”建設(shè)是美麗中國建設(shè)的重要組成部分。

1 我國煤炭開發(fā)的現(xiàn)狀

煤炭是我國重要的基礎(chǔ)能源，在國家能源體系中發(fā)揮著基礎(chǔ)性保障性作用。2011年，煤炭在我國一次能源生產(chǎn)和消費結(jié)構(gòu)中的比重分別達到77.5%和68.8%，煤炭在相當(dāng)長時期內(nèi)仍將是我國的主體能源［2］。近年來我國煤炭產(chǎn)量快速增長，由2005年的2.35Gt快速增長到2012年的3.66Gt，年均增加近0.2Gt。“十一五”期間，我國煤炭生產(chǎn)和主要用煤行業(yè)對GDP總量和增量的總貢獻率分別達到15%和18%左右。在當(dāng)前能源需求持續(xù)增長、能源結(jié)構(gòu)調(diào)整加快、安全要求越來越高、資源節(jié)約力度加大、環(huán)境保護約束增強的發(fā)展環(huán)境條件下，煤炭開發(fā)越來越受到資源、環(huán)境、安全以及開采技術(shù)裝備等主客觀因素的制約，面臨諸多難以解決的問題。

與世界主要產(chǎn)煤國家相比，我國煤田地質(zhì)條件總體復(fù)雜、災(zāi)害嚴(yán)重，并呈現(xiàn)南方較北方復(fù)雜、東部較西部復(fù)雜的特征，瓦斯、水害、頂板等主要災(zāi)害的分布也基本符合這一規(guī)律［3］。資源賦存條件決定了我國煤炭開采難度大，安全生產(chǎn)風(fēng)險大，同時對環(huán)境影響也大。重點煤礦的近50%屬高瓦斯和煤與瓦斯突出礦井，受奧灰?guī)r溶水威脅礦井占67%，普遍存在頂板砂巖水。煤炭開采過程中還存在粉塵、噪聲、高溫、振動、高濕、中毒等職業(yè)危害因素，對職工健康與安全造成較大威脅。

煤炭的大量開采和利用在保障國民經(jīng)濟和社會發(fā)展的同時也造成了日益嚴(yán)重的環(huán)境問題。全國約有60×104hm2塌陷農(nóng)田土地，煤矸石地面堆積約4.5Gt，占用土地超過2×104hm2，年新增煤矸石0.3Gt;全國礦井年總排水量在4.5Gm3左右，凈化利用率較低;我國煤礦大多是瓦斯礦井，年排放的瓦斯超過30Gm3，2012年全國瓦斯抽采及利用量分別為12.5Gm3和5.2Gm3，利用量僅占抽放量的41.6%;我國煤炭消費仍以原煤為主，全國原煤入選比例約50%，大量原煤直接燃燒形成了以煤煙型為主的大氣污染。

嚴(yán)峻的煤炭安全生產(chǎn)形勢和環(huán)境問題不僅嚴(yán)重威脅著人民群眾的生命安全和身體健康，也與“以人為本，構(gòu)建社會主義和諧社會”的科學(xué)發(fā)展觀極不相符，產(chǎn)生了較為惡劣的社會影響。大力發(fā)展綠色礦業(yè)，建設(shè)“美麗礦山”刻不容緩。

2 “美麗礦山”相關(guān)概念的發(fā)展

2.1 “綠色發(fā)展”、“可持續(xù)發(fā)展”一直是我國發(fā)展戰(zhàn)略的重要部分

黨的“十五大”報告中就明確提出實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。“十六大”以來，在科學(xué)發(fā)展觀指導(dǎo)下，黨中央相繼提出走新型工業(yè)化發(fā)展道路，發(fā)展低碳經(jīng)濟、循環(huán)經(jīng)濟，建立資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會，建設(shè)創(chuàng)新型國家，建設(shè)生態(tài)文明等新的發(fā)展理念和戰(zhàn)略舉措。在“十七大”報告中又進一步明確提出了建設(shè)生態(tài)文明的新要求，并將到2020年成為生態(tài)環(huán)境良好的國家作為全面建設(shè)小康社會的重要目標(biāo)之一。黨的十七屆五中全會明確要求“樹立綠色、低碳發(fā)展理念”，推廣綠色建筑、綠色施工，發(fā)展綠色經(jīng)濟，發(fā)展綠色礦業(yè)，推廣綠色消費模式，推行政府綠色采購…… “綠色發(fā)展”被明確寫入“十二五”規(guī)劃并獨立成篇，表明我國走綠色發(fā)展道路的決心和信心［4］。

2.2 煤炭行業(yè)的綠色發(fā)展

煤炭開采帶來的一系列環(huán)境污染問題早已引起各界人士的重視。我國煤田地質(zhì)條件復(fù)雜，共伴生資源種類繁多，針對我國煤礦的實際條件，多年來人們從礦區(qū)沉陷土地的復(fù)墾、矸石發(fā)電和制磚、礦井水處理和綜合利用、瓦斯抽采與利用等方面進行了深入研究，提出了一系列發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟和保護生態(tài)環(huán)境的技術(shù)和方法。

2003年錢鳴高院士結(jié)合“循環(huán)經(jīng)濟”和“綠色礦業(yè)”的概念，提出了煤礦的“綠色開采”的概念，并闡述了它的內(nèi)涵和技術(shù)體系［5］。此后多位學(xué)者針對綠色開采技術(shù)進行了研究和應(yīng)用，近年來充填開采、瓦斯抽采與綜合利用等技術(shù)得到了較快地發(fā)展和應(yīng)用。2010年，中國工程院組織實施了“中國煤炭清潔高效可持續(xù)開發(fā)利用戰(zhàn)略研究”重大咨詢項目，謝和平、王金華、申寶宏等針對我國煤炭資源開采的現(xiàn)狀及存在的問題，提出了煤炭資源“科學(xué)開采”和“科學(xué)產(chǎn)能”的概念和內(nèi)涵［6］。

目前綠色開采技術(shù)還存在諸如工藝復(fù)雜、生產(chǎn)效率低、成本較高等問題，且綠色礦山建設(shè)和綠色開采需要大量增加企業(yè)的投入，因此應(yīng)用推廣緩慢，亟需在這方面加大投入力度，為“美麗礦山”建設(shè)提供技術(shù)支撐。

3 “美麗礦山”的內(nèi)涵

“美麗中國”是一個語言形象、內(nèi)涵豐富的發(fā)展新目標(biāo)。美麗中國，是環(huán)境之美、時代之美、生活之美、社會之美、百姓之美的總和。其中，把生態(tài)文明建設(shè)放在突出地位，并融入經(jīng)濟建設(shè)、政治建設(shè)、文化建設(shè)、社會建設(shè)的各方面與整個過程，這種五位一體的做法是建成“美麗中國”的關(guān)鍵。

煤炭開采，是人類進行煤炭資源利用的第一步，其對環(huán)境的影響巨大，要建設(shè)“美麗礦山”必須以科學(xué)發(fā)展觀為引領(lǐng)，在地質(zhì)、生態(tài)環(huán)境相協(xié)調(diào)前提下，以實現(xiàn)安全、綠色、經(jīng)濟開采等為綜合目標(biāo)的全面科學(xué)開采，實現(xiàn)礦山生態(tài)文明建設(shè)，促進礦山可持續(xù)發(fā)展。“美麗礦山”的內(nèi)涵應(yīng)包括安全、綠色、經(jīng)濟、社會協(xié)調(diào)地可持續(xù)發(fā)展。“美麗礦山”的概念模型見圖1。

圖1 “美麗礦山”建設(shè)概念模型

3.1 安全礦山建設(shè)內(nèi)涵

安全是“美麗礦山”必須的基本保證，也是礦山建設(shè)的重點。安全礦山建設(shè)應(yīng)按照“以人為本”科學(xué)發(fā)展觀的要求，通過持續(xù)加大安全投入，采用先進的安全技術(shù)和監(jiān)測、管理手段，實現(xiàn)事故發(fā)生率低、職業(yè)病發(fā)病率低、職業(yè)安全健康有保障的安全發(fā)展。安全礦山建設(shè)有以下三方面的特點:

(1)充分體現(xiàn)以人為本的理念，尊重礦工的生命權(quán)和健康權(quán)。

(2)充分反映出煤礦企業(yè)對瓦斯、水、火、頂板及沖擊地壓等煤礦主要災(zāi)害的控制能力。

(3)不僅以人的生命安全和健康作為評價標(biāo)準(zhǔn)，且要督促煤礦企業(yè)采用先進的安全技術(shù)和監(jiān)測、管理手段，并將人員的安全保障措施統(tǒng)一納入安全生產(chǎn)度的評價，解決煤礦生產(chǎn)人員的后顧之憂。

3.2 綠色礦山建設(shè)內(nèi)涵

綠色礦山建設(shè)是按照環(huán)境友好的發(fā)展要求，通過控制開采、保水開采、矸石井下充填與地面加固、土地復(fù)墾、礦井水綜合利用、礦井瓦斯抽采利用、煤炭地下氣化等技術(shù)的綜合利用，改變傳統(tǒng)采煤工藝造成的生態(tài)與環(huán)境問題，在實現(xiàn)煤炭資源高采出率的同時，大幅減輕煤炭開采對生態(tài)環(huán)境的破壞，使環(huán)境資源得到最優(yōu)配置，與自然之間建立起復(fù)合的生態(tài)平衡機制。綠色礦山建設(shè)有以下三方面的特點:

(1)廣義資源的特點 在礦區(qū)范圍內(nèi)的煤炭、煤層氣、地下水、共伴生礦產(chǎn)以及土地、煤矸石等都是開發(fā)利用對象，轉(zhuǎn)變了原有礦井廢棄 (或有害)物的觀念。

(2)源頭治理的特點 從開采設(shè)計時就采取措施，從源頭消除或減少采礦對環(huán)境的破壞，而不是先破壞后治理。如通過采礦方法的改變和調(diào)整實現(xiàn)地下水資源的保護、減緩地表沉陷、減少瓦斯和矸石的排放等。

(3)生態(tài)環(huán)境友好的特點 形成一種與環(huán)境協(xié)調(diào)一致的開采方式，有效減少資源開采對生態(tài)環(huán)境的影響，促進資源開發(fā)與環(huán)境、區(qū)域經(jīng)濟和社會協(xié)調(diào)發(fā)展。

3.3 經(jīng)濟、社會協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展內(nèi)涵

經(jīng)濟、社會協(xié)調(diào)可持續(xù)發(fā)展包括三方面內(nèi)容:堅持“以人為本”;保障從業(yè)人員的經(jīng)濟、社會地位;實現(xiàn)煤炭生產(chǎn)的社會協(xié)調(diào)。煤礦建設(shè)與生產(chǎn)須考慮全周期經(jīng)濟成本的投入，按照科學(xué)程序和方法，通過各種先進機械在特定地質(zhì)條件下的配套使用，大幅提高煤炭開采的機械化程度，實現(xiàn)全員效率高、生產(chǎn)信息化與智能化程度高、裝備適應(yīng)能力強的開發(fā)模式，以確保行業(yè)長期穩(wěn)定健康發(fā)展。

4 “美麗礦山”建設(shè)展望

4.1 地質(zhì)保障技術(shù)與裝備

地質(zhì)保障是“美麗礦山”建設(shè)的基礎(chǔ)，只有將整個礦山的地質(zhì)條件都探查清楚，才能采取有效的事故預(yù)防措施，保障礦山建設(shè)和生產(chǎn)安全。“美麗礦山”建設(shè)需要建立地面和井下、井巷聯(lián)合的采區(qū)三維地質(zhì)體精細描述技術(shù)體系，開發(fā)隨采掘機載連續(xù)超前地質(zhì)災(zāi)害及構(gòu)造探測的成套技術(shù)與裝備，實現(xiàn)掘進工作面前方災(zāi)害地質(zhì)體超前預(yù)測和精確定位，對回采工作面上下方的地質(zhì)異常體及采掘過程中的動力異常進行預(yù)報，對回采煤質(zhì)進行隨采動態(tài)檢測。讓礦山地質(zhì)體以“透明”狀態(tài)呈現(xiàn)在人們的面前。

4.2 煤炭安全開采技術(shù)與裝備

“美麗礦山”建設(shè)需要加大安全生產(chǎn)投入，強化安全科技創(chuàng)新，保障礦井的安全生產(chǎn)和從業(yè)人員的職業(yè)健康。結(jié)合礦井開發(fā)強度加大、開采深度增加、多災(zāi)種耦合等新挑戰(zhàn)，開發(fā)礦井生產(chǎn)、環(huán)境、災(zāi)變一體化監(jiān)控技術(shù)，實現(xiàn)對瓦斯、水、火、頂板等各種災(zāi)害綜合監(jiān)控和預(yù)警。加大安全科技投入，實現(xiàn)高瓦斯礦井低瓦斯工作面開采，高水壓煤層低水壓開采，松軟破碎巖層有效支護和控制。在掌握煤與瓦斯突出、沖擊地壓等礦井動力災(zāi)害致災(zāi)過程及耦合機理的基礎(chǔ)上，強化預(yù)警及防控技術(shù)裝備的研發(fā)。加大事故應(yīng)急救援技術(shù)和裝備研發(fā)，配備和完善煤礦應(yīng)急通訊、指揮決策、安全避險裝備;研發(fā)災(zāi)區(qū)偵檢探測可視化系統(tǒng)、深部礦井快速救援鉆機及成套技術(shù)、飛行偵測技術(shù)裝備、災(zāi)區(qū)探測救援機器人、礦井潛水救生裝備等。更加注重職業(yè)健康，開發(fā)和完善粉塵毒物作業(yè)場所集成高效在線全過程監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)、便攜靈敏快速直讀的職業(yè)危害監(jiān)測儀器設(shè)備等。

4.3 煤炭綠色開采技術(shù)與裝備

在煤炭綠色開采方面，通過調(diào)整開采布局，優(yōu)化開采方案，控制開采強度，采用充填開采等開采措施，以及生態(tài)治理、工程利用、土地復(fù)墾等開采沉陷區(qū)的綜合治理和利用，盡可能地減少采礦對地面土地的損毀。采用保水開采、控水開采、局部疏水開采等措施減小開采對地下水體的破壞;開發(fā)礦井水井下處理就地利用技術(shù)、礦井水深度處理技術(shù)、地下水人工補給技術(shù)、礦區(qū)水循環(huán)利用技術(shù)，實現(xiàn)礦井水零排放。開發(fā)煤層氣 (煤礦瓦斯)高效抽采與綜合利用技術(shù)、煤礦區(qū)煤層氣就地發(fā)電利用技術(shù)、礦井乏風(fēng)瓦斯利用技術(shù)、深部礦井瓦斯抽采與熱電冷聯(lián)供技術(shù)，實現(xiàn)礦區(qū)煤與煤層氣協(xié)調(diào)開發(fā)，高中低濃度煤層氣得到充分利用，礦區(qū)瓦斯近零排放。

4.4 煤炭高效開采技術(shù)與裝備

隨著礦井裝備的信息化和智能化技術(shù)的突破，采掘工作面裝備具備環(huán)境信息感知、智能監(jiān)測、遠程控制和自動執(zhí)行功能，實現(xiàn)煤礦采煤掘進自動化、少人化生產(chǎn)。開發(fā)豎井掘進機、立井井壁整體移動吊盤，實現(xiàn)礦山豎井井筒破巖機械化、控制自動化。開發(fā)全斷面矩形快速掘進機、掘錨綜合機組等成套技術(shù)與裝備，全面提升掘進與支護施工的機械化與自動化水平。開發(fā)自動化高可靠性巷道可伸縮帶式輸送機和蓄電池與柴油雙動力源井下膠輪車運輸系統(tǒng)，實現(xiàn)井下運輸?shù)倪B續(xù)化。開發(fā)大型露天煤礦生產(chǎn)系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)與裝備，重點突破輸送機自動糾偏、排土機卸料臂多自由度調(diào)節(jié)等關(guān)鍵技術(shù)，研制移置式輸送機、排土機等關(guān)鍵裝備，提高大型露天煤礦生產(chǎn)裝備的配套能力和整體水平。

5 “美麗礦山”建設(shè)途徑展望

5.1 將實現(xiàn)“美麗礦山”建設(shè)納入國家和煤炭行業(yè)建設(shè)總體布局

面對資源約束趨緊、環(huán)境污染嚴(yán)重、生態(tài)系統(tǒng)退化的嚴(yán)峻形勢，以“美麗礦山”為目標(biāo)，結(jié)合國家重大需求和行業(yè)發(fā)展需要，把礦山生態(tài)文明建設(shè)放在突出地位，納入國家和煤炭行業(yè)建設(shè)總體布局。加強相關(guān)部門的協(xié)調(diào)配合，建立全國統(tǒng)一、協(xié)調(diào)、權(quán)威的部際行業(yè)協(xié)調(diào)管理機制。集中國家和社會的力量，統(tǒng)一行使產(chǎn)業(yè)政策、發(fā)展規(guī)劃、科技進步、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、生產(chǎn)安全等管理職能，多方面力量共同努力，實現(xiàn)“美麗礦山”建設(shè)。

5.2 將生態(tài)文明建設(shè)作為關(guān)停并轉(zhuǎn)、新建礦井準(zhǔn)入依據(jù)

建立基于“美麗礦山”建設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)體系，規(guī)范和約束煤炭生產(chǎn)與供應(yīng)，提高煤炭開采行業(yè)準(zhǔn)入門檻，限定煤炭開采的資源、安全、環(huán)境、裝備等條件，符合條件的準(zhǔn)予開采，達不到國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)的企業(yè)強制退出煤炭生產(chǎn)，對資源浪費嚴(yán)重、安全生產(chǎn)條件不達標(biāo)、瓦斯防治能力不足、對生態(tài)環(huán)境破壞嚴(yán)重的煤礦堅決予以關(guān)閉，引導(dǎo)煤礦向安全、綠色方向發(fā)展。按照保持已有，改造一批，以新建礦井為主的原則全面推進“美麗礦山”的建設(shè)，從科技上進行攻關(guān)和技術(shù)改造，新增產(chǎn)能嚴(yán)格按科學(xué)開采要求開工建設(shè)。

5.3 完善煤炭完全成本體系，引導(dǎo)企業(yè)投入“美麗礦山”建設(shè)

完善煤炭成本項目構(gòu)成，應(yīng)包括安全、綠色、高效開采成本和生態(tài)環(huán)境、社會建設(shè)所發(fā)生的成本，健全煤炭成本核算制度;改革煤炭價格形成機制，消除煤炭價格市場化的體制性障礙;加快制定煤炭“美麗礦山”建設(shè)的財稅優(yōu)惠政策 (包括增值稅、所得稅和資源稅等優(yōu)惠政策)，為形成煤炭“美麗礦山”建設(shè)的良性成本補償機制提供法律制度保證，引導(dǎo)企業(yè)積極投入“美麗礦山”建設(shè)，確保“美麗礦山”發(fā)展的長期性和可持續(xù)性。

［1］楊偉民.解讀十八大報告:努力建設(shè)美麗中國．中國城市低碳經(jīng)濟網(wǎng) ［DB/OL］http://www.cusdn.org.cn news_detail php?id=227063.2012－11－09.

［2］國家能源局綜合司，煤炭工業(yè)潔凈煤工程技術(shù)研究中心.能源數(shù)據(jù)2012［R］.2012.

［3］申寶宏，雷 毅，劉見中.中國煤礦災(zāi)害防治戰(zhàn)略研究［M］.徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2011.

［4］徐 琦.把生態(tài)文明建設(shè)放在突出地位——黨的十八大報告新意解讀，中國環(huán)境保護部網(wǎng)站［DB/OL］http://www.zhb.gov.cn/zhxx/hjyw/201211/t20121112－241815.htm.2012－11－12.

［5］錢鳴高.綠色開采技術(shù)的概念與技術(shù)體系 ［J］.煤炭科技，2003，13(4):1－3.

［6］謝和平，王金華，申寶宏，等.煤炭開采新理念——科學(xué)開采與科學(xué)產(chǎn)能［J］.煤炭學(xué)報，2012，37(7):1069－1079.