生態(tài)型綠色煤礦創(chuàng)建模式的實(shí)踐研究

楊 磊 李鳳山 陳家琴

(兗礦集團(tuán)濟(jì)寧三號煤礦,山東省濟(jì)寧市,272069)

生態(tài)型綠色煤礦創(chuàng)建模式的實(shí)踐研究

楊 磊 李鳳山 陳家琴

(兗礦集團(tuán)濟(jì)寧三號煤礦,山東省濟(jì)寧市,272069)

對濟(jì)三煤礦創(chuàng)建生態(tài)型綠色煤礦模式的實(shí)踐活動進(jìn)行了研究,分析了該模式中水資源循環(huán)模式、潔凈開采模式、固廢綠色處置模式和礦區(qū)景觀生態(tài)重塑模式的成果與不足,指出延伸產(chǎn)業(yè)鏈、實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)、打造生態(tài)文明礦井是該模式的發(fā)展方向。

生態(tài)型綠色煤礦 創(chuàng)建模式 實(shí)踐研究

1 概述

在對國民經(jīng)濟(jì)發(fā)揮巨大推動作用的同時,煤炭的開發(fā)和利用也對生態(tài)環(huán)境和區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展造成了嚴(yán)重的影響。生態(tài)型綠色煤礦模式旨在創(chuàng)建環(huán)境友好、清潔、可持續(xù)發(fā)展的生態(tài)型煤炭企業(yè)生產(chǎn)模式,對今后我國煤礦的發(fā)展具有重要意義。

濟(jì)寧三號煤礦(濟(jì)三煤礦)是我國第一座立井設(shè)計(jì),年生產(chǎn)能力500萬t的煤礦企業(yè)。自2000年正式投產(chǎn)以來,該礦在循環(huán)經(jīng)濟(jì)、固體廢棄物處置、工業(yè)廣場生態(tài)環(huán)境規(guī)劃、塌陷區(qū)治理、環(huán)境污染治理、礦業(yè)旅游和可持續(xù)發(fā)展等方面進(jìn)行了探索和實(shí)踐,為生態(tài)型綠色煤礦模式的創(chuàng)建提供了理論支持和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

2 生態(tài)型綠色煤礦技術(shù)體系模式及存在的問題

生態(tài)型綠色煤礦技術(shù)體系包括資源循環(huán)模式、潔凈開采模式、固廢綠色處置模式和礦區(qū)景觀生態(tài)重塑模式。生態(tài)型綠色煤礦模式技術(shù)體系見圖1。

圖1 生態(tài)型綠色煤礦模式的技術(shù)體系

2.1 水資源循環(huán)模式

(1)成果。煤礦采選業(yè)經(jīng)濟(jì)活動中所產(chǎn)生的廢水主要有生產(chǎn)、生活污水和礦井水。濟(jì)三煤礦根據(jù)兩種廢水的特點(diǎn),建成了生活污水和礦井水兩套污水處理系統(tǒng)。處理后的水資源通過循環(huán)利用和生產(chǎn)自用,基本實(shí)現(xiàn)了污水的零排放。水資源循環(huán)模式見圖2。

圖2 水資源循環(huán)模式

(2)效益。礦區(qū)污水經(jīng)過凈化處理和循環(huán)利用,2009年煤礦節(jié)約水資源費(fèi)363.8萬元,節(jié)約排污費(fèi)356.7萬元。解決了礦區(qū)生產(chǎn)、洗選煤、園林澆灌等用水需求,同時也解決了周邊電廠的部分用水需要。減少了地下水開采,保護(hù)了水資源,取得了良好的經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境效益。

(3)問題。近年來隨著礦井的開拓延伸,井下涌水量呈現(xiàn)不斷增長的態(tài)勢,礦井水處理系統(tǒng)的能力已無法滿足礦井正常涌水量處理的需要。因此在原有水資源循環(huán)模式之上構(gòu)建支鏈的必要性不斷增大。如將井下涌水進(jìn)行深度處理,使其鹽分含量低于電廠循環(huán)用水的要求,則可為電廠節(jié)省大量的水資源費(fèi)用。

2.2 固體廢棄物處置模式

礦區(qū)的主要固體廢棄物是矸石、煤泥和爐渣等。濟(jì)三煤礦在固體廢棄物的處置上遵循了減量化、無害化、資源化的原則。

(1)成果。在生產(chǎn)源頭環(huán)節(jié),通過潔凈開采技術(shù),減少了矸石的產(chǎn)出量,并采用井下充填、綜合利用等方法,減少了矸石的上井量。建礦之初的矸石作為工業(yè)廣場的基建材料。洗選矸石和煤泥則作為鄰近2×135 MW矸石煤泥電廠的原材料綜合利用。還有部分矸石和爐渣作為建材原料。此外,濟(jì)三煤礦對工業(yè)廣場上的兩座矸石山,通過優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)行覆土綠化,與環(huán)礦河形成了八大景觀效應(yīng),不但解決了污染問題,還為礦區(qū)發(fā)展工業(yè)旅游提供了場所。固體廢棄物處置模式見圖3。

(2)問題。目前矸石作為燃料供給鄰近電廠是一種普遍現(xiàn)象。但由于矸石的燃燒值低于煤泥,電廠更傾向于使用煤泥來發(fā)電,如何更有效地利用矸石成為當(dāng)前一個重要問題。另外,在使用矸石綠化廣場時,由矸石堆成的景觀山存在矸石不易牢固、雨天容易產(chǎn)生滑坡的問題。

圖3 固體廢棄物處置模式

2.3 潔凈開采模式

煤礦的潔凈開采技術(shù)是一系列相關(guān)技術(shù)的總稱。濟(jì)三煤礦在實(shí)踐中采用的潔凈開采技術(shù)主要包括矸石減量化、貯矸替代煤柱、矸石井下綜合利用、井下煤矸分離等關(guān)鍵技術(shù)。

矸石減量化技術(shù)主要是通過減少巖巷和推廣煤巷的方法減少矸石的產(chǎn)出量,形成以寬煤柱護(hù)巷、沿空送巷和取消巖石集中巷的巷道布置特色。煤矸石減量化技術(shù)見圖4。

圖4 煤矸石減量化技術(shù)

貯矸替代煤柱技術(shù)主要是利用工業(yè)廣場、村莊下以及原有的廢棄巷道和采空區(qū)等建立井下貯矸空間,減少矸石提升量,并回收部分煤炭資源。貯矸替代煤柱技術(shù)見圖5。

矸石井下綜合利用技術(shù)主要是將矸石作為建筑材料或防火材料應(yīng)用于井下巷道的修筑。矸石井下綜合利用技術(shù)見圖6。

井下煤矸分離技術(shù)主要是采用分掘(采)分運(yùn)、重液分選、概率篩分選等方法,在井下將煤炭和矸石分離,減少矸石的出井量。

采用潔凈開采技術(shù),首先節(jié)約了大量的運(yùn)提費(fèi);其次貯矸代替煤柱技術(shù),使原來的煤柱得以回收,增加了煤炭資源的回收利用率;另外減少矸石的產(chǎn)量和地面排放,節(jié)約了土地購置費(fèi),為煤礦創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益。構(gòu)筑矸石井下支撐結(jié)構(gòu)體可有效控制地表沉陷,利農(nóng)利民,并有利于環(huán)境保護(hù)和生態(tài)平衡。

減少矸石提升量如今已經(jīng)成為煤礦企業(yè)的共識,其中矸石回填技術(shù)的應(yīng)用更為廣泛。若要實(shí)現(xiàn)矸石的減量化則必然要求提高巷道合理布局的水平,同時如何在拋矸時最大限度地利用貯矸空間是一個值得研究的課題。

2.4 礦區(qū)景觀生態(tài)重塑建設(shè)

濟(jì)三煤礦在景觀生態(tài)重塑建設(shè)中重點(diǎn)進(jìn)行了工業(yè)廣場生態(tài)環(huán)境建設(shè)、土地復(fù)墾與生態(tài)重建、礦業(yè)綠色景觀建設(shè)、濕地生態(tài)保護(hù)與景觀建設(shè)、生物多樣性建設(shè)等工作。

工業(yè)廣場生態(tài)環(huán)境建設(shè)是針對場前區(qū)、風(fēng)井工業(yè)區(qū)、選煤廠工業(yè)區(qū)、公寓食堂生活區(qū)等區(qū)域的不同特點(diǎn)進(jìn)行的環(huán)境規(guī)劃設(shè)計(jì)與建設(shè)。如場前區(qū)最代表企業(yè)的形象,設(shè)計(jì)雕塑、小品等設(shè)施,植物則選擇觀賞品種配植;選煤廠工業(yè)區(qū)則種植了吸塵、降噪能力大的植物;風(fēng)井工業(yè)區(qū)由于位于過渡位置,設(shè)計(jì)了相間的景觀特色;而生活區(qū)選擇各種花卉和觀賞植物進(jìn)行合理配置,體現(xiàn)濃郁的生活氣息。整個園區(qū)形成開敞、明亮、四季景色不同的園林格局。

在土地復(fù)墾與生態(tài)重建方面,主要規(guī)劃在沉陷區(qū)建設(shè)魚塘或平整土地,并結(jié)合魚塘和土地復(fù)墾項(xiàng)目建設(shè)防護(hù)林工程和景觀林工程等。

礦業(yè)綠色景觀建設(shè)則是在綠化修復(fù)矸石山、塌陷地的基礎(chǔ)上進(jìn)行人文景觀建設(shè)。例如將矸石山建成礦區(qū)的景觀點(diǎn);將塌陷地建設(shè)成以風(fēng)景景觀為主的旅游基地。

濕地生態(tài)保護(hù)與景觀建設(shè)是對原有和后天形成的濕地區(qū)域,在保護(hù)原有生物多樣性的基礎(chǔ)上進(jìn)行開發(fā)利用。在水域中采用中國傳統(tǒng)的造園手法,結(jié)合遠(yuǎn)處的矸石山造景,建設(shè)亭、廊、橋等園林景觀設(shè)施。

生物多樣性建設(shè)工作中探索出了產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化、觀賞與效益并舉的現(xiàn)代化礦業(yè)養(yǎng)殖的新路子,實(shí)現(xiàn)了與礦井人文景觀相協(xié)調(diào)、體現(xiàn)觀賞效果的特種養(yǎng)殖。

經(jīng)過建設(shè),濟(jì)三礦區(qū)現(xiàn)已成為三季有花,四季常青的園林化企業(yè),綠化面積逾27萬m2,綠化覆蓋率達(dá)42.75%,良好的景觀使其成為工業(yè)旅游示范點(diǎn)。

產(chǎn)業(yè)化養(yǎng)殖和工業(yè)旅游延伸了煤礦企業(yè)的產(chǎn)業(yè)鏈,不但美化了礦區(qū)環(huán)境,而且擴(kuò)大了企業(yè)園區(qū)的生態(tài)圈,創(chuàng)造了經(jīng)濟(jì)價值。因此,因地制宜地養(yǎng)殖適合礦區(qū)所在地的物種,發(fā)展特色景觀將是生態(tài)綠色礦井建設(shè)的重要任務(wù)。

3 結(jié)語

濟(jì)寧三號煤礦在生態(tài)型綠色煤礦模式的實(shí)踐中獲得了較高的經(jīng)濟(jì)、社會和生態(tài)效益。該模式中的部分關(guān)鍵技術(shù)具有重要的研究意義。擴(kuò)大工業(yè)園區(qū)的生態(tài)圈,延伸產(chǎn)業(yè)鏈,實(shí)現(xiàn)循環(huán)經(jīng)濟(jì),打造生態(tài)文明型礦井是徹底解決三廢污染問題,提高環(huán)境效益的根本途徑,也是生態(tài)型綠色煤礦模式的發(fā)展方向。

A study on the practical mode to create an ecological and green coal mine

Yang Lei,Li Fengshan,Chen Jiaqin
(Jining No.3 coal mine,Yankuang Group,Jining,Shandong province 272069,China)

A study is carried out by the authors in this paper on the mode of Jining No.3 coal mine of Yankuang Group in creating an ecological and environment friendly coal mine.In this paper,analysis is made separately on the advantages and shortcomings of varied modes under different scenarios such as sub-level water resources scenario,clean mining scenario,solid waste green disposal scenario and mining area landscape and ecology rehabilitation scenario.It is pointed out in this paper that an extended industrial chain of coal mining,realization of circular economy and creation of an environment friendly coal mine combine to form a general direction of the mode of Jining No.3 coal mine.

ecological and green coal m ine,mode of creation

X322 TD99

A

楊磊(1983-),男,山東鄒城市人,2008年6月畢業(yè)于青島大學(xué)化學(xué)化工與環(huán)境學(xué)院,碩士學(xué)位。現(xiàn)就職于兗礦集團(tuán)濟(jì)寧三號煤礦,從事環(huán)境管理工作。

(責(zé)任編輯 張艷華)