試論露天煤礦綠色開采工藝的應用與發展

諶洪書　秦明華

摘 要：目前世界上采用的工藝與設備大致分為間斷、連續與半連續3種類型。隨著近年來世界經濟快速增長對煤炭等能源需求的增大，發達國家的露天煤礦開采技術及設備發展迅猛，新工藝、產品、新技術不斷涌現和完善。這些工藝的不斷發展既是與決定開采方式的因素相適應的結果，同時與工藝相匹配的新設備的運用也決定了未來采礦業的發展方向。本文主要就對露天煤礦綠色開采工藝的應用與發展進行分析和探討。

關鍵詞：露天煤礦 綠色開采工藝 應用 發展

引 言

煤炭屬于不可再生資源，由于其在我國能源資源中占有很大比例，隨著經濟社會的發展，煤炭業逐漸發展為我國經濟的重要產業。同時如何在讓煤炭開采滿足經濟民生發展需求的同時盡可能的減輕煤炭開采過程中的環境污染問題也成為了人們研究的重要話題。露天煤礦是煤礦開采的重要方式，科學發展觀要求露天煤礦開采使用綠色環保的開采工藝。本文簡要分析了我國經濟社會發展中露天煤礦綠色開采工藝的特點和現狀。

一、露天采煤對生態環境的影響

露天開采的實質就是對大量礦巖的移運過程，將煤運至選煤廠，將剝離物運至排土場;在礦巖移運的過程中，破壞了原始的生態環境，露天開采對生態環境的影響主要體現在以下幾個方面：

（一）露天采煤對土地資源的影響。露天采煤對土地資源的影響主要包括開采過程中對土地的挖損以及剝離物排棄過程中對土地的壓占。露天礦表土剝離使礦山原始地表植被遭到破壞，導致土地的沙化，造成嚴重的水土流失;此外，排土場排棄的剝離物在風雨的侵蝕下，其中的一些重金屬元素溶于地表水及地下水，造成土地的酸化與鹽堿化，導致礦區周圍農田荒蕪損毀。

（二）露天采煤對礦區空氣的影響。露天礦中常見的大氣污染物主要有粉塵、煙塵以及有毒有害氣體。露天開采強度大，機械化程度高，在露天開采的穿爆、采裝、運輸以及排土環節中，會產生大量粉塵;露天礦煤臺階的浮煤、邊幫壓煤、煤堆、以及排入排土場的雜煤，在空氣中長期暴露，容易自燃，產生大量煙塵及有毒有害氣體;產生的粉塵、煙塵及有害氣體由局部擴散到整個礦區，嚴重污染了礦區的空氣。

（三）露天采煤對水資源的影響。露天采場內的疏干排水改變了地下水自然流場及補、排條件，打破了大氣降水、地表水、地下水的均衡轉化，造成水源枯竭。排土場淋溶水滲入地下以及選煤廠廢水未達標排放，都會造成礦區水資源的污染，使水體無法飲用、灌溉。

（四）露天采煤誘發的地質災害。露天采煤的過程形成了采場邊坡及排土場邊坡，露天煤礦的邊坡不同于金屬礦山中的邊坡，其多數為土質邊坡、軟巖邊坡，維護非常困難，而且邊坡巖體在采礦活動、地質構造、水等因素影響下，容易誘發滑坡、泥石流、塌陷等地質災害，將嚴重影響礦山的安全生產及周圍建筑物的安全。

二、露天煤礦中常用的綠色開采技術

（一）矸石回填法。矸石回填法是煤礦開采領域廣泛采用的一種綠色開采技術。它的工作原理是：將地面的煤矸石做破碎處理后，使用專業鉆孔漏，將矸石漏到井下，經過皮帶運輸后把矸石運到采空區，將其回填到煤礦采空區，這就是“矸石回填法”。運用矸石回填法的主要目的是實現煤礦踩空區域的再次耕作。

（二）井下污水處理法。井下污水處理法通常和煤泥壓濾裝置一起使用，將在井下產生的污水集中先用煤泥壓濾裝置過濾，煤泥能夠做成煤餅，而污水若經過壓濾裝置后仍然不干凈，就將其輸送到中央水倉的污水處理裝置進行處理。經過第二次水處理后，井下污水的有毒物質基本上都被清除了，這樣就可以將處理過的水放回地表了，用來進行灌溉完全沒問題。

（三）開采設備的數字化。實現開采設備的數字化是指充分利用現有的各種高科技信息技術在各方向盡可能的提高管理效率，如結合計算機管理技術，衛星導航和通信技術，利用先進的智能化操作系統來實現采礦系統的無人高效運行。實現礦產設備的數字化管理，能夠有效地增強采礦效率，避免在采礦過程中人工操作管理可能出現的失誤，同時也能夠在一定程度上減少煤礦開采企業發生安全事故的概率，提高了企業的綜合素質。

（四）做好環境保護工作。不管使用哪種方法，在煤礦開采過程中都不可避免的會產生一定數量的環境污染物，為了盡可能的減輕污染物質對礦區環境的影響，應該及時對污染物進行處理。在采礦活動中盡量減少污染物的產生只是做到了第一步，還要對采礦各個環節實行有效的監督，及時清潔產生的有毒有害物質，而對于有些沒有辦法完全消除的污染物也要進行消毒處理確保其沒有危害性后再回收或運走。

三、綠色開采工藝的發展分析

（一）設備大型化，提高單機產量。在過去的幾十年里，采礦機械化程度得到快速發展，極大地改變了采礦方法和工藝，推動了采礦技術的發展。設備大型化是提高單機產量，降低單位產品能耗的有效途徑。雖然大型設備初期投資較大，但是設備使用年限長，且單機產量的提高，間接地減少了露天煤礦其他礦用設備的數量，減少人員使用，從而降低了后期運營成本，對煤礦企業的健康發展有極大的促進作用。

（二）注重工藝設備的人性化設計。露天煤礦機械化程度100%，生產工效多超過100噸/工，已從勞動密集型轉型為知識密集型、技術密集型，要以最少的人員使用完成最高的產能，提倡一崗多能、一人多責，因此，以人為本尤為重要。對露天煤礦機械設備的設計與制造要兼顧舒適性與安全性，從人機工程學和人性化理念出發，采用新技術、結構和材料，改善操作人員的工作環境，這將成為采礦工藝設備選型的關鍵點之一。

（三）電力驅動單元增多，減少燃油消耗。隨著露天煤礦集約化開采要求愈加強烈，開采規模日益加大，傳統的卡車運輸工藝運輸距離遠，燃油消耗大，尾氣排放量大，大氣污染嚴重且生產成本高，因此，尋求煤與電的結合是煤礦企業轉型升級的強烈需求，以電力驅動代替燃油消耗是露天采礦綠色工藝發展的必然趨勢，采用帶式輸送機運輸礦巖將得到更為廣泛的應用。

（四）物聯網應用。對于綠色采礦工藝而言，設備自動化、智能化及關聯性顯得尤為重要。以全連續開采工藝為例，輪斗挖掘機、帶式輸送機、排土機及工程機械等設備之間需與礦山現有通訊建立一致的通信標準，通過有線或無線網絡互聯，實現環境監測與灑水降塵、電纜余量與采掘工作線調整、設備故障與系統啟停、人員定位與安全監控、事故隱患與應急處理、工作面三維掃描與可視化操作之間的自動化響應等，最終實現各類數據精準化采集、網絡化傳輸、規范化集成、可視化展現及智能化管理。

總 結

煤炭資源不可再生，依托煤炭而形成的產業，本質上是不可持續的。我國是世界上產煤、耗煤第一大國，礦區生態環境破壞嚴重，露天開采造成農田及建筑物破壞、村莊遷徙、河川徑流量減少、地下水源干枯等不良影響，故而尋求煤炭開發與利用的可持續發展尤為重要。露天煤礦綠色開采工藝綜合考慮疏干排水、采掘、運輸及排土各環節開采特點，運用先進的生產設備及科學的管理手段，有效減少或徹底解決了采礦本身對礦區自然生態及生活環境造成的粉塵、噪音及大氣污染問題，也是尋求礦區水、煤、土、灰、熱等要素循環利用，降低煤礦企業生產成本的重要途徑。綠色開采工藝的應用符合企業發展需要，響應時代號召，具有良好的經濟效益、環保效益和社會效益，是未來露天煤礦發展的必然趨勢。

參考文獻

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