矿山绿色开采实践与研究

矿山绿色开采实践与研究

童陆丰

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摘要：煤炭在我国能源结构中占有重要地位，但同时也给环境带来了严重的负面影响。大力推进矿山绿色开采，促进了矿山的持续，稳定，健康，和谐发展。随着国家环保部门日益加大对生态环境保护的力度，实现矿山的绿色开采已成为必然。本文对泊江海子煤矿的绿色开采进行了探讨，力求对同类矿井起到一定的借鉴作用。

关键词：生态矿山；绿色开采；实践

引言

随着能源需求的增加以及煤炭产量的增加，煤炭资源开采引起的矿区安全与生态环境问题将越来越严重，对人类生存与社会发展的环境造成了严重的威胁。因此，提倡绿色开采，对保护环境、减少浪费、实现高效可持续发展起到了至关重要的作用，同时也对我国煤炭工业的发展起到了积极的促进作用。

一、绿色开采内涵

矿山绿色开采，就是为了解决煤矿大规模开采所带来的环境问题而提出来的。煤炭开采可能会造成一系列的环境问题，比如煤矿瓦斯事故、井下突水事故、地表沉陷、滑坡、耕地及建筑设施的损坏、煤矸石占用良田且造成环境污染等等。

什么是“绿色开采”？煤炭绿色开采是指煤炭开采对矿区环境造成的扰动量小于区域环境承载力，最大限度地优化资源的开发利用，最大限度地减少对生态环境的影响。简而言之，就是要合理利用资源，优化技术，实现煤炭工业的高效、持续、协调发展，降低环境污染，获得最大的经济效益和社会效益。

二、绿色开采实践

（一）矿井设计阶段

1.合理布置工厂，实现资源利用最大化

井下设计前，已委托专业团队对整个井田进行地质勘察，并在原有钻孔基础上进行补勘和打钻，并绘制出钻孔柱状图，了解煤层覆盖情况。井田北部紧邻乌漫路东侧的煤层非常薄，煤层夹矸较多，煤质较差，具有很小的可采性。所以，把工厂放在这里，既可以减少资源被压覆，又可以通过工厂留下的防护煤柱，保护公路免受采动的影响。

2.从源头抓好井巷工程设计，减少矸石排放量

优化掘进布局，使井下系统大巷沿煤层底板掘进，尽可能避免全岩巷道的施工，从而在源头上减少矸石的排放量。掘进过程中产生的工程煤，部分供锅炉使用，剩余部分出售。

（二）矿井基本建设阶段

1.井筒掘砌、冻结造孔和井塔施工平行作业，缩短建井工期

泊江海子矿副井采用冻结法施工，矿建专业需要进行冻结施工以及井筒掘砌等工程，与此同时，土建专业还需要进行井塔施工，包括地基、井塔工程等。经过分析、论证，工程管理人员确定了冻土造孔、掘砌、井塔同时施工的施工方案。该方案经科学组织，确保了项目的安全与质量，缩短了工期近半年。

2.优化设计，在国内率先使用煤矸石风井临时混合提升系统

在竖井施工过程中，所有竖井都是垂直掘进，人员、材料的上下以及掘进时的矸石的运输都是用吊桶来完成的，不存在换向和换向的问题；竖井到底后，由上往下改为横向施工，上往下的人、料需从竖井进入平巷，掘出的矸石需从平巷转入竖井提升；同时，随着工作面的大面积展开，需要的升运量急剧增加，吊桶的升运力已远不能满足矿井建设的要求；而且主、副井的永久性装备内容多，时间长。为满足井下施工的要求，保证井下连续施工，加快施工速度，缩短建井工期，必须对风井井筒提升系统进行改造，使之尽快形成较大的提升能力。

经过优化设计，在改绞的时候，在风井井筒内布置了提升箕斗和罐笼，采用了混合改绞方式，罐笼担负着人员和物料的提升；箕斗担负着煤矸的提升。在井下设置临时煤矸石储存库及皮带机运矸系统，在地面设置矸石运输车进行远程排矸，并建立了煤矸石连续提升系统。混合改绞井筒布置如图1所示

图1风井混合改绞井筒布置图

（三）矿井二期工程建设阶段

合理优化出货系统，实现煤矸分装分运

为解决第二期矿井平巷掘进排矸难题，实现煤矸分装分运，根据现有巷道布置及提升能力，采用风井临时箕斗提升系统作为煤流主提升系统，采用副井永久罐笼作为煤矸石主提升系统，为此，初步设计了两种输送带系统：

1）掘进煤由2个顺槽排出后，通过2个皮带直接输送到风井矸石仓，再由风井箕斗提取。

2）4个主大巷中排出的煤矸石，集中在一条主输送皮带上，输送到副井东侧，在皮带机头设置水平煤矸石储存库，配以耙矸机，将煤矸石装入无轨绞车，再通过副井罐笼提升。

为提高系统的可靠性及缓冲性，又对上述初步方案作了改进：

3）出煤皮带与出矸皮带由两个自制“V”形分煤机相连，当其中一个系统发生故障时，通过操作分煤机，可以将煤流分往副井，也可以将煤矸石分往风井，两个系统可以互为备用。

4）在矸石主输送带中部增设2号水平矸石仓，安装取煤装置，当1号水平矸石仓满仓时，取煤装置将矸石送至2号水平矸石仓，由耙矸机装载至无轨胶轮车，经副井提升至2号水平矸石仓，两个水平矸石仓互为备用。图2详细介绍了交通系统的改造方案。

图2煤矸分装分运出货系统

在对运输系统进行改造之后，形成了由4条主运皮带、3个分煤器、1个垂直矸石仓和2个水平矸石仓组成的井下排矸系统，实现了煤流和矸石系统既可以分装分运，又可以互为备用。这样既可以保证排矸能力，又可以最大限度地降低工程煤的浪费，提高经济效益。

（四）矿井生产期间

1.妥善处理煤泥、矸石等废弃物，最大限度减少对环境的污染

矿上与当地电厂签订了合作协议，经过选煤厂洗选出的煤泥和矸石全部由电厂运走，煤泥和低热量矸石通过配煤进行发电，剩余的矸石经过粉碎后用作红砖的骨料，实现了变废为宝，实现了循环利用。通过与火力发电厂、砖厂等企业的合作，实现了固体废弃物的资源化利用，避免了环境污染与破坏，有效地保护了当地的生态环境。

2.建立健全排水系统和管网系统，实现清污分离，综合利用

针对矿井富水的特点，矿上在一开始就逐步设置了多种排水系统及多种管网，在主井中修建了清水泵房，并在各煤巷中的掘进头分别设置了两次排水管、两次排水管，达到了清污分离的目的。

1)利用井下清洁水

打钻疏放后的清水直接通过清水管排出到主井的清水泵房内，由清水泵房内的清水经高压泵注入永久供水管内，用于井下的生产和降尘；另一部分多余的水则会被排入地面的消防水池，经过过滤、消毒和净化后，这些水就会被排入城市供水系统，剩余的水则会被排入河流。

2)处理井下废水

在迎头和巷道内低洼处挖水沟，用电泵或空气泵排入下水道，再排至中心水仓，最后排至地面污水处理厂，经处理达到标准后，排入河中。

3)处理生活污水

地面上的生活污水，经污水厂处理后，流入处理过的污水储存池，一部分用来浇灌工广公园的绿化，一部分用来浇灌工广公园和周围的道路和场地。

4)采空区积水治理

矿区南十多公里有国家级遗鸥自然保护区，由于降水稀少，保护区内的湖泊得不到水源的补充，水位逐年下降，已接近干涸边缘。

为保证遗鸥保护区水源不枯竭，矿区与当地政府和环保部门签订合作协议，将塌陷区的水（清水）通过沟渠和涵管等方式排至遗鸥保护区以补充水源，有效地解决了湖水补给的问题，对保护区域生态环境起到了积极作用。

结语

对于整个矿业来说，坚持绿色开采，绿色发展，已成为矿业发展的必然趋势，大力推动矿业的绿色开采，绿色发展，为人类共筑“青山，绿水，蓝天”注入强大的活力和动力！

参考文献

[1]黄永华,高和生.可持续发展的绿色矿山开采技术创新研究[J].世界有色金属,2019(17):43-44.

[2]高苇.环境规制下我国绿色矿业发展研究[D].中国地质大学,2018.

[3]薛藩秀.我国绿色矿山建设评价及实证[D].中国地质大学(北京),2017.