煤炭清潔開(kāi)采技術(shù)和環(huán)境保護

第21卷第6期龍巖師專(zhuān)學(xué)報2003年12月Vol.21 No. 6Journal of Longyan Teachers CollegeDec.2003煤炭清潔開(kāi)采技術(shù)和環(huán)境保護周桂銓摘要:分析煤炭生產(chǎn)引起環(huán)境污染和損害,提出煤炭清潔開(kāi)采技術(shù),在生產(chǎn)高質(zhì)量煤炭的同時(shí),又 做到把對環(huán)境的影響降到最低程度。關(guān)鍵詞煤炭生產(chǎn)清潔開(kāi)采環(huán)境保護中圖分類(lèi)號: TD82 Z38 .文獻標識碼: B文章編號: 1672 - 044X(2003 )06 - 0078 -03煤炭是我國經(jīng)濟建設和發(fā)展的重要能源,工業(yè)建設、農山谷或河道.上,甚至占用耕地。地下開(kāi)采引起地表大面積塌.業(yè)生產(chǎn)和人民生活都離不開(kāi)煤炭。2002 年我國產(chǎn)煤高達近陷,破壞了塌陷區的耕地和民居,使塌陷區地表土層疏松、水14億噸占. -次能源產(chǎn)量的75%。近20年來(lái)煤炭在中國能土流失土地資源惡化破壞了生態(tài)環(huán)境和自然資源。源消費構成中占70%以上。據預測,這個(gè)比例在今后相當長(cháng)1.5水資 源污染和損失問(wèn)題時(shí)間內不會(huì )有較大的變化。但是,煤炭在開(kāi)采、儲運、加工利礦井開(kāi)采活動(dòng)需要疏干排水,大量地下水被抽放到地用過(guò)程中,都會(huì )對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生污染和破壞,直接影響了人面使地下水位下降開(kāi)采范圍內的水資源生態(tài)受到破壞。另民身體健康和生活、生產(chǎn)的正常進(jìn)行。.一方面,井下廢水排向地面,嚴重污染了地表水資源和江河1煤炭生產(chǎn)引起 環(huán)境污染和破壞問(wèn)題湖泊,加劇了礦區工農業(yè)生產(chǎn)和人民生活用水本來(lái)就不足的1. 1煤矸石污染問(wèn)題困難。煤矸石是煤炭生產(chǎn)過(guò)程中排出的主要固體廢物, 矸石量1.6 其它污染和破壞-般為出煤量的20%左右。大量矸石排向地表,占用了大量由于煤炭開(kāi)采而對環(huán)境的污染和破壞,還涉及到對植被土地,據統計,全國煤矸石累計堆積量已達30億噸,占地的破壞，對土地的污染產(chǎn)生滑坡、泥石流、礦震、酸雨及飄塵5500萬(wàn)平方米。煤矸石中含有大量的硫等有害物質(zhì),在烈日等,直接或間接地影響人類(lèi)生存環(huán)境和身體健康。高溫下容易自燃,產(chǎn)生大量的二氧化硫、- -氧化碳、硫化氫等2煤炭清潔開(kāi)采技術(shù)有害氣體,還排出大量的煙塵對生態(tài)環(huán)境造成嚴重的大氣污煤炭清潔開(kāi)采技術(shù)是指在生產(chǎn)高質(zhì)量煤炭的同時(shí),又做染。到把對生態(tài)環(huán)境的污染減少到最低程度。煤炭清潔開(kāi)采技術(shù)1.礦井廢水污染問(wèn)題是一種事前防止污染的技術(shù), 是從源頭上減輕和阻止污染產(chǎn)礦井廢水是伴隨著(zhù)煤炭開(kāi)采而產(chǎn)生的,由地表滲透水,生，,同時(shí)又力求減輕污染后的治理難度和工程量。煤炭清潔巖溶水、礦坑水,以及生產(chǎn)、防塵用水等組成。由于礦井廢水生產(chǎn)是圍繞著(zhù)治理和減少煤炭生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢渣、廢排放量大,持續性強,而且含有大量的重金屬離子、酸和堿、氣廢水以及對生態(tài)環(huán)境損害而進(jìn)行的。固體懸浮物、選礦藥劑等。這些廢水沒(méi)有經(jīng)過(guò)凈化處理,直接2.1減少井下出矸量的技術(shù)排向地表的江河、湖泊和農田,嚴重影響了水生動(dòng)植物的生2.1.1全煤巷開(kāi)拓技術(shù)長(cháng)和存活,廢水滲入地下,將對地下水資源造成嚴重污染危全煤巷開(kāi)拓技術(shù)是指所有礦井開(kāi)拓巷道都布置在煤層害人類(lèi)用水和身體健康。中,除極少數峒室需要開(kāi)掘在穩定的巖層中外。全煤巷開(kāi)拓1.3礦井廢氣污染問(wèn)題不僅有利于煤炭的清潔生產(chǎn),而且基建投資少,礦井投產(chǎn)快,造成礦井廢氣污染的原因是多方面的,主要有煤炭生產(chǎn)在建井期間就可以生產(chǎn)煤炭。也就是說(shuō),全煤巷開(kāi)拓可以直過(guò)程中釋放的煤層氣(瓦斯),和用炸藥落礦、用柴油機為動(dòng)接從煤層地表露頭沿煤層邊開(kāi)拓邊回采, 很快收回礦井建設力的設備而產(chǎn)生的有毒氣體。廢氣污染導致氣候條件發(fā)生變投資。全煤巷開(kāi)拓基本上消除煤矸石的排出。目前一些采礦化,破壞臭氧層產(chǎn)坐溫室效應”，還會(huì )形成酸雨。另外,煤炭發(fā)達國家如:英國、德國、美國等,為減少礦井出矸量都采用開(kāi)采、運輸過(guò)程中會(huì )產(chǎn)生大量的粉塵，夾帶著(zhù)有毒物質(zhì)，形成全煤巷開(kāi)壞乃名性巷並行的開(kāi)壞方式。許多新設計的礦井已飄塵對空氣造成嚴重污染。取消排中國煤化工雜。近年來(lái)我國一些新1.4 土地占用和破壞問(wèn)題設計的IYHCNMHG式而設計。而大多數中、煤炭生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的大量固體廢物排向地表,堆積在小煤礦基本上都是無(wú)巖巷開(kāi)拓。全煤巷開(kāi)拓能夠得到應用和.收稿日期2003- -04- -25基金項目龍巖師專(zhuān)自然科學(xué)項目(Z03014)78發(fā)展,有以下理由:A、機械化采煤,生產(chǎn)高度集中,回采速度.用噴霧降塵,還可用聲波霧化降塵和荷電噴霧降塵。3、 掘進(jìn)加快巷道維護時(shí)間縮短,而礦井服務(wù)年限也相應減短。B、新工作面防塵技術(shù),對炮掘面的防塵,應針對不同塵源而分別的先進(jìn)的巷道支護材料及技術(shù)的出現,使大斷面的煤巷也能.防治。炮掘面的主要塵源有打眼、放炮、裝車(chē)。打眼時(shí)采用濕長(cháng)期維護使用。C、大功率長(cháng)距離高強度膠帶輸送機替代軌道式打眼,降塵效率達90%以上。對干式打眼應采用干式捕塵礦車(chē)來(lái)運送煤炭、材料等,而對巷道的坡度起伏無(wú)嚴格要系統,由孔口捕塵罩、導塵軟管及捕塵器組成,降塵效果較為求。D、 全煤巷開(kāi)拓使礦井開(kāi)拓系統和采區巷道布置簡(jiǎn)單化,理想。放炮時(shí)的防塵在放炮前對距工作面30米范圍的巷道由此運輸、通風(fēng)、排水等系統也簡(jiǎn)單化。周邊進(jìn)行噴水洗塵,爆破時(shí)使用水炮泥,啟爆后噴霧灑水、水2. 1.2 取消采區巖石集中巷技術(shù)幕凈化和通風(fēng)除塵。裝車(chē)時(shí)的防塵采用噴霧酒水、水幕凈化由于新技術(shù)的出現,特別是機械化高強度開(kāi)采的應用，和通風(fēng)除塵。對機掘面的防塵-是掘進(jìn)機內、外噴霧灑水防出現了許多三一”礦井,即一個(gè)礦井一個(gè)采區一個(gè)回采面。塵,這是降低機掘面粉塵濃度的有效措施,若將掘進(jìn)機外噴回采工作面高速向前推進(jìn),全礦同時(shí)開(kāi)采的煤層只有- -個(gè)，霧壓力提高降塵效率可達93%以上。二是掘進(jìn)面抽塵凈化,采區巖石集中巷失去作用。另外,在近距離煤層群開(kāi)采和厚主要是利用除塵器將含塵空氣吸入除塵器中凈化處理。煤層分層開(kāi)采中, 為了集中運輸和利于巷道維護,傳統設計2.2.2礦 井煤層氣治理技術(shù)中都用巖石集中巷和采區集中上(下)山聯(lián)合布置方式,這不煤炭生產(chǎn)過(guò)程中釋放的煤層氣(瓦斯) ,對大氣環(huán)境產(chǎn)生僅要排出大量矸石,而且巖巷掘進(jìn)工程量大、速度慢、難度.溫室效應”,同時(shí)也是煤礦安全生產(chǎn)的最大隱患。據初步測大、成本高。取消巖石集中巷采用煤層集中巷不僅在技術(shù)上算,我國每年通過(guò)煤礦井下通風(fēng)排放的瓦斯約有60億立方和經(jīng)濟上都能取得良好效益,又能減少矸石排出量,達到清米,這不僅對區域環(huán)境造成嚴重影響,而且對全球大氣環(huán)境潔開(kāi)采和減少污染。也造成影響。因此研究煤層氣資源的開(kāi)發(fā)和利用,既可以減2.1.3矸石井 下處理技術(shù)少其向大氣中的排放量,又可以消除瓦斯的災害隱患, 同時(shí)對井下開(kāi)掘巖巷而產(chǎn)生的大量矸石, 不運至地面,直接還提供了廉價(jià)的優(yōu)質(zhì)能源。開(kāi)發(fā)利用煤層瓦斯可將保護環(huán).在井下進(jìn)行處理,可減少地面堆矸消除污染,還可節省矸石.境、礦井瓦斯災害防治、優(yōu)質(zhì)能源供應三個(gè)領(lǐng)域緊密結合起的井下、井上運輸費用。矸石不出井技術(shù)是通過(guò)各種技術(shù)手來(lái)。這在國外發(fā)達國家已獲成功取得明顯效益。我國通過(guò)與.段,將巖巷掘出的矸石,運送到井下矸石處理場(chǎng)破碎,破碎后發(fā)達國家合作進(jìn)行試點(diǎn)也取得良好效益。的矸石可用于采空區充填、巷道壁后充填和井下鋪軌、混凝瓦斯抽放技術(shù)是治理煤層氣的有效措施。煤炭生產(chǎn)過(guò)程土施工或向廢棄巷道排放。充填方法有手工充填、機械充填、中預先抽放煤層中的瓦斯,可以有效地甚至是大幅度地減少水力充填和風(fēng)力充填等。矸石井'下處理需要開(kāi)掘一些場(chǎng)地,生產(chǎn)中瓦斯涌出量。這不僅是確保安全生產(chǎn)的重要技術(shù)措增加部分設備,從而增加了井下生產(chǎn)與輔助系統的復雜性,施,也是減輕礦井排放廢氣對環(huán)境污染的重要途徑。瓦斯抽使矸石井下處理費用增加,只有在井下年處理矸石增加的費放技術(shù)根據煤層賦存條件的不同有如下方法:開(kāi)采層抽放、用,少于矸石在地面排放所需的運輸費用、土地占用費,地面鄰近層抽放、采空區長(cháng)孔抽放、鉆孔抽放、巷道抽放和綜合抽塌陷費與環(huán)境治理費等時(shí)才具有經(jīng)濟可行性。放等。鄰近層抽放和采空區長(cháng)孔抽放是井下抽放技術(shù)的發(fā)展2.2減少井下粉塵、廢氣污染技術(shù)方向。使用采前抽放、邊采邊抽同采后采空區抽放相結合的2.2. 1井 下粉塵治理技術(shù).抽放方法,可使煤層氣抽出率達到50%以上。預計在近幾年井下采煤工作面、掘進(jìn)工作面和煤炭轉載點(diǎn)產(chǎn)生的粉塵內,我國以井下抽放方法為主開(kāi)發(fā)煤層氣將會(huì )得到迅速發(fā)污染,給礦工身體健康帶來(lái)嚴重影響,也給礦井帶來(lái)安全問(wèn)展,其開(kāi)發(fā)和利用的規模在我國能源結構中將占有相當的此題。減少和消除井下粉塵污染的措施有:1. 煤層注水技術(shù)。這是.例。煤礦防塵最根本、最有效的治本措施之-。 煤層注水可以濕潤2.3礦井廢水治理技術(shù)煤體、軟化煤層減少產(chǎn)塵量使產(chǎn)塵濃度降低65% -85%還礦井水主要由地表滲透水、巖溶水、礦坑水和生產(chǎn)、防塵可減少瓦斯涌出量降低工作面瓦斯濃度。煤層注水技術(shù)適用水等組成。礦井廢水的治理,可以采用分類(lèi)排放、凈化處用于機采面或炮采面,炮采面防塵還應結合水炮泥、爆后噴理、回收復用等技術(shù)。在礦井水中巖溶水占60%之多,而巖溶.灑水等措施。2、 采煤工作面降塵技術(shù)。采面是產(chǎn)塵量最大的水多為未被污染的地下水,若能將巖溶水與其他礦井水分開(kāi)場(chǎng)所,約占礦井產(chǎn)塵量的60%左右,是煤礦粉塵防治的重點(diǎn)排放,則不會(huì )對環(huán)境造成污染,還可以利用,因為巖溶水基本區域。A、采煤機高壓外噴霧降塵技術(shù),主要是利用高壓減小符合生活用水標準，可開(kāi)發(fā)加工凈化成礦泉水。對于生產(chǎn)、防霧粒度,提高霧粒密度和飛行速度,增加霧粒與粉塵的碰撞塵產(chǎn)生的煤泥水、廢水,可在井下中央設污水沉淀凈化水倉,機率及附著(zhù)力,提高霧粒對粉塵粒的俘獲率,總降塵率可達經(jīng)技術(shù)處理后的凈化水,采用循環(huán)供水系統,供采掘工作面.90%以上。該技術(shù)降塵效率高、裝備簡(jiǎn)單、容易實(shí)施。B、 采煤及各用中國煤化工。該技術(shù)既可減少廢水機徑向霧屏降塵技術(shù),是將采煤機外噴霧裝置進(jìn)行改進(jìn)的技排放5M口產(chǎn)廢水中含有大量的污術(shù)。在采煤機搖臂下靠近滾筒部位加裝水霧噴嘴這樣在滾染物質(zhì)...THCNMH G中的有用元素和能源物筒靠人行道側形成一道徑向水霧屏,對控制和沉降滾筒生產(chǎn)質(zhì)，可采用物理處理技術(shù)和生物化學(xué)處理技術(shù)加以提取回的粉塵有較好的效果。C、 運輸機轉載點(diǎn)的防塵技術(shù),主要采收便可變廢為寶化害為利。793清潔型水力采煤技術(shù)和地質(zhì)條件復雜煤層的機械化開(kāi)采的有效途徑。清潔型水力采煤技術(shù)是將綜合預防環(huán)境污染的技術(shù)應4結語(yǔ)用于煤炭水力開(kāi)采過(guò)程中，最大限度地減輕或消除煤炭開(kāi)采煤炭清潔生產(chǎn)將綜合預防的環(huán)境策略持續地應用到生對生態(tài)環(huán)境造成的影響。水力采煤是利用高壓水射流直接破產(chǎn)過(guò)程和產(chǎn)品中,滑潔生產(chǎn)包括節約原材料和能源,淘汰有落煤體，并借助水力來(lái)完成全部或部分運輸提升工序的機械毒原材料,盡量降低“三廢”排放量及其毒性污染,臧少產(chǎn)品化開(kāi)采工藝。清潔型水采技術(shù)包括經(jīng)濟型水采和區域化水在整個(gè)生產(chǎn)周期過(guò)程中對人類(lèi)和環(huán)境的影響。這是- -項具有采,實(shí)現了閉路循環(huán)供水,不僅減少了用水量.而且減少了廢廣泛實(shí)用型環(huán)保技術(shù)，也是支持煤炭工業(yè)可持續發(fā)展的平水排敢量。閉路循環(huán)供水比開(kāi)式供水，廢水排放量可減少臺。它不但能為國民經(jīng)濟建設提供高質(zhì)量的清潔能源，而且80%左右。經(jīng)濟型水采技術(shù)是相對傳統水采工藝及裝備而言能改善人類(lèi)生存的地球的生態(tài)環(huán)境。的，它以水采煤泥水濃縮、澄清、排送和水的循環(huán)復用為核心，該技術(shù)既可用于老水采礦井，也可用于旱采改水采礦參考文獻:井。區域化水采技術(shù)是在旱采礦井的某- - 區域或某一水平單[1]李金柱,等.煤炭工業(yè)可持續發(fā)展的開(kāi)發(fā)與利用技術(shù)獨實(shí)行水采,并實(shí)現采區脫水、濃縮、澄清處理后的煤炭,納[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1998.人旱采區的運輸系統,澄清后水循環(huán)使用。該技術(shù)可以解決[2]任守政,等.潔凈煤技術(shù)與礦區大氣污染防治[M].北難采煤層的開(kāi)采問(wèn)題，尤其是生產(chǎn)能力較小、涌水量大的礦京:煤炭工業(yè)版社,1997.井。清潔型水力采煤技術(shù)也是解決不穩定煤層、急傾斜煤層(上接第77頁(yè))表3不同栽培質(zhì)對瓶苗移 裁成活的影響表2不同培基對瓶苗根 系的影響栽培基質(zhì)移裁苗數成活苗數成活率(%)鹽培養基配方生根率根系鍵細沙50020(100%)壯程度煤灰17341 1/2MS + IBA2.00mg/L細沙:煤灰(1:1)25o21/2MS + IBA2. 00mg/L+肌醇2.00mg/L34.5弱磚:細沙:煤灰(1:1:1)3831/2MS + IBA2. 0mg/L+水解酪蛋白1.00x l0'mg/L 43.0中磚:木炭:椰糠(4:1:1)_54541/2MS + IBA2.00mg/L+香蕉泥1.00x 10'mg/L80.03小結s 1/2MS +IBA2 00mg/L+水解酪蛋白1.00x 10'mng/90.0 粗壯3.1用組 織培養法快繁石斛蘭,應選取莖尖作為外植體,且L+香蕉泥1. 00 x 10°mg/L基尖不宜過(guò)小，帶1~2個(gè)葉原基，成活率高，不易褐化死1/2MS + IBA2.00mng/L+ 2. 00mg/L +水解酪蛋白100較粗壯亡。1. 00x 10'mg/L+香蕉泥1. 0010mg/L2.4 試管苗的移栽3.2在石斛蘭壯苗生根的培養基中添加激索(IBA)、有機物當石斛蘭試管苗長(cháng)5~7cm高(有3片以上真葉)時(shí),就質(zhì)(肌醇、水解酪蛋白)及天然物質(zhì)(香蕉泥),對根的形成有可進(jìn)行移栽。出瓶前將瓶苗移至自然漫射光的室內煉苗7d,一定的促進(jìn)作用,其中以香蕉泥的作用最為顯蓍。以增強試管苗對室外環(huán)境的適應力，提高其移栽成活率。移3.3石斛蘭瓶苗移栽的關(guān)鍵是選取較適宜其生長(cháng)的栽培基栽前先洗凈試管苗根部培養基，用0.2%甲基托布津溶液浸質(zhì)。石斛蘭喜較高的空氣濕度，但基質(zhì)又不能過(guò)于潮濕或干泡15min,然后移植到幾種基質(zhì)中(表3)。小苗移栽后應澆透燥，否則根部易腐爛或干枯。磚:木炭:椰糠(4: 1: 1)混合的基水,放入溫室大棚內，定根前要控制水分,只要保持葉面及基質(zhì)既疏松透氣又保水保肥，適合石斛蘭生長(cháng)的要求,是一種質(zhì)濕潤即可。石斛蘭較適宜生長(cháng)的溫度為15 ~25C,空氣相較理想的移栽基質(zhì)。(作者單位:龍巖市農科所)對濕度為70~80%。從表3可以看出,較為理想的栽培基質(zhì)為磚:木炭:椰糠為4: 1: 1(體積比),此基質(zhì)既疏松透氣又保水保肥，是石斛蘭組培苗最優(yōu)的裁培基質(zhì),移栽成活率高達[1]曾宋君,程式君,等.五種石斛蘭的胚培養及其快速90% ,其次是磚:細沙:煤灰為1:1:1,移裁成活率達76% ,而繁殖研究[J].園藝學(xué)報, 1998 ,25(1):75 - 80.細沙、煤灰和細沙:煤灰(1: 1),成活率較低,不適應作石斛蘭[2]葉秀.石斛蘭組織培養和細胞學(xué)觀(guān)察[J].園藝學(xué)報，的移栽基質(zhì)。1995 ,22(1):83 -87.[3]譚文澄,戴策剛.觀(guān)賞植物組織培養技術(shù)[M].北京:中國林業(yè)中國煤化工TYHCNMHG8