文 / 唐 勇

我國的能源分布特點(diǎn)是富煤、貧油、少氣，煤炭資源相對(duì)豐富，在能源資源儲(chǔ)量中煤炭占90%，致使煤炭消費(fèi)在我國一次能源消費(fèi)中占主導(dǎo)地位。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2016年我國原煤產(chǎn)量34.1億噸，煤炭消費(fèi)占一次能源消費(fèi)的62.3%，其中火力發(fā)電消費(fèi)占煤炭消費(fèi)的72.2%。為了維護(hù)國家的能源安全，必須大量開采煤炭資源，這勢(shì)必會(huì)污染環(huán)境和破壞生態(tài)，因此尋求安全、環(huán)保的煤炭開采利用方法迫在眉睫，以最大限度地減少煤炭開采利用帶給生態(tài)環(huán)境的擾動(dòng)。

一、煤炭開采對(duì)生態(tài)的影響

煤炭在開采過程中會(huì)給環(huán)境帶來巨大的壓力。目前，主要的地下開采和露天開采這兩種方式，都會(huì)有大量巖土和矸石堆放、水體外排、瓦斯氣體排放，造成地下水位下降，地下水和地表水污染、粉塵和廢氣污染、固體廢棄物污染，形成的采空區(qū)引發(fā)地表塌陷、裂縫、滑坡等一系列的危害。歸納起來對(duì)環(huán)境造成的影響主要有大氣污染、土地資源破壞、水體污染、地表植被和景觀破壞、噪聲污染等方面。

二、煤炭利用對(duì)環(huán)境的影響

在我國，煤炭最主要的消費(fèi)對(duì)象為火力發(fā)電，其次是煤化工、建材等。無論哪種利用方式，都會(huì)產(chǎn)生大量的固體廢渣、廢水以及廢氣排放。尤其是現(xiàn)代煤化工，需要消耗大量的水資源，同時(shí)產(chǎn)生大量的難處理污水。以煤制油為例，每生產(chǎn)1t的油產(chǎn)品需要10t以上的水參加反應(yīng)。煤制油所產(chǎn)生的污水具有較高的乳化度、較大的色度，并且其可生化性不佳，含有濃度較高的有機(jī)物且成分較為復(fù)雜，是一種難以進(jìn)行處理的典型煤化工污水。如大唐國際克什克騰40億/年煤制天然氣項(xiàng)目，每天排放的濃鹽水就接近4.8萬噸，相當(dāng)于一個(gè)30～40萬人口城市一天的用水量；陜西榆林某年產(chǎn)60萬噸/年甲醇的煤化工企業(yè)，污水回用工程采用一級(jí)三段式反滲透裝置，污水回收率達(dá)到85%，但是仍然還有15%的廢水需排放掉，這15%的廢水等于濃縮了六七倍。

三、煤炭綠色開采主要技術(shù)

煤炭綠色開采技術(shù)主要有保水開采、煤與瓦斯共采、充填開采等，技術(shù)比較成熟可靠，國內(nèi)已有成功應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)。

保水開采技術(shù)是在采煤活動(dòng)中對(duì)水資源進(jìn)行保護(hù)和對(duì)礦井水進(jìn)行資源化利用，特別是陜西、甘肅、內(nèi)蒙古以及山西等缺水地區(qū)要注重對(duì)水資源的保護(hù)和利用，對(duì)于水資源豐富的地區(qū)要減少對(duì)水資源破壞的透水事故的發(fā)生，將保水開采技術(shù)作為綠色開采的重點(diǎn)。

充分利用采煤過程中巖層移動(dòng)以及破壞對(duì)瓦斯的卸壓作用，提高瓦斯的抽采率，在煤層開采時(shí)形成采煤和抽采瓦斯兩個(gè)完整的開采系統(tǒng)，即“煤與瓦斯共采”技術(shù)。

充填開采技術(shù)是解決“三下”壓煤?jiǎn)栴}、矸石山問題、地面沉降問題以及采空區(qū)瓦斯問題的有效途徑。充填開采是將煤矸石、粉煤灰、河砂以及建筑垃圾等充填材料用于充填采空區(qū)，從而提高資源的利用率、控制地面沉降與塌陷；同時(shí)還可以消耗地面的固體廢棄物、建筑垃圾，降低對(duì)環(huán)境的污染。目前按照充填材料的不同，主要的充填方法可分為水砂充填、矸石充填和膏體充填。

四、循環(huán)經(jīng)濟(jì)綠色礦山一體化模式的應(yīng)用

煤炭開采、利用過程中消耗大量資源的同時(shí)，也會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄污染物。在全國環(huán)境保護(hù)的高壓態(tài)勢(shì)下，必須環(huán)保先行，實(shí)現(xiàn)煤炭開采利用的可持續(xù)發(fā)展與生態(tài)環(huán)境的平衡發(fā)展。尤其是黨的“十九大”報(bào)告中，再次強(qiáng)調(diào)“綠水青山就是金山銀山”的生態(tài)意識(shí)，建設(shè)生態(tài)文明社會(huì)，這就要求煤礦在建設(shè)、開采以及煤炭的利用過程中，堅(jiān)持以循環(huán)經(jīng)濟(jì)理論為基礎(chǔ)，通過循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈，把資源、能源分級(jí)利用，變廢為寶，最大限度地降低煤炭開采利用對(duì)生態(tài)環(huán)境的擾動(dòng)。

以煤炭綠色開采技術(shù)為依托，從源頭做起，通過在大型煤礦或煤炭生產(chǎn)基地建設(shè)煤炭分級(jí)利用大型裝置，如低熱質(zhì)火力發(fā)電、煤化工、建材、余熱利用、瓦斯抽采利用、大型污水處理循環(huán)利用、二氧化碳利用等，最大限度地減少排放量，把“黑色”煤炭變成綠色能源，實(shí)現(xiàn)綠色礦山一體化模式。

采用綠色開采技術(shù)，尤其是充填開采，可以將煤礦建設(shè)過程中的巖土、矸石等充填到井下，也可以將電廠等產(chǎn)生的灰渣、地面建筑垃圾、污水處理產(chǎn)生的膏狀廢棄物，以及高濃度難處理污水進(jìn)行無害固化處理后再作為膏體充填物，充填到井下。充填開采不僅可以提高煤炭資源回采率，還能處理大量煤矸石等固體廢棄物，減少固體廢棄物堆放土地及地表水污染和粉塵污染，同時(shí)有效解決或降低地面沉降和塌陷。

對(duì)煤炭開采過程中抽采出的瓦斯進(jìn)行充分利用，低濃度的瓦斯進(jìn)行低濃度瓦斯發(fā)電，瓦斯?jié)舛冗_(dá)到30%以上的，可濃縮提純生產(chǎn)CNG、LNG產(chǎn)品，以提高產(chǎn)品的附加值。同時(shí)對(duì)低濃度瓦斯發(fā)電機(jī)組的高溫?zé)煔饧岸趸歼M(jìn)行利用，如對(duì)煙氣、缸套高溫?zé)崴M(jìn)行集中余熱利用，采用蒸汽透平與ORC透平發(fā)電技術(shù)相結(jié)合，提高瓦斯發(fā)電站的發(fā)電量；發(fā)電后的低溫?zé)嵩催M(jìn)行熱水供應(yīng)，形成能源的分級(jí)循環(huán)利用；而二氧化碳提純可生產(chǎn)食品級(jí)二氧化碳，或生產(chǎn)可降解塑料產(chǎn)品。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，貴州省2017年煤炭產(chǎn)量16551.4萬噸，瓦斯抽采量為227223.7萬Nm3，利用量為85290.25萬Nm3，其中瓦斯發(fā)電利用量為77915.7萬Nm3，占總利用量的91.4%。因此瓦斯利用主要以發(fā)電為主，絕大部分瓦斯?jié)舛鹊?，無法利用，只能向大氣排氣，即乏風(fēng)，對(duì)環(huán)境污染較大。到2016年底，貴州省已建成瓦斯發(fā)電機(jī)組達(dá)570余臺(tái)，裝機(jī)總量達(dá)34.37萬KW，開采出的煤炭進(jìn)行洗選加工，產(chǎn)生的低熱質(zhì)燃料作為低熱質(zhì)電廠燃料進(jìn)行火力發(fā)電，產(chǎn)生的灰渣以及無法利用的矸石等固體物生產(chǎn)灰渣磚等建筑材料，或者作為充填開采的充填物回填到井下；洗出的精煤進(jìn)行焦化、氣化等，發(fā)展煤化工下游精細(xì)化工產(chǎn)品。煤化工所需水資源優(yōu)先選用處理后的礦井水，以及污水處理廠處理后的水資源，實(shí)現(xiàn)閉路大循環(huán)利用，達(dá)到“零”排放。近年來，貴州省加快循環(huán)經(jīng)濟(jì)礦山一體化步伐，在煤炭產(chǎn)能集中區(qū)，積極建設(shè)大型坑口電廠和煤化工產(chǎn)業(yè)園。按照“減量化、再利用、循環(huán)化”的原則，變廢為寶、變害為利，延伸循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)鏈，形成煤炭開采、洗選、電力、化工、建材等循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)園，實(shí)現(xiàn)煤與煤伴生資源的綜合開發(fā)、產(chǎn)品深加工、高效利用，提高煤炭資源綜合利用度。

五、結(jié)論

煤炭行業(yè)要采用礦山一體化開采利用技術(shù)，以循環(huán)經(jīng)濟(jì)理念為原則，實(shí)現(xiàn)資源、熱能的循環(huán)利用，達(dá)到節(jié)能減排、生態(tài)和諧的煤炭開采—洗選—綜合利用的煤炭經(jīng)濟(jì)綜合產(chǎn)業(yè)。要以煤炭綠色開采為核心，煤炭循環(huán)利用為手段，形成煤化工、電力、建材、化工產(chǎn)品精加工等循環(huán)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)集群，采用大型化、模塊化等高效工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)污水集中處理利用、資源高效利用、生態(tài)環(huán)境和諧的可持續(xù)發(fā)展。要通過綠色開采技術(shù)和循環(huán)利用手段，最大限度地減少煤炭開采利用過程中對(duì)生態(tài)環(huán)境的擾動(dòng)，形成循環(huán)經(jīng)濟(jì)礦山一體化模式，達(dá)到煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的目的，實(shí)現(xiàn)人與自然和諧共處的生態(tài)環(huán)境和文明社會(huì)。