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中国矿业大学钱鸣高等二○○六年引言(一)煤炭与主体能源(二)煤炭开采的现实与绿色开采的提出(三)资源与环境协调（绿色）开采的内涵(四)资源与环境协调（绿色）开采技术体系(五)开采循环经济、产业链和经济管理(六)主要结论引言几点认识：环境是一种资源，自然环境是亿万年来自然力作用的结果.有些稀缺公共资源.破坏后很长时间得不到恢复，因而具有不可逆性.环境通过各种各样过程转化人类生产和消费产生废弃物的能力称为环境的自净能力，也称为环境容量。矿产资源与土地、水、植被等环境要素紧密相关.大规模地采矿将直接构成对环境的威胁和破坏。过去由于环境资源没有进入经济系统的分析过程，导致环境不断恶化，环境资源稀缺程度不断提高，由此生产与环境协调的技术创新就成为社会的、甚至市场的必然需求。(一)煤炭与主体能源“煤、石油和天然气”是大自然把”过去的太阳能”经过十几亿年的”加工、迁移、富集…”而形成的能源密度高度集中的能源.从18世纪产业革命以来，煤炭逐渐成为主要能源，1920年煤炭在世界能源结构中占到87%。但到20世纪中叶，由于燃煤对环境的影响,而石油与天然气热值高，使用方便与效率高，燃烧时对环境的影响小，以石油作为能源比煤炭有更大的优越性,因而逐渐取代煤炭成为主要能源,煤炭降至27%,而石油和天然气增至63%。未来随着科学技术的发展,人们对环保的重视以及对不可再生资源的珍惜(用好今天的太阳,节约昨日的阳光,用’绿金’替代’黑金’)，传统能源将进一步有效利用，充分与科学地利用”水能、太阳能、风能、海洋能、生物质能与地热能”等新能源将日益完备。.制约我国经济发展的突出瓶颈是能源.由于我国的资源赋存情况,能源资源储量中煤炭占92％、石油占2．9％、天然气占0．2％、水电占4．7％.显然,我国能源中能比较主动解决的是煤炭,在相当长的时期内的能源生产和消费结构仍以煤炭为主。近期我国煤炭生产与消费占整体能源的70%，而油气仅占20%.由于经济高速发展，大量使用煤炭(产量与消费已超过世界的1/3),特显对环境的影响。同时也迫使人们要前瞻性地解决煤炭工业的新型工业化道路以及循环经济和“绿色矿业”等一系列创新与开发问题。煤炭是我国的主体能源,占一次能源的70%,产量和消费已占世界的1/3.煤炭要能否成为主体能源关键要解决煤炭开发与利用对环境的影响!煤炭对环境的影响主要是在利用过程中对空气的污染和温室气体排放进而危及整个生态.如中国要消除酸雨．允许的最大二氧化硫排放量为每年1200-1400万吨。而目前排放量2800万吨．酸雨每年造成1100亿元的损失．另外还有粉尘和二氧化碳等的排放.到2004年底，全国烟气脱硫机组装机容量仅占8.8%.人们在大量利用煤炭的同时，对于燃煤对环境的污染提出了很多疑问.由此可能引起结构调整,因此社会目光急剧集中并鼓励可再生能源的发展,减少煤炭用量.发展可再生能源是能源战略的选择,但太阳能与风能能量密度极低,高度分散,利用成本高.有人认为高度分散的太阳能、风能和生物质能应服务于农村和小城镇.因此,进入常规还有一个过程,而我国煤炭在近几十年煤炭仍然是我国主体能源。为此在考虑发展可再生能源的同时,应该下大力气解决煤炭开发与利用中出现的问题.到2020年，我国的电力总产量中将有15％出自可再生能源.我国2005年生产煤炭21.9亿吨,规划2010年25亿吨,2020年28亿吨.显然,主要仍然是依靠煤炭.”关于促进煤炭工业健康发展的若干意见”中更具体对煤炭工业提出“走资源利用率高．安全有保障．经济效益好．环境污染少和可持续的煤炭工业发展道路”。要“….统筹煤炭开发与生态环境协调发展”.而且具体提出“用3～5年时间...矿区生态环境恶化的趋势初步得到控制…再用5年左右时间，形成…以煤炭加工转化、资源综合利用和矿山环境治理为核心的循环经济体系”。由于没有一个国家有完整的经验可以借鉴.这些决定的实现必须依靠政府和企业和有关研究机构投入大量资金和人力.在科学技术和经济管理上作出实质的创新性成果.而且要跟上经济发展对煤炭利用的需求.否则环境的承受能力和温室气体对气候的影响将限制煤炭成为主体能源,也将影响经济的快速发展.作为以煤炭开采为主的煤炭企业当前面临的两大任务是:为:”安全生产煤炭”(05年产煤21.9亿吨百万吨死亡率为2.81.仅有197处高产高效矿井产量6.3亿吨百万吨死亡率0.０4).和形成与实现矿区”煤炭开发与环境协调发展”的技术和经济环境.●最终将矿区建成绿色家园.(二)煤炭开采的现实与绿色开采的提出2.1资源开采的两种情况资源开采两种可能:其一：人类的索取超过了自然的生产力，生态资本出现赤字，人类将自食其果。其二：在向自然索取的同时，尊重自然意志，遵循自然规律，时刻不忘回馈自然和养护自然，从而在人类和自然之间建立起复合的生态平衡机制。经济学家指出：“真正文明”的产出，应当从生产量中扣除低于平均效率的能源浪费及污染等部分，否则速度越高的经济效益越低，这是一种不可持续的(虚假)繁荣。2.2煤炭开采与环境矿区在开发建设之前与周围环境已形成了一定的协调方式，而一旦开发地层被采空和破坏，大量废弃物因此而产生,原有的环境系统发生了巨大的变化，由此形成了独特的矿区的生态环境问题。若不及时控制与治理,历史证明必将后患无穷.因此有人提出不要因为矿产资源的开发而带来威胁人类生存的环境灾害。“莫让资源大省成为环境灾害大省”。事实上采矿是以破坏环境为国民经济作贡献.煤炭开采对环境的破坏和污染表现为:对土地资源的破坏。煤炭开采对土地资源的破坏损害，井工开采主要表现是地表塌陷和矸石山的压占。对水资源的破坏和污染。煤炭开采破坏地下水资源表现在对其进行人为疏干排水和采动形成的导水裂隙对煤系含水层的自然疏干,破坏了地下水资源。同时开采以及堆积的矸石山还可能污染水资源。对大气环境的污染。主要来自矿井排出的煤层瓦斯和煤矿矸石山的自燃所形成的废气。开采对各个地区的影响特点是:1)在人口密集的平原地区,地表沉陷将使耕地丧失其使用功能，变为常年积水区.2)在草原地区使草场造成严重破坏，导致区域景观格局彻底改变。长期疏干地下水将导致潜水位明显下降，一些季节性水泡子将逐渐缩小乃至消失。3)对我国晋陕蒙地区的黄土丘陵地带，采煤将对地表植被造成严重破坏，进一步加剧增加进入黄河的泥沙量。4)在宁夏、新疆等地区采煤引起的地表扰动和浅层地下水疏干，势必会引发沙丘活化，扩大荒漠化面积。山西、陕西、内蒙是我国煤炭主产地,由于煤炭资源的大面积、高强度开采．地表塌陷、地下水破坏、植被衰退等已成为该地区的共性问题。矿区生态系统失衡问题进一步突出，煤炭开发带来的一系列环境问题．已成为影响矿区社会安定和经济社会可持续发展的“黑色生态灾难”。甚至使许多村庄丧失了基本生存条件。而解决这些问题的关键．除了在新的开发过程中注意生态恢复和环境保护外．亟待建立一套完善的煤矿塌陷评价和补偿机制.2.3开发规模与环境容量以山西为例:山西煤炭产量5亿吨占全国的1/4-1/3，因而开采对环境影响最大。据山西报道:从1978年到2003年．山西共采出65.3亿吨．本省能耗,按产值计仅需其产量的1/10.除部分变为电力输出外,80%的原煤运向省外.根据山西调查每生产1吨煤付出的资源安全生态环境和后继发展能力代价惊人.如采1吨煤动用2.5吨资源,损耗2.48吨水资源.由此造成生态环境损失约3988．54亿元。而如果要恢复原来的生态环境．需投资1035．44亿元。有人根据山西２００２年公布数据GDP为２０１７亿元:其中自然资源损耗４７０．３２亿元，占GDP的２３．３１％．环境损耗２０３．６１亿元，占GDP的１０．０９％．总损耗６７３．９３亿元，占总GDP的的３３．４％.实在得益的GDP为１３４３．５７亿元，占GDP的６６．６％．即2/3.其它,1343.07亿元67%自然资源损耗,470.32亿元,23%环境损耗,203.61亿元,10%各项消耗占2002年山西省GDP比例山西省当年GDP2017亿元大量的煤炭开采对山西的土地、空气和水资源环境造成很大影响.有些甚至是难以再恢复的.以采矿对水资源影响为例:通过对山西5403个矿井的调查，在年生产量为25871．18万吨时，排水量为22486．47万m3，吨煤排水系数为0．87。山西煤炭大规模开采，不仅对地下水系中的裂隙水有很大影响而且对泉流量影响也较大，甚至达到干枯.全省岩溶泉水资源量26.3亿m3／a,但１５．８亿m3／a外流分布在河流下游及省境边缘.例：晋祠泉晋祠泉域基本包括整个西山煤田，据不完全统计，在泉域内分布的煤矿共有392座，开采能力3822．75万吨／a，总排水量达2068．17万m3／a。随着煤炭及地下水的不断开采，泉水流量逐渐减少，于1994年5月断流。见图.由于区位及煤炭经济特点造成价格的不协调,再加上山西是个缺水省,限制了发电的容量,靠煤化工又涉及污染治理问题.因此对山西来说如何依靠煤炭取得效益?产量与环境容量的关系如何?在煤炭产量80%外运,要形成产业链又对环境形成压力这些都是困扰山西经济发展的难题.按”山西”自己说：20年大规模，高强度，大面积开采，结果是排放“三废”严重，生态环境失衡，生存环境恶化，生活质量下降。因此在生态环境比较脆弱的山西(事实上对每一个地区,尤其是西部地区)存在资源开发与利用的容量问题和实现经济增长与环境的双赢.为此,技术进步、经济和环境政策将产生重要影响2.4值得思考的几个问题1,环境是稀缺资源,煤炭开采对环境的影响很多是不可逆的.长时期来煤炭开采技术主要是保证安全、提高回收率、高产高效.而忽视了大规模开采对环境的保护.显然,必须要形成”资源与环境协调开采技术”,使开采导致的环境破坏控制在环境允许容量内.2,在另一方面,煤炭产地以它的资源为国家作出了贡献，照例最后应该成为矿工的绿色家园.事实是很多煤炭城市在资源枯竭后不仅损失了资源而且还破坏了生态和环境,留下了贫穷.coalmining’svisageasapredatorontheenvironment.破坏了采矿工作者的形象。历史的教训必须记取3,由于矿产资源与土地、水、植被等环境要素紧密相关.采矿将直接构成对它们的破坏.煤炭是在几十亿年经地质作用富集起来.煤炭是不可再生资源是稀缺资源.而环境也是亿万年来自然力造成,破坏后不可再逆.因而也是稀缺资源.煤炭是我国主体能源.随着开采规模的扩大,对环境的影响越加显著.因此必须要依靠技术进步,在损害环境最小的状态下取得最大量的资源或者在同样环境损害状态下达到最大资源回收率.提出:即环境损害/单位资源最小(三)资源与环境协调（绿色）开采的内涵我国能源的主体是煤炭,目前产量和消费量都已超过了世界的1/3.因此我国必须形成“绿色矿业”.它包含开采与利用两部分,“绿色开采”或者说采矿的绿色开采技术,其内涵就是要减少对环境破坏，就是要形成一种资源与环境协调一致的开采技术。即:环境损害/单位资源最小我们必须Tochangecoalmining’svisageasapredatorontheenvi-ronment.3.1对原有矿井废弃物实现资源化和再利用在矿区范围内除开采煤炭,应该减少对土地的破坏和矸石的排出。从广义资源的角度论，对矿区范围内的地下水、煤层内瓦斯、以至于煤矸石和在煤层附近的其他矿床都应该将其资源化,并视为这个矿区的开发对象而加以利用。原来的定义:矿井瓦斯（gascontentincoalseam)-矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体。其实瓦斯是清洁能源，浓度大于90％．发热量大于8000kcal/m31M3瓦斯可发电3-3.5Kwh。矿井水文地质类型（hydrogeologicaltypeofmines)：根据矿井水文地质条件、涌水量、水害情况和防治水难易程度，……类型。事实是地下水应资源化在防治的同时加以利用.其他，塌陷地的复垦和矸石作为塌陷地的复垦材料以及制砖利用等。3.2开采技术涉及方面（1）采矿方法的改变。如：地面建筑物保护的充填与条带开采(含条带充填）技术;采空区以及离层区充填技术；煤与瓦斯共采技术。保护地下