煤炭清洁开采技术和环境保护

第21卷第6期龙岩师专学报2003年12月Vol.21 No. 6Journal of Longyan Teachers CollegeDec.2003煤炭清洁开采技术和环境保护周桂铨摘要:分析煤炭生产引起环境污染和损害,提出煤炭清洁开采技术,在生产高质量煤炭的同时,又 做到把对环境的影响降到最低程度。关键词煤炭生产清洁开采环境保护中图分类号: TD82 Z38 .文献标识码: B文章编号: 1672 - 044X(2003 )06 - 0078 -03煤炭是我国经济建设和发展的重要能源,工业建设、农山谷或河道.上,甚至占用耕地。地下开采引起地表大面积塌.业生产和人民生活都离不开煤炭。2002 年我国产煤高达近陷,破坏了塌陷区的耕地和民居,使塌陷区地表土层疏松、水14亿吨占. -次能源产量的75%。近20年来煤炭在中国能土流失土地资源恶化破坏了生态环境和自然资源。源消费构成中占70%以上。据预测,这个比例在今后相当长1.5水资 源污染和损失问题时间内不会有较大的变化。但是,煤炭在开采、储运、加工利矿井开采活动需要疏干排水,大量地下水被抽放到地用过程中,都会对生态环境产生污染和破坏,直接影响了人面使地下水位下降开采范围内的水资源生态受到破坏。另民身体健康和生活、生产的正常进行。.一方面,井下废水排向地面,严重污染了地表水资源和江河1煤炭生产引起 环境污染和破坏问题湖泊,加剧了矿区工农业生产和人民生活用水本来就不足的1. 1煤矸石污染问题困难。煤矸石是煤炭生产过程中排出的主要固体废物, 矸石量1.6 其它污染和破坏-般为出煤量的20%左右。大量矸石排向地表,占用了大量由于煤炭开采而对环境的污染和破坏,还涉及到对植被土地,据统计,全国煤矸石累计堆积量已达30亿吨,占地的破坏，对土地的污染产生滑坡、泥石流、矿震、酸雨及飘尘5500万平方米。煤矸石中含有大量的硫等有害物质,在烈日等,直接或间接地影响人类生存环境和身体健康。高温下容易自燃,产生大量的二氧化硫、- -氧化碳、硫化氢等2煤炭清洁开采技术有害气体,还排出大量的烟尘对生态环境造成严重的大气污煤炭清洁开采技术是指在生产高质量煤炭的同时,又做染。到把对生态环境的污染减少到最低程度。煤炭清洁开采技术1.矿井废水污染问题是一种事前防止污染的技术, 是从源头上减轻和阻止污染产矿井废水是伴随着煤炭开采而产生的,由地表渗透水,生，,同时又力求减轻污染后的治理难度和工程量。煤炭清洁岩溶水、矿坑水,以及生产、防尘用水等组成。由于矿井废水生产是围绕着治理和减少煤炭生产过程中产生的废渣、废排放量大,持续性强,而且含有大量的重金属离子、酸和碱、气废水以及对生态环境损害而进行的。固体悬浮物、选矿药剂等。这些废水没有经过净化处理,直接2.1减少井下出矸量的技术排向地表的江河、湖泊和农田,严重影响了水生动植物的生2.1.1全煤巷开拓技术长和存活,废水渗入地下,将对地下水资源造成严重污染危全煤巷开拓技术是指所有矿井开拓巷道都布置在煤层害人类用水和身体健康。中,除极少数峒室需要开掘在稳定的岩层中外。全煤巷开拓1.3矿井废气污染问题不仅有利于煤炭的清洁生产,而且基建投资少,矿井投产快,造成矿井废气污染的原因是多方面的,主要有煤炭生产在建井期间就可以生产煤炭。也就是说,全煤巷开拓可以直过程中释放的煤层气(瓦斯),和用炸药落矿、用柴油机为动接从煤层地表露头沿煤层边开拓边回采, 很快收回矿井建设力的设备而产生的有毒气体。废气污染导致气候条件发生变投资。全煤巷开拓基本上消除煤矸石的排出。目前一些采矿化,破坏臭氧层产坐温室效应”，还会形成酸雨。另外,煤炭发达国家如:英国、德国、美国等,为减少矿井出矸量都采用开采、运输过程中会产生大量的粉尘，夹带着有毒物质，形成全煤巷开坏乃名性巷並行的开坏方式。许多新设计的矿井已飘尘对空气造成严重污染。取消排中国煤化工杂。近年来我国一些新1.4 土地占用和破坏问题设计的IYHCNMHG式而设计。而大多数中、煤炭生产过程中产生的大量固体废物排向地表,堆积在小煤矿基本上都是无岩巷开拓。全煤巷开拓能够得到应用和.收稿日期2003- -04- -25基金项目龙岩师专自然科学项目(Z03014)78发展,有以下理由:A、机械化采煤,生产高度集中,回采速度.用喷雾降尘,还可用声波雾化降尘和荷电喷雾降尘。3、 掘进加快巷道维护时间缩短,而矿井服务年限也相应减短。B、新工作面防尘技术,对炮掘面的防尘,应针对不同尘源而分别的先进的巷道支护材料及技术的出现,使大断面的煤巷也能.防治。炮掘面的主要尘源有打眼、放炮、装车。打眼时采用湿长期维护使用。C、大功率长距离高强度胶带输送机替代轨道式打眼,降尘效率达90%以上。对干式打眼应采用干式捕尘矿车来运送煤炭、材料等,而对巷道的坡度起伏无严格要系统,由孔口捕尘罩、导尘软管及捕尘器组成,降尘效果较为求。D、 全煤巷开拓使矿井开拓系统和采区巷道布置简单化,理想。放炮时的防尘在放炮前对距工作面30米范围的巷道由此运输、通风、排水等系统也简单化。周边进行喷水洗尘,爆破时使用水炮泥,启爆后喷雾洒水、水2. 1.2 取消采区岩石集中巷技术幕净化和通风除尘。装车时的防尘采用喷雾酒水、水幕净化由于新技术的出现,特别是机械化高强度开采的应用，和通风除尘。对机掘面的防尘-是掘进机内、外喷雾洒水防出现了许多三一”矿井,即一个矿井一个采区一个回采面。尘,这是降低机掘面粉尘浓度的有效措施,若将掘进机外喷回采工作面高速向前推进,全矿同时开采的煤层只有- -个，雾压力提高降尘效率可达93%以上。二是掘进面抽尘净化,采区岩石集中巷失去作用。另外,在近距离煤层群开采和厚主要是利用除尘器将含尘空气吸入除尘器中净化处理。煤层分层开采中, 为了集中运输和利于巷道维护,传统设计2.2.2矿 井煤层气治理技术中都用岩石集中巷和采区集中上(下)山联合布置方式,这不煤炭生产过程中释放的煤层气(瓦斯) ,对大气环境产生仅要排出大量矸石,而且岩巷掘进工程量大、速度慢、难度.温室效应”,同时也是煤矿安全生产的最大隐患。据初步测大、成本高。取消岩石集中巷采用煤层集中巷不仅在技术上算,我国每年通过煤矿井下通风排放的瓦斯约有60亿立方和经济上都能取得良好效益,又能减少矸石排出量,达到清米,这不仅对区域环境造成严重影响,而且对全球大气环境洁开采和减少污染。也造成影响。因此研究煤层气资源的开发和利用,既可以减2.1.3矸石井 下处理技术少其向大气中的排放量,又可以消除瓦斯的灾害隐患, 同时对井下开掘岩巷而产生的大量矸石, 不运至地面,直接还提供了廉价的优质能源。开发利用煤层瓦斯可将保护环.在井下进行处理,可减少地面堆矸消除污染,还可节省矸石.境、矿井瓦斯灾害防治、优质能源供应三个领域紧密结合起的井下、井上运输费用。矸石不出井技术是通过各种技术手来。这在国外发达国家已获成功取得明显效益。我国通过与.段,将岩巷掘出的矸石,运送到井下矸石处理场破碎,破碎后发达国家合作进行试点也取得良好效益。的矸石可用于采空区充填、巷道壁后充填和井下铺轨、混凝瓦斯抽放技术是治理煤层气的有效措施。煤炭生产过程土施工或向废弃巷道排放。充填方法有手工充填、机械充填、中预先抽放煤层中的瓦斯,可以有效地甚至是大幅度地减少水力充填和风力充填等。矸石井'下处理需要开掘一些场地,生产中瓦斯涌出量。这不仅是确保安全生产的重要技术措增加部分设备,从而增加了井下生产与辅助系统的复杂性,施,也是减轻矿井排放废气对环境污染的重要途径。瓦斯抽使矸石井下处理费用增加,只有在井下年处理矸石增加的费放技术根据煤层赋存条件的不同有如下方法:开采层抽放、用,少于矸石在地面排放所需的运输费用、土地占用费,地面邻近层抽放、采空区长孔抽放、钻孔抽放、巷道抽放和综合抽塌陷费与环境治理费等时才具有经济可行性。放等。邻近层抽放和采空区长孔抽放是井下抽放技术的发展2.2减少井下粉尘、废气污染技术方向。使用采前抽放、边采边抽同采后采空区抽放相结合的2.2. 1井 下粉尘治理技术.抽放方法,可使煤层气抽出率达到50%以上。预计在近几年井下采煤工作面、掘进工作面和煤炭转载点产生的粉尘内,我国以井下抽放方法为主开发煤层气将会得到迅速发污染,给矿工身体健康带来严重影响,也给矿井带来安全问展,其开发和利用的规模在我国能源结构中将占有相当的此题。减少和消除井下粉尘污染的措施有:1. 煤层注水技术。这是.例。煤矿防尘最根本、最有效的治本措施之-。 煤层注水可以湿润2.3矿井废水治理技术煤体、软化煤层减少产尘量使产尘浓度降低65% -85%还矿井水主要由地表渗透水、岩溶水、矿坑水和生产、防尘可减少瓦斯涌出量降低工作面瓦斯浓度。煤层注水技术适用水等组成。矿井废水的治理,可以采用分类排放、净化处用于机采面或炮采面,炮采面防尘还应结合水炮泥、爆后喷理、回收复用等技术。在矿井水中岩溶水占60%之多,而岩溶.洒水等措施。2、 采煤工作面降尘技术。采面是产尘量最大的水多为未被污染的地下水,若能将岩溶水与其他矿井水分开场所,约占矿井产尘量的60%左右,是煤矿粉尘防治的重点排放,则不会对环境造成污染,还可以利用,因为岩溶水基本区域。A、采煤机高压外喷雾降尘技术,主要是利用高压减小符合生活用水标准，可开发加工净化成矿泉水。对于生产、防雾粒度,提高雾粒密度和飞行速度,增加雾粒与粉尘的碰撞尘产生的煤泥水、废水,可在井下中央设污水沉淀净化水仓,机率及附着力,提高雾粒对粉尘粒的俘获率,总降尘率可达经技术处理后的净化水,采用循环供水系统,供采掘工作面.90%以上。该技术降尘效率高、装备简单、容易实施。B、 采煤及各用中国煤化工。该技术既可减少废水机径向雾屏降尘技术,是将采煤机外喷雾装置进行改进的技排放5M口产废水中含有大量的污术。在采煤机摇臂下靠近滚筒部位加装水雾喷嘴这样在滚染物质...THCNMH G中的有用元素和能源物筒靠人行道侧形成一道径向水雾屏,对控制和沉降滚筒生产质，可采用物理处理技术和生物化学处理技术加以提取回的粉尘有较好的效果。C、 运输机转载点的防尘技术,主要采收便可变废为宝化害为利。793清洁型水力采煤技术和地质条件复杂煤层的机械化开采的有效途径。清洁型水力采煤技术是将综合预防环境污染的技术应4结语用于煤炭水力开采过程中，最大限度地减轻或消除煤炭开采煤炭清洁生产将综合预防的环境策略持续地应用到生对生态环境造成的影响。水力采煤是利用高压水射流直接破产过程和产品中,滑洁生产包括节约原材料和能源,淘汰有落煤体，并借助水力来完成全部或部分运输提升工序的机械毒原材料,尽量降低“三废”排放量及其毒性污染,臧少产品化开采工艺。清洁型水采技术包括经济型水采和区域化水在整个生产周期过程中对人类和环境的影响。这是- -项具有采,实现了闭路循环供水,不仅减少了用水量.而且减少了废广泛实用型环保技术，也是支持煤炭工业可持续发展的平水排敢量。闭路循环供水比开式供水，废水排放量可减少台。它不但能为国民经济建设提供高质量的清洁能源，而且80%左右。经济型水采技术是相对传统水采工艺及装备而言能改善人类生存的地球的生态环境。的，它以水采煤泥水浓缩、澄清、排送和水的循环复用为核心，该技术既可用于老水采矿井，也可用于旱采改水采矿参考文献:井。区域化水采技术是在旱采矿井的某- - 区域或某一水平单[1]李金柱,等.煤炭工业可持续发展的开发与利用技术独实行水采,并实现采区脱水、浓缩、澄清处理后的煤炭,纳[M].北京:煤炭工业出版社,1998.人旱采区的运输系统,澄清后水循环使用。该技术可以解决[2]任守政,等.洁净煤技术与矿区大气污染防治[M].北难采煤层的开采问题，尤其是生产能力较小、涌水量大的矿京:煤炭工业版社,1997.井。清洁型水力采煤技术也是解决不稳定煤层、急倾斜煤层(上接第77页)表3不同栽培质对瓶苗移 裁成活的影响表2不同培基对瓶苗根 系的影响栽培基质移裁苗数成活苗数成活率(%)盐培养基配方生根率根系键细沙50020(100%)壮程度煤灰17341 1/2MS + IBA2.00mg/L细沙:煤灰(1:1)25o21/2MS + IBA2. 00mg/L+肌醇2.00mg/L34.5弱砖:细沙:煤灰(1:1:1)3831/2MS + IBA2. 0mg/L+水解酪蛋白1.00x l0'mg/L 43.0中砖:木炭:椰糠(4:1:1)_54541/2MS + IBA2.00mg/L+香蕉泥1.00x 10'mg/L80.03小结s 1/2MS +IBA2 00mg/L+水解酪蛋白1.00x 10'mng/90.0 粗壮3.1用组 织培养法快繁石斛兰,应选取茎尖作为外植体,且L+香蕉泥1. 00 x 10°mg/L基尖不宜过小，带1~2个叶原基，成活率高，不易褐化死1/2MS + IBA2.00mng/L+ 2. 00mg/L +水解酪蛋白100较粗壮亡。1. 00x 10'mg/L+香蕉泥1. 0010mg/L2.4 试管苗的移栽3.2在石斛兰壮苗生根的培养基中添加激索(IBA)、有机物当石斛兰试管苗长5~7cm高(有3片以上真叶)时,就质(肌醇、水解酪蛋白)及天然物质(香蕉泥),对根的形成有可进行移栽。出瓶前将瓶苗移至自然漫射光的室内炼苗7d,一定的促进作用,其中以香蕉泥的作用最为显蓍。以增强试管苗对室外环境的适应力，提高其移栽成活率。移3.3石斛兰瓶苗移栽的关键是选取较适宜其生长的栽培基栽前先洗净试管苗根部培养基，用0.2%甲基托布津溶液浸质。石斛兰喜较高的空气湿度，但基质又不能过于潮湿或干泡15min,然后移植到几种基质中(表3)。小苗移栽后应浇透燥，否则根部易腐烂或干枯。砖:木炭:椰糠(4: 1: 1)混合的基水,放入温室大棚内，定根前要控制水分,只要保持叶面及基质既疏松透气又保水保肥，适合石斛兰生长的要求,是一种质湿润即可。石斛兰较适宜生长的温度为15 ~25C,空气相较理想的移栽基质。(作者单位:龙岩市农科所)对湿度为70~80%。从表3可以看出,较为理想的栽培基质为砖:木炭:椰糠为4: 1: 1(体积比),此基质既疏松透气又保水保肥，是石斛兰组培苗最优的裁培基质,移栽成活率高达[1]曾宋君,程式君,等.五种石斛兰的胚培养及其快速90% ,其次是砖:细沙:煤灰为1:1:1,移裁成活率达76% ,而繁殖研究[J].园艺学报, 1998 ,25(1):75 - 80.细沙、煤灰和细沙:煤灰(1: 1),成活率较低,不适应作石斛兰[2]叶秀.石斛兰组织培养和细胞学观察[J].园艺学报，的移栽基质。1995 ,22(1):83 -87.[3]谭文澄,戴策刚.观赏植物组织培养技术[M].北京:中国林业中国煤化工TYHCNMHG8