“美丽矿山”建设初探

申宝宏，陈佩佩

(1.中国煤炭科工集团有限公司，北京100013;2.天地科技股份有限公司，北京100013)

党的十八大明确把“富裕中国、小康中国、生态中国、美丽中国”列入国家发展目标，在十八大报告中将推进生态文明建设独立成篇集中论述，并系统性提出了今后5年大力推进生态文明建设的总体要求，强调要把生态文明建设放在突出地位，要纳入社会主义现代化建设总体布局［1］。我国是煤炭资源开发和利用大国，“美丽矿山”建设是美丽中国建设的重要组成部分。

1 我国煤炭开发的现状

煤炭是我国重要的基础能源，在国家能源体系中发挥着基础性保障性作用。2011年，煤炭在我国一次能源生产和消费结构中的比重分别达到77.5%和68.8%，煤炭在相当长时期内仍将是我国的主体能源［2］。近年来我国煤炭产量快速增长，由2005年的2.35Gt快速增长到2012年的3.66Gt，年均增加近0.2Gt。“十一五”期间，我国煤炭生产和主要用煤行业对GDP总量和增量的总贡献率分别达到15%和18%左右。在当前能源需求持续增长、能源结构调整加快、安全要求越来越高、资源节约力度加大、环境保护约束增强的发展环境条件下，煤炭开发越来越受到资源、环境、安全以及开采技术装备等主客观因素的制约，面临诸多难以解决的问题。

与世界主要产煤国家相比，我国煤田地质条件总体复杂、灾害严重，并呈现南方较北方复杂、东部较西部复杂的特征，瓦斯、水害、顶板等主要灾害的分布也基本符合这一规律［3］。资源赋存条件决定了我国煤炭开采难度大，安全生产风险大，同时对环境影响也大。重点煤矿的近50%属高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井，受奥灰岩溶水威胁矿井占67%，普遍存在顶板砂岩水。煤炭开采过程中还存在粉尘、噪声、高温、振动、高湿、中毒等职业危害因素，对职工健康与安全造成较大威胁。

煤炭的大量开采和利用在保障国民经济和社会发展的同时也造成了日益严重的环境问题。全国约有60×104hm2塌陷农田土地，煤矸石地面堆积约4.5Gt，占用土地超过2×104hm2，年新增煤矸石0.3Gt;全国矿井年总排水量在4.5Gm3左右，净化利用率较低;我国煤矿大多是瓦斯矿井，年排放的瓦斯超过30Gm3，2012年全国瓦斯抽采及利用量分别为12.5Gm3和5.2Gm3，利用量仅占抽放量的41.6%;我国煤炭消费仍以原煤为主，全国原煤入选比例约50%，大量原煤直接燃烧形成了以煤烟型为主的大气污染。

严峻的煤炭安全生产形势和环境问题不仅严重威胁着人民群众的生命安全和身体健康，也与“以人为本，构建社会主义和谐社会”的科学发展观极不相符，产生了较为恶劣的社会影响。大力发展绿色矿业，建设“美丽矿山”刻不容缓。

2 “美丽矿山”相关概念的发展

2.1 “绿色发展”、“可持续发展”一直是我国发展战略的重要部分

党的“十五大”报告中就明确提出实施可持续发展战略。“十六大”以来，在科学发展观指导下，党中央相继提出走新型工业化发展道路，发展低碳经济、循环经济，建立资源节约型、环境友好型社会，建设创新型国家，建设生态文明等新的发展理念和战略举措。在“十七大”报告中又进一步明确提出了建设生态文明的新要求，并将到2020年成为生态环境良好的国家作为全面建设小康社会的重要目标之一。党的十七届五中全会明确要求“树立绿色、低碳发展理念”，推广绿色建筑、绿色施工，发展绿色经济，发展绿色矿业，推广绿色消费模式，推行政府绿色采购…… “绿色发展”被明确写入“十二五”规划并独立成篇，表明我国走绿色发展道路的决心和信心［4］。

2.2 煤炭行业的绿色发展

煤炭开采带来的一系列环境污染问题早已引起各界人士的重视。我国煤田地质条件复杂，共伴生资源种类繁多，针对我国煤矿的实际条件，多年来人们从矿区沉陷土地的复垦、矸石发电和制砖、矿井水处理和综合利用、瓦斯抽采与利用等方面进行了深入研究，提出了一系列发展循环经济和保护生态环境的技术和方法。

2003年钱鸣高院士结合“循环经济”和“绿色矿业”的概念，提出了煤矿的“绿色开采”的概念，并阐述了它的内涵和技术体系［5］。此后多位学者针对绿色开采技术进行了研究和应用，近年来充填开采、瓦斯抽采与综合利用等技术得到了较快地发展和应用。2010年，中国工程院组织实施了“中国煤炭清洁高效可持续开发利用战略研究”重大咨询项目，谢和平、王金华、申宝宏等针对我国煤炭资源开采的现状及存在的问题，提出了煤炭资源“科学开采”和“科学产能”的概念和内涵［6］。

目前绿色开采技术还存在诸如工艺复杂、生产效率低、成本较高等问题，且绿色矿山建设和绿色开采需要大量增加企业的投入，因此应用推广缓慢，亟需在这方面加大投入力度，为“美丽矿山”建设提供技术支撑。

3 “美丽矿山”的内涵

“美丽中国”是一个语言形象、内涵丰富的发展新目标。美丽中国，是环境之美、时代之美、生活之美、社会之美、百姓之美的总和。其中，把生态文明建设放在突出地位，并融入经济建设、政治建设、文化建设、社会建设的各方面与整个过程，这种五位一体的做法是建成“美丽中国”的关键。

煤炭开采，是人类进行煤炭资源利用的第一步，其对环境的影响巨大，要建设“美丽矿山”必须以科学发展观为引领，在地质、生态环境相协调前提下，以实现安全、绿色、经济开采等为综合目标的全面科学开采，实现矿山生态文明建设，促进矿山可持续发展。“美丽矿山”的内涵应包括安全、绿色、经济、社会协调地可持续发展。“美丽矿山”的概念模型见图1。

图1 “美丽矿山”建设概念模型

3.1 安全矿山建设内涵

安全是“美丽矿山”必须的基本保证，也是矿山建设的重点。安全矿山建设应按照“以人为本”科学发展观的要求，通过持续加大安全投入，采用先进的安全技术和监测、管理手段，实现事故发生率低、职业病发病率低、职业安全健康有保障的安全发展。安全矿山建设有以下三方面的特点:

(1)充分体现以人为本的理念，尊重矿工的生命权和健康权。

(2)充分反映出煤矿企业对瓦斯、水、火、顶板及冲击地压等煤矿主要灾害的控制能力。

(3)不仅以人的生命安全和健康作为评价标准，且要督促煤矿企业采用先进的安全技术和监测、管理手段，并将人员的安全保障措施统一纳入安全生产度的评价，解决煤矿生产人员的后顾之忧。

3.2 绿色矿山建设内涵

绿色矿山建设是按照环境友好的发展要求，通过控制开采、保水开采、矸石井下充填与地面加固、土地复垦、矿井水综合利用、矿井瓦斯抽采利用、煤炭地下气化等技术的综合利用，改变传统采煤工艺造成的生态与环境问题，在实现煤炭资源高采出率的同时，大幅减轻煤炭开采对生态环境的破坏，使环境资源得到最优配置，与自然之间建立起复合的生态平衡机制。绿色矿山建设有以下三方面的特点:

(1)广义资源的特点 在矿区范围内的煤炭、煤层气、地下水、共伴生矿产以及土地、煤矸石等都是开发利用对象，转变了原有矿井废弃 (或有害)物的观念。

(2)源头治理的特点 从开采设计时就采取措施，从源头消除或减少采矿对环境的破坏，而不是先破坏后治理。如通过采矿方法的改变和调整实现地下水资源的保护、减缓地表沉陷、减少瓦斯和矸石的排放等。

(3)生态环境友好的特点 形成一种与环境协调一致的开采方式，有效减少资源开采对生态环境的影响，促进资源开发与环境、区域经济和社会协调发展。

3.3 经济、社会协调可持续发展内涵

经济、社会协调可持续发展包括三方面内容:坚持“以人为本”;保障从业人员的经济、社会地位;实现煤炭生产的社会协调。煤矿建设与生产须考虑全周期经济成本的投入，按照科学程序和方法，通过各种先进机械在特定地质条件下的配套使用，大幅提高煤炭开采的机械化程度，实现全员效率高、生产信息化与智能化程度高、装备适应能力强的开发模式，以确保行业长期稳定健康发展。

4 “美丽矿山”建设展望

4.1 地质保障技术与装备

地质保障是“美丽矿山”建设的基础，只有将整个矿山的地质条件都探查清楚，才能采取有效的事故预防措施，保障矿山建设和生产安全。“美丽矿山”建设需要建立地面和井下、井巷联合的采区三维地质体精细描述技术体系，开发随采掘机载连续超前地质灾害及构造探测的成套技术与装备，实现掘进工作面前方灾害地质体超前预测和精确定位，对回采工作面上下方的地质异常体及采掘过程中的动力异常进行预报，对回采煤质进行随采动态检测。让矿山地质体以“透明”状态呈现在人们的面前。

4.2 煤炭安全开采技术与装备

“美丽矿山”建设需要加大安全生产投入，强化安全科技创新，保障矿井的安全生产和从业人员的职业健康。结合矿井开发强度加大、开采深度增加、多灾种耦合等新挑战，开发矿井生产、环境、灾变一体化监控技术，实现对瓦斯、水、火、顶板等各种灾害综合监控和预警。加大安全科技投入，实现高瓦斯矿井低瓦斯工作面开采，高水压煤层低水压开采，松软破碎岩层有效支护和控制。在掌握煤与瓦斯突出、冲击地压等矿井动力灾害致灾过程及耦合机理的基础上，强化预警及防控技术装备的研发。加大事故应急救援技术和装备研发，配备和完善煤矿应急通讯、指挥决策、安全避险装备;研发灾区侦检探测可视化系统、深部矿井快速救援钻机及成套技术、飞行侦测技术装备、灾区探测救援机器人、矿井潜水救生装备等。更加注重职业健康，开发和完善粉尘毒物作业场所集成高效在线全过程监测监控系统、便携灵敏快速直读的职业危害监测仪器设备等。

4.3 煤炭绿色开采技术与装备

在煤炭绿色开采方面，通过调整开采布局，优化开采方案，控制开采强度，采用充填开采等开采措施，以及生态治理、工程利用、土地复垦等开采沉陷区的综合治理和利用，尽可能地减少采矿对地面土地的损毁。采用保水开采、控水开采、局部疏水开采等措施减小开采对地下水体的破坏;开发矿井水井下处理就地利用技术、矿井水深度处理技术、地下水人工补给技术、矿区水循环利用技术，实现矿井水零排放。开发煤层气 (煤矿瓦斯)高效抽采与综合利用技术、煤矿区煤层气就地发电利用技术、矿井乏风瓦斯利用技术、深部矿井瓦斯抽采与热电冷联供技术，实现矿区煤与煤层气协调开发，高中低浓度煤层气得到充分利用，矿区瓦斯近零排放。

4.4 煤炭高效开采技术与装备

随着矿井装备的信息化和智能化技术的突破，采掘工作面装备具备环境信息感知、智能监测、远程控制和自动执行功能，实现煤矿采煤掘进自动化、少人化生产。开发竖井掘进机、立井井壁整体移动吊盘，实现矿山竖井井筒破岩机械化、控制自动化。开发全断面矩形快速掘进机、掘锚综合机组等成套技术与装备，全面提升掘进与支护施工的机械化与自动化水平。开发自动化高可靠性巷道可伸缩带式输送机和蓄电池与柴油双动力源井下胶轮车运输系统，实现井下运输的连续化。开发大型露天煤矿生产系统关键技术与装备，重点突破输送机自动纠偏、排土机卸料臂多自由度调节等关键技术，研制移置式输送机、排土机等关键装备，提高大型露天煤矿生产装备的配套能力和整体水平。

5 “美丽矿山”建设途径展望

5.1 将实现“美丽矿山”建设纳入国家和煤炭行业建设总体布局

面对资源约束趋紧、环境污染严重、生态系统退化的严峻形势，以“美丽矿山”为目标，结合国家重大需求和行业发展需要，把矿山生态文明建设放在突出地位，纳入国家和煤炭行业建设总体布局。加强相关部门的协调配合，建立全国统一、协调、权威的部际行业协调管理机制。集中国家和社会的力量，统一行使产业政策、发展规划、科技进步、行业标准、生产安全等管理职能，多方面力量共同努力，实现“美丽矿山”建设。

5.2 将生态文明建设作为关停并转、新建矿井准入依据

建立基于“美丽矿山”建设的标准体系，规范和约束煤炭生产与供应，提高煤炭开采行业准入门槛，限定煤炭开采的资源、安全、环境、装备等条件，符合条件的准予开采，达不到国家规定标准的企业强制退出煤炭生产，对资源浪费严重、安全生产条件不达标、瓦斯防治能力不足、对生态环境破坏严重的煤矿坚决予以关闭，引导煤矿向安全、绿色方向发展。按照保持已有，改造一批，以新建矿井为主的原则全面推进“美丽矿山”的建设，从科技上进行攻关和技术改造，新增产能严格按科学开采要求开工建设。

5.3 完善煤炭完全成本体系，引导企业投入“美丽矿山”建设

完善煤炭成本项目构成，应包括安全、绿色、高效开采成本和生态环境、社会建设所发生的成本，健全煤炭成本核算制度;改革煤炭价格形成机制，消除煤炭价格市场化的体制性障碍;加快制定煤炭“美丽矿山”建设的财税优惠政策 (包括增值税、所得税和资源税等优惠政策)，为形成煤炭“美丽矿山”建设的良性成本补偿机制提供法律制度保证，引导企业积极投入“美丽矿山”建设，确保“美丽矿山”发展的长期性和可持续性。

［1］杨伟民.解读十八大报告:努力建设美丽中国．中国城市低碳经济网 ［DB/OL］http://www.cusdn.org.cn news_detail php?id=227063.2012－11－09.

［2］国家能源局综合司，煤炭工业洁净煤工程技术研究中心.能源数据2012［R］.2012.

［3］申宝宏，雷 毅，刘见中.中国煤矿灾害防治战略研究［M］.徐州:中国矿业大学出版社，2011.

［4］徐 琦.把生态文明建设放在突出地位——党的十八大报告新意解读，中国环境保护部网站［DB/OL］http://www.zhb.gov.cn/zhxx/hjyw/201211/t20121112－241815.htm.2012－11－12.

［5］钱鸣高.绿色开采技术的概念与技术体系 ［J］.煤炭科技，2003，13(4):1－3.

［6］谢和平，王金华，申宝宏，等.煤炭开采新理念——科学开采与科学产能［J］.煤炭学报，2012，37(7):1069－1079.