试论露天煤矿绿色开采工艺的应用与发展

谌洪书　秦明华

摘 要：目前世界上采用的工艺与设备大致分为间断、连续与半连续3种类型。随着近年来世界经济快速增长对煤炭等能源需求的增大，发达国家的露天煤矿开采技术及设备发展迅猛，新工艺、产品、新技术不断涌现和完善。这些工艺的不断发展既是与决定开采方式的因素相适应的结果，同时与工艺相匹配的新设备的运用也决定了未来采矿业的发展方向。本文主要就对露天煤矿绿色开采工艺的应用与发展进行分析和探讨。

关键词：露天煤矿 绿色开采工艺 应用 发展

引 言

煤炭属于不可再生资源，由于其在我国能源资源中占有很大比例，随着经济社会的发展，煤炭业逐渐发展为我国经济的重要产业。同时如何在让煤炭开采满足经济民生发展需求的同时尽可能的减轻煤炭开采过程中的环境污染问题也成为了人们研究的重要话题。露天煤矿是煤矿开采的重要方式，科学发展观要求露天煤矿开采使用绿色环保的开采工艺。本文简要分析了我国经济社会发展中露天煤矿绿色开采工艺的特点和现状。

一、露天采煤对生态环境的影响

露天开采的实质就是对大量矿岩的移运过程，将煤运至选煤厂，将剥离物运至排土场;在矿岩移运的过程中，破坏了原始的生态环境，露天开采对生态环境的影响主要体现在以下几个方面：

（一）露天采煤对土地资源的影响。露天采煤对土地资源的影响主要包括开采过程中对土地的挖损以及剥离物排弃过程中对土地的压占。露天矿表土剥离使矿山原始地表植被遭到破坏，导致土地的沙化，造成严重的水土流失;此外，排土场排弃的剥离物在风雨的侵蚀下，其中的一些重金属元素溶于地表水及地下水，造成土地的酸化与盐碱化，导致矿区周围农田荒芜损毁。

（二）露天采煤对矿区空气的影响。露天矿中常见的大气污染物主要有粉尘、烟尘以及有毒有害气体。露天开采强度大，机械化程度高，在露天开采的穿爆、采装、运输以及排土环节中，会产生大量粉尘;露天矿煤台阶的浮煤、边帮压煤、煤堆、以及排入排土场的杂煤，在空气中长期暴露，容易自燃，产生大量烟尘及有毒有害气体;产生的粉尘、烟尘及有害气体由局部扩散到整个矿区，严重污染了矿区的空气。

（三）露天采煤对水资源的影响。露天采场内的疏干排水改变了地下水自然流场及补、排条件，打破了大气降水、地表水、地下水的均衡转化，造成水源枯竭。排土场淋溶水渗入地下以及选煤厂废水未达标排放，都会造成矿区水资源的污染，使水体无法饮用、灌溉。

（四）露天采煤诱发的地质灾害。露天采煤的过程形成了采场边坡及排土场边坡，露天煤矿的边坡不同于金属矿山中的边坡，其多数为土质边坡、软岩边坡，维护非常困难，而且边坡岩体在采矿活动、地质构造、水等因素影响下，容易诱发滑坡、泥石流、塌陷等地质灾害，将严重影响矿山的安全生产及周围建筑物的安全。

二、露天煤矿中常用的绿色开采技术

（一）矸石回填法。矸石回填法是煤矿开采领域广泛采用的一种绿色开采技术。它的工作原理是：将地面的煤矸石做破碎处理后，使用专业钻孔漏，将矸石漏到井下，经过皮带运输后把矸石运到采空区，将其回填到煤矿采空区，这就是“矸石回填法”。运用矸石回填法的主要目的是实现煤矿踩空区域的再次耕作。

（二）井下污水处理法。井下污水处理法通常和煤泥压滤装置一起使用，将在井下产生的污水集中先用煤泥压滤装置过滤，煤泥能够做成煤饼，而污水若经过压滤装置后仍然不干净，就将其输送到中央水仓的污水处理装置进行处理。经过第二次水处理后，井下污水的有毒物质基本上都被清除了，这样就可以将处理过的水放回地表了，用来进行灌溉完全没问题。

（三）开采设备的数字化。实现开采设备的数字化是指充分利用现有的各种高科技信息技术在各方向尽可能的提高管理效率，如结合计算机管理技术，卫星导航和通信技术，利用先进的智能化操作系统来实现采矿系统的无人高效运行。实现矿产设备的数字化管理，能够有效地增强采矿效率，避免在采矿过程中人工操作管理可能出现的失误，同时也能够在一定程度上减少煤矿开采企业发生安全事故的概率，提高了企业的综合素质。

（四）做好环境保护工作。不管使用哪种方法，在煤矿开采过程中都不可避免的会产生一定数量的环境污染物，为了尽可能的减轻污染物质对矿区环境的影响，应该及时对污染物进行处理。在采矿活动中尽量减少污染物的产生只是做到了第一步，还要对采矿各个环节实行有效的监督，及时清洁产生的有毒有害物质，而对于有些没有办法完全消除的污染物也要进行消毒处理确保其没有危害性后再回收或运走。

三、绿色开采工艺的发展分析

（一）设备大型化，提高单机产量。在过去的几十年里，采矿机械化程度得到快速发展，极大地改变了采矿方法和工艺，推动了采矿技术的发展。设备大型化是提高单机产量，降低单位产品能耗的有效途径。虽然大型设备初期投资较大，但是设备使用年限长，且单机产量的提高，间接地减少了露天煤矿其他矿用设备的数量，减少人员使用，从而降低了后期运营成本，对煤矿企业的健康发展有极大的促进作用。

（二）注重工艺设备的人性化设计。露天煤矿机械化程度100%，生产工效多超过100吨/工，已从劳动密集型转型为知识密集型、技术密集型，要以最少的人员使用完成最高的产能，提倡一岗多能、一人多责，因此，以人为本尤为重要。对露天煤矿机械设备的设计与制造要兼顾舒适性与安全性，从人机工程学和人性化理念出发，采用新技术、结构和材料，改善操作人员的工作环境，这将成为采矿工艺设备选型的关键点之一。

（三）电力驱动单元增多，减少燃油消耗。随着露天煤矿集约化开采要求愈加强烈，开采规模日益加大，传统的卡车运输工艺运输距离远，燃油消耗大，尾气排放量大，大气污染严重且生产成本高，因此，寻求煤与电的结合是煤矿企业转型升级的强烈需求，以电力驱动代替燃油消耗是露天采矿绿色工艺发展的必然趋势，采用带式输送机运输矿岩将得到更为广泛的应用。

（四）物联网应用。对于绿色采矿工艺而言，设备自动化、智能化及关联性显得尤为重要。以全连续开采工艺为例，轮斗挖掘机、带式输送机、排土机及工程机械等设备之间需与矿山现有通讯建立一致的通信标准，通过有线或无线网络互联，实现环境监测与洒水降尘、电缆余量与采掘工作线调整、设备故障与系统启停、人员定位与安全监控、事故隐患与应急处理、工作面三维扫描与可视化操作之间的自动化响应等，最终实现各类数据精准化采集、网络化传输、规范化集成、可视化展现及智能化管理。

总 结

煤炭资源不可再生，依托煤炭而形成的产业，本质上是不可持续的。我国是世界上产煤、耗煤第一大国，矿区生态环境破坏严重，露天开采造成农田及建筑物破坏、村庄迁徙、河川径流量减少、地下水源干枯等不良影响，故而寻求煤炭开发与利用的可持续发展尤为重要。露天煤矿绿色开采工艺综合考虑疏干排水、采掘、运输及排土各环节开采特点，运用先进的生产设备及科学的管理手段，有效减少或彻底解决了采矿本身对矿区自然生态及生活环境造成的粉塵、噪音及大气污染问题，也是寻求矿区水、煤、土、灰、热等要素循环利用，降低煤矿企业生产成本的重要途径。绿色开采工艺的应用符合企业发展需要，响应时代号召，具有良好的经济效益、环保效益和社会效益，是未来露天煤矿发展的必然趋势。

参考文献

[1] 于海旭，张伟华，李强.试论煤矿绿色开采技术研究与应用[J].现代工业经济和信息化，2019，9（02）：49-50+53.

[2] 宋子岭，范军富，王来贵，et al.露天矿绿色开采工艺及工艺环节匹配关系模型[J].辽宁工程技术大学学报（自然科学版），2018，37（03）：10-15.

[3] 杜君武，易永忠.绿色开采技术在煤炭企业中的应用分析[J].资源节约与环保，2018，No.199（06）：58.