国有大型煤矿绿色开发管理体系的构建与实施（上）.doc

国有大型煤矿绿色开发管理体系的构建与实施（上） 摘要介绍了煤矿绿色开发管理体系内涵和做法，给出了翟镇煤矿绿色开发管理体系在变革煤炭开发技术、实现企业与环境协调发展、促进安全高效发展中的实施效果。 关键词内涵，实践，效果，绿色开发管理体系，翟镇煤矿 山东省新汶矿业集团公司翟镇煤矿按照主业做强、非煤做大、资本做活、产业做优的发展思路，建立企业绿色循环发展的生态工业体系，大力实施以科技进步为依托的煤矿绿色开发管理，将煤炭经济传统的资源产品污染排放的粗放模式，代之以资源加工利用绿色产品再生资源利用产品为特征的循环发展模式，促进了企业又好又快发展。2009年，矿井总产值达到了38亿元，利税总额超过了10亿元，并实现连续安全生产2400多天，生产技术水平、企业总产值、安全生产、综合成本、实现利润、职工收入等各项经济技术指标在全国同类型矿井中居于前列。 1 煤矿绿色开发管理体系构建与实施背景 当前，煤炭产业的资源合理开发利用和社会环境保护等方面面临着一些亟待解决的现实问题和竞争挑战。翟镇煤矿紧紧依靠科技进步和管理创新，从煤矿开发的工艺流程入手，将传统的单线条式的粗放煤炭开发模式变革为循环式绿色开发管理模式，在节约和合理利用资源的同时，有效保护生态环境，促进了企业的和谐发展。 1.1 社会进步对煤炭企业提出新要求 进入21世纪以来，可持续发展已经成为我国推进现代化建设、实现全面建设小康社会目标必须面对的重大问题。近20年来，我国经济以年均10左右的速度增长，但由于粗放型的经济增长方式没有根本转变，资源和环境压力越来越大，能源环境已经成为经济社会健康发展的制约因素。因此，对于煤炭企业来说，深入落实科学发展观，建设环境友好企业，发展循环经济，促进企业更快、更好、更高质量的发展，有着极为重要的现实意义。 1.2 经济社会发展转型期煤炭开发模式变革的新选择 由于受地质条件、经济实力等多种因素的影响，我国煤炭工业没有将资源的保护和利用很好地结合起来，基本走的是一条“有水快流”的老路，资源回收率低，对地质破坏的恢复和对环境污染的治理相对滞后。传统开采造成资源巨大浪费，由此形成的矿区独特的生态环境问题，如农田以及建筑物破坏，村庄迁徙，矸石堆积，使河川径流量减少，地下水供水水源干枯，土地沙漠化，由于开采而使矿物内的有害物质流入地下水中等，不仅相悖于国家的和谐发展方针，同时，高消耗、低产出，高付出、低回报的发展模式对于企业的发展造成了巨大障碍。依靠技术进步和管理创新，建立一种新型的集约发展模式，实施资源开发的绿色管理，尽最大可能地实现资源的科学开发和有效利用，成为当今经济社会发展转型时期传统煤炭企业变革煤炭开发模式的现实选择。 1.3 煤矿增强发展潜力的新战略 翟镇煤矿周围村庄稠密，煤炭资源整体赋存于周围村庄农田下、道路和建筑物下，传统煤炭开采方式造成的土地塌陷、民房斑裂、环境破坏等，给矿井安全生产造成了巨大压力，也给企业发展和社会环境带来了诸多不利影响，引发了一些社会矛盾和问题。为此，翟镇煤矿坚持科技兴矿的发展战略，在吸收应用国内外先进技术基础上，自主创新，统筹企业和社会发展的各个方面，进行全面的系统管理，在确保矿井安全、稳产、高效的前提下，逐步走出了一条产量稳效益增、绿色循环生产的特色之路。 2 煤矿绿色开发管理体系内涵和做法 2.1 翟镇煤矿绿色开发管理体系的基本内涵 翟镇煤矿以加快企业技术进步为突破口，以调整优化企业的生产组织方式为重点，建设绿色开发管理机制和保障体系，积极探索以煤业发展为支撑、井上下互动、大范围治理、增强区域生态环境功能的主动型生态治理道路，实现稳产高效与生态安全的有机统一，最终实现资源、环境、经济和社会的全面协调与可持续发展。 2.2 基本思路与做法 翟镇煤矿摒弃过去掘进开采的以工序并列横向流程为特点的程序相对简单的开发方式，实施绿色设计无矸掘进置换开采无害处理最优化利用的以工序承接纵向流程为标志的精细化开发模式，综合考虑资源开采对于环境的作用和影响，将环保的、经济的理念应用于资源开发的流程之中，实现了资源开采和社会的统筹发展。煤矿绿色开采示意图见图1。 2.2.1 突破传统煤矿开采的思维定势，确立煤矿绿色开发管理理念 党的十六大报告明确提出“走出一条科技含量高，经济效益好，资源消耗低，环境污染少，人力资源优势得到充分发挥的新型工业化路子。”由此，必须充分考虑我国资源相对短缺、环境比较脆弱的基本特点，建立起适合我国国情的资源节约、环境友好的新型工业化发展道路。作为煤炭企业，要遵循自然生态系统的物质循环和能量流动规律重构业务流程，将经济活动高效有序地组织成一个资源利用绿色工业资源再生的封闭型物质能量循环，保持经济生产的低消耗、高质量、低废弃，从而将经济活动对自然环境的影响破坏减少到最低程度。核心内容之一就是要将过去采掘分离简单粗放的开采模式，转变为综合考虑环保、人文、效益等综合因素的一体化开采模式，建设绿色矿业，实现绿色开采。 煤矿绿色开采理念包括从广义资源的角度上来认识和对待煤炭开采过程中的煤矸石、土地、水等一切可以利用的各种资源；防止或尽可能减轻开采煤炭对环境和其他资源的不良影响；取得最佳的经济效益和社会效益。这就是在煤炭开采过程中体现“四个最”，即对地质环境的扰动最少，对矿产资源的开发最优，对资源的综合利用效果最好，对生态环境的影响最小。 煤矿绿色开发管理的崭新理念，进一步突破了传统煤矿开采和管理的思维定势，一改传统的取而不予或者先取后予，将取和予以及生产过程中的资源消耗和再生、再利用有机统一为一体，并融入员工的思想观念，落实到具体行动上，成为煤矿生产经营管理的行动指南。 2.2.2 合理规划科技创新项目，探索构建绿色开发模式 由于传统煤炭开采中采、掘分离和开采工艺的单线条方式，采而不填造成土地塌陷和村庄内民房斑裂；同时，将煤矸石以废弃物的形式排放，既浪费了资源、占用了耕地，也污染了环境。针对这些问题，根据煤矿中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等实际情况，翟镇煤矿统筹规划、稳步实施绿色开发管理的重点项目，根据绿色开采技术体系的具体要求，实行产学研相结合，重点规划关系绿色开采的重点内容，开展项目研究并实现技术上的新突破。一是水资源保护，建成闭路循环系统，使用保水开采技术，减少地下水资源的流失，实现水资源的充分利用；二是地表变形移动规律研究及建下开采技术，掌握井下回采所引起地表建构筑物变形的基本规律，确定采矿地质条件与地表移动变形的关系，为合理开采设计、控制采动影响和开展综合治理提供技术依据；三是采动影响后的土地与建筑物保护，形成充填与无矸化开采技术，减少地面土地和建筑物塌陷，通过综合治理，覆土造田，发展绿色生态农业；四是煤巷化布置，形成煤层巷道支护技术与减少矸石排放技术，实现开采无矸化，从本质上减少废弃物的产生；五是低热值燃料综合利用，建设煤矸石热电厂，建成煤矸石热电水泥循环产业链，形成资源循环利用技术，实现资源的再利用和废弃物的零排放。 在绿色管理理念指导下，翟镇煤矿根据自身情况，科学设计符合煤矿实际的绿色开发管理体系，成为系统、科学、有序和统筹管理煤矿开发的推进器。翟镇煤矿绿色开发管理以技术创新为支撑，以实现节能减排、循环经济为两个出发点，以矸石的减排及利用、地表塌陷的防治及治理和水资源的再生与循环利用三大战略措施为绿色开发管理的运行主体，以矿井巷道煤巷化布置，以矸换煤、充填开采，矸石下井回填、消除矸石山，塌陷地和谐治理、再造矿山生态园区，100原煤入选，建立煤泥与矸石发电厂和地面污水处理及循环利用系统7项实践和技术创新，为绿色开发管理的支撑和保障，构建具有翟镇煤矿特色的“1237”新型绿色开发管理模式，见图2。 2.2.3 组织科技攻关，依靠科技进步实施煤矿绿色开采 矿井井下采掘工作面既是煤矿生产工作的现场，也是引一系列地质灾害的发源地。作为煤矿绿色开发的重点环节，翟镇煤矿依靠科技创新，研究应用新型开采技术，从井下源头实施绿色开采管理，实现开采方式和技术的新突破。 （1）立足于在生产中减少废弃物的产生，实施矿井巷道煤巷化布置。 生产过程是资源消耗和废物产生同时发生的过程，煤炭企业在生产的同时，也不例外地产生了诸如煤矸石等废弃物。翟镇煤矿绿色开发管理着眼于战略层次上避免或减少矸石的产生，以从根本上降低矸石的排放量。为此，翟镇煤矿从巷道开采布置入手进行统筹考虑，将绿色生产引入巷道掘进管理，通过减少岩石巷道的工程量来减少产生矸石，以减少运输环节和费用支出。根据不同采区现场地质构造和煤质差异情况，科学安排开拓布局，注意搞好优劣煤搭配生产，在设计工作面时综合考虑煤质状况，根据赋存情况优化工作面设计，最大限度地消除地质构造对煤质的影响。翟镇煤矿目前煤巷化的实现主要在六采区2、4煤层，因本区2煤、4煤间距为25-34m，采用分层开采方案，即开采完2煤层后，再开采4煤层。为减少巷道岩石工程量、降低井下排矸量，在2、4煤层中各布置一条轨道上山和一条运输上山，将传统的采区3条联合岩石上（下）山，变成4条分层布置的煤层上（下）山，这样在减少岩石上（下）山的工程量的同时，也减少了层间石门的岩石工程量。实施煤巷化布置，可以减少大量的联系巷道，缩短基建周期，从根本上控制矸石的产生量，既可以减少煤炭开采对环境的负面影响，又可以降低生产成本，产生良好的社会和经济效益。 （2）针对矿井褶皱及断层地质构造特征，开展复杂地质条件下地表移动变形特征及建下开采技术研究。 由于翟镇井田内断层与褶曲并存，地层倾向、倾角多变，造成顶板破碎、支护难度大，使井田开拓系统变得复杂。井田范围内自然村庄较多，人口稠密，被列为Ⅱ级和Ⅲ级保护的建筑物众多。为掌握井下煤炭开采所引起的地表建、构筑物变形的基本规律、确定采矿地质条件与地表移动变形的关系，为合理设计、科学开采和减轻地质影响提供可靠的技术依据，翟镇煤矿与山东科技大学合作，在井田范围设立了地表移动变形观测站，通过对断层及褶皱复杂地质条件下的采动地表移动特征进行观测与研究，掌握了对地表非连续性变形规律的第一手资料，通过对数据的科学分析计算，达成了科学开采、绿色开发的共识，在此基础上，结合岩移资料整理分析和地表沉陷计算数据，研究开发基于MAPGIS的地表沉陷信息可视化管理系统，采用先进的计算机技术、地理信息系统（GIS）技术、现代数据库及多媒体技术，对各种地表沉陷数据进行更新和分析，并以图形（立体图、剖面图）的方式显示出来，提高岩移资料分析及计算的准确性和科学性，为建构筑物下压煤的安全开采提供真实的资料。通过对开采引起的地表移动变形给村庄房屋及区域环境带来的影响分析，本着减少开采影响的原则，翟镇煤矿设计绿色开采方案，经分析比较选择最佳的采煤方案，制定有效的技术保障措施，由上山向下山方向依序布置区段，并在建筑物下采用2个区段同时回采，留设一定保护煤柱，实现安全、经济、合理开采“三下”压煤。 （3）从解决生产作业方式入手，研究应用矸石置换煤炭的开采技术。 在生产工艺改革和地表变形移动规律研究的基础上，翟镇煤矿彻底摒弃传统的生产排放治理的老路，采取生产治理利用的科学生产管理方式，将“处理”纳入矿井的整体设计（即矿井开拓、采区准备与工作面回采），使矿井原有的掘进、采煤二元主导工序变为掘进、开采和处理。生产工序的增加，引发了煤矿采、掘、机、运、通等各个工序在绿色开采管理基础上的重新配置。为实现科学开采和有序生产，翟镇煤矿与中国矿业大学合作，研究应用综采工作面高效机械化以矸换煤处理技术。为实施该项技术，翟镇煤矿先后采用先进技术对井下矸石的物理力学性能进行了测试分析，研制应用了适合翟镇煤矿地质条件的矸石充填液压支架、自压式矸石充填机、矸石破碎机、可缩桥式中间驱动带式输送机和充填工艺。在基于对工作面覆岩活动规律和新型开采工艺技术成功研究应用的基础上，将掘进过程中产生的煤矸石经轨道运输巷、翻笼、矸石仓、给料机等环节输送、粉碎，最后用抛矸机抛射充填到开采永久性煤柱所形成的巷道。通过这项技术创新，使采煤所伴生的煤矸石不用升井上山，直接在井下就地消化，解放了建筑物下、道路下、村庄农田下压煤，使以前传统开采技术无法采出的煤炭安全采出，将煤炭资源综合回收率提高10以上，煤炭资源的综合回收率达到了93，节约了资源，大大延长了矿井服务年限。图3是传统开采程序和绿色开采程序示意图。 （4）综合利用废弃矸石，实现下井充填、土地塌陷治理和供热发电。 在实施井下煤炭资源绿色开采的同时，翟镇煤矿坚持统筹兼顾、井上下结合，立足于环境综合治理和企业的循环发展，加强了对地面废弃矸石的综合利用管理，实现了废弃矸石下井充填采空区、进行土地复垦治理和用来发电供热“一石三用”。 ①将地面废弃矸石入井回填。翟镇煤矿矸石置换煤炭技术的推广应用，带动了相关生产工序的联动效应。由于井下矸石量的减少和矸石充填采空区技术的实施，让煤矸石变成了紧俏的可用资源。与此同时，翟镇煤矿开展原堆放地面矸石下井回填的技术研究，改变传统的从下到上废物排出方式，以不排放废物为基本目标，建立了从上到下的生产运转流程，攻克了系统环节制约等关键难题，将煤炭洗选过程中产生的矸石和在建井过程中形成的矸石山上的矸石下井回填，有效补充井下充填矸石量，确保采空区充填效果。同时，减少地面矸石的堆放，腾出矸石山占地，为消除地面矸石山，绿化美化矿山创造了有利条件。翟镇煤矿采取对矸石山整形绿化的方式，通过直接绿化和覆盖绿化等形式，在原矸石山地上种植火炬树和臭椿树，这不仅减轻矸石对环境的影响，而且增加绿化面积，改善矿区生态环境。 ②利用废弃煤矸石进行覆土造田。翟镇煤矿按照整体规划、分步实施和点面结合、以点带面的原则，对原煤炭开采形成的地表塌陷区进行了和谐治理。 煤矸石充填塌陷坑是翟镇煤矿研究实施的土地塌陷治理技术，同时也是一种重要的复垦形式，其工艺过程如图4所示。 翟镇羊村西塌陷区常年积水面积约有20ha，且最大下沉处深达3.0m。翟镇煤矿对常年积水区进行综合治理，深水区人工放养草鱼、鲤鱼等鱼种，浅水区种植菱藕或芦苇等水生经济植物，近岸水面采用流放或圈养的方式放养鸭等水禽。将靠近济新路的塌陷区充填恢复成花卉种植区、食品加工区，塌陷区南部开发成食用菌试验区、大棚蔬菜种植区，塌陷地东部边坡地开发成三倍体毛白杨种植区，在塌陷东南部建造一个中、小型肉类制品加工厂。穆家店塌陷区，近几年来开采最大下沉处深为2.0m，此区域挖深垫浅，规划成约16.67ha的藕种植基地，浅水区域种植芦苇等水生经济植物，水中放养鲢鱼、草鱼等鱼种，考虑到该村养鸡较为发达，在塌陷复垦地东部建一大型养殖场。翟镇煤矿通过对土地的改造，重建生态系统，建立起生态良性循环，从而取得更高的经济和环境效益。矸石治理塌陷地总体思路如图5所示。 ③建设煤矸石热电厂，开展煤矸石、粉煤灰等固体废弃物的综合利用。翟镇矿投资4700万元建设了规模为两炉（各35t循环流化床锅炉）一机（6000kW发电机）的立人矸石热电厂，年发电3.6万MWh，实现销售收入2105万元，每年可利用煤矸石、劣质煤7万t。实行热电联产后，停运了4台供热锅炉，减少锅炉用煤超过1万t。粉煤灰是热电厂产生的工业废物，具有不可稀释性和长期潜在的危害性。翟镇煤矿通过资源化利用减轻或消除粉煤灰等废弃物的危害。立人矸石电厂同新矿集团新建水泥有限公司签订了灰渣利用协议，电厂每年产生的4.7万t灰渣作为生产硫酸盐特种水泥的辅助材料全部综合利用。通过出售灰渣，每年可创收75万元，不仅减少了环境污染，还变废为宝，创造可观的经济效益。 （5）实现矿井生产系统闭路循环，提高水资源的综合利用率。 为节约水资源、实现循环利用，翟镇煤矿采取工业蒸汽凝结水回收、污水回用、供水系统优化、煤泥水闭路循环、煤泥水综合治理和加强用水管理等技术创新措施，全面推进企业节水工作，以水资源的可持续利用支持企业的可持续发展。 ①对全矿供水管路优化改造。聘请测漏专家对工厂区供水管网进行供水管路漏水和管线探查，查明供水管路的走向、埋深、管径及水表、弯头、阀门、消防栓等一些附属设施，重新绘制完善了工业广场供水平面图，减少因漏水、管线不明和无表计量造成的漏水损失，堵塞供水漏洞。对综采维修车间蒸汽采暖系统进行改造，把原蒸汽采暖后的乏汽直排系统优化改造为蒸汽经输水阀冷凝成水汇集，通过水泵和输水管道打回电厂原系统，每年可节约冷凝水7776t。生活污水处理设施采用了活性污泥二级生化处理工艺，处理后生活污水达到选煤水水质标准，利用处理后的生活污水作为选煤补充用水、冲车皮以及煤场防尘用水。 ②井下废水并入矿井生产水循环系统。翟镇煤矿水文地质条件简单，矿井涌水量少，且水质较差，无法满足井下防尘用水需要，每天需从地面补水2000-3000m3。翟镇井田范围内无大的水系，矿井工业、生活用水水源取自8km之外的光明水库，每立方米水费2.6元，枯水季节受库容影响限量供水，给矿井生活、工业生产带来了严重影响。为解决井上、下用水困难，翟镇煤矿加大了井下找水力度，利用井下已有的井巷工程，通过物探和综合分析技术在井下-400m水平南石门找到了1处奥灰富水区，施工水源井3眼，其中2口井见水，日出水量达5928m3，水质完全达到了工业用水标准。后经多方研究论证，翟镇煤矿从井下-400m后组大巷奥灰观测孔敷设管路，利用奥灰水压力将水排至副井，再由副井经加压泵排至工作现场，供水量达到了每分钟800m3，不但解决井下防尘用水，改善井下防尘水的水质，而且正常情况下每天供应选煤厂、电厂、澡堂800m3，枯水季节每天供应选煤厂、电厂、澡堂350m3，有效地缓解了矿井供水的紧张局面。 ③选煤水实行闭路循环。选煤厂建成时有2台压滤机处理选煤废水，为适应原煤入选能力增加的需要，先后投资500多万元增加1台压滤机，完善自动压滤机，4台压滤机的压滤能力达到55-65t/h，使压滤能力达到现在能力的1.3倍。对选煤厂动筛车间的煤泥水进行了综合整治，新建一座集水池和排泥泵房，从水池→泵房→手选车间→输送栈桥带式输送机走廊→精煤仓→精煤带式输送机→入选带式输送机走廊→矸石走廊→浓缩池中心入料桶处新敷直径100mm钢管排水管。煤泥水从集水池经排泥泵房和排水管路，进入选煤厂尾矿煤泥水处理系统，经浓缩池沉淀输送到压滤车间压滤，实现煤泥水闭路循环使用。