第21卷第6期龍巖師專學(xué)報2003年12月Vol.21 No. 6Journal of Longyan Teachers CollegeDec.2003煤炭清潔開采技術(shù)和環(huán)境保護(hù)周桂銓摘要:分析煤炭生產(chǎn)引起環(huán)境污染和損害,提出煤炭清潔開采技術(shù),在生產(chǎn)高質(zhì)量煤炭的同時,又 做到把對環(huán)境的影響降到最低程度。關(guān)鍵詞煤炭生產(chǎn)清潔開采環(huán)境保護(hù)中圖分類號: TD82 Z38 .文獻(xiàn)標(biāo)識碼: B文章編號: 1672 - 044X(2003 )06 - 0078 -03煤炭是我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)和發(fā)展的重要能源,工業(yè)建設(shè)、農(nóng)山谷或河道.上,甚至占用耕地。地下開采引起地表大面積塌.業(yè)生產(chǎn)和人民生活都離不開煤炭。2002 年我國產(chǎn)煤高達(dá)近陷,破壞了塌陷區(qū)的耕地和民居,使塌陷區(qū)地表土層疏松、水14億噸占. -次能源產(chǎn)量的75%。近20年來煤炭在中國能土流失土地資源惡化破壞了生態(tài)環(huán)境和自然資源。源消費構(gòu)成中占70%以上。據(jù)預(yù)測,這個比例在今后相當(dāng)長1.5水資 源污染和損失問題時間內(nèi)不會有較大的變化。但是,煤炭在開采、儲運、加工利礦井開采活動需要疏干排水,大量地下水被抽放到地用過程中,都會對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生污染和破壞,直接影響了人面使地下水位下降開采范圍內(nèi)的水資源生態(tài)受到破壞。另民身體健康和生活、生產(chǎn)的正常進(jìn)行。.一方面,井下廢水排向地面,嚴(yán)重污染了地表水資源和江河1煤炭生產(chǎn)引起 環(huán)境污染和破壞問題湖泊,加劇了礦區(qū)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活用水本來就不足的1. 1煤矸石污染問題困難。煤矸石是煤炭生產(chǎn)過程中排出的主要固體廢物, 矸石量1.6 其它污染和破壞-般為出煤量的20%左右。大量矸石排向地表,占用了大量由于煤炭開采而對環(huán)境的污染和破壞,還涉及到對植被土地,據(jù)統(tǒng)計,全國煤矸石累計堆積量已達(dá)30億噸,占地的破壞，對土地的污染產(chǎn)生滑坡、泥石流、礦震、酸雨及飄塵5500萬平方米。煤矸石中含有大量的硫等有害物質(zhì),在烈日等,直接或間接地影響人類生存環(huán)境和身體健康。高溫下容易自燃,產(chǎn)生大量的二氧化硫、- -氧化碳、硫化氫等2煤炭清潔開采技術(shù)有害氣體,還排出大量的煙塵對生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的大氣污煤炭清潔開采技術(shù)是指在生產(chǎn)高質(zhì)量煤炭的同時,又做染。到把對生態(tài)環(huán)境的污染減少到最低程度。煤炭清潔開采技術(shù)1.礦井廢水污染問題是一種事前防止污染的技術(shù), 是從源頭上減輕和阻止污染產(chǎn)礦井廢水是伴隨著煤炭開采而產(chǎn)生的,由地表滲透水,生，,同時又力求減輕污染后的治理難度和工程量。煤炭清潔巖溶水、礦坑水,以及生產(chǎn)、防塵用水等組成。由于礦井廢水生產(chǎn)是圍繞著治理和減少煤炭生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢渣、廢排放量大,持續(xù)性強,而且含有大量的重金屬離子、酸和堿、氣廢水以及對生態(tài)環(huán)境損害而進(jìn)行的。固體懸浮物、選礦藥劑等。這些廢水沒有經(jīng)過凈化處理,直接2.1減少井下出矸量的技術(shù)排向地表的江河、湖泊和農(nóng)田,嚴(yán)重影響了水生動植物的生2.1.1全煤巷開拓技術(shù)長和存活,廢水滲入地下,將對地下水資源造成嚴(yán)重污染危全煤巷開拓技術(shù)是指所有礦井開拓巷道都布置在煤層害人類用水和身體健康。中,除極少數(shù)峒室需要開掘在穩(wěn)定的巖層中外。全煤巷開拓1.3礦井廢氣污染問題不僅有利于煤炭的清潔生產(chǎn),而且基建投資少,礦井投產(chǎn)快,造成礦井廢氣污染的原因是多方面的,主要有煤炭生產(chǎn)在建井期間就可以生產(chǎn)煤炭。也就是說,全煤巷開拓可以直過程中釋放的煤層氣(瓦斯),和用炸藥落礦、用柴油機為動接從煤層地表露頭沿煤層邊開拓邊回采, 很快收回礦井建設(shè)力的設(shè)備而產(chǎn)生的有毒氣體。廢氣污染導(dǎo)致氣候條件發(fā)生變投資。全煤巷開拓基本上消除煤矸石的排出。目前一些采礦化,破壞臭氧層產(chǎn)坐溫室效應(yīng)”，還會形成酸雨。另外,煤炭發(fā)達(dá)國家如:英國、德國、美國等,為減少礦井出矸量都采用開采、運輸過程中會產(chǎn)生大量的粉塵，夾帶著有毒物質(zhì)，形成全煤巷開壞乃名性巷並行的開壞方式。許多新設(shè)計的礦井已飄塵對空氣造成嚴(yán)重污染。取消排中國煤化工雜。近年來我國一些新1.4 土地占用和破壞問題設(shè)計的IYHCNMHG式而設(shè)計。而大多數(shù)中、煤炭生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的大量固體廢物排向地表,堆積在小煤礦基本上都是無巖巷開拓。全煤巷開拓能夠得到應(yīng)用和.收稿日期2003- -04- -25基金項目龍巖師專自然科學(xué)項目(Z03014)78發(fā)展,有以下理由:A、機械化采煤,生產(chǎn)高度集中,回采速度.用噴霧降塵,還可用聲波霧化降塵和荷電噴霧降塵。3、 掘進(jìn)加快巷道維護(hù)時間縮短,而礦井服務(wù)年限也相應(yīng)減短。B、新工作面防塵技術(shù),對炮掘面的防塵,應(yīng)針對不同塵源而分別的先進(jìn)的巷道支護(hù)材料及技術(shù)的出現(xiàn),使大斷面的煤巷也能.防治。炮掘面的主要塵源有打眼、放炮、裝車。打眼時采用濕長期維護(hù)使用。C、大功率長距離高強度膠帶輸送機替代軌道式打眼,降塵效率達(dá)90%以上。對干式打眼應(yīng)采用干式捕塵礦車來運送煤炭、材料等,而對巷道的坡度起伏無嚴(yán)格要系統(tǒng),由孔口捕塵罩、導(dǎo)塵軟管及捕塵器組成,降塵效果較為求。D、 全煤巷開拓使礦井開拓系統(tǒng)和采區(qū)巷道布置簡單化,理想。放炮時的防塵在放炮前對距工作面30米范圍的巷道由此運輸、通風(fēng)、排水等系統(tǒng)也簡單化。周邊進(jìn)行噴水洗塵,爆破時使用水炮泥,啟爆后噴霧灑水、水2. 1.2 取消采區(qū)巖石集中巷技術(shù)幕凈化和通風(fēng)除塵。裝車時的防塵采用噴霧酒水、水幕凈化由于新技術(shù)的出現(xiàn),特別是機械化高強度開采的應(yīng)用，和通風(fēng)除塵。對機掘面的防塵-是掘進(jìn)機內(nèi)、外噴霧灑水防出現(xiàn)了許多三一”礦井,即一個礦井一個采區(qū)一個回采面。塵,這是降低機掘面粉塵濃度的有效措施,若將掘進(jìn)機外噴回采工作面高速向前推進(jìn),全礦同時開采的煤層只有- -個，霧壓力提高降塵效率可達(dá)93%以上。二是掘進(jìn)面抽塵凈化,采區(qū)巖石集中巷失去作用。另外,在近距離煤層群開采和厚主要是利用除塵器將含塵空氣吸入除塵器中凈化處理。煤層分層開采中, 為了集中運輸和利于巷道維護(hù),傳統(tǒng)設(shè)計2.2.2礦 井煤層氣治理技術(shù)中都用巖石集中巷和采區(qū)集中上(下)山聯(lián)合布置方式,這不煤炭生產(chǎn)過程中釋放的煤層氣(瓦斯) ,對大氣環(huán)境產(chǎn)生僅要排出大量矸石,而且?guī)r巷掘進(jìn)工程量大、速度慢、難度.溫室效應(yīng)”,同時也是煤礦安全生產(chǎn)的最大隱患。據(jù)初步測大、成本高。取消巖石集中巷采用煤層集中巷不僅在技術(shù)上算,我國每年通過煤礦井下通風(fēng)排放的瓦斯約有60億立方和經(jīng)濟(jì)上都能取得良好效益,又能減少矸石排出量,達(dá)到清米,這不僅對區(qū)域環(huán)境造成嚴(yán)重影響,而且對全球大氣環(huán)境潔開采和減少污染。也造成影響。因此研究煤層氣資源的開發(fā)和利用,既可以減2.1.3矸石井 下處理技術(shù)少其向大氣中的排放量,又可以消除瓦斯的災(zāi)害隱患, 同時對井下開掘巖巷而產(chǎn)生的大量矸石, 不運至地面,直接還提供了廉價的優(yōu)質(zhì)能源。開發(fā)利用煤層瓦斯可將保護(hù)環(huán).在井下進(jìn)行處理,可減少地面堆矸消除污染,還可節(jié)省矸石.境、礦井瓦斯災(zāi)害防治、優(yōu)質(zhì)能源供應(yīng)三個領(lǐng)域緊密結(jié)合起的井下、井上運輸費用。矸石不出井技術(shù)是通過各種技術(shù)手來。這在國外發(fā)達(dá)國家已獲成功取得明顯效益。我國通過與.段,將巖巷掘出的矸石,運送到井下矸石處理場破碎,破碎后發(fā)達(dá)國家合作進(jìn)行試點也取得良好效益。的矸石可用于采空區(qū)充填、巷道壁后充填和井下鋪軌、混凝瓦斯抽放技術(shù)是治理煤層氣的有效措施。煤炭生產(chǎn)過程土施工或向廢棄巷道排放。充填方法有手工充填、機械充填、中預(yù)先抽放煤層中的瓦斯,可以有效地甚至是大幅度地減少水力充填和風(fēng)力充填等。矸石井'下處理需要開掘一些場地,生產(chǎn)中瓦斯涌出量。這不僅是確保安全生產(chǎn)的重要技術(shù)措增加部分設(shè)備,從而增加了井下生產(chǎn)與輔助系統(tǒng)的復(fù)雜性,施,也是減輕礦井排放廢氣對環(huán)境污染的重要途徑。瓦斯抽使矸石井下處理費用增加,只有在井下年處理矸石增加的費放技術(shù)根據(jù)煤層賦存條件的不同有如下方法:開采層抽放、用,少于矸石在地面排放所需的運輸費用、土地占用費,地面鄰近層抽放、采空區(qū)長孔抽放、鉆孔抽放、巷道抽放和綜合抽塌陷費與環(huán)境治理費等時才具有經(jīng)濟(jì)可行性。放等。鄰近層抽放和采空區(qū)長孔抽放是井下抽放技術(shù)的發(fā)展2.2減少井下粉塵、廢氣污染技術(shù)方向。使用采前抽放、邊采邊抽同采后采空區(qū)抽放相結(jié)合的2.2. 1井 下粉塵治理技術(shù).抽放方法,可使煤層氣抽出率達(dá)到50%以上。預(yù)計在近幾年井下采煤工作面、掘進(jìn)工作面和煤炭轉(zhuǎn)載點產(chǎn)生的粉塵內(nèi),我國以井下抽放方法為主開發(fā)煤層氣將會得到迅速發(fā)污染,給礦工身體健康帶來嚴(yán)重影響,也給礦井帶來安全問展,其開發(fā)和利用的規(guī)模在我國能源結(jié)構(gòu)中將占有相當(dāng)?shù)拇祟}。減少和消除井下粉塵污染的措施有:1. 煤層注水技術(shù)。這是.例。煤礦防塵最根本、最有效的治本措施之-。 煤層注水可以濕潤2.3礦井廢水治理技術(shù)煤體、軟化煤層減少產(chǎn)塵量使產(chǎn)塵濃度降低65% -85%還礦井水主要由地表滲透水、巖溶水、礦坑水和生產(chǎn)、防塵可減少瓦斯涌出量降低工作面瓦斯?jié)舛取Ｃ簩幼⑺夹g(shù)適用水等組成。礦井廢水的治理,可以采用分類排放、凈化處用于機采面或炮采面,炮采面防塵還應(yīng)結(jié)合水炮泥、爆后噴理、回收復(fù)用等技術(shù)。在礦井水中巖溶水占60%之多,而巖溶.灑水等措施。2、 采煤工作面降塵技術(shù)。采面是產(chǎn)塵量最大的水多為未被污染的地下水,若能將巖溶水與其他礦井水分開場所,約占礦井產(chǎn)塵量的60%左右,是煤礦粉塵防治的重點排放,則不會對環(huán)境造成污染,還可以利用,因為巖溶水基本區(qū)域。A、采煤機高壓外噴霧降塵技術(shù),主要是利用高壓減小符合生活用水標(biāo)準(zhǔn)，可開發(fā)加工凈化成礦泉水。對于生產(chǎn)、防霧粒度,提高霧粒密度和飛行速度,增加霧粒與粉塵的碰撞塵產(chǎn)生的煤泥水、廢水,可在井下中央設(shè)污水沉淀凈化水倉,機率及附著力,提高霧粒對粉塵粒的俘獲率,總降塵率可達(dá)經(jīng)技術(shù)處理后的凈化水,采用循環(huán)供水系統(tǒng),供采掘工作面.90%以上。該技術(shù)降塵效率高、裝備簡單、容易實施。B、 采煤及各用中國煤化工。該技術(shù)既可減少廢水機徑向霧屏降塵技術(shù),是將采煤機外噴霧裝置進(jìn)行改進(jìn)的技排放5M口產(chǎn)廢水中含有大量的污術(shù)。在采煤機搖臂下靠近滾筒部位加裝水霧噴嘴這樣在滾染物質(zhì)...THCNMH G中的有用元素和能源物筒靠人行道側(cè)形成一道徑向水霧屏,對控制和沉降滾筒生產(chǎn)質(zhì)，可采用物理處理技術(shù)和生物化學(xué)處理技術(shù)加以提取回的粉塵有較好的效果。C、 運輸機轉(zhuǎn)載點的防塵技術(shù),主要采收便可變廢為寶化害為利。793清潔型水力采煤技術(shù)和地質(zhì)條件復(fù)雜煤層的機械化開采的有效途徑。清潔型水力采煤技術(shù)是將綜合預(yù)防環(huán)境污染的技術(shù)應(yīng)4結(jié)語用于煤炭水力開采過程中，最大限度地減輕或消除煤炭開采煤炭清潔生產(chǎn)將綜合預(yù)防的環(huán)境策略持續(xù)地應(yīng)用到生對生態(tài)環(huán)境造成的影響。水力采煤是利用高壓水射流直接破產(chǎn)過程和產(chǎn)品中,滑潔生產(chǎn)包括節(jié)約原材料和能源,淘汰有落煤體，并借助水力來完成全部或部分運輸提升工序的機械毒原材料,盡量降低“三廢”排放量及其毒性污染,臧少產(chǎn)品化開采工藝。清潔型水采技術(shù)包括經(jīng)濟(jì)型水采和區(qū)域化水在整個生產(chǎn)周期過程中對人類和環(huán)境的影響。這是- -項具有采,實現(xiàn)了閉路循環(huán)供水,不僅減少了用水量.而且減少了廢廣泛實用型環(huán)保技術(shù)，也是支持煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的平水排敢量。閉路循環(huán)供水比開式供水，廢水排放量可減少臺。它不但能為國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供高質(zhì)量的清潔能源，而且80%左右。經(jīng)濟(jì)型水采技術(shù)是相對傳統(tǒng)水采工藝及裝備而言能改善人類生存的地球的生態(tài)環(huán)境。的，它以水采煤泥水濃縮、澄清、排送和水的循環(huán)復(fù)用為核心，該技術(shù)既可用于老水采礦井，也可用于旱采改水采礦參考文獻(xiàn):井。區(qū)域化水采技術(shù)是在旱采礦井的某- - 區(qū)域或某一水平單[1]李金柱,等.煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的開發(fā)與利用技術(shù)獨實行水采,并實現(xiàn)采區(qū)脫水、濃縮、澄清處理后的煤炭,納[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1998.人旱采區(qū)的運輸系統(tǒng),澄清后水循環(huán)使用。該技術(shù)可以解決[2]任守政,等.潔凈煤技術(shù)與礦區(qū)大氣污染防治[M].北難采煤層的開采問題，尤其是生產(chǎn)能力較小、涌水量大的礦京:煤炭工業(yè)版社,1997.井。清潔型水力采煤技術(shù)也是解決不穩(wěn)定煤層、急傾斜煤層(上接第77頁)表3不同栽培質(zhì)對瓶苗移 裁成活的影響表2不同培基對瓶苗根 系的影響栽培基質(zhì)移裁苗數(shù)成活苗數(shù)成活率(%)鹽培養(yǎng)基配方生根率根系鍵細(xì)沙50020(100%)壯程度煤灰17341 1/2MS + IBA2.00mg/L細(xì)沙:煤灰(1:1)25o21/2MS + IBA2. 00mg/L+肌醇2.00mg/L34.5弱磚:細(xì)沙:煤灰(1:1:1)3831/2MS + IBA2. 0mg/L+水解酪蛋白1.00x l0'mg/L 43.0中磚:木炭:椰糠(4:1:1)_54541/2MS + IBA2.00mg/L+香蕉泥1.00x 10'mg/L80.03小結(jié)s 1/2MS +IBA2 00mg/L+水解酪蛋白1.00x 10'mng/90.0 粗壯3.1用組 織培養(yǎng)法快繁石斛蘭,應(yīng)選取莖尖作為外植體,且L+香蕉泥1. 00 x 10°mg/L基尖不宜過小，帶1~2個葉原基，成活率高，不易褐化死1/2MS + IBA2.00mng/L+ 2. 00mg/L +水解酪蛋白100較粗壯亡。1. 00x 10'mg/L+香蕉泥1. 0010mg/L2.4 試管苗的移栽3.2在石斛蘭壯苗生根的培養(yǎng)基中添加激索(IBA)、有機物當(dāng)石斛蘭試管苗長5~7cm高(有3片以上真葉)時,就質(zhì)(肌醇、水解酪蛋白)及天然物質(zhì)(香蕉泥),對根的形成有可進(jìn)行移栽。出瓶前將瓶苗移至自然漫射光的室內(nèi)煉苗7d,一定的促進(jìn)作用,其中以香蕉泥的作用最為顯蓍。以增強試管苗對室外環(huán)境的適應(yīng)力，提高其移栽成活率。移3.3石斛蘭瓶苗移栽的關(guān)鍵是選取較適宜其生長的栽培基栽前先洗凈試管苗根部培養(yǎng)基，用0.2%甲基托布津溶液浸質(zhì)。石斛蘭喜較高的空氣濕度，但基質(zhì)又不能過于潮濕或干泡15min,然后移植到幾種基質(zhì)中(表3)。小苗移栽后應(yīng)澆透燥，否則根部易腐爛或干枯。磚:木炭:椰糠(4: 1: 1)混合的基水,放入溫室大棚內(nèi)，定根前要控制水分,只要保持葉面及基質(zhì)既疏松透氣又保水保肥，適合石斛蘭生長的要求,是一種質(zhì)濕潤即可。石斛蘭較適宜生長的溫度為15 ~25C,空氣相較理想的移栽基質(zhì)。(作者單位:龍巖市農(nóng)科所)對濕度為70~80%。從表3可以看出,較為理想的栽培基質(zhì)為磚:木炭:椰糠為4: 1: 1(體積比),此基質(zhì)既疏松透氣又保水保肥，是石斛蘭組培苗最優(yōu)的裁培基質(zhì),移栽成活率高達(dá)[1]曾宋君,程式君,等.五種石斛蘭的胚培養(yǎng)及其快速90% ,其次是磚:細(xì)沙:煤灰為1:1:1,移裁成活率達(dá)76% ,而繁殖研究[J].園藝學(xué)報, 1998 ,25(1):75 - 80.細(xì)沙、煤灰和細(xì)沙:煤灰(1: 1),成活率較低,不適應(yīng)作石斛蘭[2]葉秀.石斛蘭組織培養(yǎng)和細(xì)胞學(xué)觀察[J].園藝學(xué)報，的移栽基質(zhì)。1995 ,22(1):83 -87.[3]譚文澄,戴策剛.觀賞植物組織培養(yǎng)技術(shù)[M].北京:中國林業(yè)中國煤化工TYHCNMHG8