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摘要：本文主要对煤矿的开发利用状态进行了调查研究,掌握了煤矿的资源利用开发情况,并分析了在不同类型矿井、不同地区、不同采煤方法和工艺技术下,煤炭资源的回收情况和煤炭资源开发过程中出现环境问题及应对措施。
关键词：煤炭资源开发利率回采率采煤工艺资源保护
中图分类号：G353.11文献标识码：A文章编号：
引言
我国是世界上发现、利用、开采煤炭最早的国家。1973一1978年在
辽宁沈阳发现的新石器时代的新乐遗址中出土了精煤制品97件。证明我
国早在六、七千年前就开始了煤炭的加工利用。随着加工转换和利用技术水平的提高,煤炭可以成为高效、清洁利用的能源。为保障我国能源供应安全,保证国民经济和社会持续、稳定、健康发展,必须加强煤炭的基础能源地位。“十五”时期是我国煤炭工业结构调整的重要时期,要通过实施大集团、科教兴煤、洁净煤、综合经营四大战略,促进煤炭工业健康发展。煤炭是我国主要能源，在一次性能源结构中占70％以上，煤炭工业在国民经济发展中占有重要的地位。然而，煤炭资源的开采在给人类带来了巨大的好处的同时也给人类赖以生存的环境带来了危害。如何做到资源开发与环境整治并举，实现区域经济的持续发展，是我国当前面临的紧迫问题。
1我国煤炭资源的特点
我国煤炭资源具有以下特点:煤炭资源丰富,但人均占有量低"中国煤炭资源虽丰富,但勘探程度较低,经济可采储量较少"在目前经勘探证实的储量中,查储量仅占30%,而且大部分已经开发利用,煤炭后备储量相当紧张"中国人口众多,煤炭资源的人均占有量约为234.4吨,而世界人均煤炭资源占有量为312.7吨,美国人均占有量更高达1045吨,远高于中国的人均水平;煤炭资源的地理分布极不平衡;中国煤炭资源北多南少,煤炭资源的分布与消费区分布极不协调;各地区煤炭品种和质量变化较大,分布也不理想;适于露天开采的储量少"露天开采效率高,投资省,建设周期短,但中国适于露天开采的煤炭储量少,仅占总储量的7%左右,其中70%是褐煤,主要分布在内蒙古!新疆和云南"这都给我国的煤炭开采带来了种种不利条件[l->"
2我国煤炭资源的开发与环境问题研究
结构不合理!增长方式粗放!安全事故多发!资源浪费严重!环境治理滞后等突出问题，而且由于目前市场经济体系不规范,出现了开发秩序混乱现象;煤炭管理机构变动频繁,政府监管力量薄弱;企业竞争激烈,部分煤炭企业急功近利,采厚弃薄,采易弃难,资源开采挑肥丢瘦;小煤矿唯利是图,矿井装备简陋,布局不合理,生产方式落后,资源回收率低下,甚至存在乱采滥挖现象,致使资源浪费和破坏严重Ils}"
2.1煤炭开采对土地资源的破坏
煤矿开采对土地资源的破坏表现为三个方面:一是井下开采引起的地表塌陷,土地利用率降低,并加大水土流失和沙漠化;二是露天开采对土地的破坏,包括露天采掘场对土地的毁灭性挖损,以及排土场对土地的压占;三是煤矿生产固体废弃物压占!污染土地"表4.12000年我国国有重点煤矿和露天矿开采对土地的破坏情况(单位:公顷)地表塌陷总面积复垦面积当年塌陷面积当年复垦面积
2.2井下开采对土地的破坏
地表塌陷是井下开采对矿区土地资源造成的难以治理的主要灾害问题"目前我国
95%的煤炭产量来自井下开采"据不完全统计,我国因煤炭开采引起的地表塌陷面积达40万公顷,平均每开采万吨煤地表塌陷0.2公顷,由于开采地表塌陷造成土地大面积积水!受淹和盐碱化,不仅使区内耕地面积急剧减少,而且加剧了人口与土地!煤炭与农业的矛盾;西部矿区的地面塌陷加速了水土流失和土地荒漠化"同时采煤引起的地表塌陷还诱发大量山体滑坡!崩塌和泥石流等自然灾害,严重破坏矿区的土地资源和生态环境;矿区的地表塌陷同时对地面的建筑物!道路!铁路!桥梁和输电线造成不同程度的破坏,特别是在村庄稠密的平原地区,因采煤致使地面沉陷而需要搬迁的村庄越来越多,己经严重影响了煤矿经济效益及区域经济的发展"
2.3露天开采对土地的破坏和压占
露天煤矿的开采对土地造成的破坏主要表现在两个方面:一是露天采掘场对土地的挖损;二是排土场压占土地"露天采煤必须先把煤层上覆盖的表土和岩石剥离"。
2.4煤炭开采对煤炭和土地资源的破坏
煤炭的大规模开采利用,一方面对工业生产和社会经济发展提供了大量的能源,另一方面也造成了严重的环境污染和生态破坏"我国的煤炭开采分为井下开采和露天开采两种,其中95%以上的煤炭产量来自井下开采"煤炭的井下和露天开采对环境的影响是伴随着煤矿的开发建设而产生的,这其中包括煤炭开采对土地资源的破坏和占用!对水资源的破坏和污染以及对大气环境的污染。
3.开采过程
开采过程包括地表剥离及井下开拓过程产生大量固体废弃物,这些废弃物一般在一定地点堆积起来形成研石山。矸石山对生态环境的影响有二:一是大量占用土地在平原地区尤为严重;二是污染环境,有矸石山扬尘、矸石山浸淋水及矸石山自燃后产生的502、NOx、CO、HZs、CH;等有毒有害气体,开采过程对生态环境最直接、最重大的影响是地下煤层采空后地表出现大面积塌陷。由于地表塌陷,致使房屋倒塌,河道扭曲,水利设施破坏,耕地积水不能耕种等等。
此外,开采过程中还向地表排放大量矿井水,一般采煤1吨排放矿井水4吨。矿井水排入地表后,如不加处理将是矿区重要的污染源,个别矿区处于岩溶地区,地下水含量丰富,采煤大量外排矿井水,造成地表出现大范围数量多的漏斗状塌陷,对生态破坏严重。
4.土壤污染和土地退化
土壤污染以土壤环境遭到污染为特征。煤矿开发过程中排放的各种有毒有害物质,如燃煤产生的502、N02颗粒和烟尘,研石山煤研石自燃产生的各种有害有毒物质,研石山和坑口电厂粉煤质二次扬尘、酸雨、矿井水、洗煤水、研石山淋溶水、矿区生活用水富含大量的油、酸、酚、氰、砷、汞、铬、氟等有害有毒物质。这些有毒有害物质以污染的水体和大气为媒介,又以各种废水、酸雨等形式进入土壤,使土壤环境遭到污染,废水进入土壤后,使土壤PH值发生变化,酸性废水吸收土壤中的Ca、Mg、K等元素,使土壤盐渍化.酸雨进入土壤后,不仅使土壤PH值降到5以下,
而且抑制土壤中有机质分解和氮的固定淋洗掉土地中的Ca、Mg、K等营养成分,使土壤贫癖化、盐渍化。另外,矿区重金属也通过大气和水为媒介进入土壤,在土壤中形成重金属离子的有机或无机配合位,这种配合物不易淋溶、分解和转化,易被植物吸收并富集于植物体内。通过食物链进入人体,对人体的潜在危害性极大.同时这种毒性化合物也破坏土壤的自然营养成分,降低土壤酶的活性,使植物根部腐烂,茎叶出现褐色斑纹,甚至枯死。
煤矿开发过程中排放的各种有毒有害物质使土壤受到污染,同时因采煤造成的塌陷、挖损、占压等也使土壤物理性质发生变化出现沼泽地或干早地;土壤化学性质也发生变化,即土壤酸化或营养物质淋失,从而使全地退化。
5数字化土地复垦应用研究
煤炭生态环境综合整治是一项复杂的系统工程,正确的理解煤矿生态环境综合整治概念对于指导煤矿生态环境综合政治工作具有重要的意义。因为它所涉及的因素很多,所以要獲取尽可能详细的资料对此进行分析研究采取合理的、经济的、生态效益最佳的整治方案。和美国ESRI公司的地理信息系统软件ARC/INFO对相关数据处理、分析并且结合土地复垦和环境保护的相关知识指导土地复垦工作。
5.1生态环境的综合评价
一个煤矿的开发必然会扰动矿区原有的生态环境,其直接的表现形式是对土地的破坏和环境的污染两个方面。首先,煤矿开发生态环境破坏程度取决于矿区自然、社会和经济环境条件。其次,其破坏程度还取决于煤矿的开发规模、开发类型以及煤矿本身的地球化学特点。因此,煤矿生态破坏不仅是指对矿区自然环境的破坏,也包含了对矿区社会经济环境的间接干扰和影响,是矿区自然、社会和经济环境变化的综合反映。
5.2环境污染
煤矿生态破坏对矿区自然、社会和经济环境的影响为了表征煤矿开发对当地生态环境的破坏,需建立起煤矿开发对生态环境破坏的综合指数。一个煤矿开发对生态系统的破坏可用下式表示:El=F(N,M)式中:El一生态环境破坏程度;N一矿区自然、社会经济因素;M一煤矿开发类型、规模及其地球化学条件。基于以上思路,确定我国煤矿生态破坏指数构成的指标体系。
6结束语
本章主要介绍中国煤矿对环境的破坏过程并且对煤矿的生态环境的特征、类型、分区进行介绍,这样使我们认识到土地复垦和环境保护是事在必行的大事。煤炭开采导致的塌陷地的复垦工作很长时间以来一直是环境学、生态学、经济学以及社会学领域的专家们长期以来共同关注性的问题,如何依据当地自然条件和资源条件最大限度的重新利用开采沉陷地,使沉陷地在复垦以后达到最佳的生态、经济和社会效益,满足矿区可持续发展的需要。本文提出了利用矿区生态环境的综合评价模型对任一煤矿开采对生态环境的破坏程度进行评估,从而采取相应的措施。
关键词：煤炭资源开发利率回采率采煤工艺资源保护
中图分类号：G353.11文献标识码：A文章编号：
引言
我国是世界上发现、利用、开采煤炭最早的国家。1973一1978年在
辽宁沈阳发现的新石器时代的新乐遗址中出土了精煤制品97件。证明我
国早在六、七千年前就开始了煤炭的加工利用。随着加工转换和利用技术水平的提高,煤炭可以成为高效、清洁利用的能源。为保障我国能源供应安全,保证国民经济和社会持续、稳定、健康发展,必须加强煤炭的基础能源地位。“十五”时期是我国煤炭工业结构调整的重要时期,要通过实施大集团、科教兴煤、洁净煤、综合经营四大战略,促进煤炭工业健康发展。煤炭是我国主要能源，在一次性能源结构中占70％以上，煤炭工业在国民经济发展中占有重要的地位。然而，煤炭资源的开采在给人类带来了巨大的好处的同时也给人类赖以生存的环境带来了危害。如何做到资源开发与环境整治并举，实现区域经济的持续发展，是我国当前面临的紧迫问题。
1我国煤炭资源的特点
我国煤炭资源具有以下特点:煤炭资源丰富,但人均占有量低"中国煤炭资源虽丰富,但勘探程度较低,经济可采储量较少"在目前经勘探证实的储量中,查储量仅占30%,而且大部分已经开发利用,煤炭后备储量相当紧张"中国人口众多,煤炭资源的人均占有量约为234.4吨,而世界人均煤炭资源占有量为312.7吨,美国人均占有量更高达1045吨,远高于中国的人均水平;煤炭资源的地理分布极不平衡;中国煤炭资源北多南少,煤炭资源的分布与消费区分布极不协调;各地区煤炭品种和质量变化较大,分布也不理想;适于露天开采的储量少"露天开采效率高,投资省,建设周期短,但中国适于露天开采的煤炭储量少,仅占总储量的7%左右,其中70%是褐煤,主要分布在内蒙古!新疆和云南"这都给我国的煤炭开采带来了种种不利条件[l->"
2我国煤炭资源的开发与环境问题研究
结构不合理!增长方式粗放!安全事故多发!资源浪费严重!环境治理滞后等突出问题，而且由于目前市场经济体系不规范,出现了开发秩序混乱现象;煤炭管理机构变动频繁,政府监管力量薄弱;企业竞争激烈,部分煤炭企业急功近利,采厚弃薄,采易弃难,资源开采挑肥丢瘦;小煤矿唯利是图,矿井装备简陋,布局不合理,生产方式落后,资源回收率低下,甚至存在乱采滥挖现象,致使资源浪费和破坏严重Ils}"
2.1煤炭开采对土地资源的破坏
煤矿开采对土地资源的破坏表现为三个方面:一是井下开采引起的地表塌陷,土地利用率降低,并加大水土流失和沙漠化;二是露天开采对土地的破坏,包括露天采掘场对土地的毁灭性挖损,以及排土场对土地的压占;三是煤矿生产固体废弃物压占!污染土地"表4.12000年我国国有重点煤矿和露天矿开采对土地的破坏情况(单位:公顷)地表塌陷总面积复垦面积当年塌陷面积当年复垦面积
2.2井下开采对土地的破坏
地表塌陷是井下开采对矿区土地资源造成的难以治理的主要灾害问题"目前我国
95%的煤炭产量来自井下开采"据不完全统计,我国因煤炭开采引起的地表塌陷面积达40万公顷,平均每开采万吨煤地表塌陷0.2公顷,由于开采地表塌陷造成土地大面积积水!受淹和盐碱化,不仅使区内耕地面积急剧减少,而且加剧了人口与土地!煤炭与农业的矛盾;西部矿区的地面塌陷加速了水土流失和土地荒漠化"同时采煤引起的地表塌陷还诱发大量山体滑坡!崩塌和泥石流等自然灾害,严重破坏矿区的土地资源和生态环境;矿区的地表塌陷同时对地面的建筑物!道路!铁路!桥梁和输电线造成不同程度的破坏,特别是在村庄稠密的平原地区,因采煤致使地面沉陷而需要搬迁的村庄越来越多,己经严重影响了煤矿经济效益及区域经济的发展"
2.3露天开采对土地的破坏和压占
露天煤矿的开采对土地造成的破坏主要表现在两个方面:一是露天采掘场对土地的挖损;二是排土场压占土地"露天采煤必须先把煤层上覆盖的表土和岩石剥离"。
2.4煤炭开采对煤炭和土地资源的破坏
煤炭的大规模开采利用,一方面对工业生产和社会经济发展提供了大量的能源,另一方面也造成了严重的环境污染和生态破坏"我国的煤炭开采分为井下开采和露天开采两种,其中95%以上的煤炭产量来自井下开采"煤炭的井下和露天开采对环境的影响是伴随着煤矿的开发建设而产生的,这其中包括煤炭开采对土地资源的破坏和占用!对水资源的破坏和污染以及对大气环境的污染。
3.开采过程
开采过程包括地表剥离及井下开拓过程产生大量固体废弃物,这些废弃物一般在一定地点堆积起来形成研石山。矸石山对生态环境的影响有二:一是大量占用土地在平原地区尤为严重;二是污染环境,有矸石山扬尘、矸石山浸淋水及矸石山自燃后产生的502、NOx、CO、HZs、CH;等有毒有害气体,开采过程对生态环境最直接、最重大的影响是地下煤层采空后地表出现大面积塌陷。由于地表塌陷,致使房屋倒塌,河道扭曲,水利设施破坏,耕地积水不能耕种等等。
此外,开采过程中还向地表排放大量矿井水,一般采煤1吨排放矿井水4吨。矿井水排入地表后,如不加处理将是矿区重要的污染源,个别矿区处于岩溶地区,地下水含量丰富,采煤大量外排矿井水,造成地表出现大范围数量多的漏斗状塌陷,对生态破坏严重。
4.土壤污染和土地退化
土壤污染以土壤环境遭到污染为特征。煤矿开发过程中排放的各种有毒有害物质,如燃煤产生的502、N02颗粒和烟尘,研石山煤研石自燃产生的各种有害有毒物质,研石山和坑口电厂粉煤质二次扬尘、酸雨、矿井水、洗煤水、研石山淋溶水、矿区生活用水富含大量的油、酸、酚、氰、砷、汞、铬、氟等有害有毒物质。这些有毒有害物质以污染的水体和大气为媒介,又以各种废水、酸雨等形式进入土壤,使土壤环境遭到污染,废水进入土壤后,使土壤PH值发生变化,酸性废水吸收土壤中的Ca、Mg、K等元素,使土壤盐渍化.酸雨进入土壤后,不仅使土壤PH值降到5以下,
而且抑制土壤中有机质分解和氮的固定淋洗掉土地中的Ca、Mg、K等营养成分,使土壤贫癖化、盐渍化。另外,矿区重金属也通过大气和水为媒介进入土壤,在土壤中形成重金属离子的有机或无机配合位,这种配合物不易淋溶、分解和转化,易被植物吸收并富集于植物体内。通过食物链进入人体,对人体的潜在危害性极大.同时这种毒性化合物也破坏土壤的自然营养成分,降低土壤酶的活性,使植物根部腐烂,茎叶出现褐色斑纹,甚至枯死。
煤矿开发过程中排放的各种有毒有害物质使土壤受到污染,同时因采煤造成的塌陷、挖损、占压等也使土壤物理性质发生变化出现沼泽地或干早地;土壤化学性质也发生变化,即土壤酸化或营养物质淋失,从而使全地退化。
5数字化土地复垦应用研究
煤炭生态环境综合整治是一项复杂的系统工程,正确的理解煤矿生态环境综合整治概念对于指导煤矿生态环境综合政治工作具有重要的意义。因为它所涉及的因素很多,所以要獲取尽可能详细的资料对此进行分析研究采取合理的、经济的、生态效益最佳的整治方案。和美国ESRI公司的地理信息系统软件ARC/INFO对相关数据处理、分析并且结合土地复垦和环境保护的相关知识指导土地复垦工作。
5.1生态环境的综合评价
一个煤矿的开发必然会扰动矿区原有的生态环境,其直接的表现形式是对土地的破坏和环境的污染两个方面。首先,煤矿开发生态环境破坏程度取决于矿区自然、社会和经济环境条件。其次,其破坏程度还取决于煤矿的开发规模、开发类型以及煤矿本身的地球化学特点。因此,煤矿生态破坏不仅是指对矿区自然环境的破坏,也包含了对矿区社会经济环境的间接干扰和影响,是矿区自然、社会和经济环境变化的综合反映。
5.2环境污染
煤矿生态破坏对矿区自然、社会和经济环境的影响为了表征煤矿开发对当地生态环境的破坏,需建立起煤矿开发对生态环境破坏的综合指数。一个煤矿开发对生态系统的破坏可用下式表示:El=F(N,M)式中:El一生态环境破坏程度;N一矿区自然、社会经济因素;M一煤矿开发类型、规模及其地球化学条件。基于以上思路,确定我国煤矿生态破坏指数构成的指标体系。
6结束语
本章主要介绍中国煤矿对环境的破坏过程并且对煤矿的生态环境的特征、类型、分区进行介绍,这样使我们认识到土地复垦和环境保护是事在必行的大事。煤炭开采导致的塌陷地的复垦工作很长时间以来一直是环境学、生态学、经济学以及社会学领域的专家们长期以来共同关注性的问题,如何依据当地自然条件和资源条件最大限度的重新利用开采沉陷地,使沉陷地在复垦以后达到最佳的生态、经济和社会效益,满足矿区可持续发展的需要。本文提出了利用矿区生态环境的综合评价模型对任一煤矿开采对生态环境的破坏程度进行评估,从而采取相应的措施。