綠色開采的概念

綠色開采的概念現(xiàn)在是1頁\一共有60頁\編輯于星期二

1-1綠色開采的概念一、煤炭資源開發(fā)的重要性二、煤炭開采引起的采動(dòng)損害與環(huán)境問題三、綠色開采的概念現(xiàn)在是2頁\一共有60頁\編輯于星期二一、煤炭資源開發(fā)的重要性煤炭產(chǎn)量，億t年度200020052015203010.021.932.038.0中國煤炭產(chǎn)量預(yù)測制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的突出瓶頸是能源。我國煤炭資源量超過5.5萬億噸，居世界第3位，是中國經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最可靠的能源保障。煤炭占我國一次能源的70%以上，2050年仍將占50%以上。我國煤炭資源嚴(yán)重受安全與環(huán)境和區(qū)位條件制約。

2009年中國煤炭產(chǎn)量占世界比重2009年中國能源結(jié)構(gòu)現(xiàn)在是3頁\一共有60頁\編輯于星期二二、煤炭開采引起的采動(dòng)損害與環(huán)境問題開采沉陷破壞土地與地面建筑物突水災(zāi)害與水資源破壞瓦斯災(zāi)害與瓦斯排放污染大氣矸石露天排放問題現(xiàn)在是4頁\一共有60頁\編輯于星期二對(duì)土地資源的破壞地表塌陷、水土流失、沙漠化嚴(yán)重破壞土地資源。平均每采萬噸原煤造成塌陷土地0.2-0.3公頃，每年新增塌陷地約3-4萬公頃。以山西省為例，截至2007年，煤炭地下采空面積占全省面積的6%（約5000km2）。1.開采沉陷破壞土地與地面建筑物現(xiàn)在是5頁\一共有60頁\編輯于星期二塌陷區(qū)現(xiàn)在是6頁\一共有60頁\編輯于星期二年份采煤量（億t）采空塌陷累積面積（km2）

采空區(qū)面積(km2)采空區(qū)占山西省面積(%)產(chǎn)量增長率（%）19992.281810000.64

20002.5100013000.8313.6420012.689145918501.197.5620023.7175926401.6937.620034.35231035542.2817.5720045.02294050003.2115.420055.5345070004.499.5620065.81413080005.135.6420076.55000100006.4111.88煤炭開采造成的地表塌陷調(diào)查現(xiàn)在是7頁\一共有60頁\編輯于星期二山西省地面塌陷系數(shù)的確定年份歷年采空塌陷面積凈增量(km２)噸煤塌陷(公頃/萬t)20001820.7320014591.7120023000.8120035511.2720046301.2520055100.9320066801.1720078701.34現(xiàn)在是8頁\一共有60頁\編輯于星期二現(xiàn)在是9頁\一共有60頁\編輯于星期二對(duì)地面建筑物及人文環(huán)境的破壞導(dǎo)致村莊被迫遷徙。以淮北礦業(yè)集團(tuán)為例，2001年，13個(gè)村莊因采煤塌陷被迫搬遷，共計(jì)1412戶、5535人遷徙。1.開采沉陷破壞土地與地面建筑物現(xiàn)在是10頁\一共有60頁\編輯于星期二“三下”壓煤問題我國的煤炭資源回收率僅為40%左右，“三下”（村莊下、道路下、水體下）壓煤是其重要根源。新汶礦區(qū)“三下”壓煤高達(dá)2.67億噸，占可采儲(chǔ)量的70%多?，F(xiàn)在是11頁\一共有60頁\編輯于星期二現(xiàn)在是12頁\一共有60頁\編輯于星期二煤炭開采過程中，人為疏干排水和采動(dòng)形成的導(dǎo)水裂隙對(duì)煤系含水層的自然疏干，破壞了地下水資源。同時(shí)，造成區(qū)域含水層水位下降，形成大規(guī)模地下水降落漏斗，直接影響到區(qū)域水文地質(zhì)條件。開采產(chǎn)生的地表變形往往影響到地表水體(河流、湖泊、井泉等)，從而使部分溝泉水量減少甚至干涸，影響當(dāng)?shù)鼐用裾５纳a(chǎn)生活，進(jìn)而影響區(qū)域植被生長，甚至土地沙漠化。這一問題在西部缺水地區(qū)顯得尤為突出。2.突水災(zāi)害與水資源破壞現(xiàn)在是13頁\一共有60頁\編輯于星期二我國每年采煤破壞地下水22億m3/a。山西省通過對(duì)5403個(gè)煤礦排水量的統(tǒng)計(jì)，平均開采1t煤炭，礦井排水0.87t，使本來缺水的山西環(huán)境受到進(jìn)一步破壞。如晉祠泉在1954年的流量為2m3/min，由于晉祠泉域內(nèi)西山煤田的大規(guī)模開采，泉水流量逐漸減少，于1994年5月斷流。2.突水災(zāi)害與水資源破壞現(xiàn)在是14頁\一共有60頁\編輯于星期二由于煤礦開采破壞地下水而引起當(dāng)?shù)鼐用袷ワ嬘盟吹那闆r在媒體上也時(shí)有報(bào)道。以山西為例，采煤破壞地下水4.2億m3/a，導(dǎo)致井水位下降或斷流共計(jì)3218個(gè)，影響水利工程433處，水庫40座，輸水管道793890m；造成1678個(gè)村莊、812715口人、108241頭牲畜飲水困難。使本來缺水的山西環(huán)境受到進(jìn)一步破壞。2.突水災(zāi)害與水資源破壞現(xiàn)在是15頁\一共有60頁\編輯于星期二

煤礦突水災(zāi)害與水資源破壞我國60%的礦區(qū)為石碳二疊系含煤地層,其中80%受到嚴(yán)重的突水危險(xiǎn)?，F(xiàn)在，我國每年排出礦井水60億m3左右，只利用25%左右，造成礦區(qū)水源枯竭、水與生態(tài)環(huán)境的破壞?，F(xiàn)在是16頁\一共有60頁\編輯于星期二Waterinrush現(xiàn)在是17頁\一共有60頁\編輯于星期二主要來自礦井排出的瓦斯和矸石山的自燃。瓦斯即煤層氣，它是比CO2還嚴(yán)重21倍的溫室氣體，也是導(dǎo)致煤礦重大安全事故的根源。同時(shí)瓦斯又是最好的清潔能源。建國以來，我國煤礦發(fā)生煤與瓦斯突出事故1500余次，僅2001年由于瓦斯事故的死亡人數(shù)達(dá)2356人，為煤礦總死亡人數(shù)的40%。煤礦每年向大氣排放瓦斯70-190億m3。3.瓦斯災(zāi)害與瓦斯排放污染大氣現(xiàn)在是18頁\一共有60頁\編輯于星期二煤礦瓦斯災(zāi)害與瓦斯排放

中國在地下2000m范圍內(nèi)具有30~35萬億m3煤層氣資源,每年排放煤礦瓦斯70~190億m3。

煤礦瓦斯災(zāi)害嚴(yán)重，2004年底至2005年初，大平煤礦、陳家山煤礦、孫家灣煤礦接連發(fā)生3起一次死亡百人以上特大瓦斯事故。高瓦斯及煤與瓦斯突出低瓦斯現(xiàn)在是19頁\一共有60頁\編輯于星期二Gasexplosionunderground現(xiàn)在是20頁\一共有60頁\編輯于星期二我國現(xiàn)有矸石山1600余座，堆積量超過45億t，占地超過15000hm2。目前每年產(chǎn)矸量超過3.5億t。矸石山除了占用大量的土地資源外，還會(huì)嚴(yán)重污染空氣和地下水，甚至存在滑坡與爆炸危險(xiǎn)。

4.矸石露天排放問題現(xiàn)在是21頁\一共有60頁\編輯于星期二

1966年在英國南威爾士的阿邦芳，1座高達(dá)60m的矸石山滑塌，11萬m3的矸石垮塌下來，使100多人喪生。造成這次事故的原因是矸石堆在1個(gè)礦泉上，使矸石山內(nèi)水量達(dá)到飽和，降低了矸石山的穩(wěn)定性。

2004年2月28日，國投新集一礦煤矸石山坍塌，2人被埋。救援過程中，煤矸石再次坍塌，又導(dǎo)致6人被埋。2005年5月15日，河南平煤集團(tuán)四礦矸石山爆炸后發(fā)生塌方，煤灰和矸石從數(shù)十米高處噴涌而下，致使100m外18間民房不同程度地受損，造成8人遇難，16日凌晨1時(shí)矸石山中部又突然發(fā)生熱氣煤塵（碎矸石）噴出，致使搶險(xiǎn)救災(zāi)人員115人受傷。4.矸石露天排放問題現(xiàn)在是22頁\一共有60頁\編輯于星期二現(xiàn)在是23頁\一共有60頁\編輯于星期二現(xiàn)在是24頁\一共有60頁\編輯于星期二現(xiàn)在是25頁\一共有60頁\編輯于星期二煤炭開采造成的環(huán)境破壞大大超出了礦區(qū)環(huán)境容量，我國煤炭開采是以犧牲環(huán)境為代價(jià)的。而煤炭作為我國的主要能源的狀況在短期內(nèi)難以改變，為了避免開采對(duì)礦區(qū)環(huán)境的繼續(xù)破壞，響應(yīng)國務(wù)院《關(guān)于促進(jìn)煤炭工業(yè)健康發(fā)展的若干意見》的要求，國家和煤炭行業(yè)必須考慮煤炭資源與環(huán)境協(xié)調(diào)開采問題，轉(zhuǎn)變煤炭開采理念，開展煤炭資源綠色開采技術(shù)研究，依靠技術(shù)進(jìn)步，將煤炭生產(chǎn)活動(dòng)對(duì)自然資源和生態(tài)環(huán)境的影響降低到最小程度。三、綠色開采的概念現(xiàn)在是26頁\一共有60頁\編輯于星期二提出并盡快形成煤礦的“綠色開采技術(shù)”已迫在眉睫。事實(shí)上，中國礦業(yè)大學(xué)教授錢鳴高院士及其領(lǐng)導(dǎo)的課題組，從20世紀(jì)九十年代初已開始了有關(guān)“綠色開采技術(shù)”的研究和實(shí)踐。在長期研究和實(shí)踐的基礎(chǔ)上，錢鳴高院士正式提出了煤礦綠色開采的理念及其技術(shù)體系。三、綠色開采的概念現(xiàn)在是27頁\一共有60頁\編輯于星期二煤礦綠色開采的內(nèi)涵煤礦綠色開采以及相應(yīng)的綠色開采技術(shù),在基本概念上是從廣義資源的角度上來認(rèn)識(shí)和對(duì)待煤、瓦斯、水、土地、矸石等一切可以利用的各種資源；基本出發(fā)點(diǎn)是從開采的角度防止或盡可能減輕開采煤炭對(duì)環(huán)境和其他資源的不良影響；基本手段是控制或利用采動(dòng)巖層破斷運(yùn)動(dòng)；目標(biāo)是在取得經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí),實(shí)現(xiàn)最佳的環(huán)境效益和社會(huì)效益?，F(xiàn)在是28頁\一共有60頁\編輯于星期二煤礦綠色開采的特點(diǎn)之一從廣義資源的角度論，在礦區(qū)范圍內(nèi)的煤炭；地下水；煤層內(nèi)所涵的瓦斯；土地以至于煤矸石以及在煤層附近的其他礦床都應(yīng)該是經(jīng)營這個(gè)礦區(qū)的開發(fā)對(duì)象而加以利用?，F(xiàn)在是29頁\一共有60頁\編輯于星期二礦井瓦斯定義：礦井中主要由甲烷為主的有害氣體。---------煤層氣瓦斯抽放-------煤層氣開采（抽采）礦井水文地質(zhì)類型：根據(jù)礦井水文地質(zhì)條件、涌水量、水害情況和防治水難易程度，……類型?，F(xiàn)在是30頁\一共有60頁\編輯于星期二煤礦綠色開采的特點(diǎn)之二從開采的角度采取措施，從源頭消除或減少采礦對(duì)環(huán)境的破壞；而不是先破壞后治理。因而，矸石的井上處理與土地復(fù)墾是屬于環(huán)境治理問題，而不屬于綠色開采問題。現(xiàn)在是31頁\一共有60頁\編輯于星期二煤礦綠色開采的特點(diǎn)之三開采引起環(huán)境與主要安全問題的發(fā)生都與開采后造成的巖層運(yùn)動(dòng)有關(guān)（巖體不破壞上述問題都不會(huì)發(fā)生），因而，綠色開采的重大基礎(chǔ)理論為：1）采礦后巖層內(nèi)的“節(jié)理裂隙場”分布以及離層規(guī)律；2）開采對(duì)巖層與地表移動(dòng)的影響規(guī)律現(xiàn)在是32頁\一共有60頁\編輯于星期二3）水與瓦斯在裂隙巖體中的滲流規(guī)律；4）巖體應(yīng)力場分布規(guī)律及巖層控制技術(shù)因而，一定程度上綠色開采技術(shù)可叫做“基于巖層控制的綠色開采技術(shù)”?，F(xiàn)在是33頁\一共有60頁\編輯于星期二綠色開采符合：科學(xué)采礦的要求煤炭循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的要求現(xiàn)在是34頁\一共有60頁\編輯于星期二科學(xué)采礦的三原則安全原則環(huán)保原則經(jīng)濟(jì)原則現(xiàn)在是35頁\一共有60頁\編輯于星期二資源開采傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式自然界廢物污染物品消費(fèi)產(chǎn)品制造現(xiàn)在是36頁\一共有60頁\編輯于星期二資源開采生產(chǎn)末端治理運(yùn)行模式自然界物品消費(fèi)產(chǎn)品制造技術(shù)治理污染廢物廢水廢氣現(xiàn)在是37頁\一共有60頁\編輯于星期二循環(huán)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行模式廢棄物產(chǎn)品資源再循環(huán)再利用減量化現(xiàn)在是38頁\一共有60頁\編輯于星期二循環(huán)經(jīng)濟(jì)的三原則（3R原則）減量化原則（Reducing）－減物質(zhì)化原則再利用原則（Reusing）－反復(fù)利用原則資源化原則（Recycling）－再生利用原則現(xiàn)在是39頁\一共有60頁\編輯于星期二建筑材料充填材料凈化利用充填載體開采沉陷礦井廢水瓦斯涌出保水開采充填開采煤與瓦斯共采綠色開采技術(shù)煤產(chǎn)品采場空區(qū)煤化工發(fā)電廠鍋爐外排矸石井下充填巖層移動(dòng)建筑損壞農(nóng)田塌陷污染大氣爆炸事故粉煤灰廢渣井巷矸石占用耕地粉碎破碎潔凈煤技術(shù)煤炭開采煤炭循環(huán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)途徑現(xiàn)在是40頁\一共有60頁\編輯于星期二建筑材料充填材料凈化利用充填載體開采沉陷礦井廢水瓦斯涌出保水開采充填開采煤與瓦斯共采綠色開采技術(shù)煤產(chǎn)品采場空區(qū)煤化工發(fā)電廠鍋爐外排矸石井下充填巖層移動(dòng)建筑損壞農(nóng)田塌陷污染大氣爆炸事故粉煤灰廢渣井巷矸石占用耕地粉碎破碎潔凈煤技術(shù)煤炭采掘煤炭循環(huán)經(jīng)濟(jì)技術(shù)途徑減量化再利用資源化現(xiàn)在是41頁\一共有60頁\編輯于星期二

1-2綠色開采的技術(shù)框架一、綠色開采的技術(shù)框架二、減沉開采技術(shù)體系三、保水開采技術(shù)體系四、煤與瓦斯共采技術(shù)體系五、矸石減排技術(shù)體系現(xiàn)在是42頁\一共有60頁\編輯于星期二煤炭開采巖層移動(dòng)排放矸石地下水流失與突水事故瓦斯卸壓流動(dòng)、瓦斯事故與排放瓦斯污染環(huán)境地表塌陷、土地與建筑物損害占用土地污染環(huán)境保水開采煤與瓦斯共采減沉開采矸石減排地下氣化開采綠色開采關(guān)鍵層理論一、煤礦綠色開采的技術(shù)框架現(xiàn)在是43頁\一共有60頁\編輯于星期二減沉開采技術(shù)體系二、減沉開采技術(shù)體系

現(xiàn)在是44頁\一共有60頁\編輯于星期二二、減沉開采技術(shù)體系

現(xiàn)在是45頁\一共有60頁\編輯于星期二三、保水開采技術(shù)體系

現(xiàn)在是46頁\一共有60頁\編輯于星期二四、煤與瓦斯共采技術(shù)體系

現(xiàn)在是47頁\一共有60頁\編輯于星期二五、矸石減排技術(shù)體系現(xiàn)在是48頁\一共有60頁\編輯于星期二

1-3綠色開采的理論基礎(chǔ)一、采動(dòng)巖層破壞的基本規(guī)律二、關(guān)鍵層理論的基本原理現(xiàn)在是49頁\一共有60頁\編輯于星期二

CH4

TreeTreeHouseBuilding2FactoryTreeTreeCH4

煤炭開采引起的一系列安全和環(huán)境問題都與采動(dòng)巖層破斷與運(yùn)動(dòng)有關(guān)。開采沉陷突水事故突水事故瓦斯抽放瓦斯事故冒頂事故現(xiàn)在是50頁\一共有60頁\編輯于星期二

應(yīng)力場變化裂隙場變化地表沉陷開采損害與環(huán)境問題與采動(dòng)巖層破斷與運(yùn)動(dòng)有關(guān).煤層開采

頂板事故與沖擊礦壓突水事故

瓦斯事故

安全問題環(huán)境問題

破壞土地與建筑

破壞地下水資源

排放瓦斯污染大氣

現(xiàn)在是51頁\一共有60頁\編輯于星期二

煤層開采后，巖層移動(dòng)是如何由下往上發(fā)展直至地表的？巖層移動(dòng)過程中內(nèi)部巖體的應(yīng)力、裂隙、變形是如何分布的？一、采動(dòng)巖層破壞的基本規(guī)律現(xiàn)在是52頁\一共有60頁\編輯于星期二采場覆巖移動(dòng)的“橫三區(qū)”與“豎三帶”

A-煤壁支撐影響區(qū)；B-離層區(qū)；C-重新壓實(shí)區(qū)Ⅰ-垮落帶；Ⅱ

-斷裂帶；Ⅲ-彎曲帶現(xiàn)在是53頁\一共有60頁\編輯于星期二Ⅰ—充分采動(dòng)區(qū)；Ⅱ—最大彎曲區(qū)；Ⅲ頂板壓縮區(qū)；

Ⅳ底板壓縮區(qū)；Ⅴ不均勻隆起區(qū)；Ⅵ均勻隆起區(qū)開采引起的巖層移動(dòng)概貌現(xiàn)在是54頁\一共有60頁\編