生态型绿色煤矿创建模式的实践研究

杨 磊 李凤山 陈家琴

(兖矿集团济宁三号煤矿,山东省济宁市,272069)

生态型绿色煤矿创建模式的实践研究

杨 磊 李凤山 陈家琴

(兖矿集团济宁三号煤矿,山东省济宁市,272069)

对济三煤矿创建生态型绿色煤矿模式的实践活动进行了研究,分析了该模式中水资源循环模式、洁净开采模式、固废绿色处置模式和矿区景观生态重塑模式的成果与不足,指出延伸产业链、实现循环经济、打造生态文明矿井是该模式的发展方向。

生态型绿色煤矿 创建模式 实践研究

1 概述

在对国民经济发挥巨大推动作用的同时,煤炭的开发和利用也对生态环境和区域的可持续发展造成了严重的影响。生态型绿色煤矿模式旨在创建环境友好、清洁、可持续发展的生态型煤炭企业生产模式,对今后我国煤矿的发展具有重要意义。

济宁三号煤矿(济三煤矿)是我国第一座立井设计,年生产能力500万t的煤矿企业。自2000年正式投产以来,该矿在循环经济、固体废弃物处置、工业广场生态环境规划、塌陷区治理、环境污染治理、矿业旅游和可持续发展等方面进行了探索和实践,为生态型绿色煤矿模式的创建提供了理论支持和实践经验。

2 生态型绿色煤矿技术体系模式及存在的问题

生态型绿色煤矿技术体系包括资源循环模式、洁净开采模式、固废绿色处置模式和矿区景观生态重塑模式。生态型绿色煤矿模式技术体系见图1。

图1 生态型绿色煤矿模式的技术体系

2.1 水资源循环模式

(1)成果。煤矿采选业经济活动中所产生的废水主要有生产、生活污水和矿井水。济三煤矿根据两种废水的特点,建成了生活污水和矿井水两套污水处理系统。处理后的水资源通过循环利用和生产自用,基本实现了污水的零排放。水资源循环模式见图2。

图2 水资源循环模式

(2)效益。矿区污水经过净化处理和循环利用,2009年煤矿节约水资源费363.8万元,节约排污费356.7万元。解决了矿区生产、洗选煤、园林浇灌等用水需求,同时也解决了周边电厂的部分用水需要。减少了地下水开采,保护了水资源,取得了良好的经济、社会和环境效益。

(3)问题。近年来随着矿井的开拓延伸,井下涌水量呈现不断增长的态势,矿井水处理系统的能力已无法满足矿井正常涌水量处理的需要。因此在原有水资源循环模式之上构建支链的必要性不断增大。如将井下涌水进行深度处理,使其盐分含量低于电厂循环用水的要求,则可为电厂节省大量的水资源费用。

2.2 固体废弃物处置模式

矿区的主要固体废弃物是矸石、煤泥和炉渣等。济三煤矿在固体废弃物的处置上遵循了减量化、无害化、资源化的原则。

(1)成果。在生产源头环节,通过洁净开采技术,减少了矸石的产出量,并采用井下充填、综合利用等方法,减少了矸石的上井量。建矿之初的矸石作为工业广场的基建材料。洗选矸石和煤泥则作为邻近2×135 MW矸石煤泥电厂的原材料综合利用。还有部分矸石和炉渣作为建材原料。此外,济三煤矿对工业广场上的两座矸石山,通过优化设计进行覆土绿化,与环矿河形成了八大景观效应,不但解决了污染问题,还为矿区发展工业旅游提供了场所。固体废弃物处置模式见图3。

(2)问题。目前矸石作为燃料供给邻近电厂是一种普遍现象。但由于矸石的燃烧值低于煤泥,电厂更倾向于使用煤泥来发电,如何更有效地利用矸石成为当前一个重要问题。另外,在使用矸石绿化广场时,由矸石堆成的景观山存在矸石不易牢固、雨天容易产生滑坡的问题。

图3 固体废弃物处置模式

2.3 洁净开采模式

煤矿的洁净开采技术是一系列相关技术的总称。济三煤矿在实践中采用的洁净开采技术主要包括矸石减量化、贮矸替代煤柱、矸石井下综合利用、井下煤矸分离等关键技术。

矸石减量化技术主要是通过减少岩巷和推广煤巷的方法减少矸石的产出量,形成以宽煤柱护巷、沿空送巷和取消岩石集中巷的巷道布置特色。煤矸石减量化技术见图4。

图4 煤矸石减量化技术

贮矸替代煤柱技术主要是利用工业广场、村庄下以及原有的废弃巷道和采空区等建立井下贮矸空间,减少矸石提升量,并回收部分煤炭资源。贮矸替代煤柱技术见图5。

矸石井下综合利用技术主要是将矸石作为建筑材料或防火材料应用于井下巷道的修筑。矸石井下综合利用技术见图6。

井下煤矸分离技术主要是采用分掘(采)分运、重液分选、概率筛分选等方法,在井下将煤炭和矸石分离,减少矸石的出井量。

采用洁净开采技术,首先节约了大量的运提费;其次贮矸代替煤柱技术,使原来的煤柱得以回收,增加了煤炭资源的回收利用率;另外减少矸石的产量和地面排放,节约了土地购置费,为煤矿创造了显著的经济效益。构筑矸石井下支撑结构体可有效控制地表沉陷,利农利民,并有利于环境保护和生态平衡。

减少矸石提升量如今已经成为煤矿企业的共识,其中矸石回填技术的应用更为广泛。若要实现矸石的减量化则必然要求提高巷道合理布局的水平,同时如何在抛矸时最大限度地利用贮矸空间是一个值得研究的课题。

2.4 矿区景观生态重塑建设

济三煤矿在景观生态重塑建设中重点进行了工业广场生态环境建设、土地复垦与生态重建、矿业绿色景观建设、湿地生态保护与景观建设、生物多样性建设等工作。

工业广场生态环境建设是针对场前区、风井工业区、选煤厂工业区、公寓食堂生活区等区域的不同特点进行的环境规划设计与建设。如场前区最代表企业的形象,设计雕塑、小品等设施,植物则选择观赏品种配植;选煤厂工业区则种植了吸尘、降噪能力大的植物;风井工业区由于位于过渡位置,设计了相间的景观特色;而生活区选择各种花卉和观赏植物进行合理配置,体现浓郁的生活气息。整个园区形成开敞、明亮、四季景色不同的园林格局。

在土地复垦与生态重建方面,主要规划在沉陷区建设鱼塘或平整土地,并结合鱼塘和土地复垦项目建设防护林工程和景观林工程等。

矿业绿色景观建设则是在绿化修复矸石山、塌陷地的基础上进行人文景观建设。例如将矸石山建成矿区的景观点;将塌陷地建设成以风景景观为主的旅游基地。

湿地生态保护与景观建设是对原有和后天形成的湿地区域,在保护原有生物多样性的基础上进行开发利用。在水域中采用中国传统的造园手法,结合远处的矸石山造景,建设亭、廊、桥等园林景观设施。

生物多样性建设工作中探索出了产业化、规模化、观赏与效益并举的现代化矿业养殖的新路子,实现了与矿井人文景观相协调、体现观赏效果的特种养殖。

经过建设,济三矿区现已成为三季有花,四季常青的园林化企业,绿化面积逾27万m2,绿化覆盖率达42.75%,良好的景观使其成为工业旅游示范点。

产业化养殖和工业旅游延伸了煤矿企业的产业链,不但美化了矿区环境,而且扩大了企业园区的生态圈,创造了经济价值。因此,因地制宜地养殖适合矿区所在地的物种,发展特色景观将是生态绿色矿井建设的重要任务。

3 结语

济宁三号煤矿在生态型绿色煤矿模式的实践中获得了较高的经济、社会和生态效益。该模式中的部分关键技术具有重要的研究意义。扩大工业园区的生态圈,延伸产业链,实现循环经济,打造生态文明型矿井是彻底解决三废污染问题,提高环境效益的根本途径,也是生态型绿色煤矿模式的发展方向。

A study on the practical mode to create an ecological and green coal mine

Yang Lei,Li Fengshan,Chen Jiaqin
(Jining No.3 coal mine,Yankuang Group,Jining,Shandong province 272069,China)

A study is carried out by the authors in this paper on the mode of Jining No.3 coal mine of Yankuang Group in creating an ecological and environment friendly coal mine.In this paper,analysis is made separately on the advantages and shortcomings of varied modes under different scenarios such as sub-level water resources scenario,clean mining scenario,solid waste green disposal scenario and mining area landscape and ecology rehabilitation scenario.It is pointed out in this paper that an extended industrial chain of coal mining,realization of circular economy and creation of an environment friendly coal mine combine to form a general direction of the mode of Jining No.3 coal mine.

ecological and green coal m ine,mode of creation

X322 TD99

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杨磊(1983-),男,山东邹城市人,2008年6月毕业于青岛大学化学化工与环境学院,硕士学位。现就职于兖矿集团济宁三号煤矿,从事环境管理工作。

(责任编辑 张艳华)