摘要：我国是产煤和耗煤大国,每年我国煤炭在北方供暖、火力发电、工业生产中应用占比超过煤炭应用总量的90%,其中,火力发电所产生的电能占所有发电量的60%以上。虽然例如太阳能、核能、潮汐能等新能源手段不断发展,但是煤炭资源仍是支撑我国经济发展的重要资源之一。当前,我国发展过程中不断出现环境问题,我国正在加快能源结构向低碳型和清洁型转化,我国煤炭的绿色开发与利用,是保证我国可持续发展的重要战略之一。因此,煤炭行业必须加快向绿色化、清洁化生产和应用转型。
关键词：煤炭资源安全；绿色开发；现状；措施
1煤炭技术改革的总体路线
我国煤炭行业技术改革,要在2050年逐步实现3个阶段的改革与发展,这3个阶段可以概括为“煤炭3.0”、“煤炭4.0”和“煤炭5.0”。
“煤炭3.0”是指在2025年之前,煤矿的总体开采深度在2000m以浅,逐步降低开采过程中对生态的破坏,以信息化手段提高煤炭开发和利用的效率。同时要求井下作业人员数量下降至30%,开采过程中的数字化、信息化、自动化程度超过80%,人员死亡率降低至每百万吨不超过5%。对于环境的影响中,对资源保护和利用率超过50%,开采环境的生态恢复率要超过70%,煤炭燃烧清洁排放程度要有所提高。
“煤炭4.0”是指在2025-2035年,开采深度达到3000m以浅,在开采过程中高度使用自动化、智能化开采体系,使开采过程中污染接近零排放。开采过程中的井下作业人员数量降低至20%,人员死亡率降低至每百万吨不超过1%,避免大型事故的发生,并且无工人患有职业病;对开采环境生态平衡恢复达到90%以上,做到水、天然气、煤炭和热能的同步开采,提高资源的综合利用率。
“煤炭5.0”是指在2035-2050年,开采深度达到3000m以深,采煤整个过程高度自动化、智能化和机械化,采煤整个过程中包括井下和井上作业人员不足10%,尽量实现井下无人操作,降低井下事故率和死亡率,职工无职业病。在开采时对于天然气、热能、煤炭、水、石油等一体化供应,优势资源和新能源协同开发,提高经济效益的同时不断加强绿色化应用,降低对环境的损害。
2当前存在的问题
2.1认识不够到位
当前,一些煤炭企业对绿色开发的认识,仅仅停留在绿色开发是生态环境保护的需要上,还没有关注到绿色开发所产生的利润。基于这种认识,很多企业将绿色开发技术的运用当成迫于外部压力而额外追加的投资,尚未认识到绿色开发本身是企业效率的提升或成本的降低,是企业应该挖掘的利润增长点。这导致企业对绿色开发的投入积极性没有充分调动起来,影响了煤炭资源绿色开发方式的推进。
2.2技术人才储备不足
煤炭资源绿色开发是技术密集型产业,需要储备大量的核心技术和关键人才。如西山煤电集团因没有核心技术,使原本储量巨大的古交矿区煤层气(瓦斯)开发拱手让人;山西最大的露天煤矿安太堡煤矿因为没有大型露天开采技术,由美国控股多年,流失了巨额利润。人才缺乏、技术储备及科技创新能力不足,严重制约着煤炭资源的绿色开发。
2.3资金投入不足
中国煤炭工业协会发布的数据显示,2013年,全国煤炭行业利润同比下降33.7%,大型企业利润同比下降36.2%;企业资产负债率64.03%(大型企业资产负债率66.96%,同比上升1.86个百分点),企业融资能力下降,财务风险增大。因此,融资困难和投入不足将成为制约我国煤炭资源绿色开发技术的推广。
3煤炭资源安全高效绿色开发的发展思路
3.1从数量规模扩张型向质量效益型发展
随着国民经济发展水平的不断提升,经济将朝着低能耗和高产出的产业结构发展,未来对煤炭资源的需求增长将不断放慢。所以在煤炭开发上,要以科学发展观为指引,建立相关法律体系,控制煤炭的产能,提高资源的采储量,将安全高效和环境保护作为经济效益提升和生产规律扩大的基础,建立全面协调可持续生态体系,实现煤炭开采和生态环境的和谐发展。
3.2由落后开采方式向以新技术为特点的科学开采方式改变
传统开采方式不仅严重影响开采效率和开采效益,而且会带来水污染、大气污染、植被破坏等生态环境问题,容易引起地表塌陷,诱发水土流失。为实现安全高效绿色开发目标,必须以高新技术为基础,消除行业中技术落后的部分,加大对煤炭行业基础理论和关键技术的研究开发,推动煤炭资源开采朝着大型化、信息化和智能化方向发展。
3.3由片面安全观向以人为本科学发展观转变
在过去关于煤炭资源开采的安全,主要以百万吨死亡率为指标进行衡量,而忽视了对职工的健康安全考虑。在新时期,应采取人性化的管理模式,拓宽煤炭安全发展理念,建立包括职业安全在内的科学评价指标体系,不断完善劳动保障机制,降低工作强度,提高员工薪资待遇等。
3煤炭资源安全高效绿色开发技术的应用
3.1深部开采的地质保障技术
对于深度矿区的开采,首先要进行地质评估和预判,提前做出方案;其次,要建立无人化矿井,以机械化、自动化和智能化设备代替人工从事危险的井下作业任务,只需在地面留下技术人员即可。在深部开采过程中做到边开采、边重构,可以获得诸多资源的情况下减少对地质的损害,可避免塌陷和生态破坏。
3.2无人化智能开采技术
几十年前我国开采煤矿资源主要依靠人工为主、设备辅助的方式,开采过程中在不断造成人员伤亡的同时,其开采效率也普遍较低。目前,我国科技水平不断提升,很多大型设备例如机械设备、工业机器人设备、自动化生产线设备等诸多新科技设备的发展,提升了我国工业自动化水平,同时向智能化和无人化发展。因此,在当今煤炭开采过程中,可以应用多种井下无人技术,例如无人开采机器人、无人转运运输设备、智能监控设备、远程控制设备和大数据安全预警设备等,全面降低井下工人的参与程度,同时提升开采效率。
3.3煤和瓦斯共同开采技术
针对煤和煤层气共同开发难度大的问题,为充分利用好瓦斯这种资源,以供工艺和人们日常生产生活使用,一方面要保证瓦斯开采但全面,避免因瓦斯含量过高而产生爆炸事故。另一方面要加快瓦斯开采技术的研究应用,在煤炭资源开采中国,先抽取其中存在的瓦斯成分,可减少瓦斯涌出量,同时在保证开采安全的基础上使煤炭资源的开采和瓦斯的开采一起进行。另一方面,煤炭资源应注意提高自动化开采水平,必须大力加强采煤作业的安全管理,为自动化采煤机械配置远程监控系统,确保该系统能够对工作面切割、移架、煤炭资源开采等环节进行全方位监控。与此同时,要针对采煤环境特征预估突发性事故,并制定完善的安全应对方案。
3.4充填开采技术
煤炭资源的过度开采会带来严重的生态环境问题,而其中地表塌陷最为严重。在煤炭开采深度不断加大的形式下,为有效解决地表塌陷问题,应积极利用充填开采技术,在高压力集中地区和三下压煤等部分危险区域,利用砂石、高水材料和膏体材料等充填材料,对煤炭资源采空区域全部充填或部分充填,杀采煤层上覆岩层塌陷问题得到控制,可有效减少矿区地表下沉甚至变形的问题,实现对地面上建筑物和其他工程的保护,同时也避免了对水资源和周边生态环境的破坏。
结论
未来,我国煤炭绿色开发技术必将全面铺开,保证发展的同时还必须注重环境和生态的保护。利用颠覆性绿色煤炭开采技术,提高煤炭产量的同时,能够降低气体排放、降低人员伤亡、提高机械化运行效率。此外,绿色开采技术在保证煤炭产量的同时,还能保证附属资源如石油、天然气、地热、水等资源的产出,做到全面科学地利用资源。
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