實施綠色開采促進露天煤礦可持續發展

劉利科 趙海峰

摘要：2017年6月，中國發布的《煤礦安全生產“十三五”規劃》中明確提出要積極發展大型露天煤礦。但隨著人們對生態環境和發展質量要求的不斷提高，露天采礦與環境保護之間的矛盾越來越引起人們的關注。如何在資源開發的全過程實現對開采擾動的科學評估和有效控制，在環境保護和露天采礦間尋求平衡點，從而實現資源的綠色、安全、高效開發是露天開采行業亟待解決的關鍵問題。

關鍵詞：露天煤礦;綠色開采;生態環境恢復

針對露天煤礦開采對固體環境、水體環境、大氣環境和生態環境帶來的綜合性影響，提出，采用綠色開采技術是解決露天煤礦生態環境問題的根本途徑，對露天煤礦綠色開采的概念和內涵進行了界定。根據我國露天煤礦現狀，認為，應加強露天煤礦綠色開采理論研究，實施綠色開采一體化技術。

一、露天煤礦綠色開采概述

1.露天煤礦綠色開采的概念及內涵

綠色礦山概念是錢鳴高院士首先提出來的，2003年錢鳴高院士提出了綠色開采的概念并對其內涵進行了界定，提出綠色開采的內涵是努力遵循循環經濟中綠色工業的原則，形成一種與環境協調一致的，努力去實現“低開采、高利用、低排放”的開采技術。這是我國關于綠色開采技術最早的權威表述，也提出了綠色開采的目標。根據露天礦開采工藝與方法以及露天礦環境影響特點，露天礦綠色開采技術概念界定為：以實現露天煤礦“低開采、高利用、低排放”為目標，從露天礦開采規劃、設計、生產、直至閉坑全過程進行環境污染控制。采用以生態恢復為主要工藝環節的綠色開采工藝，以陡幫開采為主的開采方法，以土地占用動態補償機制為管理手段，形成以綠色度或綠色因子為強制因素的評價指標體系的綠色開采設計理論，從而實現露天礦生態恢復與開采一體化技術。這一概念包含以下內涵。（1）露天礦開采與礦區固體環境的協調關系。如露天開采各工藝環節“礦巖準備、采裝、運輸、排卸、生態重建”的合理匹配關系，露天開采中剝離物、煤炭對礦區土地的影響及其協調關系，穿孔爆破、采裝、運輸、排土設備作業對周圍環境的影響及其協調關系等。（2）露天開采與水體（地下水與地表水）環境的協調關系。如露天采場與礦區地下水力關系，外排土場剝離物淋溶水對周邊土地及地表水的影響。（3）露天開采與大氣環境的協調關系。如露天礦爆破、采運排作業所產生的煙塵、飛塵的產生機理及其對大氣環境的影響，采場內煤炭自燃和排土場、排矸場殘煤自燃對大氣環境的影響。（4）露天開采與固體環境、水體環境、大氣環境及生態環境的綜合一體化協調關系，從而形成大型露天煤礦綠色開采理論體系和技術經濟指標評價體系。

2.露天煤礦綠色開采的現實意義

目前，關于露天煤礦最熱的詞，或者最受關注的詞，莫過于“綠色開采”、“綠色發展”、“綠色礦山”。“綠色開采”成為目前露天煤礦最重要的發展目標、發展方向，主要是因為綠色開采是國家發展戰略的需要，露天煤礦開采對生態環境影響與破壞嚴重，傳統的露天開采設計理論存在沒有考慮生態環境保護因素的缺陷等。

（1）綠色開采是國家發展戰略的需要

黨的十八大做出了“大力推進生態文明建設”的戰略決策，提出經濟建設、政治建設、文化建設、社會建設、生態文明建設“五位一體”總體布局，實現以人為本、全面協調可持續的科學發展，要堅持人與自然和諧共生，形成節約資源和保護環境的空間格局、產業結構、生產方式、生活方式，還自然以寧靜、和諧、美麗。習近平在黨的十八屆五中全會第二次全體會議上的講話提出了“創新、協調、綠色、開放、共享”的發展理念，綠色發展注重的是解決人與自然和諧問題。我國資源約束趨緊、環境污染嚴重、生態系統退化的問題十分嚴峻，人民群眾對清新空氣、干凈飲水、安全食品、優美環境的要求越來越強烈。黨的十九大提出了把我國建成富強民主文明和諧美麗的社會主義現代化強國的奮斗目標。習近平提出“綠水青山就是金山銀山”，人與自然是生命共同體。“建設美麗中國”就是要提供更多優質生態產品以滿足人民日益增長的優美生態環境需要。

（2）露天煤礦開采對生態環境影響與破壞嚴重

露天開采對礦區固體環境、水環境、大氣環境、生態環境產生綜合性破壞和污染。

（3）傳統的露天開采設計理論存在缺陷

我國露天開采設計主要采用原蘇聯露天煤礦設計理論，其設計原則是工藝與開采條件匹配、開采方法與開采條件匹配，開采方案目標是“技術可行、經濟合理、安全可靠”。在這種設計思想的指導下，露天開采設計主要考慮露天開采安全技術的可行性和經濟效益的最大化，但存在明顯的缺陷，沒有考慮生態環境修復問題，形成先開采、后治理的環境被動模式，從而引發了嚴重的生態環境問題：露天礦區土地占用和破壞的面積大;采場排水破壞地下水力平衡，礦區附近地下水位下降;煤炭自燃產生有毒有害氣體和煙霧，嚴重污染大氣;汽車運輸消耗燃油、排放大量的尾氣;各環節作業產生飛塵（煤塵、巖塵）和噪音;引發固體、水體、氣體、生態環境綜合性破壞和污染。

3.有些礦山企業對生態環境修復還處在被動應付狀態

目前，有些露天煤礦對礦區生態環境問題還沒有給予足夠的重視，對生態環境的態度是被動的，不是主動的，其采取的一切措施、投入的資金大都是由于環保部門、政府檢查督察后的補救措施。沒有把本礦區的生態環境保護與恢復工作擺到與煤炭開采同等位置，即生態環境恢復與開采是各自獨立的，沒有形成一體化，從而造成目前生態環境治理效果不理想。生態環境問題入法。2018年國家出臺了史上最嚴的環境法，即《中華人民共和國環境保護法》2018年版，自2018年1月1日執行。

二、實現露天煤礦綠色開采的幾點建議

1.礦區開發規劃技術

露天開采對環境的擾動最直接的表現形式即是對土地的擾動，而影響擾動程度強弱的關鍵因素是礦區的礦業權設置。一般來說，一個礦區中設置的礦業權越多，外排量越大，擾動系數越大。如聚乎更礦區一露天規劃礦井十個，我公司生產建設其中一個礦井，在采用單斗一汽車一鐵道綜合工藝的條件下，設計外排土場面積為148km2，可采原煤量為27.1Mt，已造成環境破壞（現己對礦山進行植被恢復），但是，聚乎更初期設置為3-4個礦權，由于其他礦井的無證照開采且設計的嚴重不合理（己關停進行回填及植被恢復）使外排土場面積增加數倍，采煤量大大減少，資源損失嚴重，環境遭到更大破壞，擾動系數增加顯而易見。可見，不科學的規劃和礦權設置對環境造成的擾動遠比生產過程嚴重的多。如有初期的合理設計且礦井整合合理，使用邊開采邊回填協同環保植被恢復的開采方式，上述損失與破壞會極大減少。現如今新疆、內蒙、青海等地的水平和近水平露天礦田都具有此類問題。因此，基于最小擾動系數的礦區開發規劃技術是控制擾動的關鍵技術，也是實現露天礦與環境和諧共存的重要保障技術，無論是礦業權設置還是礦區規劃均應符合擾動系數最小的原則。

2.綠色開采技術

露天礦綠色開采技術的基本目標是以最小的環境代價獲得最大的資源采出量，國內外已有的研究成果基本上均是圍繞著減小擾動土地面積、節能減排、安全高效等幾方面展開的，取得了豐富的研究成果。開采工藝是露天開采技術決策的核心，一經確定實施，短期內難以再做改變，而不同的開采工藝造成的環境擾動有很大的差別，工藝選擇對礦區擾動系數的影響很大，鐵道工藝一般為汽車工藝的2倍左右。此外，首采區及初始拉溝位置、開采程序、開采強度等對擾動系數的影響也很大，本文不再詳述。總之應將綠色開采的理念貫穿于露天礦全生命周期，將擾動系數納入技術決策和管理之中。

3.露天煤礦應對生態環境進行性機理方面的技術攻關

露天煤礦應對生態環境進行性機理方面的技術攻關主要包括：露天煤礦爆破產塵機理及揚塵逸散規律研究，露天礦采場工作面產塵機理及揚塵逸散規律研究，露天礦汽車道路產塵機理及揚塵逸散規律研究，露天礦排土場產塵機理及揚塵逸散規律研究，露天礦破碎站等轉載點的產塵機理及揚塵逸散規律研究;重金屬、有毒有害污染物在礦區的遷移轉移規律的研究等。

4.建立露天煤礦“綠色度”評價指標體系

引入“綠色度”指標，以科學評價一個露天煤礦綠色開采程度，是否達到綠色開采的目標，包括設計的露天煤礦、生產的露天煤礦直至閉坑的露天煤礦。

三、結論

我國露天煤炭事業歷經百年發展，在規劃設計、礦山建設、工藝技術、開采裝備、安全生產及生態重構等各方面都取得了空前的成就。從露天開采對環境的擾動行為和控制理論研究結果可知，為了將露天開采對生態環境的擾動降到最小，在一個礦田中應盡可能少的劃分礦區。大礦田、大礦區、大規模、大設備、大轉化、多股權將是露天礦山實現綠色、安全、高效發展的必由之路。