1、我国煤炭工业节能减排的探讨刘 勇，周仕来（贵州大学 矿业学院，贵阳 550003）摘 要：随着煤炭资源的不断开发利用和环保的要求，加强我国煤炭工业执行节能减排的工作势在必然。本文主要叙述了目前我国煤炭工业在节能减排方面的现状，并探讨了一些关于煤矿节能减排的技术措施，以及影响其发展的因数和解决方法。关键词：煤炭工业 节能减排 矿井“三废”Discussion on the Energy Saving and Emission Reducing in Coal Industry of ChinaLIU Yong, ZHOU Shi-lai(Mining College of Gui Zhou Un
2、iversity, Guiyang 550003,china)Abstract: Along with the development and utilization of coal resources and environmental protection request, it is necessary to strengthen on the energy saving and emission reducing in coal industry of China. This paper mostly talks about the situation of the energy sa
3、ving and emission reducing at present、some technical measures、the impact factors and its solution method.Keywords: coal industry; energy saving and emission reducing; “three wastes” of coal mine前言：煤炭工业是我国重要的基础能源产业，是中国经济可持续发展的重要能源保障，具有很重要的战略地位。根据国家发改委制定的煤炭工业“十一五”发展规划和煤炭工业节能减排工作意见的要求，本着“技术上可行、经济上合理、安全
4、可靠”的原则，加快推进我国煤炭工业节能减排工作的实施，使能源消耗、资源浪费和环境污染最小化，生产效益最大化，实现环保与经济的双赢。最终达到煤炭工业发展可持续化的目标，这将是煤炭工业远景规划的必经之路。1.节能减排现状分析众所周知，煤炭资源属于一次性不可再生能源，随着不断的开发利用，资源储量会不断减少；煤炭工业又是一个重要的耗能行业，它具有机电设备多、功率大、高耗能等特点；同时，煤矿生产所带来的矿井“三废”对矿区环境造成了严重的污染，给人们生活造成了严重的影响。（1）根据有关资料显示：2006 年我国原煤的生产量约为 2318 亿 t，耗费8500 多万吨标准煤，耗电量却达到了 1000 多亿度
5、。（2）我国煤矿机电设备的装备水平比较落后，有许多老矿井的装备水平还是 2O 世纪初的产品，设备陈旧，运行效率低。约有 40%的高耗能设备属于落后淘汰设备；原国有重点煤矿主通风机、主排水泵的平均效率也只有 60%，系统运行效率均低于 55%，比国外先进水平还低 15 个百分点。（3）据统计，全国矿用乳化油、液压油、齿轮油的年用量约为 11.1 万t，乳化油使用时配成 2%3%的乳化液；煤矿井下采煤机、掘进机、转载机等设备每年要使用各类液压油为 1.2 万 t，齿轮用油为 1 万 t 左右。（4）据不完全统计，全国煤炭行业规模较大的矸石山约有 1600 多座，总堆积矸石量约 45 亿 t，占地面
6、积约 1.5 万公顷，而且随着煤炭的开采，平均每年还以 1.5 亿 t2.0 亿 t 的速度在增加。（5）我国国有重点煤矿每年外排矿井废水超过 20 亿 m，平均吨煤排水量约 4m左右；目前我国每洗 1t 原煤外排约 0.81m废水；而煤矿附属企业(如机修厂、矿灯厂、焦化厂等)在生产过程中年排废水量达 20003000 万 m之间。（6）据统计，我国每年从矿井开采中排放甲烷约 70 亿 m90 亿 m，约占世界甲烷总排放量的 30%，除 5%左右集中回收利用外，其余全部排放到大气中；矸石自燃及矸石电厂排放的二氧化硫达到 160 万 t 左右。（7）矿井煤炭资源回收率较低，中大型煤矿的回采率约为
7、 40%50%，地方乡镇小煤矿更是低于 20%；并且原煤的入洗率仅为 32%左右，不足世界主要产煤国的一半。（8）到 2006 年为止，我国大小煤矿有近 2 万多个，而煤矿企业从业人员却有 550 多万人，年人均产煤量 400t；而发达国家年人均产煤量远远大于这个数，如美国为 14285t、澳大利亚为 7560t。由此可得出一个结论：目前我国煤炭工业在节能减排工作中出现很多严重的问题，如能耗大、设备落后、污染严重、资源回收率低、工效低、管理机制不健全等等。因此，加快推进我国煤炭行业节能减排工作又好又快的发展是迫在眉睫。2.煤矿的节能技术2.1 节煤技术1）加大对难采煤层的开采利用根据难采煤层的
8、具体条件和矿区当前的开采技术水平、设备和工艺现状，合理地选择一种有针对性的开采技术措施，减少煤炭损失，提高对难采煤层的开采利用率，对节煤节能都大有作为。加大对难采煤层的开采利用，特别是薄和极薄煤层。我国薄和极薄煤层的可采储量约为 60 多亿吨，约占全国煤炭储量的 19%，而产量只占总产量的 10%左右，这个比例还有逐步下降的趋势。例如：2003 年，枣庄矿集团田陈煤矿作为全国首家薄煤层综采机组的试验开采一次获得成功，达到了国际先进水平，获得了全国煤炭系统 2004 年十大科技成果奖。枣庄矿集团有的矿已将煤层最低可采厚度由 0.7m 降到了 0.5m，部分乡镇矿井已降到了 0.350.4m，最大
9、限度地开发利用煤炭资源。2）工业生产和生活自用煤量节煤节约矿井自身为了满足生产和生活的基本自用煤量，主要是指矿山工业锅炉用煤和职工生活用煤。其中锅炉是煤矿的主要能耗设备之一，节能潜力非常大，通过不断提高烧炉工的操作水平和节能意识，采用高效、清洁的新型节能锅炉会取得非常明显的节能效果；还可以充分利用煤泥、煤渣等劣质燃料，这也是达到煤矿节能和提高效益的有效途径之一。3）煤炭生产过程中的节煤煤炭生产过程中的节煤主要包括：提高采区或工作面的回采率，严格禁止采肥丢瘦的现象；采区边界煤柱、工业广场煤柱、阶段煤柱、断层煤柱等留设要合理，井下一些边角煤、三角煤尽量开采利用；大力推行“三下”压煤的无煤柱开采技术
10、，即充填采煤法；加强各生产环节 “零煤”的回收，提高井下工人回收浮煤的积极性，现场浮煤清扫要干净等等。2.2 节电技术1）煤炭开采技术上的节电（1）矿井开拓方式按照井筒形式划分，依次优选平硐斜井立井的开拓方式或综合开拓方式；缓倾斜煤层应优先选用壁式采煤法；急倾斜煤层应优先考虑选用伪倾斜柔性掩护支架采煤法；对煤层倾角小于 12的煤层，尽可能采用倾斜长壁采煤法；对厚煤层可采用大采高或放顶煤采煤法。（2）在条件适合的煤矿尽量选择单层开拓、单层准备；对于大型矿井在条件合适时可以采用分区开拓、分区通风、分区辅助提升、集中运输的开拓系统。例如：英国的赛尔比矿、我国山东省兖矿集团的兴隆庄矿。（2）在巷道布置
11、上尽量简单，布置方式上尽量采用全煤巷布置，少开岩巷。2）矿山机电设备节电煤矿具有机电设备多、体积庞大、功率大、高耗能等特点，做到节能节电的关键就是合理选择高效、节能、环保的矿用机电设备。（1）选用新型节能变压器（S11 型低能耗变压器） ，改造和淘汰高耗能的老式变压器；（2）优化机电设备运行方式，采用变频调速技术、软启动技术、无功功率就地补偿技术等；（3）抓好对矿井通风系统、排水系统、运煤提升系统、运料排矸系统等，主要生产系统机电设备的技术改造；3）矿井供配电技术（1）当井田范围、生产能力较大时，应优先考虑采用 110kV 供电，或采用10kV 直接下井；（2）单机功率为 200kW 及以上的
12、设备，宜采用 6kV 及以上高压供电；（3）合理布局配电系统，井上下所有配电变电所一般为 6kV 或 10kV 变电所，均应尽量设在负荷中心点；（4）合理布局设计供配电系统，积极推广供电系统的信息化和自动化管理，实时监测，逐步采用集中化生产与管理，以减少设备空载损失，降低电耗。4）矿山照明节电技术煤矿行业是一个特殊的生产行业，属于全天候 24 小时不间断作业，使其照明具有时间长、范围广、亮度高、耗能大等特点。采用高效节能照明设备是主要的照明节能手段，如：T8 或 T5 荧光灯、紧凑型 CFL 荧光灯等高效照明灯具；其次，合理的照明供电线路设计、声光控制照明技术等也可达到良好的照明节能效果；同时
13、，煤矿也可以安装太阳能、风能、生物能等新型环保照明设备。5）优化生产系统，提高集中化程度优化矿井生产系统，提高集中化程度。合理选择矿井的开拓部署形式、简化采区巷道布置、减少不必要的生产环节，努力实现全矿井“一矿一面” 的生产模式，实行工作面集中、采区集中、水平集中、全矿井集中的“四集中化”生产与管理，达到高产高效的目标，创造良好的经济效益。2.3 节水、节油、节材料1）节水煤炭企业节约用水主要表现在工业生产用水和生活用水两部分，要严格遵循“多水循环，一水利用”的原则。生产用水主要包括：洗煤、工业锅炉、井下及地面防尘 、冷却用水等，在经过处理后可循环使用，如洗煤水闭路循环、工艺冷却水重复使用等；
14、通过广泛宣传，增强职工的自觉节水意识。2）节油煤矿耗油主要包括：矿用设备所需的乳化油、液压油、润滑油，地面车辆用油等。为了使煤矿用油更具科学化、制度化和合理化，应加强设备耗油指标的管理、合理配油、减少设备漏油，达到降低油耗的目的；同时，减少油类的污染，积极开发新的液压传动介质来代替乳化油。3）节材料煤矿生产过程中节约木材和钢材也是煤矿节能的内容之一，过度消耗木材、钢材，不仅造成生产成本的增加，而且也是一种能源浪费。可从以下几方面着手降低生产过程中木材、钢材的消耗：（1）改进采煤方法和采煤工艺，大力推行综合机械化采煤，特别是现在一些技改、整合的地方乡镇煤矿，要加快其机械化；（2）不断改进井下巷道
15、的支护方式，积极推广使用锚杆、锚喷、锚喷网支护技术，特别是地方乡镇小煤矿巷道的支护；（3）加强木材、钢材的管理工作，提高重复利用率；积极开发新型支护设备和支护工艺的研究。3.煤矿的减排技术3.1 煤矸石减排技术（1）减少井下矸石的开掘量简化矿井开拓及井下巷道布置系统，多掘煤巷、少掘岩巷，尽量采用全煤巷布置；当实行单层开拓或单层准备时，大力推行单巷布置；条件合适的矿井，积极采用倾斜长壁采煤法，充填法开采技术；严格控制巷道断面的掘进量，减少超挖超掘；加强顶板管理，减少采掘工作面矸石的掺入量等。 （2）矸石不出井、就地消化处理可采用宽巷掘进工艺，将掘出的矸石就地堆砌在宽巷的一侧或两侧，作为巷旁支护；
16、在井下一些永久性煤柱内开掘专用硐室或巷道储矸；用作充填物来直接充填采空区、废弃的巷道或硐室；作为沿空留巷的巷旁支护材料等。 （3）充分利用自然条件划分矿井和采区充分利用自然条件划分矿井和采区，这样既减少了煤炭损失和降低开采技术上的难度，同时也降低了矸石的产生量。3.2 矿井废水减排技术（1）做好矿井水文地质工作根据矿井充水的水源条件，既矿体及围岩空隙的地下水、地表水、老窑积水和大气降水，认真弄清矿区范围内含水层的富水情况，地下水的径流条件，矿井水的补给水源和隔水层的情况；做好矿井前期的涌水探测，对生产矿井应做好防、排、疏、截、堵的治理方针，合理选择排水设备。（2）积极推行保水开采技术井下开采遇
17、到强含水层时，应尽可能采用充填法、条带式采煤法、房柱式开采法等特殊开采方法，来保护煤层顶板强含水层不受采动的影响；当煤层底板有强含水层时，巷道布置应该尽量避开含水层，保持一定的距离；当矿区地表有河流、湖泊和水库时，应该采用留煤柱法开采或特殊开采法。（3）老窑积水、裂隙渗水当井下开采遇到老窑或采空区积水、塌陷坑裂隙水时，除了留足够的保护煤柱外，还要及时充填、及时疏通管道排水；在巷道掘进和煤炭开采时，必须坚持做到“预测预报、有掘必探，先探后掘、先治后采”的原则，同时必须坚持“有疑必停”的原则，杜绝误穿老巷，防止透水事故的发生。3.3 矿井废气减排技术煤矿废气主要包括采矿废气、燃煤废气、自燃废气，其
18、主要成分是甲烷（CH4） ，还有大量的 CO、NO、NO2、CO2 和 H2S 等有害气体。而且，瓦斯是属于温室气体成分，也是导致煤矿重大安全事故的根源，号称煤矿“第一杀手” 。（1）采矿废气的减排采矿废气是指由井下采矿活动所排出的废气，包括：井下瓦斯、爆破、人员呼吸、煤岩氧化、坑木腐烂等产生的气体总称。按照规程的规定，对于新建或改扩建的高瓦斯及煤与瓦斯突出矿井应实行煤与瓦斯共采技术，必须建立瓦斯抽放系统，并严格执行“先抽后采”的原则；当地质条件合适的矿井，可以实行煤的地下气化，直接开采煤层气。减少爆破作业，采、掘工作面尽可能采用机械化作业方式；优化爆破钻孔参数，严格控制药量，减少由炸药爆破产
19、生的废气；大力推行水泡泥或在泡泥中加入石灰或其他碱性物，以降低爆破时产生的有害气体；加强井下电气设备的管理工作，严防由电气设备或人为的井下火灾事故的发生；条件合适的矿井，也可以采用水力采煤。（2）燃煤废气的减排燃煤废气是指矿山锅炉和民用炉灶燃煤产生的废气。据资料显示，我国国有重点煤矿现有锅炉近万台，每年排入大气中的废气超过 1700 亿 m，烟尘和二氧化硫排放总量均在 30 万 t 以上。通过选用新型节能环保锅炉设备是有效的减少煤矿锅炉房烟尘产生的途径，例如：多管旋风脱硫除尘器、花岗岩水浴除尘器等装置。（3）自燃废气的减排自燃废气是指煤和煤矸石发生自燃过程中产生的废气。加强自燃煤层的自燃发火期
20、的监测，对煤层自燃倾向性较大的采空区实施预防性的灌浆或喷洒阻燃剂；地面堆放的矸石若有自燃性，应采取加强通风、定期洒水或矸石分地堆放等措施。3.4 矿井粉尘减排技术（1） 湿式作业湿式作业主要包括：湿式凿岩、湿式钻眼、洒水防尘、喷雾降尘、煤体注水、水泡泥和水封爆破。湿式作业是矿井防尘的一项重要措施，具有简单易行、费用小、效果好等特点。（2）开采技术措施采煤机采用高压喷雾或高压水辅助切割降尘技术；掘进面采用内外喷雾相结合的方法，降低掘进机切割部的产尘量和蔓延到巷道中的悬浮粉尘；在煤炭破碎及装卸点喷雾洒水，减少粉尘的生成量；综采面液压支架放顶煤时，尽量选择低位放顶，并在放煤口喷雾洒水等。（3）其他措
21、施加强通风、净化风流、泡沫除尘、声波雾化降尘等综合措施，比如在巷道中设置净化水幕，以及安装湿式旋流除尘风机；井下局部粉尘较大的地点，可以采用密闭抽尘方式；加强个人防护措施。3.5 矿井噪声减排技术据我国华北一些煤矿调查，70%以上的设备运行噪声大于 90dB(A)，25%左右的设备运行噪声在 100130 dB(A)之间，如：通风机、空气压缩机、采煤机、凿岩机和选煤厂的跳汰机、破碎机、振动机等。煤矿噪声污染具有强度大、声压高、声源多、时间长等特点，严重影响了人的睡眠和精神状态。降低矿井噪声污染的措施很多，例如：优选低噪声机电设备、设立隔声墙、佩戴耳塞等。4.影响我国煤炭工业节能减排的因数及措施
22、4.1 影响因数根据目前煤矿生产具有能耗大、设备落后、污染严重、资源回收率低、工效低、管理机制不健全等特点，影响我国煤炭工业节能减排的因数很多，主要有如下几点：（1）煤矿机电设备的装备水平比较落后，高耗能，运行效率低下；（2）矿井“三废”污染排放严重，矿井资源综合利用效果不明显；（3）资源回收率低，对难采煤层和“三下”压煤的开采利用不足；（4）煤矿企业节能减排管理机制不健全，缺乏强有力的管理措施。4.2 解决方法（1）要适应未来大型化、集中化、数字化的绿色环保矿山，只有对煤矿生产设备进行更新换代，全部替换为高效、节能、环保的矿用设备，尽管初期投入比较大、持续时间比较长，但是后期经济和环保效益都
23、十分明显。 （2）要想从根本上解决矿井“三废”的排放，主要通过减少“三废”的产生量和对生成的“三废”加以充分利用，即矿井资源综合利用技术。（3）鼓励洁净煤开采技术，积极推广应用新技术、新工艺、新设备、新材料；优化劳动组织，精减企业人员，提高工效。（4）煤矿企业是核心，以节能求效益，以节能求环保，以节能求发展。假如能制定“一矿一制”的节能减排综合管理措施，这将是煤矿节能减排工作的巨大进步。（5）政府引导是强化剂，加强政府与企业之间的协调与合作，政府应实施相应的优惠政策，保证节能减排任务得以很好的开展，对达到节能减排目标的煤矿企业给与奖励。政府管理部门如果能以法律法规形式要求煤矿企业做一个“节能减
24、排专篇” ，效果将会更好。（6）另外，提高全矿职工的节能意识，树立节约观念，加强节能减排教育培训，树立一种“自我节约、从我做起”的良好观点。结束语：总之，加快推进煤炭工业节能减排工作的实施，不仅是我们当代人的任务，更是造福于子孙后代的伟大基业。在煤矿生产过程中狠抓节能减排工作，坚决打击有名无实的现象,多渠道地采取一些节能减排的技术措施，这样才能真正达到“低开采、低排放、高利润”的可持续发展目标，真正促进煤炭工业走上节约型和绿色化的可持续发展道路。主要参考文献：1 杨孟达，刘新华等.煤矿地质学M.北京：煤炭工业出版社，20042 王省身.矿井灾害防治理论与技术M.徐州：中国矿业大学出版社，199
25、73 严贤红. 煤矿设计、建设与生产中的节能减排措施J.煤炭工程，2008，7：103-1044 郭嘉.浅谈煤矿节能J.科技情报开发与经济，2005，15（6）：2755 刘萍，周锡德.煤矿“三废”的资源化探讨J.矿业安全与环保，2005，32（3）：44第一作者基本情况表姓 名 刘 勇 性 别 男 职 称 博士（教授）工作单位 贵州大学矿业学院 职 务 副院长研究方向 采矿系统工程 政治面貌 中共党员出生年月1961 年 10 月 联系电话手机号码：13885003629办公电话：08514730098通信地址贵州大学矿业学院（蔡家关校区）邮编 贵州，贵阳（550003）邮 箱 L第二作者基本情况表姓 名 周仕来 性 别 男 学 位 在读硕士工作单位 贵州大学矿业学院 职 务 研究生研究方向 采矿系统工程 政治面貌 中共党员出生年月 1984 年 11 月 联系电话 手机号码：13984132783通信地址贵州大学矿业学院（蔡家关校区）邮 编 贵州，贵阳（550003）邮 箱
