1、1 绿色开采的概念,1-1 采矿引起的环境问题1-2 绿色开采理念与内涵1-3 绿色开采的技术框架,1-1 采矿引起的环境问题,煤炭开采引起的一系列安全和环境问题都与采动岩层破断与运动有关。,开采沉陷,应力场变化裂隙场变化地表沉陷,开采损害与环境问题与采动岩层破断与运动有关.,煤层开采,顶板事故与冲击矿压突水事故瓦斯事故,安全问题,环境问题,破坏土地与建筑破坏地下水资源排放瓦斯污染大气,对土地资源的破坏和占用 地表塌陷、水土流失、沙漠化、矸石对土地的压占和污染严重破坏土地资源。 平均每采万吨原煤造成塌陷土地0.2-0.3公顷，每年新增塌陷地约3-4万公顷。 以山西省为例，至1998年煤炭地下采
2、空面积达1300Km2（占全省面积的1%）。 煤矿开采会产生占煤炭产量10%20%的矸石。,煤炭开采形成的环境问题之一,塌陷区,煤矸石的露天排放问题,我国现有矸石山1600余座，堆积量超过45亿t，占地超过15000 hm2。目前每年产矸量超过3.5亿t。,矸石山除了占用大量的土地资源外，还会严重污染空气和地下水，甚至存在爆炸危险。,煤炭开采造成的地表塌陷调查,山西省地面塌陷系数的确定,水资源的破坏和污染 煤炭开采过程中，人为疏干排水和采动形成的导水裂隙对煤系含水层的自然疏干，破坏了地下水资源。同时，造成区域含水层水位下降，形成大规模地下水降落漏斗，直接影响到区域水文地质条件。开采产生的地表变
3、形往往影响到地表水体(河流、湖泊、井泉等)，从而使部分沟泉水量减少甚至干涸，影响当地居民正常的生产生活，进而影响区域植被生长，甚至土地沙漠化。这一问题在西部缺水地区显得尤为突出。,煤炭开采形成的环境问题之二,我国每年采煤破坏地下水22亿m3/a。山西省通过对5403个煤矿排水量的统计，平均开采1t煤炭，矿井排水0.87t，使本来缺水的山西环境受到进一步破坏。如晋祠泉在1954年的流量为2m3/min，由于晋祠泉域内西山煤田的大规模开采，泉水流量逐渐减少，于1994年5月断流。,煤炭开采形成的环境问题之二,由于煤矿开采破坏地下水而引起当地居民失去饮用水源的情况在媒体上也时有报道。以山西为例，采煤
4、破坏地下水4.2亿m3/a，导致井水位下降或断流共计3218个，影响水利工程433处，水库40座，输水管道793890m；造成1678个村庄、812715口人、108241头牲畜饮水困难。使本来缺水的山西环境受到进一步破坏。,煤炭开采形成的环境问题之二,煤矿突水灾害与水资源破坏,我国60%的矿区为石碳二叠系含煤地层,其中80%受到严重的突水危险。 现在，我国每年排出矿井水60亿m3左右，只利用25%左右，造成矿区水源枯竭、水与生态环境的破坏。,Water inrush,对大气环境的污染 主要来自矿井排出的瓦斯和矸石山的自燃。 瓦斯即煤层气，它是比CO2还严重21倍的温室气体，也是导致煤矿重大安
5、全事故的根源。同时瓦斯又是最好的清洁能源。 建国以来，我国煤矿发生煤与瓦斯突出事故1500余次，仅2001年由于瓦斯事故的死亡人数达2356人，为煤矿总死亡人数的40%。 煤矿每年向大气排放瓦斯70-190亿m3。,煤炭开采形成的环境问题之三,煤矿瓦斯灾害与瓦斯排放,中国在地下2000 m范围内具有3035万亿m3煤层气资源,每年排放煤矿瓦斯70190亿m3。,煤矿瓦斯灾害严重，2004年底至2005年初，大平煤矿、陈家山煤矿、孙家湾煤矿接连发生3起一次死亡百人以上特大瓦斯事故。,Gas explosion underground,对地面建筑物及人文环境的破坏 导致村庄被迫迁徙。 以淮北矿业集
6、团为例，2001年，13个村庄因采煤塌陷被迫搬迁，共计1412户、5535人迁徙,煤炭开采形成的环境问题之四,“三下”压煤问题,我国的煤炭资源回收率仅为40%左右，“三下”（村庄下、道路下、水体下）压煤是其重要根源。,新汶矿区“三下”压煤高达2.67亿吨，占可采储量的70%多。,Mining subsidence,Mining subsidence,Mining subsidence,煤炭开采造成的环境破坏大大超出了矿区环境容量，我国煤炭开采是以牺牲环境为代价的。而煤炭作为我国的主要能源的状况在短期内难以改变，为了避免开采对矿区环境的继续破坏，响应国务院关于促进煤炭工业健康发展的若干意见的要求
7、，国家和煤炭行业必须考虑煤炭资源与环境协调开采问题，转变煤炭开采理念，开展煤炭资源绿色开采技术研究，依靠技术进步，将煤炭生产活动对自然资源和生态环境的影响降低到最小程度。,绿色开采的提出,提出并尽快形成煤矿的“绿色开采技术”已迫在眉睫。 事实上，中国矿业大学教授钱鸣高院士及其领导的课题组，从20世纪九十年代初已开始了有关“绿色开采技术”的研究和实践。在长期研究和实践的基础上，钱鸣高院士正式提出了煤矿绿色开采的理念及其技术体系。,绿色开采的提出,1-2 绿色开采的理念与内涵,煤矿绿色开采的内涵,煤矿绿色开采的特点之一,从广义资源的角度论，在矿区范围内的煤炭；地下水；煤层内所涵的瓦斯；土地以至于煤
8、矸石以及在煤层附近的其他矿床都应该是经营这个矿区的开发对象而加以利用。,矿井瓦斯定义：矿井中主要由甲烷为主的有害气体。-煤层气 瓦斯抽放-煤层气开采（抽采） 矿井水文地质类型：根据矿井水文地质条件、涌水量、水害情况和防治水难易程度，类型。,煤矿绿色开采的特点之二,从开采的角度采取措施，从源头消除或减少采矿对环境的破坏；而不是先破坏后治理。因而，矸石的井上处理与土地复垦是属于环境治理问题，而不属于绿色开采问题。,煤矿绿色开采的特点之三,开采引起环境与主要安全问题的发生都 与开采后造成的岩层运动有关（岩体不 破坏上述问题都不会发生），因而，绿 色开采的重大基础理论为： 1）采矿后岩层内的“节理裂隙
9、场”分布 以及离层规律； 2）开采对岩层与地表移动的影响规律,3）水与瓦斯在裂隙岩体中的渗流规律； 4）岩体应力场分布规律及岩层控制技术 岩层控制的关键层理论，为煤矿绿色开 采技术的发展提供了理论基础。 因而，一定程度上绿色开采技术可叫做“基于岩层控制的绿色开采技术”。,绿色开采符合：科学采矿的要求煤炭循环经济发展的要求,科学采矿的三原则 安全原则 环保原则 经济原则,资源开采,传统经济运行模式,自然界,废物污染,物品消费,产品制造,资源开采,生产末端治理运行模式,自然界,物品消费,产品制造,技术 治理,循环经济运行模式,废弃物,产品,资源,再循环,再利用,减量化,循环经济的三原则（3R原则）
10、减量化原则（Reducing） 减物质化原则再利用原则（Reusing） 反复利用原则资源化原则（Recycling）再生利用原则,建 筑 材 料,充 填 材 料,净 化 利 用,充 填 载 体,开采沉陷,矿井废水,瓦斯涌出,保 水 开 采,充 填 开 采,煤 与 瓦 斯 共 采,绿 色 开 采 技 术,占用耕地,粉碎,破碎,洁 净 煤 技 术,煤炭开采,煤炭循环经济技术途径,建 筑 材 料,充 填 材 料,净 化 利 用,充 填 载 体,开采沉陷,矿井废水,瓦斯涌出,保 水 开 采,充 填 开 采,煤 与 瓦 斯 共 采,绿 色 开 采 技 术,占用耕地,粉碎,破碎,洁 净 煤 技 术,煤炭采掘,煤炭循环经济技术途径,减量化 再利用 资源化,煤炭开采,岩层移动,排放矸石,地下水流失与突水事故,瓦斯卸压流动、瓦斯事故与排放瓦斯污染环境,地表塌陷、土地与建筑物损害,占用土地污染环境,保水开采,煤与瓦斯共采,减沉开采,矸石减排,地下气化开采,绿色开采,关键层理论,煤矿绿色开采的技术框架,煤与瓦斯共采技术体系,减沉开采技术体系,保水开采技术体系,矸石减排技术体系,
