发展矿业循环经济 实现矿产资源可持续开发利用

“双碳”背景下煤炭行业高质量发展探讨

欧凯 张宁 吴立新 索婷

（煤炭工业规划设计研究院有限公司）

新中国成立以来，在党中央、国务院的正确领导下，煤炭工业在百业待兴的基础上起步，在艰苦奋斗中前进，在改革开放中发展，尤其是进入新时代以来，行业发展不断实现新突破，取得了举世瞩目的成就。近两年，碳达峰碳中和目标背景下煤炭消费减量，煤炭消费比重下降，煤炭行业发展受到一定影响，同时也给煤炭行业带来转型升级的机遇。

一、煤炭工业具备高质量发展基础

在一代代煤炭人的艰苦奋斗下，煤炭行业从无到有，煤炭工业从小到大、由弱到强，实现了从起步、腾飞到跨越的巨变，作为我国重要的能源基础产业，为国民经济和 社会 发展注入了强大动力。

（一）对国家经济 社会 发展的能源供应保障能力增强

我国煤矿“三机一架”的装备制造能力处在世界前列，年产千万吨综采技术和装备达到世界领先水平。行业持续推动化解过剩产能、淘汰落后产能、建设先进产能，全国煤炭供给质量显著提高。“十三五”期间，全国累计退出煤矿5500处左右、退出落后煤炭产能10亿吨/年以上，安置职工100万人左右，超额完成化解过剩产能目标。截至2020年底，全国建成年产120万吨以上的大型现代化煤矿约1200处，产量占全国煤炭产量的80%左右，其中，建成年产千万吨级煤矿52处，产能8.2亿吨/年。全国年产30万吨以下的煤矿1129处，产能1.48亿吨/年左右。

自新中国成立至2020年底，煤炭行业贡献了约924亿吨煤炭。我国煤炭年产量由 1949年的3432万吨，增加到1978年的6.8亿吨，到2013年的最高点为39.7亿吨，2020年产量为39亿吨，支撑了我国GDP由1978年的3645亿元增加到2020年的101万亿元。煤矿安全法律法规标准体系不断完善，煤矿安全生产责任制度体系不断健全，安全 科技 装备水平大幅提升，安全生产投入大幅增加，煤矿职工安全培训不断强化，促进煤矿安全生产形势有了明显好转。煤炭百万吨死亡率由1978年的9.713下降至2020年的0.059。煤炭安全供应保障能力实现跨越式提升。

（二）具备高质量发展的 科技 创新能力

煤炭行业技术创新体系不断健全完善， 科技 创新驱动发展的能力显著增强。特厚煤层综放开采、煤与瓦斯共采、燃煤超低排放发电、高效煤粉型工业锅炉、现代煤化工技术等达到国际领先水平。充填开采、保水开采、煤与瓦斯共采、无煤柱开采等煤炭绿色开采技术得到推广应用，煤炭资源回收率显著提升。煤矿机械化、自动化、智能化、数字化、绿色化转型全面提速。2020年 ，原煤入洗率达到74.1%，比2015年提高8.2个百分点。矿井水综合利用率、煤矸石综合利用处置率、井下瓦斯抽采利用率分别达到78.7%、72.2%、44.8%。建成400多个智能化采掘工作面，实现了地面一键启动，井下有人巡视、无人值守。采煤、钻锚、巡检等10种煤矿机器人在井下实施作业，71处煤矿列入国家首批智能化示范建设煤矿。

煤炭由单一燃料向燃料与原料并重转变取得新进展。2020年，煤制油、煤制烯烃、煤制气、煤制乙二醇产能分别达到931万吨/年、1582万吨/年、51亿立方米/年、489万吨/年。煤炭上下游产业融合发展，煤电、煤焦、煤化、煤钢一体化发展趋势明显。

（三）不断完善的市场化体系为高质量发展提供制度保障

新中国成立以来，煤炭工业生产力水平不断提升，同时，也在不断进行体制改革 探索 ，从最开始的完全计划经济，到计划经济和市场相结合，再到完全市场化，为国家经济体制和市场化改革提供了实践样本。

我国煤炭工业完成从新中国成立初期的计划经济体制，到改革开放时期的政府定价向市场化定价转变。1993年开始，我国确立了以市场形成价格为主的煤炭价格机制。1994年1月，国家取消了统一的煤炭计划价格，除电煤实行政府指导价外，其他煤炭全部放开。2004年，我国建立煤电价格联动机制，形成电煤价格“双轨制”。2013年，煤炭价格实现完全市场化定价，市场在配置资源中的决定性作用越来越突出。2016年以来，煤炭行业作为推动供给侧结构性改革的试点行业，煤炭上下游企业逐渐建立了中长期合同制度和“基础价+浮动价”的定价机制，发挥了煤炭市场平稳运行“压舱石”和“稳定器”的作用。2021年9月26日召开的国务院常务会议决定，对尚未实现市场化交易的燃煤发电电量，从2022年1月1日起，取消煤电价格联动机制，将现行标杆上网电价机制，改为“基准价+上下浮动”的市场化机制。这意味着，我国将告别已经实行了15年的煤电价格联动机制。

二、“双碳”目标下煤炭高质量发展对能源低碳转型将发挥重要支撑作用

以煤为主的能源资源禀赋，决定了未来相当长一段时间我国经济 社会 发展仍将离不开煤炭。在碳达峰碳中和过程中，仍需要煤炭发挥基础能源作用，为经济 社会 发展提供能源兜底保障。

（一）煤炭是新能源发展的有力支撑

“双碳”目标下，风、光等可再生能源发电成为增量电力供应的主要来源。近年来，我国大力发展新能源技术，非化石能源发电在我国电力结构中的占比显著上升。然而，受气候、天气、光照等人为不可控的自然条件影响，可再生能源供给能力不确定性大，提供的主要是能源量，能源供应和调节能力有限。可再生能源大比例接入电网，给电网的安全稳定运行带来严峻挑战，需要清洁高效的燃煤发电等灵活性电源作为调峰电源平抑电力波动。我国在大力发展风能、太阳能等可再生能源发电技术，逐步提高非化石能源发电占比，持续优化电力结构的过程中，仍需要煤炭煤电的有力支撑。预计到2060年实现碳中和后，燃煤发电装机规模仍需保持3亿至4亿千瓦，年耗煤量3.9 亿吨 6.4亿吨。

（二）煤炭是能源安全的“压舱石”

能源安全稳定供应是一个国家安全的保障和强盛的基石。在国际能源博弈和地缘政治冲突不断加剧的背景下，煤炭依然是国家能源安全的“压舱石”，短期内没有资源能替代煤炭的兜底保障作用。应当深刻认识我国能源资源禀赋、经济 社会 发展要求和能源发展规律。2020年12月21日，国务院新闻办公室发布《新时代的中国能源发展》白皮书，明确提出推进煤炭安全智能绿色开发利用，努力建设集约、安全、高效、清洁的煤炭工业体系，煤炭仍然是我国最经济安全的能源资源。

煤炭具备适应我国能源需求变化的开发能力，具有开发利用的成本优势，煤炭清洁高效转化技术经过“技术示范”“升级示范”已趋于成熟，具备短期内形成大规模油气接续能力的基础，应当充分发挥煤炭在平衡能源品种中的作用，保障我国能源安全。

三、“双碳”目标下煤炭行业迎来高质量发展机遇

“双碳”目标对于煤炭行业既是巨大挑战，也是空前机遇。在挑战与机遇并存下，煤炭行业势必迎来新一轮技术升级和产业转型。煤炭行业由自动化向智能化、无人化迈进，由超低排放向近零排放、零排放迈进。可以预见的是，自2021年到2060年，煤炭在能源消费中的占比将逐步下降，由主体能源转变为基础能源，再由基础能源转变为保障能源，最后转变为支撑能源，也代表着我国煤炭行业将向着绿色智能的方向快速迈进。

（一）依托技术革新，向高质量高技术产业发展

当前煤炭行业正处于第四次煤炭技术革命时期，应当以此次技术革命为契机，推动煤炭产业向着数字化、智能化的新产业和新业态转型。“双碳”目标下，煤炭产量将回归合理规模，走高质量发展、高端发展之路，迈向更加重视生产、加工、储运、消费全过程安全、绿色、低碳、经济的存量时代，走优质、高效、洁净、低耗的能源可持续发展道路。

未来将有更多煤矿采用高效节能的技术和设备，着力建设碳中和示范矿区引领工程，开展余热、余压、节水、节材等综合利用节能项目，持续优化煤炭开发利用工艺、技术和系统性管理，提高煤炭资源开发利用效率。

逐步将煤矿开采由机械化、自动化向数字化升级，打造采掘智能化、井下无人化、地面无煤化，最大限度地减少采煤过程对生态环境的破坏。聚焦“绿色开采、清洁利用、生态治理”的产业方向，构建实时透明的煤矿采运、洗选、治理等数据链条，不断优化智慧决策模型，建设现代化煤炭经济体系，将数字技术融入到煤炭资源的开发、加工、利用全产业链，全面提升煤炭的管理治理水平和综合利用效率。最终步入井下无人、地上无煤的煤炭工业5.0时代，实现深地原位利用，煤、电、气、热、水、油实现一体化供应，以及太阳能、风能、抽水蓄能与煤炭协同开发，基本实现近零排放。

（二）依托生态修复，打造绿色经济新的增长点

在淘汰落后产能的过程中，废弃矿区也在逐渐增加。可以通过矿区生态修复来增加生态碳汇。未来亟需开展全生命周期矿山生态修复理论与技术链，重点包括减沉保水协调开采、充填开采、土壤修复与生物多样性恢复关键技术等。选择适应性强、生长良好的树种和草种进行造林绿化，通过“地貌重塑、土壤重构、植被重建、景观重现、生物多样性重组与保护”工程技术对矿区损毁土地进行修复，改善土壤理化性质，创造新的经济效益，提高土壤碳截获能力，增加植物碳储量。

矿井空间包括矿区地面空间和地下空间。数据显示，我国煤矿塌陷区面积超过两万平方公里，井下空间体积超过156亿立方米，空间利用潜力巨大。例如，以发展煤基综合能源基地为目标，矿井地面空间利用包括发展风、光电站；井下空间利用包括开发抽水蓄能电站、化学储能、地热能开发、二氧化碳封存等。当前矿井空间初步开发，仅包括建设地面光伏电站、井下博览馆等，未来可利用矿井空间发展可再生能源、现代农业、现代医疗等。预计到2030年，我国关闭或废弃矿井将达到1.5万处，大量土地资源被闲置。而与此同时，随着我国光伏产业发展迅猛，可利用建设光伏电站的土地愈发紧缺。因而利用采矿沉陷区进行光伏电站建设，把光伏发电和矿山生态治理相结合，既能解决土地资源有效利用问题，又对生态环境治理具有积极意义。

（三）依托多能互补，建设高效、绿色、经济的综合能源基地

煤炭与可再生能源具有良好的互补性。煤炭与可再生能源在燃烧和化学转化方面的耦合，逐步形成模式，突破了一系列技术难点，为煤炭与可再生能源深度耦合提供了良好基础。同时，煤矿区具有发展可再生能源的先天优势，除了丰富的煤炭资源外，还有大量的土地、风、光等其他资源，采煤沉陷区可为燃煤发电和风光发电深度耦合提供土地资源。煤矿井巷和采空区形成的地下空间，可用于抽水蓄能、井下碳吸附和碳储存、地热能等开发利用。

煤炭企业具备主动发展新能源的条件，可以充分发挥煤矿区优势，以煤电为核心，与太阳能发电、风电协同发展，构建多能互补的清洁能源系统，将煤矿区建设成为地面－井下一体化的风、光、电、热、气多元协同的综合能源基地。

四、结语

立足我国能源资源条件和经济 社会 发展需求，对标“双碳”目标实现，依托 科技 创新和系统性变革，通过高效转化和循环利用，煤炭将更多用于生产煤基高端化工品和碳材料等精品；通过与可再生能源等多元互补，煤矿将成为现代能源供应系统基地；通过充分利用煤矿区地面地下空间和资源，煤矿区将成为清洁能源生产基地；煤炭企业将成为新能源开发的参与者、煤基高端材料和高价值产品的引领者。

“十一五”时期，是我国全面建设小康社会的关键时期，工业化、城镇化、市场化和国际化步伐加快，我国进入资源消耗快速增长阶段，建设社会主义新农村，推进产业结构优化升级，促进区域协调发展，建设资源节约型、环境友好型社会，都离不开资源的保障，而矿产资源的无序开发和破坏浪费对经济发展构成严重制约。如何加强矿产资源保护，提高资源的利用水平，促进矿业循环经济发展，实现矿产资源的永续利用，是摆在我们面前不得不研究考虑的一道课题。

一、矿产资源保护与发展矿业循环经济的必要性

从古至今，矿产资源一直是人类文明和社会进步的物质基础，近代社会经济的高速发展，对矿产资源的依赖更远胜以往。我国既是一个资源生产大国，也是一个资源消费大国。矿产资源的开发为我国经济建设提供了95%的能源和80%的工业原料，成为社会主义建设的坚强基石。随着工业化、城镇化进程加快和人民生活水平的提高，经济社会对矿产资源的需求日益增长。作为一个经济和资源大国，我国一年石油消费约3亿吨，煤炭消费约21亿吨，钢材消费约4亿吨，水泥消费约10亿吨，各种矿产品的消耗量超过70亿吨。虽然我们从国外进口了一些原油、铁矿砂、铜矿石、氧化铝，但大部分矿产资源还是要立足国内供应。近几年，在经济快速增长的带动下，矿业市场由冷变热，矿产资源开发出现了不少新情况、新问题。一是一些紧缺矿种供不应求，部分矿产品价格上升较快，二是矿产资源开发中各种违法违规行为屡禁不止，无证开采、越界开采、乱采滥挖和浪费资源、破坏环境等问题在部分地区日趋严重。特别是一些矿山布局不合理、小矿数量过多、开发的规模化、集约化程度不高；矿产资源宏观管理能力薄弱等，直接影响着矿产资源对经济社会发展的保障能力。三是资源面临严重短缺，资源的综合利用率、产出率和回收率严重偏低；经济粗放型增长的模式并没有改变，而资源消耗却迅速增长，对国外资源和矿产品市场的依赖程度明显加大，矿产资源粗放型开发与可采资源储量相对不足的矛盾越来越尖锐，重要矿产资源供应对经济发展的“瓶颈”制约日益凸现，严重影响了经济社会的可持续发展。四是矿产资源的开发对环境带来了严重的负面影响。例如：1949～2000 年底仅我国矿山产出的各种废石就达162.3 亿吨，压占、破坏土地64.3 万公顷；矿山累计产出各类尾矿50 亿吨，压占土地约3.7万公顷；目前矿山每年新增排放固体废弃物约3 亿吨，而平均利用率只有8.2%。加之大量矿山废水、废气的排放，各种次生地质灾害的频繁发生，矿山生态环境受到严重破坏。就巩义市而言，据不完全统计全市矿区总面积172.879 平方千米，其中尾矿、矿渣压占预计4000 余亩，露天采场正在采掘面积预计7000 余亩，已废弃矿山挖损荒山、土地约1.7万余亩，在占用和挖损的土地中目前需要恢复治理的矿区面积约1.5 万余亩，主要分布在全市的10个镇，对当地的矿区生态环境影响很大。由此可以看出，我国经济的高速发展为此付出了巨大的资源和环境代价。过去那种“有水快流”、放任开采的做法，已经不能适应新形式下矿产资源管理的要求。严峻的形势，惨痛的教训，矿业经济如何发展，已到了不得不重新选择发展道路的时候，循环经济已成为矿业经济发展的必然模式。

二、加强矿产资源保护是促进矿业循环经济发展的有效措施

发展矿业循环经济，就必须加强矿产资源的保护。首先，要在全面贯彻落实科学发展观，建设资源节约型、环境友好型社会，大力发展循环经济的大背景下。全面贯彻国务院下发的国发[2005]28 号文件，进一步深化矿产资源开发秩序的整顿和规范工作。调动地方各级人民政府和有关部门共同参与、齐抓共管的积极性，严厉打击矿业违法行为，强力推进资源整合。使矿产资源开发秩序步入良性运行轨道，实现矿产资源开发秩序的根本好转，推动我国矿业经济走出一条科技含量高、经济效益好、资源利用率高、环境污染少、安全有保障、人力资源优势得到充分发挥、矿产资源得到综合利用的新路子。其次，要抓住6个关键：一是充分利用资源，节约使用资源。在开发的同时，要用各种办法节约使用资源，尤其是矿产资源这样的不可再生资源。对于我省这样的省份，本身的工业发展迅速，煤炭、氧化铝、钢铁等行业已经成为支柱产业，资源开发应该注重整合、节约使用，在节约中降低成本，减少能耗，减少污染排放，促进企业整体发展水平的提高。随着采选技术提高，我国资源利用范围不断扩大。超低品位铝土矿、煤矸石以及磁铁矿等资源逐步得到有效利用，这对发展矿业循环经济将起到积极作用。二是结合地方实际，充分利用当地资源发展工业。像我市这样的资源现状，应该积极发展依托煤炭、铝土矿、石灰岩为产业链条的耐材、铝电、水泥等精深加工产业，提高产品的附加值。三是建立矿产资源开发监管责任体系，强化整顿和规范，实现矿产资源合理开发、永续利用。进一步加强对矿产资源开发的监管。充分发挥执法监察队伍和矿产督察员队伍的作用，落实监管责任。强化市、县国土资源管理部门监管职能，加强监管力量，维护矿产资源勘查、开采正常秩序。全面开展矿山储量动态监督管理。严格检查矿产资源开发利用方案执行情况，切实提高矿产资源开发利用水平。同时，采取措施，强力推动。把矿业秩序整顿工作作为当前及今后一个时期的中心工作。坚持政府统一领导，相关部门联合执法的机制，加强对矿产资源开发秩序的监管，建立健全维护矿业秩序长效机制，探索完善制度措施，加大责任追究力度，确保矿业秩序的稳定、健康、持续发展。四是完善制度，保障矿产资源的保护与开发并行。完善探矿权和采矿权审批等矿产资源开发的管理制度，切实规范矿业权管理、规范资源出让制度，严格矿产品市场准入；完善矿产资源储备制度，加强勘查和宏观调控力度；推进矿产资源税费制度改革，完善利益分配机制；建立矿山生态恢复保障机制；修改完善矿产资源法律法规等。五是调整和优化矿产资源开发结构。严格执行矿产资源规划确定的最低开采规模要求和准入条件。按照规范化、集约化的原则整合各类矿山，鼓励和引导矿山企业实现规模开采。加强对小矿山的改造力度，提高矿产资源开发集中度，增强矿山企业竞争力。加大优势矿产的开发力度，优化能源开发利用结构。对重要矿产实行总量控制。鼓励矿山企业依靠科技进步，提高资源利用和矿山环境保护水平。六是促进矿产资源开发利用的合理布局。根据矿产资源禀赋条件和地方经济发展需要，推进优势资源的勘查和开发利用。在实施资源整合，减少小矿的同时，积极推进规模化、产业化等优势矿产资源的开发。加强矿产资源的调查评价、勘查与开发利用，促进矿产资源接替区和矿业经济区建设。按照因地制宜、规模开采和集约利用的要求，科学划定各类矿产资源规划区，完善规划分区管理制度，协调好资源勘查开发利用的布局和各种利益主体的关系，合理划定项目区块，科学设置矿业权，促进资源开发合理布局和优化配置。第三，要建立统一协调的矿产资源规划体系。科学地编制第二轮矿产资源规划，建立健全统一协调的矿产资源规划体系，有计划地推进矿产资源专项规划和区域规划，严格按照规划依法审批和监督管理矿产资源勘查、开发活动。严格执行规划审查制度，建立健全规划实施机制，科学制定规划年度实施方案，加强对规划执行情况的监督检查。加强规划工作的规范化、制度化建设，推进规划编制资质管理。加强矿产资源总体规划和有关行业规划的协调。通过采取以上措施，从根本上促进矿产资源的合理布局、有效保护和综合利用，实现矿业经济的循环发展。

三、发展矿业循环经济是实现矿产资源最大效益的必然要求

循环经济是建设资源节约型、环境友好型社会和可持续发展的要求，是全社会各行各业发展的普遍要求，他对保护资源、保障发展和维护矿产资源的国家所有权益具有重大意义。矿产资源作为国民经济的基础产业，在当前形势下更具有发展循环利用的优势。回顾我国矿业传统经济对资源的高开采、低利用和高排放所造成的资源严重浪费和环境极度恶化的后果，吸取世界先进国家的经验，我国矿业已迫切需要改革，具有发展循环经济，摆脱低效、高耗、重污染经营的强烈愿望；同时，我国矿产资源的共伴生矿物、生产排放的固体废弃物，矿坑水、废水、废气以及因开采受损的土地、生态环境都存在着可观的经济价值，具有提高资源利用效率的巨大潜力；此外，我国矿山日益恶化的环境也急需通过循环经济的实施得到显著改观。很显然，通过实施循环经济，矿业产业链每延伸一步，矿产资源加工转化带来的附加值就会增加，并相应减少“三废”排放，从而为矿山企业和社会产生显著的经济、社会和环境效益，对我国经济持续发展有着深远意义和积极作用。

矿产资源是国民经济的基础，矿业循环经济的有效途径就是矿产资源的有效综合利用。这里所说的矿产资源既包括原生矿，也包括各类矿山的低品位矿、共半生矿和排放的尾矿、矿渣、废水等二次资源以及环境资源。利用这些资源就必须做到以下几个方面：

一是矿产资源的综合利用。在矿产资源的开发利用过程中，是坚持源头控制与后期治理相结合，还是只注重后期治理，这是传统矿业开发和循环矿业经济发展的根本区别。我国矿产的一个显著特点是共伴生矿产资源多，单一优势矿种少，正是由于矿产资源的这个特点，才决定了其综合利用的重要价值。因此，目前对于矿山企业来说，实施矿业循环经济的主导方面，就是从矿产资源开发的源头上切实搞好资源的综合利用。也就是说，要尽可能地采用先进的生产技术、生产工艺和设备，采用先进管理方法与措施，遵循源头控制与后期治理相结合的原则，积极开展清洁生产、循环利用和尾矿、矿渣、废水的高效回收再利用活动，使我国矿业真正步入循环经济的轨道。

二是矿山二次资源的综合回收利用。一方面，由于多年来我国矿业的粗放型发展，加之技术、工艺、设备和管理落后，大量共伴生矿产资源未能合理回收利用，我国矿产综合回收利用率一直处于世界较低水平。据专家分析，我国金属矿产资源的综合回收率平均不超过50%，综合利用率只有20%，与先进国家差距甚大，有价资源进入废石和尾矿等矿山固体废弃物中，不仅浪费了大量资源，大量固体废弃物还压占土地、破坏环境，甚至引发次生地质灾害，这一切都已成为不争的事实。因此，矿山实施循环经济就必须把矿山二次资源的综合回收利用放在重要地位。解决这些长期遗留下来的问题，不仅是经济发展的需要，也是社会和环境的需要。另一方面，随着世界矿产资源的日益减少或枯竭，经济高速发展与资源短缺的矛盾也日益加剧。随着经济的发展和科技进步，工农业生产的材料来源也将从矿山、森林等转向各种废弃物。因此，矿山的各类废石（包括煤矸石）、尾矿、矿坑水、生产废水或废液、废气、占损的土地、受干扰或破坏的生态环境等二次资源的综合开发、回收与利用，将是实施矿业循环经济和经济可持续发展战略的重要方面，前景广阔。

三是资源综合回收利用的产业化。实施矿业循环经济，无论是原生的矿产资源还是矿山二次资源的综合回收利用，都必须遵循生物群落的循环原理，建立循环产业链，并综合运用“3R”原则，进行产业化生产。对于矿产资源综合回收利用的产业化已毋庸置疑，但矿山二次资源综合回收利用的产业化问题人们则尚存疑惑。从长远眼光看，包括矿山二次资源在内的一切废弃物终将会成为工业的材料来源，其综合回收利用也必将走产业化道路。就目前来说，矿山二次资源的综合回收利用的产业化不仅必要，而且也是可行的。例如，巩义市的煤、电、铝产业链的循环发展，每年煤矿产出的原煤直接供应电厂发电，电厂所发的电直接供给氧化铝厂，而电厂产生的粉煤灰又供给新型墙砖厂用于免烧砖生产。为了解决煤矿排放的煤矸石再利用问题，该市于2003年投资1.5亿元建设了2×2.5万千瓦的煤矸石电厂，利用煤矸石作为低热值燃料发电，为巩义市的经济发展和资源循环利用开辟了道路。目前，该市的资源综合利用工作正在探索实施。

四、发展矿业循环经济有待解决的问题及措施

绿色工业是支持循环经济的技术平台，我国矿业为社会主义作出了巨大贡献，但经验教训也是深刻的、惨痛的，尤其是我们现在不得不花费巨额资金来进行矿山地质环境治理，不情愿地走上“先破坏、后治理”的老路。发展循环经济，首先，应加强矿区生态地质环境整治。矿山环境的治理，不论是国外还是国内，均存在两个领域：其一是废弃矿山和老矿山的环境治理，通常由国家或政府承担；其二是现有的生产矿山的环境保护与恢复，要求矿山在经营活动中自始至终贯彻循环经济理念，坚持“谁破坏、谁治理”的原则，实施绿色矿山工程，建设开发矿山公园，从根本上解决我国矿山环境问题。以巩义市为例：2004年至今，巩义市政府针对矿山开采后造成的地面塌陷、矿区植被、土地破坏等现状，一方面拿出200余万资金，对铝土矿区内的部分废弃矿区、塌陷矿坑和砖瓦窑厂进行治理，先后恢复植被694.5亩，恢复耕地1289.8亩，栽种树苗13万棵，改善了矿区地质生态环境，消除了一批地质灾害隐患。另一方面按照国家矿山地质环境治理的要求，积极开展地质环境与灾害治理项目申报工作，2004年以来，先后申报塌陷区治理工程项目3个，争取省财政两权价款专项资金610万元，对大峪沟矿务局、新中矿业集团、中铝小关矿山的采空塌陷区、废弃矿区采坑先后进行了治理，现已治理塌陷区面积70.80公顷，平整恢复耕种面积1062.15 亩。同时，还主动申报建立地质遗迹保护区，扩大禁采区面积，消减小矿山数量，极大地改善了矿区生态地质环境。其次，应强化资源节约集约利用理念。在这方面一是加强基本国情、国策和建设资源节约型社会的宣传教育。在规划、计划、产品设计等源头上贯彻节约集约理念，引导全社会在生产、使用、消费环节大力节约土地、矿产等资源。转变以粗放利用资源为代价的增长方式，逐步形成与节约型社会相协调的资源利用模式。二是完善资源节约集约利用法律法规和政策。加快制定矿产资源节约集约利用等法律法规。以矿山的各类废石（包括煤矸石）、尾矿、矿坑水、生产废水或废液、废气、占损的土地、受干扰或破坏的生态环境等二次资源的综合开发、回收与利用为重点，研究提出节约集约利用矿产资源的政策措施。适时修改税费征收标准，通过税收、财政支持、价格调节、技术推广等措施，鼓励企业开发尾矿与难动用储量、贫矿、难选冶矿、多金属共伴生矿等闲置资源。三是建立资源节约集约利用评价考核制度。逐步把资源节约、综合开发利用等方面的指标纳入政府绩效评估。研究制定和完善节约集约利用矿产资源的政策，全面落实建设资源节约型、环境友好型社会和发展循环经济的政策要求。建立和完善矿产资源综合利用的标准、评价体系和考核标准。探索建立矿产资源综合利用申报认定制度，抓紧制定矿山企业尾矿利用技术规范。完善矿产资源综合开发利用情况统计、公报制度，健全资源节约集约利用统计制度。第三，推进矿产资源的综合勘查、评价、开采和利用。一是合理选择和综合使用各种技术经济手段，全面评价主矿产、共生和伴生矿产的综合经济价值，充分查明各种可供工业利用的矿产。推动矿产资源综合开发和综合利用向纵深发展，在技术条件和经济合理范围内，最大限度地开采、提取和回收矿产资源。重点加强对低品位、难选冶、共伴生和紧缺矿产的综合利用。二是加强尾矿资源调查评价，实现整体利用技术的系统化、配套化和工程化。加大矿山尾矿在生态环境恢复、矿山复垦回填中的应用力度。加快新技术开发和工业试验，促进贫矿资源选冶和新产品开发应用。制定优惠政策，探索建立利用尾矿、贫矿资源的投融资新体制和经营管理新机制。三是发展矿产资源综合利用技术。积极扶持和引导矿山企业研究开发、引进和应用现代的采选冶技术。着力发展重点矿产资源技术经济评价及信息化，推进中低品位矿产、共伴生矿、非金属矿产的合理利用、综合利用，研究复杂难处理贵金属提取、稀有多金属共伴生矿综合利用、稀土金属矿产综合利用、矿物加工新设备和矿山尾矿资源化等技术。提高矿产资源选冶综合回收率，减少资源浪费，盘活一批闲置资源储量，增加矿物原料供应量。第四，开展矿产资源循环利用试点推广。一是运用各种手段和舆论传媒加强对循环经济的社会宣传，以提高全民对循环经济的认识，提高对保护环境、美化环境、实现零排放和低排放意义的认识，提高社会公众的参与意识。二是以立法的方式推进矿业循环经济发展，借鉴国外经验和范例，制定管理政策和奖励惩罚政策，促进我国矿业循环经济的发展。三是在重点矿山、矿业城市建立循环经济示范园区，探索资源节约和循环利用的有效模式。重点开展国家紧缺矿产以及煤炭与煤层气资源的综合利用和保护工程示范。建设一批矿产资源综合利用科技创新基地，推广矿产资源综合利用先进经验和先进技术。促进矿业企业和矿山尽其所能，改善技术管理、生产管理，加大自主创新，逐步达到资源的充分合理利用和零排放，最终实现矿业经济的循环发展。

总之，在新的历史时期下加强矿产资源保护，推行矿业循环经济发展是必要的，也是可行的。开展这项工作迫在眉睫，任重而道远。但是，我们有信心、有决心把矿业循环经济发展这一课题做好，相信不久的将来，我们一定能够实现这一利在当代，功在千秋的伟大事业，实现矿产资源的清洁生产、循环利用、可持续发展。

矿产是人类生存的重要生产资料之一 ,目前我国已发现矿种171个。可分为能源矿产(如煤、石油、地热)、金属矿产(如铁、锰、铜)、非金属矿产(如金刚石、石灰岩、粘土)和水气矿产(如地下水、矿泉水、二氧化碳气)四大类，开发建立了8000多座矿山,累计尾矿量达5917亿吨,大量尾矿不仅占用了土地和造成了资源的浪费,而且也给人类生活环境带来了严重污染和危害,恶化了环境。如何把这些沉睡多年、数量惊人的尾矿进行开发利用，真正实现“无尾、无废、无污染”的现代化生产，达到推进矿山环境的综合治理是落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的客观要求，也是我国及世界各国共同关心的重要课题。一、矿山尾矿造成的负面影响及其可利用的价值（一）、矿山尾矿造成的负面影响1、矿山尾矿直接造成环境污染。尾矿对地面环境的污染表现是多方面的：其一，原矿直接携带超标污染物质，如放射性元素及其他有害组分；其二，选矿过程中使用的化学药剂残存于尾矿并与其中某些组分反应，产生新的污染源；其三，在地表堆放条件下，尾矿发生氧化、水解和风化等表生变化，使原本无污染的组分转变为污染组分，如有色金属矿山普遍存在的某些重硫化物；其四，流经尾矿堆放场所的地表水，通过与尾矿相互作用，溶解某些有害组分并携带转移，造成大范围污染；其五，由于金属矿山尾矿颗粒极细，排出的尾矿干涸后经风力携带极易扬尘造成污染；其六，某些矿山尾矿直接排泄于湖泊、河流，污染水体，堵塞河道，引发大灾害。2、矿山尾矿破坏生态环境。据笔者了解，这些尾矿包括废石废渣占用大量土地，由于大规模开采锰矿、金矿、钛砂矿、花岗岩、石灰岩、大理石，加快了水土流失，植物破坏，造成大量山塘、水库泥砂淤积，河床抬高，“青山头”变成“白山头”。3、矿尾易安全隐患。尾矿堆放易产生流动、塌陷和滑坡，尤其是坝高超过l00米的大型尾矿库．一日发生事故，其造成的破坏是相当巨大的。4尾矿推存造成严重的矿产资源浪费。特别是贫穷的一些地区大多数矿山的矿石品位低，大多呈多组分共生，矿物嵌布粒度细，再加上选矿技术设备落后，管理水平低，选矿回收率低，其结果必然将大量的可选有用组分长期丢弃在尾矿里，因此，浪费于尾矿中的有用资源是相当可观的，特别是一些老尾矿，由于受到当时条件的限制，更是变成“老尾富矿”。5、尾矿堆存使国家个企业造成经济重负。由于尾矿堆存，需要维护尾矿库，进行日常管理，加上突发性原因造成毁坏农田或造成环境破坏需要赔偿等，给国家和企业造成沉重的经济负担，有关专家估算，若按每1吨尾矿堆放费用和治理费用各3元以上计算，每年为此要支付一笔巨大的费用。（二）、矿山尾矿可利用的价值1、主体矿物在尾矿中尚有可观的存储。比如某家金矿选厂每年排出的尾矿，含金品位达0．8～1．2克／吨，如此算来，每年损失黄金达2．3吨以上。2、伴生矿物存量大，价值高。我国金属矿产一个重大特点就是“单一矿少，综合矿多”。天然矿石基本上都是多种矿物共生、伴生在一起的。过去，由于“单一开发，丢弃其他”的开采利用方式，大量共、伴生矿物资源未能回收，囤居在尾矿之中，所需矿种选出后，其余排出地表形成砂状堆积体，而剩下的金属矿物组合相对富集，含矿品位有所提高，故称为“人工矿床”，是一笔宝贵的财富。如果借助选矿技术的新发展，将这些金属回收，不亚于建立一个新矿山。3、尾矿中脉石矿物的价值不可低估。金属矿尾矿中的大量岩屑及非金属矿物，是不是废物呢？可以肯定地说：不是。非金属矿和煤的尾矿、煤矸石及其他围岩等也都是有用物质，而且是已经采掘到地面、堆积到一起的财富。如，北京科技大学用一家铁矿细粒尾矿制作免烧砖、建筑装饰材料，已制成机压及浇注表面金属化及涂化饰面砖、墙体砌块及铺路砖，并用于有关工程。二、尾矿利用和矿山环境治理中存在的问题1、综合利用率低。目前我国大部分矿产资源的综合回收率一般都在30％～50％左右，一些个体采矿回采率不到10％，资源浪费极大。许多矿山企业未能回收利用共生或伴生的有用元素。 2、高附加值产品少，缺乏市场竞争力。目前，我国尾矿在工业上的应用，大多数停留在对尾矿中有价元素的回收上，高档次高附加值的尾矿产品极少。如广西在尾矿应用是有价元素的回收上和直接作为砂石代替品、水泥原料销售。3、废矿较多，矿区生态恢复重建工作处于分散状态。我国现有国有矿山企业8000多个，个体矿山企业达到23万多个，随着工业化高速发展，矿产资源开发也处于急剧上升期，据不完全统计，矿区直接占用和破坏的土地面积已达300多万公顷，其中，直接占用和破坏林地面积已达50多万公顷，导致森林和林地退化。根据预测，我国矿业生产将继续呈现扩大的趋势，矿产开采造成的生态破坏也在不断增长。4、投入不足，国家扶持力度不够。长期以来，尾矿利用项目、矿山环境治理项目，在资金上得不到保证，投入严重不足、欠账多。不少地区目前尚没有专项资金支持资源综合利用，融资渠道没有解决，而且矿山行业效益差，尾矿利用资金、矿山环境治理资金筹措困难。5、资源意识、环境意识不强，粗放式增长方式是产生环境问题、尾矿资源利用率低的根本原因。人口多、资源少，环境容量小，生态脆弱是我国的基本国情，建立在粗放型经济增长方式基础上的快速增长，使资源难以为继，环境不堪重负。我国单位产出的能耗和资源消耗水平明显高于国际先进水平，工业万元产值用水量是国外先进水平的10倍，国内单位生产总值排放的二氧化硫和氧化物是发达国家的8～9倍。同时，也存在一些制约尾矿利用和环境综合治理的主观因素：一是一些地方未能真正树立科学发展观，将发展等同于单纯的经济增长，有的则以资源高消耗、牺牲环境和群众健康为代价来追求不可持续的发展；二是环境法制、矿业法制不到位，处罚资源违法、环境违法行为的手段不得力，存在违法成本低、守法成本高的现象；三是环境保护、资源保护机制不健全，管理体制不顺，执法不力，环境科学、选冶科技滞后；四是资源利用的法律法规建设落后，尾矿利用基础管理薄弱，缺乏尾矿利用的基础资料等。三、加强尾矿整体利用和环境综合治理的对策与建议尾矿是污染破坏矿山环境的罪魁祸首，是众所周知的难题。只有整体利用尾矿，才不致于浪费尾矿中的有用资源，而且恢复尾矿库原地的生态面貌，使矿区的环境治理能持之以恒，进入良性循环，实现尾矿利用资源化、产业化与环境和谐双赢。必须要将尾矿整体利用与环境综合治理有机结合，精心组织，以最小的环境代价获得最大的资源经济效益和环保社会效益。结合我国尾矿利用与环境保护的实际，要实现双赢，把尾矿从危害环境的废物变成为利国利民的财富。笔者认为应做好以下几方面工作。（一）、要纠正“用过即弃”的资源消费观，真正树立科学的资源观，把“放错地方的资源——尾矿”的开发利用建立在自觉的基础上。过去人们在矿产资源利用方面经过一次消费之后，将许多有用的物质都当作“废物”丢弃了，形成了大量的尾矿。其实用科学发展观和循环经济思想看尾矿，尾矿既是以往开发水平低的表现和后果，是破坏、污染环境的祸源，也是尚待利用的宝贵资源，是下一运行环节的原材料库。尾矿资源的回收利用、库区治理和矿区自然环境的恢复，更是为所在地区劳动力的就业、城镇化建设、社会发展创造条件。因此，加大宣传，纠正“用过即弃”的消费观念，树立科学的资源观，正确看待尾矿，使尾矿的开发利用建立在自觉的基础之上。（二）、加强尾矿综合利用的科技攻关，使尾矿开发利用建立在扎实的科学基础之上。1、尾矿各类物质的分选技术。这是矿产资源综合利用的关键，包括提高目标矿物和伴生金属、非金属矿物的分选提取技术，脉石和围岩中非金属矿粉的分类、分级、分选技术，分装、包装技术，以及相关的经济分析。2、尾矿各类物质的应用技术。一般讲，各种金属矿物及其他原定目标矿物的利用途径没有问题，最大的难点是脉石和围岩中数量巨大的非金属矿粉的应用定位。要在总结吸收已有经验的基础上，运用现代科学技术，分别探求各类矿粉的应用技术及市场前景，力求附加值高、无污染的最佳效果。3、尾矿区的环境恢复和治理技术。治理和恢复尾矿区的自然环境，是实施循环经济的基本目的之一。尾矿库多年占据大片土地山川，尾矿中大量固、液、气态物质对库底、土壤及周边造成极大的侵蚀和破坏。为使尾矽物质移走之后的库区能恢复原貌，需要探索和试验消除污染遗患，净化地下水系，改良土壤，复垦造田，种。草植树，或建设可供人畜饮用、饲养鱼鸭的山塘水库等。等恢复青山绿水生态环境技术和工程实践问题。（三）、认真做好尾矿资源和环境的勘察、评价。摸清尾矿“家底”，这是任何尾矿开发利用非做不可的前提和基础性工作。根据循环经济和资源全利用的要求，尾矿作为特种勘察对象，第一要对所有尾矿物质做物理、化学定性、定量分析，包括赋存状态、分布、可选及经济评价等；第二，要对尾矿中的同、液、气态物质对环境的影响做全面的分析评价，为后续的环境治理提供依据。（四）、建立尾矿综合利用的示范工程。综合回收利用尾矿资源量大面广，难题多，情况复杂，并非轻而易举，应利用综合手段开展实验攻关，从技术可行、市场需求、劳动组织、经济成本等多方面进行工程化实验，建立多个示范工程，不断总结，探索前进，中央和各地方政府有关方面应予关注和支持，促其成功。（五）、完善法律制度，提高资源意识、环保意识近年来，国家出台了一些矿产资源保护和环境保护的法律、法规，各地应当制定和完善与之配套的地方性法规、规章和政策，使之形成一套完整的体系。与此同时，应通过强有力的宣传教育，提高全社会的资源保护意识和环境保护意识。当前，尤其要加强对县、乡两级党政领导干部和矿山负责人的宣传教育，使他们认识到矿产资源不可再生，必须合理开发利用和有效保护，没有环保措施或不符合环保要求的资源开发项目决不能再上，已有的项目不符合环保要求的也必须整改或关停并转。提高全民资源环境保护与可持续发展意识，把合理利用资源和环境保护作为干部考核的重要内容。（六）、建立尾矿整体利用和矿山环境综合治理的激励和制约机制，充分调动地区、部门和企业的积极性。对尾矿利用的科学技术攻关和生产试验实践，政府在政策上要予以鼓励和支持，视为环保工程给予减、免税费待遇及其他政策优惠；而对不实行尾矿整体利用，由于利益驱动，巧立名目变相分割尾矿资源，重复走低水平、高污染和浪费资源老路的企业或阻碍实行综合利用的部门和单位，应予以制止和处罚。要研究探索运用有效的经济手段加强矿山环境治理和尾矿开发利用。一是研究探索有利于环境保护和尾矿利用的税收、价格、信贷政策，鼓励循环经济、清洁生产、尾矿综合利用，推动实行可持续生产和消费方式。二是研究建立生态补偿机制，解决上游对下游、开发地区对保护区域，受益地区对受损区域、受益人群对受损人群以及自然保护区内外的利益补偿问题。矿产资源开发、尾矿利用要坚持“谁开发、谁保护、谁利用、谁补偿”的原则，有效防止生态破坏。建议借鉴国外和国内先进矿山环保经验，建立矿山环境保证金制度，由矿山企业预交土地复垦、植被恢复、污染治理或其它生态保护费用。只要矿山企业开展这方面工作，就可根据环保工作进度分期分批将保证金返还矿山企业。若矿山企业未按环保要求履行义务，则可由政府指派其他单位组织用保证金代矿山企业完成环保任务。（七）、强化矿山资源和环境管理1、实施污染排放总量控制制度，对排污单位实行排污许可制度，引进技术加强对“三废”治理和综合利用，变废为宝，充分利用资源，尽可能减少废物废渣对环境的污染和破坏。2、强化环境准入制度，从源头和过程减少新上项目带来的环境问题。严格新建矿山的条件，坚持矿山建设与环境保护与恢复治理工程“三同时”制度，加强对矿山生态环境的监督管理，实现“三废”达标排放。3、建立严格的产业淘汰制度，对规模不经济，污染严重的企业、生产线实行强行淘汰。4、加强矿产资源开发管理，严禁乱采滥挖，乱选乱炼，做到科学开采。5、对于由历史原因造成污染的矿山，由政府出面协调，各方力量有计划分步进行治理，尽快还清环境保护欠账。（八）、加强领导和宏观调控在尾矿开发和环境保护中，往往涉及到中央、地方、集体、个体之间的利益分配问题，各利益以矿产、山地、山林、水源、环境、用工、辅助材料、交通运输等方面的权力差异操纵着各方利益，难免出现市场经济控制失灵、恶性竞争等现象。因此，政府要加强宏观调控，及时引导，化解内部各方面的矛盾，处理好效益与公平的关系，兼顾各方面利益，维护正常的尾矿开发秩序和环境保护，防止和及时制止乱采滥挖、破坏环境现象，防止和纠正简单地回收不搞综合回收现象，促进尾矿资源整体开发利用、矿山环境治理保护、生态的协调，实现经济社会的科学发展和可持续发展。

国家规定，矿井废弃一般要爆破或者回填，就是按照一定的要求处理。废弃的矿井肯定对地质会产生影响，比如地下说的倒流，很多的地方以前可以挖井吃水。

废弃矿井在生成地图时要早于一些区块特征，例如矿石，这样使得巷道与其他结构重合时不会产生边界，而是会浮空。例如洞穴。Jeb在MineCon上提到了这个事情，并宣称他会修复这个问题。自从12w05a之后，浮空的巷道会在由木板构成的桥上生成。

废弃矿井出现的频率很高，甚至高于地牢。只不过废弃矿井的位置偏低，一般在40层以下，有的甚至在16层左右，这使得游戏初期不容易发现它们。

由于废弃矿井内有大量的木板与蜘蛛网，而且比起一般的洞穴也具有更多的矿石储量，利用这些可以轻易地合成例如火把，床与有用的工具等。

希望这篇文章能对你的问题有所帮助：

资源开发带来了环境污染问题，但是，煤炭被视为我国能源资源中的“基石”，我们不能因为环境污染就放弃资源开发。解决煤炭资源开发带来的环境污染问题应采取整顿与生态恢复相结合，开发与环境保护并举，从循环经济入手，治理污染的同时综合利用伴生资源，开发利用煤层气，大力开发煤化工产品，提高煤炭资源的综合利用率。

1．整合煤炭资源，发展大型优势煤炭企业

煤炭是一种不可再生资源，小型矿山企业的无序开采，不仅造成了煤炭资源的极大浪费，同时由于装备差技术水平低，也是造成环境污染的主要根源。大型现代化企业由于污染防治设施配置齐全，自身能耗低，污染物处理和回收利用率高，是减少环境污染的重要保证。关停小型煤炭企业进行资源整合，促使全省煤炭资源尽快摆脱“多、小、散、乱”的局面，向优势煤炭开采企业集中。加快构建新型煤炭工业体系、全力保障国民经济发展需要，搞好统筹规划，依法科学划定煤炭资源国家规划矿区和对国民经济具有重要价值的矿区，加强煤炭资源勘探，完善资源管理和生产开发制度，实现由粗放开发型管理向科学合理开发、保护节约型管理的转变；建立严格的煤炭资源利用监管制度，对煤炭资源回采率实行年度核查、动态监管，进一步整顿资源开发秩序，严禁擅自开办煤矿、私挖乱采，实现合理有序开发。

2．实施生态恢复工程

积极开发塌陷区土地、煤矸石及粉煤灰等废弃资源堆场的综合整治和生态恢复工作，严格执行“占补平衡”的征用耕地原则，是保证山西省国土资源总量平衡和生态安全的重大措施。实施矿区生态恢复工作，综合利用塌陷土地进行矸石、粉煤灰充填复垦造地，或发展养殖业、种植业，逐步发展生态产业，可使已被破坏的土地逐步恢复生机。

3．推行清洁生产，发展循环经济

做好煤炭开发利用过程中产生的煤矸石、粉煤灰、矿井废水和废气以及脱硫废渣等废弃资源的无害化处理和资源化利用工作，是实现资源循环利用和多次利用的重要措施。鼓励企业利用煤矸石、粉煤灰生产水泥及建材，利用煤矸石发电，回用矿井废水用于选煤和工业用水，抽取煤层气发电或为居民提供燃气能源。推行清洁生产工艺，是减少环境污染的最有效途经。

4．设立煤炭可持续发展基金，为环境治理提供资金保障

建议设立煤炭可持续发展基金，用于单个企业难以解决的跨区域生态环境治理、支持资源型城市转型和重点接替产业发展。

跨区域生态环境治理主要内容包括：煤炭开采所造成的水系破坏、水资源损失、水体污染；大气污染和煤矸石污染；植被破坏、水土流失、生态退化；土地破坏和沉陷引起的地质灾害等。

资源型城市、产煤地区转型和重点接替产业发展主要内容包括：重要基础设施、符合国家产业政策要求的煤化工、装备制造、材料工业、旅游业、服务业、高新技术产业、特色农业等。

5．大力发展煤化工，向煤炭精深加工要效益

煤化工是以煤炭为资源，利用科学技术加工生产化学化工产品的一个大产业。其产品如化肥、甲醇、乙烯、丙烯等，市场潜力巨大，产品附加值高，1吨化工产品价格是1吨煤炭价格的几倍到几十倍。根据山西省煤炭及工业特点，重点发展甲醇及衍生物、乙炔化工、化肥、煤焦油深加工、煤制油以及煤层气和焦炉煤气联产利用等项目。

　 6．用新装备生产焦化产品

只焦不化，这是过去人们描述山西焦化行业时常说的，即指将炼焦时产生的大量煤气排放掉，既污染环境又浪费资源。通过改造旧焦炉，更新炼焦生产装备，实现收回焦炉剩余煤气，利用余热发电并开发醇醚燃料等。

综上所述，整合煤炭资源，发展大型优势煤炭企业，优化煤炭生产结构，实施生态恢复工程，推行清洁生产，发展循环经济，综合利用煤炭资源。同时告别只挖煤、采煤的单一经济模式，走以煤为原料提炼转化系列化工产品，形成煤化工产业链的可持续发展之路，是推进煤炭资源开发与环境治理的保障。

是人类在富含煤炭的矿区开采煤炭资源的区域，一般分为井工煤矿和露天煤矿。当煤层离地表远时，一般选择向地下开掘巷道采掘煤炭，此为井工煤矿。当煤层距地表的距离很近时，一般选择直接剥离地表土层挖掘煤炭，此为露天煤矿。我国绝大部分煤矿属于井工煤矿。煤矿范围包括地上地下以及相关设施的很大区域。煤矿是人类在开掘富含有煤炭的地质层时所挖掘的合理空间，通常包括巷道、井硐和采掘面等等。煤是最主要的固体燃料，是可燃性有机岩的一种。它是由一定地质年代生长的繁茂植物，在适宜的地质环境中，逐渐堆积成厚层，并埋没在水底或泥沙中，经过漫长地质年代的天然煤化作用而形成的。在世界上各地质时期中，以石炭纪、二叠纪、侏罗纪和第三纪的地层中产煤最多，是重要的成煤时代。煤的含碳量一般为46～97%，呈褐色至黑色，具有暗淡至金属光泽。根据煤化程度的不同，煤可分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四类。

2018年，山西化解煤炭过剩产能关闭退出煤矿36座，退出产能2330万吨/年。

基本介绍中文名 ：煤矿 外文名 ：coal 煤矿的分类 ：褐煤、烟煤、无烟煤、半无烟煤 元素组成 ：碳、氢、氧、氮、硫和磷等 主要用途 ：冶金、化学工业开采历史,煤矿综述,煤矿类型,露天开采,地下开采,煤炭生产,采煤方法,壁式采煤,柱式采煤,保水采煤,其他采法,六大系统,煤矿事故,顶板事故,气体 粉尘,气体喷出,坑内火灾,水灾,健康影响,环境影响,地面水下跌,错动下沉,水污染,占地及污染,植被破坏,二次扬尘,煤矿分布, 开采历史 早在新石器时代，人类便有使用煤的记录。煤炭的主要用途是作为燃料。 美国最早的商业煤矿位于维吉尼亚州的 Midlothian ，1748年开始开采。 煤炭成为18世纪工业革命中的主要能量来源，蒸汽火车、蒸汽船等开始成为工业国家中的主要交通运输工具。同时炼钢业也需要大量的煤矿。城市的照明、暖气和烹调等也需要使用煤气。英国在18世纪末发明了许多地下采煤的科技，从此采煤进入了大规模商业开采的时代。挖煤的机器约在1880年代左右发明；在那之前，采矿需要以人工用铲子或十字镐挖掘。到了1912年，蒸汽挖土机科技方面的进步使得露天开采变得可能。 轨道上的搬运机车，1920年 煤炭在18世纪至1950年代是西方国家的主要工业和运输能量来源。另一方面，石油的开采技术在20世纪初得到很大的发展，在美国、中东和印尼发现了大规模油田。石油作为燃料的优点多于煤炭。石油及其附属品在1950年代以后开始成为主要的燃料，很快的蒸汽机被内燃机所取代。至20世纪末，煤炭在家庭、工业和运输上很大的一部分被石油、天然气、核能或可再生能源等所取代。 自1890年开始，采煤也开始成为政治和社会上的争议来源。使用童工、剥削矿工、恶劣的工作环境等使得工会开始形成，社会主义思想开始兴起。另外，机器的大量使用也造成许多矿工失业，造成许多社会问题。环境标准的限制、西部大规模露天矿场的开采等，使得美国的地下采煤业在1970年代后急剧衰退。1914年最盛期时，美国有18万名无烟煤矿工，到1970年只剩6千名。沥青的工作从1923年70.5万人的巅峰，下降到1970年的14万人及2003年的7万人。矿工联合会（UMW）的活跃会员也由1980年的16万人减少到2005年的1.6万人。1973年与1979年的两次石油危机使得各国 *** 开始寻找替代能源。在开发核能、风力、太阳能等新能源的同时，煤炭的重要性也再度受到重视。 1968年美国西维吉尼亚州的Farmington 矿难 不过，自1970年代开始，环保意识抬头，人们开始注意包括景观破坏、空气污染与其他燃烧煤炭所可能产生的问题等。和其他化石燃料比较，燃烧煤炭比石油或天然气产生更多的二氧化碳、二氧化硫及氧化亚氮等温室气体，并可能是造成全球暖化及酸雨等问题的主要原因之一。 煤炭仍是重要的能源，因为其经济的价格和丰富的储藏量，特别是用于发电。煤炭在中国是最重要的能源，2005年中国约有80%的能源来自于燃煤。2007年中国首度成为了煤炭进口国。 根据有关部门统计，截至2015年底，全国煤矿总规模为57亿吨。在57亿吨的产能规模中，正常生产及改造的煤矿39亿吨，停产煤矿3.08亿吨，新建改扩建煤矿14.96亿吨，其中约8亿吨属于未经核准的违规项目。 2018年12月，山西省钢铁煤炭行业化解过剩产能实现脱困发展领导小组综合办公室发布公告，2018年山西化解煤炭过剩产能关闭退出煤矿36座，退出产能2330万吨/年。 2019年3月，中国煤炭工业协会发布《2018煤炭行业发展年度报告》。据了解，2018年底，全国煤矿数量减少到5800处左右，平均产能提高到92万吨/年左右。其中，年产120万吨及以上的大型煤矿1200余处，产量比重提高到80%以上。 煤矿综述 煤矿是人类在开掘富含有煤炭的地质层时所挖掘的合理空间，通常包括巷道、井硐和采掘面等等。煤是最主要的固体燃料，是可燃性有机岩的一种。它是由一定地质年代生长的繁茂植物，在适宜的地质环境中，逐渐堆积成厚层，并埋没在水底或泥沙中，经过漫长地质年代的天然煤化作用而形成的。在世界上各地质时期中，以石炭纪、二叠纪、侏罗纪和第三纪的地层中产煤最多，是重要的成煤时代。煤的含碳量一般为46～97%，呈褐色至黑色，具有暗淡至金属光泽。根据煤化程度的不同，煤可分为泥炭、褐煤、烟煤和无烟煤四类。 美国怀俄明州的露天开采煤矿 在中国煤炭开采必须依法开采，证照齐全有效。贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针。 煤矿类型 露天开采 当煤层接近地表时，使用露天开采的方式较为经济。煤层上方的土称为表土。在尚未开发的表土带中埋设炸药，接着使用挖泥机、挖土机、卡车等设备移除表土。这些表土则被填入之前已开采的矿坑中。表土移除后，煤层将会暴露出来；这时将煤块钻碎或炸碎，使用卡车将煤炭运往选煤厂做进一步处理。露天开采的方式可比地下开采的方式获得较大比率的煤矿，因为较多的矿区被利用。露天开采煤矿可以覆盖数平方公里的面积。世界约40%的煤矿生产使用露天开采方式。 露天开采 地下开采 大部分煤层均远离地表，因此无法使用露天开采的方式。地下开采占世界煤矿生产的60%。在矿坑，通常使用房柱法在煤层中推进，梁柱用来支持矿坑。共有四种主要的地下开采法： 地下开采 长壁开采–长约300米以上的采掘面。一台精密的采煤机在煤层巷道中左右移动。松动的煤炭掉入刮板输送机中，并移出工作面。 连续开采–利用一台有碳化钨钻头的机器从煤层中刮下煤炭。在“房柱法"系统中操作–在一系列约10米的房间区域中工作。 爆破开采–传统的开采方式。使用炸药打碎煤层，将煤块收集放在矿车或运输带中。 短壁开采–使用连续开采的机器。类似长壁开采有着可移动的坑顶支撑。 煤炭生产 煤矿在超过50个国家中商业开采。世界一年（2006年估计）约生产53亿7000万公吨的硬煤。世界上大部分国家都有煤矿储藏。以生产量与消费量比值，已探明的煤矿储藏量估计可再使用147年。 综采机 采煤方法 采煤方法种类很多，世界主要产煤国家使用的采煤方法，总的划分为壁式和柱式两大类。这两种不同类型的采煤方法，无论从采煤系统，还是回采工艺都有很大的区别。 根据不同的矿山地质及技术条件，可有不同的采煤系统与采煤工艺相配合，从而构成多种多样的采煤方法。如在不同的地质及技术条件下，可以采用长壁采煤法、柱式采煤法或其他采煤法，而长壁与柱式采煤法在采煤系统与采煤工艺方面差别很大。由此可以认为：采煤方法就是采煤工艺和回采巷道布置两部分组成。 壁式采煤 壁式采煤法的特点是煤壁较长、工作面的两端巷道分别作为入风和回风、运煤和运料用，采出的煤炭平行于 煤壁方向运出工作面，我国多采用壁式采煤法开采煤层。 壁式采煤法 柱式采煤 柱式采煤法的特点是煤壁短呈方柱形，同时开采的工作面数较多，采出的煤炭垂直于工作面方向运出。 保水采煤 以保水采煤理念绘制了我国第一幅控制生态水位采煤方法规划图，也将成为我国今后指导西北缺水区实现煤炭开采与生态环境协调发展的重要科学依据。 其他采法 1、走向长壁采煤法，长壁工作面沿走向推进的采煤方法。 2、倾斜长壁采煤法，长壁工作面沿倾斜推进的采煤方法。 3、倾斜分层采煤法，厚煤层沿倾斜面划分分层的采煤方法。 4、长壁放顶煤采煤法，开采6米以上缓斜后缓斜厚煤层时，先采出煤层底部长壁工作面的煤，随即放采上部顶煤的采煤方法。 5、掩护支架采煤法。在急斜煤层，沿走向布置采煤工作面，用掩护支架将采空区和工作空间隔开，向俯斜推进的采煤方法。 6、伪倾斜柔性掩护支架采煤法。在急斜煤层中，伪倾斜布置采煤工作面，用柔性掩护支架将采空区和工作空间隔开沿走向推进的采煤方法。 7、倒台阶采煤方法。在急斜煤层的阶段或区段内，布置下部超前的台阶形工作面，并沿走向推进的采煤方法。 8、正台阶采煤法。在急斜煤层的阶段或区段内，沿伪斜方向布置成上部超前的台阶形工作面，并沿走向推进的采煤方法。 9、水平分层采煤法。急斜厚煤层沿水平面划分分层的采煤方法。 10、斜切分层采煤法。急斜厚煤层中沿与水平面成25度至30度的斜面划分分层的采煤方法。 11、房柱式采煤法沿巷道每隔一定距离先采煤房直至边界，再后退采出煤房之间煤柱的采煤方法。 12、房式采煤法。沿巷道每隔一定距离开采煤房，在煤房之间保留煤柱以支撑顶板的采煤方法。 13、仓储采煤法。急斜煤层中将落采的煤 暂存于已采空间中，待仓房内的煤体采完后，再依次放出存煤的采煤方法。 六大系统 采煤系统，掘进系统，机电系统，运输系统，通风系统，排水系统，简称“采掘机运通”+排水系统。另外，我国将在全国煤矿建立完善监测监控、人员定位、紧急避险、压风自救、供水施救和通信联络等井下安全避险六大系统 煤矿事故 顶板事故 顶板灾害是煤矿最常见、最容易发生的事故。在煤矿五大灾害（煤尘、水、火、瓦斯、顶板）中，无论是发生次数，还是死亡人数，顶板事故都居煤矿各类事故之首。随着工作面的开采，煤层上面的顶板岩层失去 了支撑，原来的压力平衡遭到破坏，煤层顶板在上覆岩层压力的作用下，发生变形、破坏。如果我们支护不及时或支护强度不够，很容易使工作面的顶板岩层发生断裂和冒落，造成人员伤亡和财产及设备的损失，这就是我们所说的冒顶事故。 气体 粉尘 煤层中经常伴随瓦斯（甲烷等）的存在。瓦斯容易引起爆炸事故。因此在封闭的空间工作时，需要经常监测瓦斯浓度。若气体中有一定浓度的粉尘，也有可能因为火星引起爆炸。粉尘体积细小，但表面的相对比例大。若周围空气中有充足的氧，对于燃烧反应便会非常敏感。 空气污染被认为和大量燃煤有关 气体喷出 瓦斯本身对人体无害，但有时伴随着一氧化碳等有毒气体。若大量的瓦斯一次喷出，通常煤气爆炸的可能性也迅速增加。 坑内火灾 煤矿事故中最坏的情况。与一般的火灾不同，周围有许多可燃物（煤）大量存在。若坑道被热及烟堵住出口，同时发生缺氧的情况，通常会造成重大的伤亡。 水灾 在水底 (海底、湖泊或水库附近) 的矿区坍塌时发生的事故，是比坑内火灾更糟糕的情况，几乎没有生还的可能。大量洪水在很快的时间内将坑道吞没，造成全体工作人员死亡。通常生还者无法救援、遗体无法回收，坑道也同样被放弃。在承压水上采煤和小煤窑破坏区复采，也有可能发生突水、透水事故。井下突水和小煤窑透水事故远多于水体下采煤透水事故。 煤矿事故频发，主要与瓦斯治理不好有关，气囊式快速密闭是唐山开滦煤矿安全专家刘炽纶的专利技术，对于巷道通风、防止瓦斯爆炸、防止火灾有很大作用。 健康影响 慢性肺部疾病，如尘肺病曾经在矿工中非常普遍，导致预期寿命减少。在一些采矿国家，尘肺病仍非常普遍；在美国一年约有4,000个黑肺病例（其中约1,500人为前矿工），中国则每年约有10,000个新病例。 环境影响 采煤对环境造成多种冲击。露天煤矿让土地无法再使用。洗煤厂所产生的酸性矿山排水可能渗入河流中，造成生态污染或人体健康的不良影响。煤炭开采带来的环境污染和生态破坏问题日益突出，主要表现： 地面水下跌 由于在煤炭开采过程中矿井水大量外排，导致地下水位下降，引起地面水下跌。 错动下沉 由于煤矿井下水大量外抽，矿井上底承载能力下降，加上大部分小窑煤井在开采过程中，没有采取预留煤柱等预防措施，有的小窑煤井甚至对国有煤矿预留煤柱肆意采挖、破坏，导致地层错动，地表下沉。 水污染 矿井废水中悬浮物等污染物浓度较高，特别是流经含硫铁矿煤层的矿井水，酸性很大。据南坑镇水仔边一带矿区的矿井废水抽样检测，其悬浮物浓度平均值为280毫克/升，化学耗氧量浓度平均值为530毫克/升，硫酸根离子浓度高达2500毫克/升，最低PH值仅为2.7。这类矿井废水如不经处理就外排，将严重污染地面水体，淤塞河道和农田渠道，造成土壤板结，对农作物影响很大。 占地及污染 煤矿排出的煤矸石一般都就近堆放。随着堆存量的不断增加，堆场的占地面积也逐年扩大。煤矸石经风化、雨蚀、自燃后，其表面的风化层物质在风力作用下进人大气，严重污染大气环境。 植被破坏 煤炭开采需要大量木材，按万吨煤炭产量平均消耗坑木150立方米计算。 全市仅煤炭开采业一年就需消耗木材约10万立方米，如此大的木材缺口迫使煤矿多渠道收购木材，客观上助长了乱砍滥伐，使育伐比例失调。同时，由于地下水位下降，地表含水层含水量减少，也使植被生长受到影响。 二次扬尘 煤炭有相当一部分靠汽车运输，撒漏现象非常严重，大量煤炭流失，使街道煤尘飞扬 为有效防治煤炭开采过程中产生的环境污染和生态破坏，使煤矿矿区的生态环境逐步步入良性循环的发展轨道，提出以下对策建议： 一、加强矿井废水和区域环境综合治理 （一）对现有废水治理设施进行改造。对已老化、坏损的废水治理设施、设备进行修复、改造，确保矿井废水长期、稳定达标排放。 （二）对部分废弃矿井外排的废水进行治理。部分煤矿虽然停止了采煤，但仍有矿井废水（俗称老窿水）外排。主要是部分煤矿的采煤巷道间接相通，矿井废水全部从标高最低的井口外排，并将原有老巷道岩石断层和风化层中硫铁矿中的铁离子等浸取出来，导致废水中铁离子和硫酸根离子的浓度很高，严重污染水体环境。所以，对部分废弃矿井外排的废水必须进行治理，修建沉淀池，井投加石灰等药剂，经中和、反应、沉淀处理后，再达标外排。 （三）对部分环境污染和生态破坏严重的区域进行综合治理。一是对淤塞的河道进行清淤疏浚、护岸；二是做好水保工程，一般应在矿区地面径流汇入点建设污水沉淀处理池等。 二、搞好煤矸石的综合利用 我市综合利用煤矸石的主要途径是发电和制砖，年利用量约65万吨，但与堆存量相比，可以说利用量很小，且利用途径单一。必须努力探索综合利用煤矸石的新途径，以尽可能短的时限内“消灭”煤矸石山。可采取的措施是： （一）提高煤矸石发电的综合利用量；（二）利用煤矸石代替粘土制砖；（三）利用煤矸石回填处置：1、煤矸石回填采矿区；2、煤矸石做工程填筑材料。 三、做好矿区植被恢复和矸石堆场的覆土植被工作 （一）实施封山育林，采取植草、人工造林和疏林补方式，提高地表涵养水源、保持水土的能力。 （二）对短期内暂无法消化的煤矸石，制定切实可行被保护规划、方案和措施。宜林则林，宜草则草，努好煤矸石堆场的覆土植被保护工作。 美国宾夕法尼亚州的森特勒利亚（Centralia）的地下矿坑火灾自1962年以来持续焚烧超过40年，造成地下水蒸发，地层下陷。由于矿脉延伸了整个城镇，使得地面经常出现裂缝冒出火苗。当地人口亦从极盛时期的2000人减少到2007年的9人。 综上所述，自然资源的开发利用是社会经济发展的物质基础。煤炭资源是一种有限的、非再生的自然矿产资源，随开采利用而逐渐减少，直至耗竭殆尽，从长远看是不能持续利用的。不可再生的矿产资源的开发利用可持续发展观应该是既要注重资源利用率你，达到资源最佳化配置，不能以造成资源的大量破坏为代价来实现矿产资源的开发；又要注重资源开发利用过程中的经济效益、社会效益及生态环境效益，处理好房前发展与未来发展的关系，走资源开发、环境协调、持续发展的道路。 煤矿分布 山西省：大同、阳泉、太原、吕梁、长治、晋城、忻州、朔州、临汾 黑龙江省：双鸭山、鸡西、鹤岗、七台河、密山 山东省：济宁、枣庄、泰安、龙口、菏泽 内蒙古：鄂尔多斯、乌海、呼伦贝尔、锡林郭勒、阿拉善盟 陕西省：榆林、铜川、神木 辽宁省：阜新、抚顺、调兵山 宁夏回族自治区：宁东 江苏省：徐州 四川省：攀枝花 贵州省：六盘水 安徽省：淮北、淮南、蒙城、涡阳 河南省：平顶山 郑州、焦作、许昌、三门峡、永城 河北省：开滦、峰峰、井陉、邯郸、张家口 新疆维吾尔自治区：准东、吐哈、库拜、伊犁 甘肃省：窑街、靖远、华亭 云南省：曲靖、昭通、文山、保山、开远、丽江

二次能源是一次能源经过加工，转化成另一种形态的能源。主要有电力、焦炭、煤气、沼气、蒸汽、热水和汽油、煤油、柴油、重油等石油制品。在生产过程中排出的余能，如高温烟气、高温物料热，排放的可燃气和有压流体等，亦属二次能源。一次能源无论经过几次转换所得到的另一种能源，统称二次能源。如电能是由煤炭、石油、天然气、水力等一次能源转换来的，在火电厂燃料燃烧之后先变成蒸汽热能，蒸汽再去推动汽轮机变成机械能，汽轮机又带动发电机转换成电能，一共转换了三次，仍叫二次能源。除余能外，一般来说，二次能源大都是提高了品位的能源，应珍惜使用。

基本介绍中文名 ：二次能源 外文名 ：Secondary energy 种类 ：过程性能源、含能体能源 作用 ：商品载体进行人类能源转换 别称 ：次级能源、人工能源 概述,一次能源,二次能源,分类,利用意义,二次能源存储技术,发展储能技术的意义,热能,电能,机械能,氢能,二次能源在钢铁行业的套用,现状,解决方法, 概述 一次能源 含义：是指直接取自自然界没有经过加工转换的各种能量和资源。 包括：原煤、原油、天然气、油页岩、核能、太阳能、水力、波浪能、潮汐能、地热、生物质能和海洋温差能等等。 分类：分为再生能源和非再生能源两大类。 再生能源包括太阳能、水力、风力、生物质能、波浪能、潮汐能、海洋温差能等，它们在自然界可以循环再生； 非再生能源包括：煤、原油、天然气、油页岩、核能等，它们是不能再生的，用掉一点，便少一点。 二次能源 二次能源和一次能源不同，它不是直接取自自然界，只能由一次能源加工转换后得到，因此严格的说它不是“能源”，而应称之为“二次能”。能源危机，可再生能源等都不涉及二次能源。 含义：也称“次级能源”或“人工能源”，是由一次能源经过加工或转换得到的其他种类和形式的能源。 包括：煤气、焦炭、汽油、煤油、柴油、重油、液化石油气、酒精、沼气、电力、蒸汽、热水、氢能等。 一次能源无论经过几次转换所得到的另一种能源都被称为二次能源。在生产过程中的裕压、余热，如锅炉烟道排放的高温烟气，反应装置排放的可燃废气、废蒸汽、废热水，密闭反应器向外排放的有压流体等也属于二次能源。 二次能源亦可解释为自一次能源中，所再被使用的能源，例如将煤燃烧产生蒸汽能推动发电机，所产生的电能即可称为二次能源。或者电能被利用后，经由电风扇，再转化成风能，这时风能亦可称为二次能源，二次能源与一次能源间必定有一定程度的损耗。 分类 二次能源又可以分为“过程性能源”和“含能体能源”。 电能是套用最广的过程性能源； 汽油和柴油是目前套用最广的含能体能源。 利用意义 二次能源作为商品载体进行人类能源转换，它的产生不可避免地要伴随着加工转换的损失，但是它们比一次能源的利用更为有效、更为清洁、更为方便。因此，人们在日常生产和生活中经常利用的能源多数是二次能源。 电能是二次能源中用途最广、使用最方便、最清洁的一种，它对国民经济的发展和人民生活水平的提高起著特殊的作用。提高企业二次能源的利用效率是企业节能减排的重要措施之一。 二次能源存储技术 发展储能技术的意义 1、节省一次能源资源，节约和有效使用化石燃料。通过储能技术，可均匀负载，调节负荷，提高发电机组、送变电设备、空调系统的利用率，或降低设备容量和投资成本。 2、回收和利用在能源生产、输送、分配、使用过程中被浪费的能量，其中最突出的是工业生产排放的大量低品位热能。 3、为了从自然界中获取太阳能、风能、潮汐能、波浪能这类间断性能源并加以有效的利用，必须要配备相应的储能系统。 4、储能技术的发展为科技生产提供了各种间断性能源或特殊紧急用能。例如，氢能汽车、氢能飞机的储氢罐，储能机车的大型蓄电池组，家用空调系统中的蓄冷池，太空梭、人造卫星中的高效电池，乃至由超异储能装置产生巨大的电力脉冲来驱动反飞弹雷射器、电磁炮和粒子束武器等。 热能 热能的储存方法可分为物理蓄热和化学蓄热。 物理蓄热是利用储热介质的热物理性能，如在温度改变时要相应地吸收或释放出一定的热量(显热)，在发生相变时要吸收或释放出相应的潜热(相变热)，以及晶体材料在结晶与溶解过程中产生相应的结构变化热等。最早的热能储存技术是利用物质的显热。水和各种碎石、耐火砖、方镁石块等都是较理想的显热储存介质。显热的储存及释放是一个无相变的非等温过程。近年来，相变储热(特别是固一液相变，获得很大发展，它的优点是吸热、放热时温度变化不大，具有恒定的热力学效率和产热能力，且其贮热密度远高于显热贮热。 化学蓄热：是利用可逆化学反应的热效应进行蓄热。当反应正向进行时吸收热量，将热存储起来；当反应逆向进行时，化学能转变为热能放出。其中，可以利用化学反应时伴随发生的热量吸收来储热，也可以利用可逆吸附或吸收过程的热效应及化学反应时伴随浓度变化的热效应来储热。优点是具有较高的贮热密度与热力学效率，同时，由于具有热效应的化学反应种类繁多、比比皆是，为各种场合下工业和科技的储能需要提供了广阔的选择余地。化学蓄热特别适合于高温蓄热领域，在热管技术化学热泵、太阳能集热装置等技术领域据偶遇广泛的实用价值。 电能 电能由于其易于生产、输送、使用及转变成其它形式能量等突出优点，而成为不业化社会的命脉。水能、核能、风能和一部分化石燃料，都是首先转变为电能之后再提供工农业、交通运输业和居民生活使用的。但是，电能的储存性能极差，一般都要先把电能转换成其它形式的能量再加以储存。 常用的电能转换储存技术包括电能一机械能、电能一静电能、电能一磁能和电能一化学能四大类。其中，近年来发展较快的是高性能蓄电池和超导储能装置。 电能一机械能转换存储。为了解决火力发电站的削峰”问题，早期发展了蓄水发电系统。例如，美国70年代在密执安湖边的悬崖上修建一座高出湖面的人工水库，在发电厂低峰时间，利用剩余电力将湖水抽上水库将电能转受成位能加以储存；用电高峰时通过涵道将水库中的水放回湖里，并利用水位落差开动水轮发电机组，蓄水发电系统的效率高达 67 %。近年来,国外又发展了压缩空气蓄能发电系统 ，利用发电厂附近的夭然岩洞、废弃矿井或人造地下洞窟,在用电低峰时利用多余电力开动空压机, 将压缩空气打入岩洞或洞窟内；高峰时放出压缩空气, 推动备用涡轮机一发电机系统, 将储存的机械能重新转换为电能馈入电网。 电能一静电能转换存储。电容器在充电时能够以静电场能的形式储存电能，放电时再释出电能。由于受到结构方面的限制 ,电容器的储能密度和能通量均比较小，作为储能系统来说用途远不如蓄电池广泛。但它的独特优点是储存的能量能在一瞬间全部释出，这是任何蓄电池都不可能达到的。近年来，由于人造卫星、太空梭等空间技术的发展，以及雷射武器、电磁炮、粒子束武器等新武器的研制，要求配备能够在极短时间内释放出巨大功率的电源。 电能一磁能转换存储，通电线圈能够以磁场形式存储能量。 机械能 在河流上游修筑河坝和蓄水库，蓄水的同时储存水能。 国外研制了用风车带动空气压缩机，有风时利用风能将空气压缩储存在容器中，再利用压缩空气推动小型涡轮发电机组发电。 飞轮储能。质量很大的飞轮在高速转动下储能。 氢能 早期利用高压钢瓶储存氢气或利用杜瓦瓶储存液氢。1969年以来，出现一种新型储氢材料，目前储氢材料主要有以TiFe为代表的钛系、以LaNi 5 为代表的镧系、以Mg 2 Ni为代表的镁系三大系列储氢合金，还有一些混合合金、非结晶合金等。 二次能源在钢铁行业的套用 现状 在钢铁生产流程各工序中，二次能源的产生量很大，理论产生量约为408.73千克标煤/吨(修正的基准温度下)，如果充分利用现有技术，二次能源回收利用率可以达到约85.6%。目前我国钢铁工业在二次能源利用上存在着一定的问题：一是落后产能影响整体能效水平的提高；二是我国钢铁工业在余热余能回收效果上与国外先进水平相比还有一定差距。 提高企业二次能源的利用效率是企业节能减排的重要措施之一，表现为： 1、二次能源回收利用技术的节能效果和普及率有待提高 各企业二次能源利用情况对于工序能耗的影响很大，但部分企业尚未采用有效的二次能源利用技术，已实施的节能技术在各企业间的效果差距也很大。 2、二次能源自发电有待进一步加强 “十一五”期间，我国钢铁企业自发电水平已有较大幅度提高，自发电比例从2005年的19.4%提高至2010年的31.9%，但与自发电水平较高的日本相比仍有较大差距。 目前，发电是钢企利用二次能源的一个重要途径。提高自发电比例目的在于充分利用生产过程中产生的二次能源，但发电并不是唯一途径，还可适当开辟煤气等优质二次能源的利用途径，提高能源使用效率。 解决方法 1、普及和推广现有成熟的节能技术：干熄焦、高炉炉顶余压发电、转炉煤气回收、蓄热式轧钢加热炉、铸坯热装热送等，并着重对已有的节能技术的使用效果进行改进； 2、开发套用一批关键节能技术并实现产业化：包括烧结余热发电、焦化煤调湿、转炉低压饱和蒸汽发电等； 同时关注钢铁工业节能前沿技术的开发与套用：冶金渣显热回收、冶金副产煤气制取清洁能源等。

王凤林

基金项目:国家重点基础研究计划(973计划)(2009CB219606)“煤层气开发井间干扰机理与开发方式优选”

作者简介:王凤林,男,1977年9月生,主要研究方向地球信息科学和煤层气勘探开发E-mail:wangfl@nccbm.com.cnTel:13691052123

(中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司,北京 100095)

摘要:我国高瓦斯矿井居多,目前井下瓦斯抽采难以满足煤炭企业快速发展的需要,本文在系统研究国内外煤矿区煤层气开发技术现状的基础上,结合我国煤矿煤层气储存及涌出特征,运用现代油气田开发以及煤矿煤层气开发的最新理论与研究成果,在采气采煤联合开发模式的基础上,提出在煤矿废弃矿井/永久采空区采用地面直井地面垂直井钻井技术进行地面间歇式负压抽采采,在煤矿采动影响区采用定向长水平钻井技术进行负压抽采煤层裂隙带,实现一井两用,提高煤层气开发效果,同时降低开采成本在煤矿开采规划区利用远端对接U型井,实现规划阶段未采区煤层抽采、采动阶段二次完井裂隙带抽采、在采空区阶段进行间歇式抽采,实现一井三用,提高煤层气开发效果。该项技术的研究即提高煤层气的开发效果,又有效降低煤矿区的瓦斯突出和爆炸的危险,极大提高了煤炭生产的安全性。

关键词:煤矿区 煤层气 间歇式抽采 采动区 裂隙带

Coal Mining Area Coal Seam Gas Development Technology on the Ground

WANG Fenglin

(China United Coalbed Methane National Engineering Research Center Corporation Limited,Beijing, 100095)

Abstract: China's high gas coal mine, and at present, underground drainage to meet the needs of the rapid development of the coal enterprises.For this purpose,this article studies the system of CBM development technolo- gy on the basis of the domestic and foreign current situation, with China's Coal Seam Gas Storage and emission characteristics and application of modern oil and gas field development and the latest theories and research of coal -bedgas development, abandons the mine pit/permanent worked-out section in the coal mine to use ground vertical shaft technology to carry on the ground intermittence type negative pressure to pull out picks, picks in the coal mine moves the influence area to use the directional long horizontal well drilling technology to carry on the negative pressure to pull out the mining coal lamination crack belt, realizes a well dual purpose, enhances the CBM development effect, simultaneously reduces the production costDocks the U well in the coal mining plan- ning area using the far-end, realizes the plan stage to pull out the mining coal level,to pick moves the stage two well completions to pull out picks the crevasse belt, to carry on the intermittent type in the worked-out section stage to pull out picks,realizes a well three to use, to enhance the CBM development effect.This technology' s research namely enhances the development effect which the coal bed was mad,also reduces the coal mine area the gas to be prominent effectively and the detonation danger,enhanced the coal production security enormously.

Keywords: Coal mining areaCBMthe intermittent type pulls out picksMining subsidence area cre- vasse belt

1 概述

我国煤矿区煤层气资源丰富,也是研究治理煤层气较早的国家,目前除淮南、铁法等矿区采用地面抽采配合井下抽放的技术外,其他矿区主要采用的还是井下抽放技术。井下抽放技术存在的主要问题是:采用被动式抽放,预抽量和预抽时间严格受煤炭产量控制气体最终采收率低,“边采边抽”模式造成瓦斯安全事故频发气产品质量低,一般甲烷浓度在30%~50%气资源浪费大,我国每年因采煤释放到大气甲烷超过150亿m3,其中通过抽放能被利用的量极为有限对环境破坏大,是重要的温室气体。

为此加大煤矿区煤层气地面开发技术的研究成为当前科技工作者研究的重要课题,本文在系统研究国内外煤矿区煤层气开发技术现状的基础上,提出针对煤矿区不同开采阶段的煤层气开发技术。

2 国内外煤矿区地面煤层气开发技术现状

2.1 美国煤矿区地面煤层气开发技术现状

美国煤矿区通过采煤前预抽煤层气和采空区燃烧煤层气。针对不同地质条件下煤层渗透性、力学性质、井壁稳定性,形成了一套煤层气采前抽开发技术系列,主要包括:压裂开采、裸眼洞穴完井开采、羽状多分支水平井开发等出于环保、卫生和安全原因的考虑,美国形成了控制下的采空区煤层气安全燃烧技术。

2.2 澳大利亚煤矿区地面煤层气开发技术现状

为了减缓温室气体的排放、增加清洁能源,煤层气的抽采和利用得到澳大利亚采矿公司和能源生产商的重视,双方共同制定煤炭和煤层气矿权重叠的解决方案。不同阶段井位部署方案:(1)短期煤层气井部署:煤层内抽排系统连通地表煤层气抽排管路为便于煤炭更好的开采采用地表水平定向井(2)中期煤层气井部署:为便于煤炭更好的开采采用地表水平定向井(3)长期煤层气井部署:为实现煤层气商业化生产设计地表水平定向井。

煤层气地面开发井的设计采用了地质导向井的施工方法,首先在预抽工作面的合适位置施工一口垂直井,并将煤层孔段扩大到1.5~2.0m,然后下入筛管,筛管和扩大了的井壁之间填入砾料。这种垂直井的井身结构如图1所示。垂直井施工结束后,沿工作面方向向这口垂直井打中曲率半径(曲率半径200m左右)的定向井,进入煤层后沿煤层钻进,快接近垂直井时在垂直井的煤层孔段放入电磁信号源,装在水平孔定向钻具前端的导向系统接收其信号,测量水平孔的钻孔轨迹,并测出水平孔的钻孔轨迹和垂直井扩大段的相对位置和距离,指导水平孔的定向钻进,确保水平孔在煤层扩大段和垂直井对接,其过程如图2所示。

图1 垂直井井身结构示意图

图2 水平井和垂直孔贯通示意图

2.3 淮南煤矿区地面煤层气开发技术现状

淮南矿区是我国大型煤炭基地之一,也是全国煤矿瓦斯涌出量和抽放量高、瓦斯抽放利用最好的矿区之一。开采卸压层时,采用地面钻井抽采采动区卸压瓦斯。钻井一般布置在工作面的中部,钻井间距300m左右,单井流量5~18m3/min,浓度50%~95%,单井抽放纯瓦斯可达200万m3以上。采用地面钻井抽采采空区瓦斯时,钻井一般布置在距工作面回风巷30~50m左右,钻井间距120m左右,单井流量3~8m3/min,浓度30%~80%,单井抽放纯瓦斯可达100万m3以上[1]。

2.4 晋城煤矿区地面煤层气开发技术

晋城煤矿区采气采煤一体化开发技术路线:通过实施地面钻井、井下顺煤层长钻孔预抽、边采(掘)边抽、采空区抽放相结合的单一中厚煤层瓦斯综合治理模式,布置地面抽采钻井,从钻井密度上讲:一要考虑单井的抽采效果二要考虑允许抽采的时间三要考虑使煤层瓦斯均匀地降低,不留下局部瓦斯含量仍大、压力仍高,有突出危险的隐患[2]。

3 煤矿区地面煤层气开发技术

随着开采深度和集约化生产程度的迅速提高,地质条件越来越复杂,井下抽采难以满足煤炭企业快速发展的需要,煤矿区煤层气开发已成为制约矿井安全高效生产的关键因素。从时间上,煤炭企业的开发分为废弃矿井、永久采空区、采动区、规划区四个阶段[3]。根据不同阶段煤层气的富集规律,运用现代油气田开发技术,设计了相应的煤矿区煤层气开发技术。

3.1 废弃矿井/永久采空区煤层气开发技术

在废弃矿井和永久采空区内,煤层卸压更为充分,开采层内剩余煤和邻近煤层解析的煤层气涌入。该区域内的煤层气主要是游离气和吸附气。游离气主要分布于采空区范围内,向上向下随着裂缝的减少,游离气含量减少。根据负压抽放原理,使吸附气从煤层内解析,成为游离状态,并和原来的游离气一起沿可能的通道向外扩散运移。

根据该区域煤层气富集特点,采用地面垂直钻井,利用水环真空泵进行间歇式负压抽采,如图3所示。钻井采用二开(一开:钻头Φ311.1mm,套管Φ244.5mm二开:钻头Φ215.9mm,套管Φ139.7mm),完钻层位煤层上2~5米。排采设备采用水环真空泵。排采中注意:(1)控制抽采负压,保证抽采质量(2)定期检查,采样对气体进行分析测定,防止自燃发火。

图3 采空区直井负压抽采

图4 采动区水平井

3.2 采动区煤层气开发技术

受煤炭开采活动的影响,从纵向上看,在开采层的上部依次出现冒落带、裂隙带和弯曲下沉带。冒落带与采空区漏风带相连,不易进行煤层气抽采。裂隙带位于冒落带上方,是抽采上邻近层煤层气的最佳地带。弯曲下沉带位于裂隙带上方,一般可达地表,由于距开采层较远,仅在靠近裂隙带的弯曲变形带还能有较好的抽采效果。在平面上考虑通风负压的作用,采动区的煤层气主要集中在靠回风巷一侧。

根据采动区煤层气富集规律,在该区域设置单主支的水平井,平面布置如图4所示,在回风巷1/3~1/2工作面宽度处。采用三开完井(一开:钻头Φ311.1mm,套管Φ244.5mm二开:钻头Φ215.9mm,套管Φ139.7mm三开:钻头Φ120.6mm,筛管Φ101.6mm),完钻在煤层顶板上的靠近冒落带的裂隙带内,具体根据矿井实际数据应用三带计算公式确定。该区域钻井注意在工作面初次来压之前施工,以确保井身结构稳定排采注意对通风的影响,以及顶板水进入井筒形成水幔抑制抽采效果。总之,在该区域施工地面钻井要做好风险分析和经济效益分析。

在回采工作面采煤完成后,形成永久采空区,该井可以继续对采空区进行间歇式抽采,实现一井两用。

3.3 规划区煤层气开发技术

根据煤层气水平井的寿命8年,在煤矿的8年规划区外,双方生产没有交叉,采用常规的煤层气井钻井、排采技术为配合煤炭企业将高瓦斯矿井降为低瓦斯矿井,减少瓦斯灾难。在8年煤炭开采规划区内施工U型井,采用远程对接,如图5所示。

该U型井采用三开完井(一开:钻头Φ311.1mm,套管Φ244.5mm二开:钻头Φ215.9mm,套管Φ139.7mm三开:钻头Φ120.6mm,筛管Φ101.6mm)。为避免套管对煤层开采的影响,直井段煤层段下入玻璃钢管。当回采面距生产井200m时,提前在套管内下木塞,木塞高度为(冒落带+三分之一裂隙带),在木塞之上进行射孔。当回采面距生产井200m之前,采用排水降压的方式当回采面距生产井200m之前,采用负压排采的方式当回采面变为永久采空区时,采用间歇式负压排采,最终实现一井多用,延长煤矿区地面井的排采周期。

4 结论

根据我国煤矿区煤层气开发利用现状、储存及涌出特征,运用现代油气田开发以及煤矿煤层气开发的最新理论与研究成果,提出煤矿废弃矿井/永久采空区、采动区和规划区不同阶段的煤层气开发技术,即:(1)利用煤炭开采卸压,进行采空区地面直井钻井,筛管完井,采用间歇式负压抽采(2)在采动区,利用采掘工作的超前压力,开采卸压,在顶板回风巷侧运用地面单支水平井进行负压抽采(3)在8年规划区内,使用两主支的远程对接U型井,回采面距生产井200m之前,采用排水降压的方式当回采面距生产井200m之前,采用负压排采的方式当回采面变为永久采空区时,采用间歇式负压排采。只要煤炭和煤层气两个产业坚持总体规划,先采气、后采煤,煤层气的开采兼顾后续煤炭的开采的原则,就能从根本上杜绝煤矿安全事故,最大限度利用资源、保护环境,可以收到良好的安全效应、资源效应、环境效应和社会效应。

图5 规划区煤层气开发技术

参考文献

[1]袁亮.2010.瓦斯治理理念和煤与瓦斯共采技术[J],中国煤炭,(06):5~12

[2]何辉,苏丽萍.2008.煤矿区“采气采煤一体化”的理论与实践探讨[C],2008年煤层气学术研讨会

[3]王凤林,徐祖成,胡爱梅.2010.采气采煤协调发展[J],煤矿安全,(10):100~101

[4]田文广,李五忠,周远刚等.2008.煤矿区煤层气综合开发利用模式探讨[J],天然气工业,(28):87~89

[5]李国君,刘长久.2005.铁法矿区地面垂直采空区井技术[J],中国煤层气,(2):7~10