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杜文军:双碳背景下煤矿绿色生产发展路径研究

2026/9/21 23:44:53    论文、读书
  【摘要】煤炭作为我国主体能源,在保障国家能源安全中发挥不可替代的作用。传统煤矿生产模式存在资源损耗大、固废堆积、水资源破坏、粉尘污染、碳排放较高等问题。在“双碳”战略与绿色矿山建设要求下,推动煤矿绿色生产转型已经成为煤炭行业高质量发展的必然选择。本文梳理煤矿绿色生产的内涵,分析当前煤矿绿色生产存在的现实问题,从绿色开采技术、固废资源化、水资源循环利用、节能减排、智能化赋能、管理制度建设等方面探讨实施路径,为煤矿企业实现资源开发与生态保护协同发展提供参考。

  关键词:煤矿;绿色生产;绿色矿山;资源综合利用;双碳目标

  一、引言

  我国能源结构呈现“富煤、贫油、少气”特征,煤炭长期承担能源保供的重要使命。过去传统煤矿生产以产量为核心,重开采、轻保护,开采活动带来地表沉陷、煤矸石堆存、矿井水外排、粉尘污染等生态问题,尤其在北方生态脆弱矿区,开采带来的生态扰动更加突出。

  随着生态文明建设不断推进,国家大力推进绿色矿山建设,要求煤矿实现资源开发高效化、生产过程清洁化、废弃物资源化、生态修复常态化。煤矿绿色生产不是简单的事后治理,而是贯穿勘探、采掘、洗选、运输、闭坑修复全生命周期的系统工程。在保障煤炭稳定供应的前提下,通过技术革新、工艺优化、管理升级,最大限度降低开采对生态环境的扰动,实现经济效益、环境效益、社会效益统一,是新时代煤炭行业转型的重要方向。

  二、煤矿绿色生产的内涵与主要现实问题

  (一)煤矿绿色生产内涵

  煤矿绿色生产是以最小生态代价实现煤炭资源开采利用,涵盖源头减损、过程控污、废物利用、末端修复四大板块。一是源头减损,采用充填开采、保水开采等技术,降低对岩层、地下水、地表植被的破坏;二是过程控污,管控井下粉尘、废气、噪声,实现生产环节污染物减排;三是废物资源化,对煤矸石、矿井水、瓦斯等副产品充分回收利用,变废为宝;四是生态修复,对采空塌陷区开展土地复垦、植被恢复,实现矿区生态修复。

  (二)当前煤矿绿色生产存在的突出问题

  1.绿色开采技术落地不均衡

  部分中小型煤矿仍沿用传统垮落式开采,充填开采、保水开采等绿色技术前期投入高,企业改造积极性不足。部分矿井只注重开采产量,缺少对地表、含水层的保护,造成地表塌陷、地下水流失等问题。

  2.固废综合利用水平有待提升

  煤矸石产生量大,部分矿区仍然采取露天堆存方式,占用土地,易发生自燃、淋溶污染土壤水体。虽然矸石制砖、充填、路基利用技术成熟,但部分矿井固废处置渠道有限,资源化利用率不高。

  3.矿井水资源利用效率偏低

  矿井涌水是煤矿主要副产物,部分矿井简单外排,没有实现循环利用。部分水处理设施运维不到位,处理后的水未能充分用于井下防尘、设备冷却、矿区绿化,水资源浪费现象仍然存在。

  4.节能减排与碳减排能力不足

  井下通风、机电设备、运输系统能耗偏高;瓦斯抽采利用率不高,大量瓦斯直接排空,造成温室气体排放;矿区老旧高耗能设备淘汰滞后,节能改造推进缓慢。

  5.绿色生产管理体系不完善

  部分企业绿色生产重形式、轻实效,环保设施重建设、轻运维;绿色生产考核机制不健全,环保投入与生产效益之间的平衡难以把握;专业绿色矿山技术人才短缺,制约绿色技术推广应用。

  三、煤矿绿色生产实施路径

  (一)推广绿色开采技术,从源头降低生态扰动

  坚持“开采扰动最小化”原则,优化开采工艺。一是推广充填开采技术,利用煤矸石、粉煤灰等充填井下采空区,减少地表塌陷,同时消纳固体废弃物,实现一举两得。二是落实保水开采,优化采掘布置,保护含水层,减少地下水流失,适用于水资源匮乏矿区。三是推进减沉开采,优化工作面参数,降低地表变形程度,减轻对耕地、植被的破坏。

  对新建矿井,要把绿色开采方案纳入设计;生产矿井结合地质条件分步开展工艺改造,做到开采与生态保护同步规划、同步实施。

  (二)推进固废资源化利用,实现变废为宝

  针对煤矸石、粉煤灰等固体废弃物,构建多途径综合利用体系。一是井下充填利用,将矸石破碎后充填采空区,消除矸石堆存隐患;二是建材化利用,用于制砖、生产骨料、路基铺设;三是矸石场生态治理,对存量矸石堆进行覆土绿化,防止扬尘与自燃。建立固废台账,做到产生、处置、利用全过程可追溯,提升固废综合利用率,减少堆存占地。

  (三)强化矿井水资源循环利用

  建设标准化矿井水处理系统,对矿井涌水进行沉淀、过滤、净化处理。处理后的矿井水优先回用:用于井下防尘喷雾、设备冷却、巷道洒水,剩余部分用于矿区绿化、道路洒水,最大限度减少外排。建立水处理设备定期检修制度,保障水处理系统稳定运行,实现矿井水“应处理、尽回用”,缓解矿区水资源压力。

  (四)深化瓦斯综合利用,落实节能降碳

  瓦斯既是灾害源,也是清洁能源。完善瓦斯抽采系统,提高抽采效率,高浓度瓦斯用于发电、民用;低浓度瓦斯进行资源化利用,减少甲烷直接排空带来的温室效应。

  同时开展机电系统节能改造,淘汰高耗能老旧设备,优化通风、排水、皮带运输系统运行参数,推广变频调速技术,降低井下综合能耗;矿区配套建设光伏等清洁能源,实现矿区能源结构优化,推动生产环节碳减排。

  (五)全过程粉尘与污染管控

  落实井下综合防尘,采用湿式凿岩、喷雾降尘、巷道水幕、转载点封闭等措施,控制井下粉尘。地面运输道路硬化、定期洒水,矸石场设置抑尘设施,抑制无组织扬尘。规范噪声管控,对高噪声设备采取减震降噪措施,降低生产对周边环境影响。

  (六)完善生态修复,做好采后治理

  坚持“边开采、边修复”,对采空塌陷区开展土地复垦。根据区域条件,开展土地平整、土壤改良、植树种草,恢复耕地、林地或者草地功能。建立矿区生态监测体系,跟踪植被恢复、水土保持效果。矿井闭坑前,完成生态修复方案落实,实现矿区生态功能恢复。

  (七)依托智能化赋能绿色生产,健全管理制度

  借助智能化监测平台,对矿井水、瓦斯、粉尘、能耗、固废处置情况开展实时监测,实现绿色生产数据动态管控。完善企业内部绿色生产管理制度,把资源综合利用、环保指标纳入绩效考核。加强技术人员培训,培养绿色矿山专业队伍。

  企业要主动对接国家绿色矿山建设标准,落实主体责任,加大绿色生产投入,平衡短期成本与长期生态效益。政府层面强化政策引导,对充填开采、固废利用、水资源循环利用项目给予政策支持,推动绿色生产技术落地推广。

  四、结论与展望

  煤矿绿色生产是煤炭行业高质量转型的必由之路,既要保障国家能源安全,又要兼顾生态环境保护。当前煤矿绿色生产还面临技术成本高、部分企业动力不足、人才短缺等现实挑战。

  煤矿企业应当树立全生命周期绿色发展理念,以绿色开采技术为源头,以固废、水资源、瓦斯综合利用为抓手,以智能化监测、常态化生态修复为保障,构建“源头减损—过程控污—废物利用—末端修复”完整绿色生产体系。

  未来随着双碳战略持续推进,充填开采、保水开采、矿区碳汇、矿井新能源等新技术将不断成熟,智能化与绿色矿山深度融合,煤矿将逐步摆脱传统高污染、高损耗的旧形象,实现煤炭资源开发与生态环境协同发展,走出一条安全、高效、绿色、低碳的现代化煤炭发展道路。

  参考文献:

  [1]国家矿山安全监察局.绿色矿山建设规范(煤炭行业)[Z].

  [2]卞正富.我国煤矿绿色开采与零碳开采发展思考[J].煤炭学报,2025.

  [3]付恩三.露天煤矿绿色低碳发展路径研究[J].煤炭科学技术,2026.

  [4]祖秉辉.双碳背景下煤炭企业碳减排路径研究[J].矿业科学学报,2024.

  [5]李全生.生态保护型煤炭开采技术体系与实践[J].煤炭科学技术,2023.


作者:陕煤集团神木柠条塔矿业 杜文军
编 辑:春天


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