煤炭绿色开采概念与技术（我国在煤炭绿色开采方面所取得的主要进展）
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实现绿色矿业的主要途径
“绿色”是20世纪80年代末提出的一个生态环境新概念，最早应用于食品，即指无毒、无害的营养食品，包括食品本身和其生产过程。把“绿色”概念引入矿业，就产生了“绿色矿业”这一思想。绿色矿业是指在矿山环境扰动量小于区域环境容量前提下，实现矿产资源开发最优化和生态环境影响最小化，其本质是矿业和社会经济的可持续发展。矿产资源是人类生存与发展的物质基础，地质环境是人类生存与发展的空间场所。人类开发利用矿产资源，促进了社会发展，但同时也打破了矿区的地质环境平衡，经济发展为合理开发利用矿产资源与改善矿山生态环境提供了物质和技术基础。可见，资源、环境与经济三者是相互依存、相互影响的，既有相互促进、协同发展的正向关系，又有相互矛盾、相互制约的负向关系。工业革命以来大规模的开发和利用矿产资源，造成的生态破坏、环境污染和矿山地质灾害，严重危及着人类生存和发展的空间。
在一些发达国家，严格的环境保护政策是国家对矿产资源开发进行调节。在发展中国家或地区，如果只考虑当前经济的发展而过度地开发矿产资源，忽视环境保护，会使三者之间的矛盾激化，最后可能导致资源枯竭、生态恶化和经济停滞的严重后果。解决这一问题的出路在于正确处理资源开发、环境保护与经济发展三者之间的关系。
绿色矿业是在科学规划指导下和高新技术支撑下，既保护生态环境，又合理利用资源，最大限度获得经济效益的一项系统工程。现代科学技术为我们在西部矿产资源开发中实施绿色矿业战略奠定了坚实的基础。寿嘉华(2000)在“走绿色矿业之路”一文中指出：
(1)通过开发前的区域环境容量或承载力评价及矿业开发地质环境影响评价，建立环境评价指标体系和技术标准，开展环境区划，制定绿色矿业规划；
(2)通过技术创新，优化工艺流程，实现采、选、冶过程的小扰动、无毒害和少污染，提高资源综合利用率，促进矿业可持续发展；
(3)通过矿山环境治理和生态恢复，实现开发前后环境扰动的最小化和生态再造的最优化。
绿色矿业的核心是绿色开采，绿色开采包括了两个主要方面：①实现矿产资源的可持续利用；②最大程度减轻矿山环境的破坏和污染。现以煤炭资源开采为例，阐述实现绿色开采的重要性和艰难性，以及解决问题的主要途径。
5.3.2.1 确定合理的回采率
我国探明可采煤炭资源储量按国际对比口径计算，2001年为1145×108t，占世界总量的11.6%，居美国(2499.94×108t)和俄罗斯(1570.0×108t)之后列世界第三位，但人均拥有煤炭资源仅89.71t，为世界人均数值(9944.53/61.3010)160.59t的55.86%(《中国矿业年鉴》，2004)。我国煤炭资源分布不均。探明的资源量主要分布于北方，内蒙古、河北、山西、黑龙江、陕西、新疆6 省区拥有探明储量7903.01×108t，占全国探明资源总量的77.55%。至2002年底，我国共有煤炭企业2804家，从业人员408.61万人，年产原煤11.84×108t。与2001年相比，煤炭企业减少2953家，原煤产量增加1.33×108t，工业总产值增加293.01亿元，销售收入增加336.14亿元。山西、山东、内蒙古、河南、陕西、安徽、河北、黑龙江和辽宁等9个省区原煤产量合计占总产量的72.02%。综上所述，我国煤炭资源总量多，但人均占有量少，地理分布不均，东部和南方是消耗煤炭的大户，但煤炭资源和产量较少。
我国煤炭业的另一特征是可采储量占探明储量比重不大。按世界能源委员会定义的可采储量只有1145×108t，约占已探明储量的11.45%，已探明储量与可采储量的比为8.73：1，即每增加约9×108t的探明储量，才能增加1×108t的可采储量。因此，煤矿回采率是我国煤炭业发展的一个重要指标，关系到这一行业的可持续发展。国土资源部规划司提出了2005年不同井型煤矿回采率建议指标：大型矿、中型矿和小型矿相应为55%、45%和35%。实际上我国大、中型矿的回采率是40%～50%，集体、个体小矿只有10%～15%。国际上煤炭的总回采率为70%～80%，我国与国际水平相差甚远。集体、个体小矿回采率只有15%，与政府部门的建议指标35%也有很大差距。显然，小矿存在着回采率低、采掘方式不合理、不珍惜煤炭这一不可再生资源的现象，资源损失浪费严重，在空间上没有实现合理开采，在时间上无形损害了后代人对资源的需求。就国情而言，小矿的存在有利于边角煤炭资源的利用，缓解煤炭资源供需矛盾，吸纳社会闲散资金，吸纳大量农村劳动力，在某种程度上促进了地方经济的发展。从2002年年产原煤3×104t以下的小煤矿的产量与大、中型矿山产量基本持平(表5-1)。
表5-1 2002年煤炭企业规模、产量及产值
我国大、中型煤矿的回采率与国外相比有很大的差距，小矿的实际回采率与政府部门推荐的指标值差距亦很大，因此，在提高煤炭资源回采率方面大、中、小型煤矿均有很大的潜力可挖。但普遍存在的事实是：煤炭企业提高回采率潜力的动力明显不足，其根源在于，没有引入商品市场经济的法则。由于历史原因，我国绝大多数矿山企业系无偿或低价占有国家煤炭资源，采用相对落后的开采技术和设备能降低采煤成本，而这必然导致回采率低，但市场上无论大矿、小矿，煤炭售价都相同，为追求最大利润，企业就缺乏改进开采技术及设备、提高回采率的原动力。
为分析方便，设定以下符号所代表的含义：T为矿井服务年限(a)，Z为矿井可采储量(104t)，K为矿井回采率(%)，A为矿井年产量(万元)；S为吨煤利润(元)，R为吨煤销售价(元)，W为吨煤综合成本(元)，Q为吨煤开采成本(元)，P为吨煤资源成本(元)，B为矿井资源总费用(元)。
矿井服务年限T、吨煤利润S和吨煤综合成本W的计算如下(↓表示下降，↑表示增加)：
中国西北地区矿山环境地质问题调查与评价
中国西北地区矿山环境地质问题调查与评价
由式(5-1)可知，在矿井可采储量Z和矿井年产量A一定的情况下，回采率K下降，必然缩短矿井服务年限T，而T的缩短使矿井固定资产折旧及井巷工程等投资费用在吨煤成本中摊值增大，即开采成本Q稍有上升。由式(5-2)可见，在吨煤销售价R不变的情况下，这将引起吨煤利润下降。显然，回采率低在很大程度上是因为采用了导致较大煤层厚度损失和面积损失的开采技术和设备，这又能降低开采费用Q，开采费用降低引起吨煤综合成本W下降，当开采成本降低幅度大于式(5-1)所示开采成本增大幅度时，在市场售价R不变的情况下，矿井利润S增大(图5-2中Q=f(K)曲线所示)。由式(5-3)可知，矿井资源总费用B一定时，吨煤资源费P是随回采率K增大而减小的。式(5-2)表明，吨煤资源费P减少即可使吨煤成本W下降，如图5-2中P=f(K)曲线所示。
图5-2 吨煤成本与回采率的关系
吨煤成本曲线即 Q=f(K)和P=f(K)的合成曲线W=Q+P也是回采率K的函数，有一个最低点，即吨煤成本最小的点。本例中该点对应的回采率为60%，当考虑了开采成本和资源成本时，即该矿井回采率为60%时，能获得最大利润。有关行业主管部门在给定某煤矿规定的回采率时，也要考虑井型和煤层地质条件，在这两个前提条件之下，就能确定Q=f(K)和P=f(K)的两条曲线形态，由这两条曲线也就可以确定其合成曲线。合成曲线的最低点所对应的回采率K即为获得最大利润的点(吨煤成本最小)。这应该是国家和企业共同追求的有利于体现煤炭资源可持续利用价值的回采率，只有达到这一回采率才有利于企业获得较大利润。
资料显示，目前我国煤矿的回采率平均只有35%，一些乡镇煤矿回采率仅为15%。其他资源在开采和使用中的浪费现象也触目惊心。资源开采和使用价格低廉是其“罪魁祸首”。
我国矿产资源属于国家所有，但国家实际上并不直接占有资源，一方面是国有企业代表国家占有资源，通过向国家缴纳税收和利润的方式体现矿产所有者的利益；另一方面，是地方政府代表国家占有资源，地方政府通过允许集体或者其他性质的小企业采矿的形式，收取税收和管理费来获得利益。
赋税水平方面，我国矿产资源补偿费平均费率为1.18%，而国外与我国矿产资源性质基本相似的费率一般为2%到8%(我国煤炭行业资源税额为0.3～0.5元/t)。廉价的资源除了导致滥挖严重、开采使用浪费、破坏环境恶果外，还直接导致了国家利益受损。显然，重新制定煤炭资源费标准，有助于煤矿回采率的提高，有助于减轻煤矿开采活动中滥挖严重、开采使用浪费和破坏环境的不良现象，从而促进煤炭资源开发的可持续发展。
5.3.2.2 地质环境保护投入的最佳经济方法
煤炭开采过程中矿井水直接排放会造成地表水污染，煤矸石长久堆存会占压土地资源，矸石自燃及大风扬尘、大气降雨淋溶等会污染矿区大气、地表水、地下水和土壤环境。目前，国内外都是用支付补偿费的形式来平衡矿山开采对环境的损害。在俄罗斯，达标排污量的补偿费摊入吨煤成本，而超标排污量的补偿则直接影响纯煤利润。法国学者提出，环保投入应取得最大的经济效益。用图5-3来说明排污损失费及防治排污费与损失程度间的关系，排放某污染物的损失费以D表示，防治污染物排放的措施和设备费以P表示，这两种值都是该污染程度N的函数。损失费D与污染程度N的关系曲线D(N)和防治费P与污染程度N的关系曲线P(N)是典型的曲线函数，这两个函数曲线增长和减小的方向相反。显然，当污染程度最大时，P(N)=0，即未采取措施时，环境污染程度最大，相当于横坐标所示污染程度100%，最大防治污染费应该是实际污染程度为零时的值，在这种情况下，实际上P(N)值将等于最大损失值D(N)(无预防污染措施时)。因而，函数P(N)和D(N)图示曲线，实际上从纵坐标轴上同一水平开始，即防治污染费和污染损失费均从“零”处开始。以此为假设，可进行直观合理的分析，这两条曲线P(N)和D(N)相对于过交点K，与平行于纵坐标轴的直线对称，该直线与横坐标轴交点N0所示的污染程度，在数学上看最为有利，也就是说达到这一污染所用的防污染费P(N)和污染带来的损失费D(N)之和P(N)+D(N)值为最小。这一直观的关系是合理解决这类环保经济问题的基础。一方面有效地保护了生态环境，另一方面又能使防治污染费和污染带来的损失费之和最小，这对企业是有吸引力的。
图5-3 合理防治费用及污染程度关系图
煤炭开采的环境保护工作，取决于煤炭资源的合理开采和加工技术工艺。工艺合理，能够保护资源，提高煤矸石、废水、热能循环利用程度，变废为宝，化害为利，从而避免或减少煤矿开采加工过程对环境的负面影响。为有效地减小开采对矿山环境的负面影响，就要在采煤主要技术工艺、废物资源化利用方面，建立相互关联的生态技术系统，如采用不排矸、少排矸采煤工艺或煤矸石直接充填塌陷区，矿井水资源化利用等技术工艺。通过组建煤业热电集团公司，电厂利用煤矸石发电、矿井水综合利用，煤矿利用井口电站粉煤灰浆充填井下采空区、塌陷区，减少废渣堆放压占土地、节省塌陷区复垦工程费等。
绿色开采的含义是什么？如何实现保水开采
【绿色开采】是针对煤炭大量开采造成的环境问题提出的。煤炭开采可能造成一系列环境问题，如煤矿瓦斯事故、井下突水事故、地表沉陷、滑坡、农田及建筑设施的损坏、煤矸石占用良田且造成环境污染等等。煤炭绿色开采，就是使煤炭开采对矿区环境的扰动量小于区域环境容量，实现资源开发利用最优化和生态环境影响最小化。简单地讲，就是合理利用资源，优化技术，高效、持续、协调的发展煤炭工业，减少对环境的破坏，取得最佳的经济效益和社会效益。
【实现保水开采的途径】保水开采的目标是在防治采场突水的同时，对水资源进行有意识的保护，使煤炭开采对矿区水文环境的扰动量小于区域水文环境容量。 研究在开采后上覆岩层的破断规律和地下水漏斗的形成机理，从采矿方法、地面注浆等方面采取措施，实现矿井水资源的保护和综合利用。保水开采技术途径：
1、保水开采区：煤层浅埋区留设防水安全煤柱；在烧变岩带施工供水建立水源地；在开采顺序上，应先采富水性相对较弱、隔水性能良好的地段；为防止地下水遭受严重破坏，建议设计为开井工采方式；煤层浅埋地区，若隔水层相对较薄，地下水较多，一般最后开采。
2、采煤失水区：在采煤之前预先疏排地下水，在疏排基础上，留设防塌或防砂煤柱。为减少矿井疏排水量，应在浅层煤开采完后再进行开采。
3、采煤无水区：该类型采煤不受水体成胁，可在覆岩结构类型为土基地段适当留设防塌煤柱。
什么是绿色开采黑色煤炭
煤炭产业实现低碳化发展，应当树立全过程着眼、全方位实施的理念，从煤炭开采源头、转化过程直至终端利用的各个环节入手，每个环节都力求做到“低碳化”，即对地质环境的扰动最少、对矿产资源的开发最优、对资源的综合利用效果最好、对生态环境的影响最小。
绿色煤炭的意义
1、对产业发展的重要性
“绿色煤炭”的实施，对于中国煤炭工业的发展是十分重要的。其实，从世界范围来看，这也是一个趋势。所谓的绿色煤炭工业，就是针对“高投入低产出、高开采低利用、高排放低效益”的传统煤炭工业而言的，它以煤炭资源节约和环境友好为核心，以实现煤炭工业与社会、环境的和谐发展为目的，绿色煤炭工业是以煤炭资源节约和环境友好为核心，以实现煤炭工业与社会、环境的和谐发展为目标的新型煤炭工业，其关键是实现煤炭资源的绿色开采、清洁生产和无污染使用。
2、产业发展的必然选择
循环经济作为一种实践可持续发展理念的新的经济发展模式，是构建绿色煤炭工业体系的必然选择。关键是实现煤炭资源的绿色开采、清洁生产和无污染使用。绿色煤炭工业是这样的，煤炭的开采应实现“低开采度、高回采率”，从源头上做到煤炭资源的节约，减轻煤炭开采中所产生的环境污染。煤炭的加工应实现高利用率和清洁生产。煤炭的洗选率和煤炭转化率达到一定指标，洁净煤技术实现产业化。煤系共伴生矿产资源得到充分利用。开发出一批以伴生矿产资源为主要原料的档次高、质量优、污染少的产品，形成煤炭工业新的经济增长点。
3、全社会参与的体系
发展循环经济构建绿色煤炭工业体系，是一个复杂的系统工程，需要社会各界的积极参与，其中，政府作为执法者和社会、环境等公共资源的捍卫者，应该扮演非常重要的角色；而煤炭企业作为实践循环经济的主体，则起着关键的作用。府应通过制定一系列配套政策对煤炭企业发展循环经济构建绿色煤炭工业给予扶持，包括投资政策、产业政策、技术政策、财税政策等。具体来说，要加大投资力度，搞好基础设施建设，帮助煤炭企业引入先进的设备，为煤炭企业提供相关技术支持，在税收方面给予优惠等，为煤炭企业发展循环经济提供一个宽松的政策环境，以引导煤炭企业自愿地走循环经济之路。
煤矿开采学中绿色开采技术内容是什么?
培养目标：本专业以煤矿地下开采为重点,通过对采矿方法、准备方式、开拓方式、矿井开采及设计的基本原理和主要方法的学习和实训,使本专业学生能够成为从事煤矿地下开采方面的应用型人才.
就业方向：能够在大、中型煤矿企业从事现代化煤矿企业基层生产、技术和安全管理工作.
主要课程：工程数学、计算机基础、工程制图、工程力学、煤矿地质、电工基础、机械零件设计与基础、井巷工程、采矿CAD、矿山电工、矿井通风、煤矿安全技术、综采生产工艺（含开采方法）、矿山企业管理等.
