煤礦是生產高碳產品的企業,生產高碳能源的煤炭行業在生產過程中如何走低碳運行的道路,轉變發展方式,把礦井建設成為生態礦山,是冀中能源集團近年來在大量科技創新和豐富實踐的基礎上,結合國內外發展形勢而提出來的一個全新概念。
現在的煤炭開采理論,是以研究如何安全把煤炭資源采出為主要內容,而低碳運行生態礦山建設要建立一個新的理論體系,即要求在煤炭開采的過程中,不只把煤炭看作是資源,更要把空氣、土地、地下水、周圍環境等與煤相關,構成環境生態的各種因素,都當作是一種重要的資源,做到科學開發,綜合利用。此外,還要將礦區地貌、人文環境、生態環境、資源環境和技術經濟環境相互聯系起來,對采煤方法 提升改造,構建科學、生態、環保的煤礦生產系統,以最小的生態擾動獲取最大經濟效益,并在采礦活動結束后通過最小的末端治理,使礦山工程與生態環境融為一體。
冀中能源的低碳運行生態礦山建設,就是要最大限度地減少能源的消耗,最大限度地增加資源和廢物的回收復用,最大限度地減少廢棄物的排放,集成各項新型低碳運行生態節能技術,嵌入整個生產過程,做到不啟動低碳生態技術環節就不能生產,從而使整個生產過程實現低碳生態運行。
實施充填開采
改變煤炭形象
矸石山是煤礦環境不友好的標志,矸石在地面長期堆存過程中,不僅占用土地,還會產生有害氣體、分解物,對周邊空氣和水體造成影響。另外在矸石運輸和提升過程中,還需要消耗大量電力、運力資源,造成能源浪費。
為從根本上解決這些問題,冀中能源提出了井下矸石不升井,已經升井的矸石再放回井下,研究一種矸石充填采煤方法,用矸石置換煤炭資源,同時減少地面塌陷。為此,可分五個方面進行研究:首先是矸石不升井,煤礦不建矸石山;二是矸石回填,進而消滅矸石山;三是研究建下綜合機械化充填采煤,控制地表沉降,并形成規模化開采;四是研究不同的充填材料,適應不同的礦井需要;五是達到礦井無廢渣外排,礦區地面沉降可控,可按計劃構建礦區生態環境的最高境界。
圍繞這一思路,冀中能源從2002年開始,首先在邢東礦開始了井下矸石巷道充填技術研究,2004年該技術取得成功,實現了矸石不升井,邢東礦建設成為全國第一座沒有矸石山的綠色環保礦井。從2006年開始,冀中能源著手開展了工作面充填采煤技術的研究工作,2008年邢臺礦第一個建下綜合機械化充填開采工作面成功生產,經過兩年的考驗,地面建筑物安然無恙。接著冀中能源又開始了充填材料的攻關,到2009年,已成功開發出固體矸石充填技術、矸石膏體充填技術、矸石似膏體充填技術和超高水材料充填技術等一系列適應不同地質條件、適應不同材料需求的成套充填采煤關鍵技術,整個集團公司也實現了充填采煤規模化開采。目前冀中能源已有10個礦在推廣應用綜合機械化充填采煤技術,已從“三下”壓煤中回收資源近200萬噸,創造經濟效益10億元左右,更取得了顯著的社會效益。
綜合機械化充填采煤技術的成功,也帶來了低碳運行生態礦山建設的集群式效應:不僅提高了資源回收率,避免了地面沉陷,保護了土地,而且使得礦區地面沉陷變得可控。目前冀中能源正在形成其理論體系,即在設計井下開采的同時,根據水文地質條件、地面實際狀況,統一設計地面生態面貌,使礦區生態可控成為可能。
利用煤礦地熱源
減少碳排放
煤礦不僅擁有煤炭資源,且煤礦井下開采的特殊工作環境可形成一個巨大的地熱源,這是煤礦的一大資源,也是煤礦實現低碳運行的一個其他行業無法比擬的得天獨厚的有利條件。
幾年來,冀中能源研究利用礦井風和礦井水的地熱,用于煤礦供熱和制冷,實現了生產煤炭的企業不建鍋爐房,不消耗煤炭,取得了非常好的效果。
目前,這項技術已在東龐礦、梧桐莊、云駕嶺和章村礦等礦成功應用。此項技術成功應用后,已拆除礦井鍋爐房8座,經測算,這些鍋爐房的取消,每年可實現節約標煤20172.1噸,按照節約1千克標準煤=減排2.493千克二氧化碳=減排0.68千克碳的標準來測算,每年可以實現減排二氧化碳50289.05噸,減排碳13717.03噸。另外還可以節省大量運行費和人工費,經濟效益和社會效益顯著。這項技術在冀中能源正在大力推廣。據測算,這項技術若在全國煤礦推廣,每年利用的熱能折合標煤可達2485萬噸,可大量節約煤炭消耗,大量減少二氧化碳排放量。
保護水資源
維護環境生態
水是維護生態環境的最重要資源之一,要建設生態礦山,必須要做好水資源的保護。在開采煤炭資源的同時,要利用技術手段實現對水資源的保護。
冀中能源在煤礦的開采過程中利用先進探測手段,查清水系,科學安排生產,減少采礦活動對地下水系的影響;利用注漿技術,控制地下水的徑流,減少地下水涌出;對特殊地區,利用充填技術,控制含水層下沉,保護地下水系;對生產中礦井涌出的地下水,積極開展循環利用,通過凈化系統處理達標后,用于井上下的生產和綠化,多余部分,用回灌系統注回地下含水層,實現對水資源的保護和循環利用。
通過科學治理,梧桐莊礦井下涌水量由每分鐘17.5立方米減少至5立方米。這5立方水經過過濾、消毒后回灌至井田內含水層,真正實現了保水采煤。由于排水量減少,每年礦井可以節省排水電量2187.81萬度,(按照節約1度電=減排0.997千克二氧化碳=減排0.272千克碳的標準測算),每年可實現減排二氧化碳21812.5噸。在煤礦開采過程中,地下水位幾乎沒有受到影響,這對于極端缺水的華北地區,意義非常重大,對生態環境的保護起到了極其重要的作用。根據水文條件的不同,冀中能源目前在三個礦推動這項工作,并將不斷總結經驗,漸次推廣應用。
另外,在廢水處理方面,冀中能源還積極實施碧水藍天工程,“十一五”以來,共計建設生產、生活污水處理廠34座,日處理污水能力達到166144立方米,通過水的循環利用,提高了水資源利用率,減少了對地下水源的抽取,2009年冀中能源礦井水綜合利用率達到79.3%,礦井水源井地下水抽取量減少14%,真正實現了對水資源的保護。
利用科技進步
實現節能創新
近年來,冀中能源以“低碳運行生態礦山建設”為目標,以科技進步為手段,扎實推進節能減排工作,實現企業節能創新。
從2008年以來,冀中能源在低碳運行生態礦山建設方面共獲得國家級科技獎勵3項,省部級科技獎勵69項,有90多項科技成果達到國際領先或國際先進水平。通過將這些科技成果在礦井進行有機集成,大大促進了低碳運行生態礦山的建設步伐。例如完成的“礦山大功率高性能電力傳動關鍵技術與應用”項目實現了礦井轉子變頻調速,該項目不僅技術先進,填補了國內空白,而且節電效果明顯,達到了19.6%。
冀中能源還積極淘汰落后產能,開展余熱余壓利用、綠色照明改造等重點節能工程,推進了節能工作的深入開展,使低碳運行生態礦山建設滲透到生產生活的全方位全過程,有力地促進了礦區生態環境的改善。
優化產業鏈
構建循環經濟
煤炭生產過程中會產生一些副產品,造成資源浪費和環境污染,為此,冀中能源運用低碳循環經濟模式優化產業鏈,將傳統的單向直線式經濟發展模式變為反饋式循環經濟發展模式,利用各個產業鏈內部消解工業廢棄品,積極打造消耗廢品的下游產業,使上一級的廢物變為下一級的原料,做到了礦井只有煤炭產品輸出,無廢水、無廢渣、無廢氣外排。通過近幾年的嘗試,章村礦這一百年老礦基本形成了自己獨特的低碳循環經濟圈,做到了無廢物生產,走出了一條“煤-電-建材”的新型工業化道路。
目前,冀中能源按照科學發展觀的要求,以國際化的視野,大力推進低碳運行生態礦山建設,確定將東龐礦、邢東礦、章村礦、邢臺礦、梧桐莊礦、云駕嶺礦等6對礦井作為低碳運行生態礦山建設的示范礦井。這些礦井將集成應用近年來企業和行業最新的科研成果,按照具體標準分類研究集成各項關鍵技術,達到煤炭生產與礦區生態環境有機控制的目的,使資源開發與環境保護達到最佳效果。同時,集團所屬其他礦井也根據自身情況積極開展低碳運行生態礦山建設工作。這項工作的開展,必將推進冀中能源轉變發展方式、結構優化升級,從而改變煤炭行業形象,向低碳運行、資源節約、生態保護、科學發展的具有國際競爭力的大型企業集團全力挺進。
(作者為冀中能源集團副董事長、副總經理)
責任編輯: 張磊