河南省煤炭工业可持续发展应注意的问题，本文主要内容关键词为：河南省论文,应注意论文,可持续发展论文,煤炭工业论文，此文献不代表本站观点，内容供学术参考，文章仅供参考阅读下载。
中图分类号 F407.21
煤炭是河南省的重要矿产资源，其保有储量居全国第7位， 而产量居全国第2位，开采强度高。截止90年代初，全省已发现煤田19个， 有生产矿井2051处。其中，国有重点煤矿47处，其设计能力为年产3923万t；地方国营煤矿94处，其设计能力为年产2051万t；乡镇煤矿1919处，生产能力为年产3515.2万t。煤矿生产中，国有、地方、 乡镇煤矿构成三足鼎立之势。在这样复杂的形势下，如何使河南省煤炭工业实现可持续发展，有些问题亟待研究和探讨。
1 概念
可持续发展的概念是80年代初，由国际自然资源保护会[IOCN]在《世界保护策略》中从生态学角度提出的。1992年，持续发展思想被联合国环发大会纳入了《21世纪议程——可持续发展》。至此，可持续发展的概念也走出了生态学的圈子，在更广泛的意义上得到应用。对可循环利用资源如土地、动植物、水等存在着可持续发展的问题；而对不可再生的资源——煤炭等，生产、加工、利用也同样有着如何可持续发展的问题。
常乃全、李春生等在其所著《河南能源矿产开发与利用》一书中提出：煤炭工业发展迫切需要解决两方面的问题，一是合理开发与综合利用，二是煤炭工业发展要与环境保护并行不悖。冯德显、贾晶等在《实现河南省工业可持续发展的问题与对策》一文中，也分别就矿产资源的合理开发和永续供给以及环境代价与工业可持续发展的关系进行了讨论。朱友文、杨延哲、张教禄等人，在谈到省域经济的可持续发展战略时指出，对不可再生资源的利用要节约，尽理延长其使用期限，以便人类能够依靠科技进步取得替代性资源。
总之，对煤炭工业发展涉及三个问题，即速度、效益、环境。煤炭工业可持续发展的核心是煤炭生产与人口、经济、社会、环境的协调发展。所以，煤炭工业的可持续发展就是指，在最大限度地减少对自然环境，尤其是地壳表层环境整体性、和谐性破坏的基础上，通过提高煤田地质工作的质量，利用先进的开采技术和煤炭加工技术，掌握合理的开发速度，使煤炭工业获得最大综合效益的过程。
2 应注意的问题
2.1 加大矿井地质工作的力度
煤田经过地质详查和精查后，对含煤岩系的赋存状态、含煤盆地的轮廓、构造线的分布有了一定的了解。但是，由于钻孔对地层的揭露面小，地质信息仅限于地层的垂向序列，当煤田开采后，随着掘进巷道的深入，采煤工作面会逐步拓展到含煤岩系的三度空间。这样不仅能够更大量地接触地层垂直方向的信息，而且可以揭示出含煤岩系横向信息。这些信息有两个作用，一是用于找煤，通过对这些地质信息的分析，能够比较准确地认识含煤盆地的空间分布、煤层形成时的古地理环境、古气候特征。在扩大对煤田原有认识的基础上，“边开采边找煤”，延长煤田开采时间。二是用于古植物群落演替的研究，无论是在煤层的顶、底板，还是在煤层里所赋存的煤矸石中都有大量的古植物化石（部分有古动物化石），由于开采过程中对地层的揭露面大，植物群落的原始埋藏状态清楚，垂向演变的序次清楚。
但是，目前的矿井地质工作只为开采服务，如在采煤时煤层突然消失或者煤层变薄进而尖灭，地质工作者就要研究是不是出现了断层，断层的性质如何，断距有多大，以便及时改变巷道，找到断开的煤层继续开采。如在开采时遇到顶板漏水，就要研究是否顶底性质发生变化，出现了含水层等。然而，实际上矿井地质工作者未对上述问题进行深入调查研究，所以，造成了对暴露出来的诸如沉积构造、生物化石、痕量元素、煤矸石等视而不见的现象。
因此，加大矿井地质工作的力度就是合理利用煤炭开采给地质研究带来的优越条件，最大限度地收集各种地质信息，“边采边找”，是煤炭工业可持续发展的奠基工作。据杨关秀等人的研究，河南省由于在华夏植物区中的中心地位，其C-P植物化石在煤系中保存的最为完美， 所以，加大矿井地质工作的力度又是实现煤炭生产与地质信息生产相统一的客观要求，也是在更广泛意义上人类可持续发展的要求。
2.2 全面提高采煤技术
目前，河南省煤炭采掘业面临着一个困难——深部采煤，存在着一种现象——各矿区矿井煤炭回收率有明显差别，两者都关系到河南煤炭工业可持续发展问题。
根据河南省目前划分出的19个煤田及7 个预测含煤区的预测结果：全省煤炭总资源在2000m以浅的约1140亿t，1000m以浅的约为368亿t， 全省探明储量为210亿t，保有储量为195.6亿t。其中，生产井和在建井已利用75.5亿t，可供建井47.7亿t，通过进一步勘探可供利用的储量为67.4亿t，难以利用的5亿t。从以上数字看，深部采煤潜力巨大， 深部采煤需要着重解决的两个问题是照明和通风，尤其是通风。由于河南省多数煤矿瓦斯含量较高，通风问题在浅部开采时已相当棘手，深部开采时通风的要求更高、技术也更复杂，是目前急需加强研究的课题。
从河南省各主要矿区开采的情况看，鹤壁矿务局采取倾斜分层长壁或走向长壁全陷式采煤法， 个别矿井为水力采煤， 矿井煤炭回收率为66.4%；焦作矿务局采用走向长壁或倾斜长壁分层全陷式采煤法，回收率为74.1%； 郑州矿务局采用走向长壁分层全陷式采煤法， 回收率为69.9%；义马矿务局采用走向长壁或倾斜长壁分层全陷式采煤法，回收率为79.5%；平顶山矿务局采用走向长壁采煤法，回收率为58.9%。
矿井煤炭回收率的不同除与煤层厚度及赋存状态有关外，还有一个重要因素就是采煤技术，我省目前就采煤方法而言分为三大类，即人力采煤；水力采煤和自动化采煤。提高煤炭回收率一方面要根据不同煤层厚度和顶底板条件采用不同采煤方法，关键的一方面是提高采煤工艺的科技含量。不仅在国有大型煤矿采用高新技术，也要在地方国营煤矿和乡镇煤矿中广泛采用。
2.3 矿井水处理技术的应用
我省大部分煤矿区（如义马矿区）生活用水及工业用水均紧张，但与此同时，在煤炭开采过程中，每年又有多达数千万吨的矿井水外排而造成水资源的浪费。由于外排矿井水得不到及时处理，某些微量元素严重超标，被饮用后导致地方病，如高硫矿井水除平顶山矿区外其它各矿都有不同程度的超标，如义马矿务局某矿矿井水中硫酸盐含量高达1508.7～1678.6mg/L，而我国饮用水标准中，硫酸盐类不得超过250mg/L， 氟含量也在多数矿区矿井水中超标。根据资料显示，长期饮用高氟水会引起人体骨骼和牙齿疾病，饮用高硫水会导致肠胃及其它病变，因此，矿井水的处理不仅关系到煤炭生产，也关系到矿区居民的身体健康，是煤炭工业可持续发展过程中的制约因素。
目前对高氟饮用水的处理有许多方法，具体选择要根据高氟水矿区的原水质、经济技术条件的差异以及氟的来源和水的用途而定。常见方法有钙盐沉淀法，适用于低氟高镁水质，方法经济实用，但由于投入大量化学物质，一般不适用于饮用水；钙盐——聚合氢氧化铝联合除氟；铝盐混凝沉降法，可用于高氟低硬度水；活性炭法，适用pH≤3 的水质，价值昂贵；反渗透除氟法，仅供小型供水系统；离子交换－吸附法，电凝聚法和电渗析法；粉煤灰处理含氟水法等等。
对高硫水的处理，目前主要采用电渗析法，反渗透法和多级闪蒸法。其中，电渗析法的优点是无需加任何化学药剂，设备及组装工艺简单、操作方便。缺点是对原水的预处理要求较高、电耗较大，易结垢，膜寿命短，塑料老化，过程稳定性差，反渗透法可单独用于高硫水。该技术设备较简单，理论耗能小，几乎能淡化各种水型。缺点是对原水预处理要求高，国产反渗透设备处理量小，无法进行大规模高硫水淡化。蒸馏法不需任何化学药品或离子分离膜，适应原水含盐量范围广，出水质量好，其最大弱点是高能消耗。但对煤矿区矿井水处理在我省仍有广阔的推广前景。
2.4 广泛应用煤炭加工技术
煤炭加工主要包括筛分、选煤、粉煤成型和配煤等，它通过物理手段，从根本上改变煤炭生产产品的结构，使煤质得到改善，提高煤炭的利用效能。从节约和高效这一角度出发，煤炭加工水平也在一定程度上影响到煤炭工业可持续发展问题。
河南省选煤主要包括手选、筛选和洗选三种形式。手选方法原始，70年代后期，河南煤矿逐渐推广分级筛选法，1978年，郑州矿务局王庄煤矿自行设计安装双层等原振动筛。至1985年，全省所有国有重点煤矿及部分地方煤矿都对原煤进行分级筛选。
对义马煤矿开采的长焰煤、褐煤等筛分后按不同粒级出售，将大粒级供应工业锅炉、机车及窑炉使用，可节煤10%～20%，烟尘至少降低一半左右，将小于13MM的末煤供电厂使用，效益可观。当原煤中矸石、灰分和硫分过高时必须进行洗煤，末煤加工成型煤可代替块煤使用。
对肥、焦、气煤（分布在平顶山等）、瘦煤（分布在宜洛、鹤壁、禹县等）等炼焦用煤，为达到冶金焦和化肥焦的质量要求，原煤也必须进行洗选加工。据测定，炼焦精煤的灰分降低1.33%，焦炭灰分降低1 %，高炉炼铁的焦炭耗量降低2.2%～3.3%，少用石灰石4%， 生铁产量增加2%～3%。
到1992年底为止，全省重点煤矿洗精煤450.19万t， 仅占重点煤矿原煤产量的11.1%。再加上地方国营煤矿、乡镇煤矿生产的煤炭，煤炭加工技术急需加大推广应用。
2.5 增强煤炭的综合利用
河南省煤炭的综合利用主要包括煤焦、煤炭气化、水煤浆、煤制炭素和吸附剂等。它将煤炭工业从初级生产提到增加科技含量的高级生产，提高了煤炭的利用价值，是煤炭工业可持续发展的必由之路。
在工业条件下，用1t干煤炼焦后，大致可得到焦炭、焦炉煤气、焦油、粗苯、氨、硫磺及其它多种产品，各自所占产量和产率详见附表。
附表 1t干煤焦化产品产量及产率
焦化产品名称产量/kg产率/%
焦炭 720～76072～76
焦炉煤气 150～19015～19
焦油 35～423.5～4.2
粗苯
8～140.8～1.4
氨2.2～2.5 0.22～0.25
硫磺
3～6 0.3～0.6
其它
3～5 0.3～0.5
据初步统计，煤经焦化后除得到焦炭之外，在荒煤气中已查明产品近500种。 而在土法炼焦中，这些产品却难得到回收。因此，应大力加强大型焦化厂的建设与发展，限制土法炼焦。
煤成气被称为二次能源，它具有节能、清洁、污染少、便于贮运和使用方便等优点，还可用煤气成份合成氨、甲醇、聚氯乙烯和合成液体燃料等。河南义马矿区所产的长焰煤是良好的气化原料煤。
水煤浆技术的开发和利用目前已步入商品化阶段。如1.8～2.1t 浆可代替1t重油，燃烧率可达96%以上，比煤提高5%～10%。 河南省煤炭品种齐全，分布广，有不少低灰分、高挥发分、易选的优质动力煤，有可靠的原料保证。
2.6 提高煤炭伴生矿产的利用率
我省含煤岩系中，含有丰富的共生矿产，包括金属、非金属和一些有益的伴生元素。有些矿产资源探明储量和保有储量居全国各省之前列，品位高且开采条件好。如果在采煤过程中，借采煤之便利将伴生矿产也开发利用，势必提高综合效益。
河南对煤矸石的利用技术已逐渐得到重视。据统计，1991年全国国有重点煤矿系统综合利用煤矸石60多万t，主要用于建材， 部分用于沸腾炉的燃料。河南省对煤矸石的利用仅停留在作建筑材料和燃料上，因此，应该不断借鉴外省对伴生矿产综合利用的先进经验，并就这方面内容开展专题研究。
2.7 强化煤炭生产与环境保护协调发展意识
对采矿过程中所揭露的含水层涌水，应避免与其它工艺水混合，可直接排到地面的水处理池中，经过处理可作为生活用水。对稍作处理的水可用于选煤厂生产补充水。对污染不很严重的矿井水直接用于农田灌溉或锅炉水力冲渣用水等。对洗煤水主要是通过实现闭路的循环使用。对一些未实现闭路的洗煤水要经过废水处理设施，以免污染环境。对煤炭开采中的粉尘防治，首先要对井下各作业场定期进行粉尘测量，根据粉尘的不同浓度，用水湿润沉积粉尘或用水扑捉空气中悬浮的粉尘，控制尘源，减少粉尘产出量。其次，也可有通风降尘、密闭抽尘、煤层注水及采取个体防护等方法保护环境。对煤矸石等废弃固体，应开展综合利用，变废为宝。
总之，煤炭工业的可持续发展，涉及到开采与加工、利用的一体化过程，生产发展与环境保护的统一问题以及软产品生产与硬产品配合问题，应引起生产管理部门的高度重视。