本书系统介绍了露天煤矿开采扰动效应的概念及内涵,首次提出了露天煤矿开采扰动指数这一基本概念,构建了评价指标体系和评价模型,并对国内几个大型、特大型露天煤矿的开采扰动效应进行了评价,在定量化科学评价露天煤矿开采扰动效应方面做出了尝试。本书可作为从事露天煤矿生产、管理、科研、设计工作的工程技术人员的学习用书,也可供高等院校有关专业师生阅读参
现阶段,中国煤炭行业仍然面临着煤炭产能过剩严重、煤炭经济运行形势严峻的问题,也面临着经济中高速增长常态化、能源需求强度下降、能源结构低碳化发展、环境对煤炭开发和利用的制约不断增强等不利因素。在提倡能源结构调整、企业节能降耗和转型升级的大背景下,绿色低碳已经成为当今社会发展的必然趋势,建设绿色矿山已经成为矿山企业实现全面协调可持续发展的基本前提,是矿山企业实现生态文明的具体体现,是社会形态向高层次发展的必然要求。中国露天煤矿的开采已经有百年的历史,在矿山规模、开采技术、开采工艺及装备、管理方式和资源开发模式等方面都取得了丰硕的成果,部分领域已经达到或接近国际领先的水平。尤其经过近30 年的探索和发展,根据矿山所在区域的环境和矿山的特点,创造性地建立了多种绿色矿山建设模式,如准格尔矿区的黄土丘陵区的生态产业建设、平朔矿区的废弃土地复垦与可持续利用模式、伊敏矿区的植被复垦绿化示范区建设等,在废弃土地复垦和绿色矿山建设等方面取得了一定的成效。但露天开采的自身特点决定了露天煤矿开采过程中及闭坑以后必然伴随产生一系列的环境与生态问题,如露天煤矿采掘场与排土场等对土地的挖损或压占、对地表水的污染或破坏、对地下水流场平衡的改变或破坏、对大气环境的污染以及产生的噪声污染等。随着露天煤矿规模的不断扩大、社会化外包模式的不断推广、降本增效压力的逐渐增大等,这些外部因素在一定程度上加剧了露天煤矿开采过程中生态与环境问题的显现程度。鉴于此,国内外广大学者提出了绿色开采的基本理念和基本技术框架。
绿色开采旨在达到露天煤矿大规模开采的同时,将采矿对外部要素的破坏程度降到最低,实现露天开采与外部要素的协调统一。露天开采对矿区及周围的地表、大气、水环境、生态环境等外部要素的影响程度,受矿山所在地区的环境容量、生态环境承载力、矿山开采规模、资源赋存条件、开采技术水平和生产管理水平等方面影响较大。因此,深入研究露天煤矿的开采过程对外部要素的扰动程度,尤其是进行定量化的研究,已经成为新常态下引导露天矿山企业适应外部环境约束、建设绿色矿山、实现全面协调可持续发展的重要理论和技术基础。
科学引导露天矿山企业适应外部环境约束,实现全面协调可持续发展,需要把这一全新的发展和管理理念变为现实的管理模式,使其具有可操作性,并融入到矿山开发和管理工作中。人们必须能够对露天煤矿开采过程与外部要素之间的相互影响程度及状态实施度量,清楚了解某一露天煤矿开采过程对外部要素产生的扰动程度所处的水平,距离同行业先进水平以及本矿山的管理目标还有多远,现行的或正在制定的政策、措施是否有利于提升本矿在同行业之中的水平,是否有利于目标的实现。只有这样,决策者才可能设定具体的、客观的发展和管理目标,对露天煤矿开采过程进行适时的监控和动态的优化调整,把露天煤矿开采对外部要素的影响调整或保持在合适的轨道上,以绿色开采的视角规划露天煤矿的开采方式和发展战略,引导矿山向着生态可持续的模式发展。因此,露天煤矿开采扰动效应问题的定量化研究,对于现阶段以及相当长的一段时间内露天煤矿的节能降耗、绿色低碳以及矿山可持续发展等都有着十分重要的意义。
本书正是在这一背景下,基于绿色开采的基本理念,运用系统工程学、运筹学、采矿学、能源动力学、环境科学和生态经济学等理论,首次提出了露天煤矿开采扰动指数这一基本概念,尝试实现定量化科学评价露天煤矿开采扰动效应的强弱,研究露天煤矿开采扰动效应评价指标体系的构建方法及原则,构建露天煤矿开采扰动效应评价指标体系,建立露天煤矿开采扰动效应综合评价模型,对国内重点大型、特大型露天煤矿进行实证研究。
本书各章节编写人员如下:第1 章为王忠鑫、林淋、乔治春;第2 章为杨汉宏、王金金、张铁毅、张勇;第3 章、第4 章为杨汉宏、王忠鑫、翟正江;第5 章为王忠鑫、王金金、张勇、王桂林;第6 章为王金金、王卫卫、张铁毅、张勇、翟正江;第7 章为杨汉宏、王忠鑫、王金金、王桂林;附录为王卫卫。全书由杨汉宏统稿、审定。
在项目研究和书稿编写过程中,得到了神华准能集团有限责任公司、中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司、中国矿业大学(北京)及中国煤炭工业协会等单位的支持和帮助,王家臣教授、陈忠辉教授、张克树教授级高工、朱建新教授级高工等专家在项目研究过程中给予了无私的指导,在此一并表示衷心的感谢。
由于作者的水平有限,有些研究工作还在继续深入进行,书中难免存在问题和谬误之处,敬请读者批评指正。