【正文】 炭消費量與消費去向近年來，電力、冶金、化工、建材等主要煤炭消耗行業(yè)生產(chǎn)增長迅猛，對煤炭需求迅速擴大。%。2009年煤炭消費量比2005年增加6億多噸。由此可見，隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國對能源的需求也大大加大。2007～％，％；即使以1999～ 2009年的10年計，％，％。由2011年中國統(tǒng)計年鑒顯示，%的原煤用于工業(yè)消費，%用于生活消費，%，而到了2009年，%的煤炭用于工業(yè)消費，%。圖17為我國2009年煤炭消費結(jié)構(gòu)圖。%。雖然工業(yè)結(jié)構(gòu)變化對煤炭消耗影響不大，在我國工業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整中，工業(yè)增加值增加較大的為制造業(yè)，而制造業(yè)相對于初級部門不屬于能源密集型行業(yè)，能源增加量很少，煤炭消耗增加量也不會太大。二、煤炭開采與洗選技術(shù)采煤技術(shù)，尤其是采煤方法和工藝的進(jìn)步和完善始終是采煤學(xué)科發(fā)展的主題。 淺埋深、硬頂板、硬煤層高效綜采技術(shù)高效綜采技術(shù)：是以提高工作面單產(chǎn)和生產(chǎn)集中化為核心，以提高效率和經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，研究開發(fā)各種條件下的高效能、高可靠性的采煤裝備和工藝，簡單、高效、可靠的生產(chǎn)系統(tǒng)和開采布置，生產(chǎn)過程監(jiān)控與科學(xué)管理等相互配套的成套開采技術(shù)，發(fā)展各種礦井煤層條件下的采煤機械化，進(jìn)一步改進(jìn)工藝和設(shè)備，提高應(yīng)用水平和擴大應(yīng)用范圍，提高采煤機械化的程度和水平。②硬厚頂煤控制技術(shù)研究開發(fā)埋深淺、支承壓力小條件硬厚頂煤的快速處理技術(shù)，包括高壓注水壓裂技術(shù)和頂煤深孔預(yù)爆破處理技術(shù)，使頂煤提能隨采隨冒，提高其回收率③頂煤冒放性差、塊度大的綜放開采成套設(shè)備配套技術(shù)研制既有利于頂煤破碎和頂板控制，又有利于放定煤的新型液壓支架，合理確定后部輸送能力。針對緩傾斜厚煤層，應(yīng)進(jìn)一步加強完善支架結(jié)構(gòu)及強度，加強支架防倒、防滑、防止頂梁焊接縫開裂和四連桿變形、防止嚴(yán)重?fù)p壞千斤頂措施等研究，提高支架的可靠性，縮小其余中厚煤層（采高3m左右）高產(chǎn)高效指標(biāo)的差距。 “三下”采煤技術(shù)提高數(shù)值模擬計算和相似材料模擬等，深入研究開采上覆巖層運動及地表沉陷規(guī)律，研究滿足地表、建筑物、地下水資源保護(hù)需要合理的開采系統(tǒng)和優(yōu)化參數(shù)，發(fā)展沉降控制理論和關(guān)鍵技術(shù)。 巷道優(yōu)化開采技術(shù)重點研究高產(chǎn)高效礦井開拓部署與巷道布置系統(tǒng)的優(yōu)化，簡化巷道布置，優(yōu)化采區(qū)及工作面參數(shù)，研究單一煤層集中開拓，集中準(zhǔn)備、集中回采的關(guān)鍵技術(shù)，大幅度降低巖巷掘進(jìn)率，多開煤巷，減少出矸率；研究矸石在井下直接處理、作為填充材料的技術(shù)，既是減少污染的一項有力措施，又簡化了生產(chǎn)系統(tǒng)，有利于高產(chǎn)高效集中化開采，應(yīng)加緊研究。主要內(nèi)容：水資源保護(hù)——形成“保水開采”技術(shù)；土地與建筑物保護(hù)，形成離層注漿、填充與條帶開采技術(shù)；瓦斯抽放——形成“煤與瓦斯共采”技術(shù)；煤層巷道支護(hù)技術(shù)與減少殲石排放技術(shù)；地下氣化技術(shù)。1949年以前,全國共建煉焦煤選煤廠11座和動力煤選煤廠5座。一批自行研究開發(fā)的新型煤炭設(shè)備與發(fā)達(dá)國家水平相比,在制造工藝上雖然存在一定差距,但亦能滿足我國新廠建設(shè)和老廠改造的需求。而這3種選煤工藝無論是動力煤選煤廠,還是煉焦煤選煤廠都在廣泛的應(yīng)用。到19世紀(jì)中葉以后,由于冶金、機械工業(yè)的興起,跳汰選煤亦得到迅速發(fā)展。從奧地利人雷庭智開始研究單個顆粒在流體介質(zhì)中的運動規(guī)律到現(xiàn)在,因跳汰過程影響因素較多,且變化又很大,理論研究相對困難,雖有迥異假說從不同側(cè)面對跳汰分選過程進(jìn)行了分析,對選煤生產(chǎn)也起到一定的作用,但終因自身理論不可完善性,使其發(fā)展受限。只有在選易選原料煤時,才可獲得與重介質(zhì)選差不多的效果。取而代之的是能耗低,主分選設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單,維護(hù)量小,對不同煤種和可選性不同的煤炭都可獲得較高分選效率和分選精度,且分選有效下限低,自動化程度較高等諸多優(yōu)點集一體的重介質(zhì)選煤工藝。1945年荷蘭國營煤礦開發(fā)的DSM旋流器,使得重介質(zhì)選煤工藝向更深更廣的方向延伸。隨著“無壓三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器+小直徑煤泥旋流器”工藝的成功研發(fā)應(yīng)用,很大程度上促進(jìn)我國選前不脫泥分選工藝的發(fā)展。在條件合適時可采用全重介分選工藝、粗煤泥獨立回收工藝等。　浮游選煤工藝浮游選煤工藝的發(fā)展史至今雖無定論,但到19世紀(jì)末,隨著市場礦物原料需求量急劇增長的情況,浮選法作為加工處理低品位礦石的一種有效新方法而得到蓬勃發(fā)展。但由于浮游選煤是在氣—液—固三相體系中進(jìn)行的是一種物理化學(xué)過程,是借助于煤炭本身親水性和疏水性差異進(jìn)行分選,決定了它需與一定的化學(xué)藥劑配合,才能發(fā)揮其分選效能。同時,浮選工藝的應(yīng)用對提高煤炭資源利用率具有積極意義。同時國務(wù)院在發(fā)展國民經(jīng)濟(jì)第十一個五年計劃中也明顯指出我國煤炭工業(yè)發(fā)展的首要任務(wù),是提高煤炭資源的利用率,大力推行潔凈煤技術(shù),發(fā)展低成本的選煤技術(shù),這無疑對煤炭洗選工藝提出了更高的要求。以簡單的分選工藝來提高煤炭質(zhì)量,生產(chǎn)適銷對路產(chǎn)品。以單套低密度懸浮液實現(xiàn)精中矸有效分選。較傳統(tǒng)浮選工藝而言,生產(chǎn)成本降低,工藝流程簡單?！　」に囌f明: 該工藝由“選前機械排矸+三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器+煤泥重介旋流器”組成。再經(jīng)分級脫水脫介后,篩上物歸集到不同的產(chǎn)品中。脫除的介質(zhì)與水分別返回介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)和循環(huán)水系統(tǒng)復(fù)用。隨著干法選煤設(shè)備如FGX型復(fù)合式干選機、FX型風(fēng)選機、選煤深度0. 5 mm的空氣重介質(zhì)流化床成功應(yīng)用等。干法選煤工藝其工藝流程示意圖見圖2。選前機械排矸將矸石去除,進(jìn)入三產(chǎn)品分選機后選出三種產(chǎn)品(精中矸)。質(zhì)量較差,灰分較高的部分可根據(jù)用戶對中煤副產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)要求進(jìn)行摻和或單獨處理(圖2中虛線部分所示)?；诮岛脑鲂康?煤泥分選工藝會有更深入的研究,使煤泥有效分選下限逐步降低,選別更為精確,效率更高,深度可達(dá)0. 045 mm。因此,煤泥分選工藝的不斷發(fā)展,為我國煤炭實現(xiàn)全級高質(zhì)量分選提供了洗選工藝發(fā)展思路。此外，煤田由于地質(zhì)構(gòu)造原因或部分小煤窯由于管理不善引起煤田大面積火災(zāi)而排放H2S，CO等有害氣體，也會造成大氣污染。圖31 煤炭井下開采對環(huán)境的影響圖32 露天礦開采對環(huán)境的影響煤礦瓦斯是指的天然氣。植物在成煤過程中生成的大量氣體，又稱煤層氣。在煤礦開采中礦井瓦斯從煤層中涌出，是礦井的有害氣體，具有燃燒、爆炸的危險，不僅增大了生產(chǎn)成本，而且會造成大量的人員傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損失，嚴(yán)重地危脅著煤礦的安全生產(chǎn)。在煤礦生產(chǎn)中，通常采用通風(fēng)方法將瓦斯排出礦井，雖然煤礦安全了，但大量的瓦斯排至大氣中，對大氣環(huán)境造成了嚴(yán)重影響，破壞臭氧層并產(chǎn)生溫室效應(yīng)，導(dǎo)致照射到地球的紫外線增加，加劇全球氣候變暖，影響地面作物的正常生長，增加人類罹患皮膚癌等疾病的危險。一般常將采煤過程和洗煤廠生產(chǎn)過程中排出的矸石叫煤矸石。其主要成分見表31。煤矸石野外露天堆放，日積月累, 矸石山內(nèi)部的熱量逐漸積蓄,當(dāng)溫度達(dá)到可燃物的燃點時，矸石堆中的殘煤便可自燃。等有害氣體，其中以S02為主。這些有害氣體的排放，不僅降低矸石山周圍的環(huán)境空氣質(zhì)量，影響礦區(qū)居民的身體健康，還常常影響周圍的生態(tài)環(huán)境，使樹木生長緩慢、病蟲害增多，農(nóng)作物減產(chǎn)、甚至死亡。 煤礦粉塵是煤礦在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的各類固體物質(zhì)細(xì)微顆粒的總稱。在煤礦生產(chǎn)過程中產(chǎn)生粉塵的主要環(huán)節(jié)有：電鉆和風(fēng)鉆打眼、放炮、風(fēng)鎬或機械采煤、人工和機械裝渣、人工攉煤、放頂煤的放煤作業(yè)、工作面放頂及假頂下的支護(hù)、自溜運輸、運輸設(shè)備的轉(zhuǎn)載以及提升卸載等。煤礦粉塵具有很大的危害性，表現(xiàn)以下幾個方面：①污染工作場所，危害人體健康，引起職業(yè)病。②某些煤礦粉塵（如煤塵、硫化塵）在一定條件下可以爆炸。③降低工作場所的能見度，增加工傷事故的發(fā)生。在井下煤礦中, 為了確保采礦安全, 隨礦井通風(fēng)排出的瓦斯?jié)舛葮O低, 受目前技術(shù)的限制尚不能利用, 只能排放到大氣中, 在污染環(huán)境的同時也浪費了煤層氣資源。但目前利用率較低, 大多直接排放。圖33 煤氣層排氣量隨年份變化圖從圖 33可以看出, 排放量從2000 年的88 億立方米到2007 年的180 億立方米, 中國煤層氣的排放量平均以每年 13億立方米的速度增加。中國2009年工業(yè)行業(yè)廢氣的排放總量約為436063億標(biāo)立方米，煤炭開采與洗選行業(yè)的廢氣排放總量為2334億標(biāo)立方米，其中燃料燃燒和工藝生產(chǎn)的廢氣排放量分別為2005和329億標(biāo)立方米。我國國有煤礦有大小矸石山1 500多座， 大約有1/3 的矸石山發(fā)生過自燃現(xiàn)象， 釋放出大量有害氣體， 如SOCOx、H2S、NOx等， 并伴有大量煙塵，對礦區(qū)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。 億噸,矸石山2600 座,占壓土地7400 公頃,其中自燃矸石山80 余座，預(yù)計到2020年，煤矸石年產(chǎn)生量將接近6億噸。由于我國煤炭生產(chǎn)量大，且多是以露天方式進(jìn)行儲存。此外，我國各類規(guī)模的煤炭集運中轉(zhuǎn)站幾乎都是以露天方式作業(yè)，加之吞吐量大，產(chǎn)生的環(huán)境問題比較突出。表32 原煤產(chǎn)量及大氣污染物排放情況時間工業(yè)S02排放量（萬噸）工業(yè)煙塵排放量（萬噸）工業(yè)粉塵排放量（萬噸）原煤產(chǎn)量（億噸）2006年2007年2008年2009年圖34 原煤產(chǎn)量及大氣