(一)学科内涵
矿山环境工程学科是矿业工程一级学科下自主设置的二级学科,2005年设立,并在教育部备案。本学科以现代科学、工程和管理技术为手段,以各类矿产资源开发区域的环境保护为重点研究对象,直接服务于矿区的环境分析预测、环境监测与评价、环境污染控制与施工,以及矿区环境灾害治理与规划等领域。其主要任务是研究从源头开始控制矿产开采对环境污染技术,应用环境工程的理论方法和手段,研究矿产资源开发中所面临的大气、水、土壤污染和地表景观与生态破坏等问题,寻求有效防治矿区各类环境问题的工程技术与管理手段。
我校矿山环境工程学科是辽宁省唯一的矿业工程下的二级博士点学科。该学科紧密结合矿山环境污染和生态损害问题,在矿区环境质量评价与规划,矿区水资源保护与水污染治理,矿区废弃地土地复垦以及煤矸石资源化利用等方面具有深厚的科研积累,例如:在煤炭燃烧氟污染物的生成与污染控制机理研究,煤矸石对土壤—水系统污染的环境动力学行为研究,皮带输煤系统煤尘析出运移规律与治理技术基础研究,露天矿闭坑后地下水污染物迁移扩散规律预测研究,废弃露天矿坑回填工艺研究,露天矿边坡治理研究,采煤废弃地水土保持生态修复关键技术及应用研究,平顶山矿区环境治理实现模式研究,哈尔乌素选煤厂粉尘综合治理工程设计、气、水煤岩耦合作用机理及其在煤层气开发中的应用,元宝山矿区采煤塌陷区土地恢复利用规划与设计,阜新矿区矸石废弃地高效复垦利用模式等方面取得了一系列科研成果,形成了我校鲜明的煤矿环境防治研究的学科特色;同时,在矿区环境问题的基础理论研究和环境污染控制等领域也取得了一批有影响的理论研究成果,也为解决突破“辽西北”的矿山环境问题提供了有力的技术与人才支持。
(二)主要研究方向及研究内容
1、煤矿洁净生产技术研究方向
该方向是为适应提高煤炭资源利用效率,从源头减少矿山环境污染、提高煤炭资源生产效率与安全性等需要而设置的一个涵盖矿物资源洁净开采及运输等的研究方向。重点研究在煤矿开采生产过程中控制环境污染与破坏的新技术新方法,以达到最大限度减小煤炭开采所造成的环境破坏,实现从源头开始控制煤炭开采对环境的污染,将“煤炭开采严重破坏环境、后期环境治理的传统模式”改为“从开采源头开始控制煤炭开采对环境的污染的新模式”;研究井工开采中矸石充填与利用技术、保水开采技术等,以及露天开采中的内排土技术、矿坑回填技术、边坡控制技术、安全爆破技术等;研究水煤浆的管道输送技术及其理论。同时对煤炭的地下气化、液化技术等进行探讨。以保护环境,实现洁净高效安全的资源开采与运输等。
同时,利用清洁生产原理与方法实现矿山资源高效利用、减少矿山工业环境污染,作为预防性的矿山环境管理措施,实现矿山节能、降耗、减污、增效保护环境的根本目标,确保矿山可持续发展。
2、矿山环境污染控制理论与技术研究方向
依据当前迫切需要解决的矿山环境问题并结合辽宁工程技术大学传统的学科优势和特色,其主要任务是应用环境工程的理论知识和方法手段,研究矿产资源开发中所面临的大气、水、土壤污染和地表景观与生态破坏等问题,寻求有效防治矿区各类环境问题的工程技术与管理手段。
(1)矿区水资源保护与水污染治理理论与技术
主要包括矿山工业废水的处理与再生回收利用技术研究、酸性矿山废水新型主动和被动处理工艺原理的构建与应用及生物学作用机理研究,含砷、氟矿井水高效处理工艺与技术研究;矿区地下水资源保护与调控技术研究等。已完成的项目有“铁法集团公司大隆煤矿矿井水治理及其回用研究”、“煤矸石山淋溶水对地下水污染的研究”、“急倾斜煤层多水平开采大气降水规律及矿井水防治技术”等。
(2)矿区大气污染治理理论与技术
主要研究矿山开采及工矿企业生产过程中的含尘气体的产生、集尘与控制理论,采取措施以减轻矿山开采、运输和矿物加工和利用过程中对环境的影响,减少大气污染物的排放,如煤炭开采过程中矿井通风除尘和坑口发电技术、露天矿排土场和矸石山的复垦技术、矸石的资源化利用、选煤车间除尘技术等。
(3)固体废弃物的资源化利用理论与技术
主要研究矿山开采中产生的固体废弃物的资源化利用理论、方法与技术,实现矿山开采废弃物的资源化利用,如超细粉碎及改性新工艺技术研究、均匀设计在含矸石高强混凝土配比中的应用研究、利用隧道排矸石配制高性能混凝土的试验研究、煤矸石制作肥料技术研究等。
3、矿区生态修复研究方向
该方向主要从矿区废弃地土地复垦与生态重建、采煤沉陷地治理与利用等方面开展研究,目的是实现矿区环境治理与灾害防治的整体优化,在生态修复过程中实现大幅度提高矿区废弃物“资源化、减量化”水平的目标,如利用煤矸石制作肥料、制砖等等,为“节能减排”提供新的技术和途径;创建“缩短生态恢复周期,提高生态恢复质量,真正实现技术集成与转化,提升生态效益”的矿区生态修复模式。
(1)矿区废弃地土地复垦与生态重建
主要开展矿区土地复垦均衡技术、矿区植被恢复重建技术、矿区微生物复垦技术、矿区复垦环境安全监测与评价等方面的研究。
(2)采煤沉陷地治理与利用
主要开展采煤沉陷地区域性农业景观再塑技术、不同介质复垦土壤剖面的构建方法、沉陷区生物多样性保护技术等方面的研究。
4、矿山环境规划与评价研究方向
主要开展矿山区域的生态功能区划、规划与管理研究,开展矿山生态示范区、矿山生态园区建设的研究,以达到严格矿山环境保护管理、创新矿山环境保护和治理投入机制、完善规划实施管理体系、建立矿山环境管理协调机制的目的。
(1)矿区环境规划
主要包括矿山环境建模理论、矿区环境系统预测、矿区环境系统规划、矿山环境工程决策分析,矿山环境问题处理方案的最优化,矿山环境系统整体最优化和最优控制。矿区环境信息管理与环境经济分析,矿山建设项目环境投资经济评估、矿山项目开发对附近区域人类的生态环境、小气候、区域经济等方面的影响评估。
(2)矿山环境评价
重点研究矿区环境信息管理与环境经济分析,矿山建设项目环境投资经济评估,矿山项目开发对附近区域的生态环境、小气候、区域经济等方面影响的评估。
(三)主要科研成果
矿山环境工程学术团队近年来围绕矿山环境领域在教学、科研方面进行了大量研究,取得了突出成果。近年来先后承担相关科研项目26项,其中国家“863”子项目1项,国家自然基金6项、省部级基金项目5项,日本应用技术株式会社合作项目2项、煤炭工业协会计划项目3项、校基金项目3项,横向课题30多项。先后获省部级科技进步二等奖2项,省部级科技进步三等奖2项,市级科技进步一等奖4项。主持完成的“露天煤矿短期开采计划编制系统及其优化”课题,1999年获阜新市科技进步一等奖(第1名)、2000年获辽宁省政府科技进步二等奖(第1名);“元宝山露天矿CIMS集成系统”是国家“863”示范工程项目,其中的子项目“采矿CAD分系统”经国家“863”专家组的鉴定验收,达国际领先水平。
在矿山环境污染控制与评价研究方面,先后完成了国家自然基金项目“皮带输煤系统煤尘析出运移规律与治理技术基础研究(50674052)”、煤炭工业协会计划项目“煤矸石山淋溶水对地下水污染的研究”(MTKJ 08-313)、中国环境科学研究院合作项目“不同类型土壤中有机化学品污染物的迁移特征样品监测”、辽宁省国土规划院项目“新市新邱区西排土场土地复垦研究”,及企业委托项目“元宝山二井塌陷区土地利用方案研究”、“阜新县伊马图沉陷区土地整理”、“铁法矿区大兴矿三套矸石山对地下水影响研究”、“新型高掺粉煤灰、煤矸石节能空心砖的制备优化研究”、“煤矸石在矿山复垦及市政道路建设应用”、“双鸭山矿业集团新安煤矿土地复垦研究”。以及国家自然科学基金项目“煤炭自燃机理及预防技术基础 (50834002)”,辽宁省教育厅项目“选煤厂储煤场落料塔粉尘污染控制关键技术研究(2009A345)”、“矸石山表层植被覆盖技术研究(20060376)”,及企业委托项目“中煤平朔矿业有限责任公司五个选煤厂粉尘综合治理工程设计”、“风幕集尘系统在综掘面的应用研究”、“寺河矿选煤厂主井井口房(1110皮带)粉尘综合治理技术研究”、“大安山煤矿生活污水处理方案研究”、“铁法集团公司大龙煤矿矿井水治理及其回用研究”等。
在矿区生态修复研究方面,先后完成了辽宁省自然基金项目“以水量平衡为核心的辽西地区植被建设技术研究(20032145)”,中国煤炭工业协会计划项目“露天煤矿排土场水蚀特征及高效复垦模式(MTKJ 08-318)”,中科院创新工程项目“辽东山区主要森林类型水源涵养功能差异性研究(2008-KJ7281-05)”、“热解吸技术处理POPs污染土壤工艺参数研究与优化”,辽宁省教育厅项目“露天矿排土场水蚀特征及高效复垦模式研究(20060391)”、“矿物钾释放的植物作用机理研究(2004F010)”、“调控土壤矿物钾释放的可降解型低分子量有机酸缓释人工根系研制(2008301)”,企业委托“平顶山矿区环境综合治理实现模式研究”等。分别在《煤炭学报》、《地球科学与环境学报》、《环境科学研究》《环境科学》《水土保持学报》、《管道技术与设备》、《矿冶工程》等杂志上以及学术会议上发表了具有较高学术价值的学术论文180余篇,被SCI检索4篇、EI、ISTP检索20多篇;出版专著4部。
我校为国家卓越工程师培养计划项目承担单位,与辽宁省环境保护厅和多个煤矿企业建立了合作培养计划,在矿山环境人才培养方面积极推进人才培养方案与培养模式的改革。