淺論煤礦綠色開采技術

中圖分類號：TD文獻標識碼：A 文章編號：1008-925X（2010）12-0152-02

摘要：煤礦開采規模越來越大，相應地也帶來了許多環境問題。如何治理煤礦的環境，使煤礦得到可持續的發展，這就需要找出一個合理的技術，這就是煤礦的綠色開采技術。煤礦的綠色開采技術的實施，將會很好地解決這些問題，并有著重大的社會效益和經濟價值。

關鍵詞：煤礦 綠色 開采技術

1、引言

我國是一個富煤、貧油、少氣的國家，煤炭在一次能源中占70%左右。在我國一次能源結構中，煤炭將長期是我國的主要能源。隨著煤礦開采規模越來越大，相應地也帶來了許多生態問題，如造成大量農田以及建筑物被破壞，矸石堆積成山，河川徑流量減少，以及地下水供水水源嚴重干枯，土地沙漠化，由于開采而使礦物內的有害物質流入地下水中等。如何使煤礦的開采得到可持續的發展，這就需要采取合理的開采技術及有效的防治措施，走礦產資源開發利用與生態環境協調發展的綠色礦業之路，率先實現“低開采、高利用、低廢棄”集約化經營的行業可持續發展目標，建設綠色煤炭工業體系。

2、煤炭綠色開采的概念和內涵

從廣義資源的角度論，在礦區范圍內的煤炭、地下水、煤層氣(瓦斯)、土地以至于煤矸石以及在煤層附近的其他礦床，都應該是經營這個礦區的開發對象而加以利用。煤礦綠色開采，基本出發點是從開采的角度防止或盡可能減輕開采煤炭對環境和其他資源的不良影響，目標是取得最佳的經濟效益、環境效益和社會效益。綠色開采的內涵是減少采煤對環境的破壞，形成一種使資源與環境相互協調的開采技術。主要表現在：改革開采技術減輕對水土的破壞和地表的擾動；減少廢棄物排放；礦山廢棄物的資源化利用，實現循環經濟。其中，巖層控制理論是基礎，改革開采技術是根本。

3、綠色開采的影響因素

（1）自然因素包括煤層的地質構造、煤藏深度、煤化程度、煤層瓦斯的含量、煤礦所處的地點、煤的灰分、水分、揮發分、煤的結構，水文地質條件及煤中的礦物成分。

（2）人為因素包括開采規模、采煤方法、開拓方式、通風系統的選擇、采空區的處理、機械化程度及人員素質。

4、綠色開采的技術

4.1采空區充填開采技術。采空區充填開采技術是綠色開采技術的重要組成部分，尤其在經濟發達地區解決建筑物下開采更應受到重視。從理論上來說，充填采礦是解決煤礦開采環境問題的理想途徑，但由于目前充填采礦的成本相對偏高，限制了該項技術在煤礦的試驗與應用。在市場經濟條件下，充填技術的關鍵是充填材料的選取及如何降低成本。另外就是充填技術本身，它應該包括充填系統與開采系統的協調；充填運輸系統的暢通；充填后材料的力學特性等。順利解決上述問題將根本改變將來我國經濟發達區域的開采技術。為了降低充填成本，基于巖層控制的關鍵層理論，提出了部分充填（條帶充填）控制開采沉陷的思路：僅充填部分采空區，只要保證未充填采空區的寬度小于覆巖主關鍵層的初次破斷跨距，且充填條帶能保持長期穩定，就可有效控制地表沉陷。

4.2煤與瓦斯共采。瓦斯是一種新能源，既可以用來發電，也可用作工業燃料、化工原料和居民生活燃料。因此若在開采高瓦斯煤層的同時，利用巖層運動的特點將煤層氣開采出來將是我國煤層氣開發的一條重要途徑。減少巷道內的瓦斯含量，有效預防事故發生，讓高瓦斯煤層變成低瓦斯煤層，實現安全生產。

4.3保水開采。保水采煤在不同的礦區有不同的技術內涵，缺水礦區要以水資源保護和利用為主；大水礦區，要以減少水資源破壞和防治水災害為主。因此，保水開采包含水資源保護、水資源利用（煤水共采）和水災害防治等多項重要內容。煤礦開采過程中破壞了地下含水層的原始徑流，大量排出地下水；采空區上方導水裂隙帶與地下水體貫通，形成大規模地下水降落漏斗，造成區域含水層水位下降，直接影響到區域水文地質條件。采動影響穩定后產生的地表沉陷往往影響到地表水體（河流、湖泊、井泉等）的原來形態，造成部分溝泉水量減少甚至干涸；影響當地居民正常的生產生活，進而影響區域植被生長，甚至土地沙漠化。我國大部分礦區處在干旱半干旱地區，而每年采煤破壞地下水22億m3，可見保水開采具有重要的意義。

4.4煤矸石的綜合利用。煤礦企業減少矸石排放的主要措施是將巷道布置在煤層內，也可以根據煤矸石的特點，進行綜合利用。煤矸石分二類：一類是隨著礦井建設、開拓掘進而產生的矸石，俗稱“巖矸”，可以將井下巖巷掘進矸石不提升出井，將矸石充填到采空區，或進行巷旁與廢棄巷道充填及矸石充填置換井下煤柱等。另一類是煤炭洗煤加工而產生的附產品，如洗選黑矸、篩上物、煤泥等，此類矸石可用于發電、供熱，燃燒物還可用于制造磚、水泥、混凝土、砌磚、陶粒等。

4.5煤炭地下氣化技術。煤炭地下氣化是一種整體綠色開采技術，我國于1958～1960年曾在16個礦區進行試驗。煤炭地下氣化的特點是把埋藏在地下的煤炭直接變為煤氣，通過管道把煤氣供給工廠、電廠等各類用戶，使現有的地下作業改為采氣作業，是開采煤炭的一種新工藝。目前我國的地下氣化技術仍處于工業試驗階段，有很多問題需要去研究和探索。

4.6減沉開采。減沉開采技術主要包括條帶開采與充填開采。條帶開采技術存在的主要問題是采出率低、浪費大量煤炭資源；而傳統的全部充填開采技術存在的主要問題是充填成本相對煤炭價格偏高、充填材料來源受限、充填量大、充填工藝不能適應煤礦高效開采要求。為了降低充填成本，基于“關鍵層理論”，相關學者提出了部分充填（條帶充填）控制開采沉陷的思路，并推廣應用。近年來，我國在兗州、撫順、大屯等礦區應用采空區上方離層裂隙注漿充填法也起到了減緩下沉速度和下沉量的作用，但開發廉價、性能優良的充填材料和提高對巖層移動控制規律的認識勢在必行。

5、結語

煤礦綠色開采是我國煤礦發展的必然方向，是和諧礦區建設的重要指導，有著以關鍵層理論為基礎的實施依據，框架體系內主要技術的發展將為我國煤炭開采中實現安全高效、經濟環保提供重要保障，達到煤炭行業“低開采、高利用、低排放”的可持續發展目標。

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