煤炭企業(yè)高效采礦技術研究

摘要：高效采礦是煤炭采礦的發(fā)展方向，對提高煤炭采出率、保護生態(tài)環(huán)境和實現(xiàn)煤礦可持續(xù)發(fā)展都具有十分重要的意義。本文分析我國礦井高效采礦方法的發(fā)展現(xiàn)狀，對科學采礦具有一定的指導意義。

關鍵詞：高效采礦 保水采礦 煤與瓦斯共采 充填采礦 煤炭地下氣化

在我國，煤炭是最重要的一次性能源，其在能源構成中的主體地位短期內(nèi)不會改變。單純地通過提高煤炭的產(chǎn)量緩解煤炭供應的壓力，不符合科學發(fā)展的理念，而應該綜合考慮發(fā)展煤炭循環(huán)經(jīng)濟，減少煤炭采礦對環(huán)境的破壞，大力發(fā)展綠色高效的采煤技術。

1.煤炭高效采礦的定義

煤礦高效采礦以及相應的高效采礦技術，在基本概念上是要從廣義資源的角度上來認識和對待煤、瓦斯、水等一切可以利用的各種資源。基本出發(fā)點是防止或盡可能減輕采礦煤炭對環(huán)境和其他資源的不良影響。目標是取得最佳的經(jīng)濟效益和社會效益。根據(jù)煤礦中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等，高效采礦主要包括以下內(nèi)容：水資源保護——“保水采礦”；瓦斯抽放——“煤與瓦斯共采”；土地與建筑物保護——“充填采礦”；排放矸石占用土地污染環(huán)境——“煤炭地下氣化”等。煤礦高效采礦的概念和技術體系是自2003年提出以后，以實現(xiàn)煤炭資源采礦和環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展的高效采礦研究目標，理論依據(jù)：

（1）采礦對巖層移動的影響及移動規(guī)律。

（2）采礦后巖層內(nèi)節(jié)理裂隙分布發(fā)育規(guī)律等。

（3）關鍵層理論體系。

（4）水在裂巖體中的滲流規(guī)律。

2.地下水保護性采礦

地下水保護性采煤是指在不同的礦區(qū)有不同的技術內(nèi)涵，大水礦區(qū)，要以減少水資源破壞和防治水災害為主；缺水礦區(qū)要以水資源保護和利用為主。地下水保護性采礦包含水資源保護、水資源利用（煤水共采）和水災害防治等多項重要內(nèi)容。煤炭采礦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(qū)上方導水裂隙帶與地下水體貫通，形成大規(guī)模地下水降落漏斗，造成區(qū)域含水層水位下降，直接影響到區(qū)域水文地質(zhì)條件。采動影響穩(wěn)定后產(chǎn)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(tài)，造成部分溝泉水量減少甚至干涸；影響當?shù)鼐用裾５纳a(chǎn)生活，進而影響區(qū)域植被生長，甚至土地沙漠化。

3.煤層氣采礦及綜合利用

煤層氣與煤氣一樣，是潔凈能源。因此，應該使其資源化，其技術途徑有：

（1）采前抽采：若能在采礦前將煤層內(nèi)瓦斯抽出，則是利用煤層氣改善煤礦安全的最好辦法。由于我國大部分煤體透氣性低，在本層內(nèi)抽采瓦斯有難度。

（2）煤與瓦斯共采：采礦后圍巖壓力降低，大量瓦斯在采空區(qū)釋放，有利于瓦斯抽采，因此形成煤與瓦斯共采體系。

（3）廢棄礦井抽采煤層氣。鑒于廢棄礦井煤層經(jīng)過采動而充滿瓦斯，因而可以利用采動后巖體內(nèi)裂隙場的分布及鉆孔，將瓦斯抽排管裝在井下、封閉井口后，抽出瓦斯。

（4）回風井回收煤層氣。

（5）煤與瓦斯共采的技術主要有：留巷鉆孔法、卸壓法等。

4.充填法采礦的探討

很多煤礦存在建筑物下、水體下、鐵路下壓煤的問題，采用充填采礦法對解決這類問題具有十分重要的意義。充填采礦法是用充填材料充填采煤工作面采空區(qū)的巖層控制方法。該法可以緩和工作面支承壓力產(chǎn)生的礦壓顯現(xiàn)，改善采場和巷道維護狀況，有效減少地表下沉和變形，提高煤礦采出率，保護地面建筑物、構筑物、生態(tài)環(huán)境和水體。按照充填材料的不同，充填采礦法分矸石充填、水砂充填和膏體充填。

4.1矸石充填利用井下采空區(qū)處置煤矸石的充填采煤方法，既可以減少煤礦固體廢棄物排放，又可以減輕采礦沉陷災害、提高礦井資源回收率，是實現(xiàn)煤礦高效采礦的關鍵技術途徑之一。

（1）刮板輸送機卸矸充填。充填裝備由后端帶懸梁的自移式液壓支架和充填刮板輸送機組成。在自移式液壓支架后端增加后懸臂等配件，采用可調(diào)高但掛鏈懸掛充填刮板輸送機溜槽，懸掛是為了增加充填垂直高度。輸送機中部溜槽按順序連接，并與機頭和機尾組成整部刮板輸送機。每2節(jié)中部溜槽設置1個溜矸孔，溜矸孔開在溜槽的中板上。由電機車牽引矸石礦車至采區(qū)矸石車場，通過翻車機卸載，矸石經(jīng)轉載機、破碎機進入矸石倉。破碎后的矸石經(jīng)上下山輸送機、平巷輸送機運至液壓支架后的充填刮板輸送機，在采空區(qū)卸載。

（2）拋矸機拋矸充填。將巖巷和半煤巖巷掘進矸石用礦車運至井下矸石車場，經(jīng)翻車機卸載后，矸石經(jīng)破碎機破碎，而后進入矸石倉。通過矸石倉下口，膠帶或刮板輸送機將破碎后的矸石運入上下山，而后由膠帶或刮板輸送機轉載進入采煤工作面回風平巷，再由工作面采空區(qū)可伸縮膠帶輸送機運至工作面采空區(qū)拋矸膠帶輸送機尾部，由拋矸膠帶輸送機向采空區(qū)拋矸充填。

5.煤炭氣化技術

煤炭直接氣化是指將地下煤炭通過熱化學反應在原位把煤炭轉化為可燃氣體。可以部分消除煤炭采礦對環(huán)境的污染和煤炭燃燒對生態(tài)環(huán)境的不利影響與破壞。煤炭地下氣化是一種整體高效采礦技術。但是，地下煤炭氣化燃燒產(chǎn)生的苯和酚是致癌物質(zhì)，有可能毒化水資源；燃燒形成的大量二氧化碳對空氣也是嚴重的污染。目前我國的地下氣化技術仍處于工業(yè)試驗階段，有很多問題需要去研究和探索。

6.結語

高效采礦是解決煤炭采礦環(huán)境問題的根本出路。要實現(xiàn)高效采礦，需要綜合研究和解決經(jīng)濟與技術等方面的問題。綠色采礦可以減少環(huán)境污染，還能帶來良好的社會經(jīng)濟效益。綠色采礦是形成綠色礦業(yè)及礦區(qū)綠色家園的重要組成部分，相信隨著高效采礦的不斷發(fā)展和完善，煤礦高效采礦技術應用，一定會為人類與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展做出貢獻。