淺談煤礦綠色開采技術

王忠成/方正縣煤礦安全生產監督管理局

淺談煤礦綠色開采技術

王忠成/方正縣煤礦安全生產監督管理局

循環經濟是指遵循自然生態系統的物質循環和能量流動規律重構經濟系統，將經濟活動高效有序地組織成一個“資源利用-綠色工業-資源再生”的封閉型物質能量循環的反饋式流程，保持經濟生產的低消耗、高質量、低廢棄，從而將經濟活動對自然環境的影響破壞減少到最低程度。它不同于傳統經濟的“高開采、低利用、高排放”，而是達到“低開采、高利用、低排放”的可持續發展目標。對礦業來說就是要實現“綠色礦業”。“綠色礦業”的核心內容之一就是要產現“綠色開采”。我們必須充分考慮我國資源相對短缺、環境比較脆弱的基本特點，建立起適合我國國情的資源節約、環境友好的新型工業化發展道。

礦區在開發建設之前與周圍環境是協調一致的，而進行開發建設后，強烈的人為活動使環境發生了巨大的變化，由此形成了礦區獨特的生態環境問題。

煤炭開采形成的環境問題主要有：

1.對土地資源的破壞和占用。

2.對水資源的破壞和污染。

3.對大氣環境的污染。

一、綠色開采的內涵與技術體系

從廣義資源的角度來講，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，可以加以利用。

煤礦綠色開采以及相應的綠色開采技術，在基本概念上是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；基本出發點是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和社會效益。

綠色開采技術主要包括以下內容：

1.水資源保護，形成保水開采技術。

2.土地與建筑物保護，形成離層注漿、充填與條帶開采技術。

3.瓦斯抽放，形成“煤與瓦斯共采”技術。

4.煤層巷道支護技術與減少矸石排放技術。

5.地下氣化技術。

以上內容構成的綠色開采技術。體系簡要表達如圖1所示。

二、綠色開采技術的主要內容

1.保水開采技術。煤層開采后，隨著關鍵層的破斷，在該區域內地下水將表成下降漏斗。地下水位能否恢復，則取決于取決于隨著工作面的推進，上履巖層中是否有軟弱巖層經重新壓實導致裂隙閉合而形成隔水帶。若有隔水帶，則隨著雨水的再次補給，下降漏斗也將隨之消失。下降漏斗對地面生態的影響取決于漏斗形成與消失的時間間隔。

2.建筑物下采煤與減沉技術。

3.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。

4.煤與瓦斯共采技術。我國煤層普遍具有變質程度高、滲透率低和含氣飽和度低的特點，70%以上煤層的滲透率小于1× 10-3μm2，這對我國開展煤層瓦斯采前預抽是極為不利的。正因為如此，我國已鉆的200多口采前地面煤層氣井中，穩產高產井很少，單井產量超3000m3/d的也只有約30口。實踐證明，一旦煤層開采引起巖層移動，即使是滲透率很低的煤層，其滲透率也將增大數十倍至數百倍，為瓦斯運移和抽放創造了條件。因此若在

開采時形成采煤和采瓦斯兩個完整的系統，即形成煤與瓦斯共采技術，則不僅有益礦井的安全，而且采出的還是潔凈能源。因此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。

5.煤巷支護技術與減少矸石排放技術。采礦引起的矸石排放對環境形成不利影響，而減少矸石排放的主要措施是將巷道設置在煤層內。巷道維護是煤礦的永恒主題。過去，鑒于煤巷圍巖變形大且不可抗拒，因此維護原理是：“大斷面預留量-可縮性支架-巷旁充填”。目前推行錨桿支護，首先是能否在煤巷中全面使用錨桿支護。顯然，要形成“應力場測定-數值計算-支護設計-現場測定”完整技術以及煤巷錨桿支護理論。

應該說，在經濟原則下矸石的井下處理是綠色采礦問題。而矸石的井上處理就像地面復墾一樣是環境治理問題，不屬于綠色開采技術。

6.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。它是將地下煤炭通過熱化學反應在原位將煤炭轉化為可燃氣體的技術，是對傳統采煤方式的根本性變革。不僅極大地減少了井下工程及艱苦作業，而且消除了煤炭開采對環境的污染和煤炭燃燒對生態環境的不利影響和危害。