采煤方法新工藝

摘要：煤炭是我國現行的主要能源，采煤技術因具體情況不同而不同。采煤雖帶來可觀的經濟利益，副作用也令人擔心。煤燃燒產生形成溫室效應和酸雨的氣體。采煤方法的不當，也會造成良田毀壞、房屋塌陷、水位下降，污染環境。為了減少損害，提高煤炭的采出率，有必要采用合理的先進的新采煤方法和新工藝。

關鍵詞：煤礦 采煤工藝 采煤新工藝 煤炭地下氣化

一、煤炭利用的現狀

現在煤炭在家庭、工業上很大的一部分被石油、天然氣、核能或可再生能源等所取代。但有些方面還離不開煤炭。特別是在發電上。煤炭在中國的今天仍是重要的能源。煤炭是重要的能源，主要在經濟價格和豐富的儲藏量上。

二、煤炭的開采

煤炭礦床呈層狀賦存，煤質脆、易切割破碎，開采時常伴有水、火、瓦斯等災害威脅，與開采其他礦藏相比，采煤技術有一些不同的特點。開采方式分露天開采、地下開采兩大類。通常采用機械化方法；少數用水力采煤；煤的地下氣化尚處于試驗階段。

煤礦開采技術，無論露天或地下，已達到高度機械化程度。我國采煤方法已趨成熟，在放頂采煤應用基礎上，應用水平和理論研究的深度和廣度都在不斷提高。

三、現行采煤的缺點

煤炭開采造成巖層移動破壞，引起巖層移動，進而造成地表沉陷，導致農田、建筑設施的損壞；煤炭開采形成的大量堆積在地面在矸石，既占用良田，又造成環境污染；隨著我國礦井開采深度的不斷增加，礦山壓力顯現及沖擊地壓等動力災害發生的頻次增加，強度增大，危及礦井的安全生產。上述問題若得不到有效解決，隨著能源總需求和煤炭產量的不斷增長，煤炭資源開采所帶來的礦區安全和生態環境問題將更為嚴重，人類的生存和社會發展環境將受到嚴重威脅。

四、應用新工藝采煤

根據我國的能源狀況，煤炭作為我國最重要的一次性能源，在未來幾十年內，其在能源構成中的主體地位將不會改變。屆時，煤炭產量很可能無法滿足工業需求。不能再單純地通過提高煤炭的產量緩解煤炭供應的壓力，應大力發展高新采煤技術，提高環境的利用率。

五、煤炭開采新工藝

煤礦開采技術，注重對待煤、瓦斯、水等一切可以利用的各種資源為基本出發點，防止或盡可能減輕開采煤炭對環境和其它資源的不良影響。取得最佳經濟效益。根據煤礦土地、地下水、瓦斯以及矸石排放。實行：水資源保護-“保水開采”；瓦斯抽放-“煤與瓦斯共采”；土地與建筑物保護-“充填開采”；排放矸石占用土地污染環境-“地下煤炭氣化”等。

1、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。因此，保水開采包含水資源保護、水資源利用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經流，大量排出地下水；采空區上方導水裂隙與地下水體貫通，形成大規模地下水降落滲漏，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陷往往影響到地表水位的原來形態，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，而每年采煤要破壞地下水資源，可見保水開采具有重要意義。

2、煤與瓦斯共采

瓦斯既是礦井有害氣體也是潔凈能源。因此，應該使其資源化，其途徑有：

（1）采前抽采：若能在開采前將煤層內瓦斯抽出，則是利用瓦斯改善煤礦安全的最好方法。但由于我國大部分煤體透氣性差，在層內抽采瓦斯有難度。

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

（3）廢棄礦井抽采瓦斯：鑒于廢棄礦井煤層經過采動而充滿氣體，因而可以利用采動后巖體內裂隙的分布及鉆孔，將瓦斯抽排管裝在井下、封閉井口后，抽出瓦斯。

（4）回風井回收瓦斯

3、充填開采

我國多數煤礦存在建筑物、水體、鐵路下壓問題，充填采礦法對解決這類問題具有的意義。充填開采是用充填材料充填采煤工作面采空區的巖層控制方法。該法可以緩和工作面承壓力產生的礦壓顯現，改善采場巷道維護狀況，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、生態環境和水體。按照充填材料一不同，充填采礦法分矸石充填、水砂充填和膏體充填。

（1）矸石充填利用井下采空區處煤矸石充填采煤方法，可減少煤礦固體廢棄物排放，又可以減輕開采沉陷災害、提高礦井資源回收率，是實現煤礦充填開采關鍵技術途徑之一。

（2）水砂充填

水砂充填采煤法是利用水力通過管道把充填材料沙粒送入采空區的充填采煤法。目前水砂充填技術已經十分成熟。在地面用礦車將采出、破碎及篩分后的成品砂運到貯砂倉室，砂與水混合成砂漿，經充填管路送至工作面采空區，并在采空區脫水，砂子形成充填體，廢水經采區流水或流水道流入采區沉淀池，經沉淀后，澄清的水流入水倉，用水泵經排水管將水排至地面貯水池，以供循環利用。水砂充填采煤法充填致密，可減少煤塵危害，能有效地控制地表下沉和變形。

（3）膏體充填

膏體充填技術；由于膏體充填具有料漿質量分散高、充填效率高、成本較低等優點，這項技術試驗成功以后在礦山得到較快的發展，膏體充填采煤技術主要由三部分組成，即充填材料、充填設備與工藝、采動巖層充填控制理論。膏體是由煤矸石、粉煤灰、水砂、水泥等組成，由地面設備加工而成的類似牙膏的流體，具有十分良好的流動性和可泵性。充填時，膏體通過巷道中的管路，由充填泵提供動力，輸送到液壓支架后的采空區。膏體充填技術的核心是膏體充填材料，膏體充填材料的強度對膏體充填的效果起決定作用。膏體充填后，地表下沉減少。膏體充填開采是綠色開采技術的重要組成部分，是解決煤礦開采環境問題的理想途徑，是解決村莊等建筑物下大量壓煤開采問題的迫切需要。

（4）煤炭地下氣化

煤炭地下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。可以部分消除煤炭開采對環境的污染和煤炭燃燒對生態環境的不利影響與破壞。煤炭地下氣化技術具有投資少、安全、工期短、見效快、用人少、效率高、成本低、效益好等優點，尤其適合我國煤礦地質條件復雜、劣質煤比例高。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完善。

六、結術語

資源與環境協調的新工藝開采是解決煤炭開采環境問題的根本出路。需要綜合研究和解決經濟與技術等方面的問題。在減少環境污染的同時，還能帶來良好的社會經濟效益。相信不久的將近來，經過煤炭開采的不斷發展和完善，煤礦開采新工藝一定會發揮它應有的作用，為人類與自然的協調發展做出貢獻。

參考文獻：

徐睿謝亞濤周坤鵬煤炭綠色保水開采[J].礦業快報，2008（6）：