煤矿绿色开采技术的运用

任志刚武海峰

枣庄监狱技术服务中心山东枣庄277522

【摘要】随着社会进步与经济发展，我国煤炭需求量与日俱增，从而刺激了煤矿开采向盲目、过度开采发展，由于煤矿具有污染性并且大部分煤矿处于地下，极容易造成生态环境破坏与矿难发生，不合理的开采方法也造成了大量的煤炭资源浪费，煤炭开采迫切需要一种新的可以保护环境、提高资源开采利用率、安全高效的新技术手段，绿色开采技术应运而生。本文从煤矿开采面临的问题出发，探讨绿色开采技术在煤矿领域的应用。

【关键词】煤矿；采矿技术；绿色采矿；环境保护

引言：煤炭是重要不可再生能源，在生产生活中仍然难以取代。我国采矿业历史悠久，采煤业数量与规模日益扩大，伴随着煤炭的大量开采，矿区环境遭到的破坏越来越严重，矿难事故也时有发生，对矿业发展与环境生态圈造成了严重威胁，在此环境下，谋求人与自然和谐发展，采用绿色煤矿开采技术，建设绿色矿区成为时代发展的需要。

1.煤矿绿色开采概念

煤炭绿色开采要求开采中尽量避免对周围环境造成破坏或不利影响，保证良好经济效益的同时兼顾环境与社会效益，形成环境与资源开发利用和谐统一的局面。煤矿中可供开发利用的资源均应有效开采利用，包括煤炭、瓦斯气体、地下水资源等，绿色开采技术主要包括瓦斯和煤共采、采空区充填技术、建筑物地下采煤与减沉技术、地下水处理以及煤炭气化技术等。

2.煤矿开采面临的问题

煤炭是我国重要的一次性能源，在能源构成中占有重要地位。而煤炭的大量开采，对环境造成日益严重的负面影响，煤炭开采企业也面临困境。首先是环境问题，煤炭地下采掘容易造成水土结构破坏引起地面坍塌，进而造成水土流失、形成沙漠化。开采排放的废水、煤矸石自燃产生的有毒有害气体、大量堆积的煤矸石、会造成水体、空气与土地污染，严重破坏矿区生态环境。其次，煤矿开采安全事故频发，在网络日益发达的今天，煤矿事故更是频现网络，瓦斯爆炸、顶板坍塌等矿难事故既危及采矿作业工人安全，也会造成设备损坏等经济损失，对煤矿开采业社会形象也造成严重影响。

3.煤矿绿色开采技术

3.1瓦斯和煤共采技术

渗透率低，多数煤层渗透率在1以下、变质高、气体饱和度较小是我国现阶段煤矿煤层开采的特点。这些特点给瓦斯和煤层的采集中的瓦斯造成影响，使我国开钻的井中较少出现稳产高产井。相关经验证明进行煤层开采会使岩层发生移动，即使煤层渗透率较低，渗漏系数也会大幅增加，为瓦斯开采创造了一定条件。因此，有效利用岩层移动导致的瓦斯移动，将煤层和瓦斯同时开采，既提高资源采集率，最大限度的开采资源，又营造了相对安全的矿洞空气环境，降低瓦斯爆炸事故发生。利用岩层移动开采煤矿瓦斯气体成为未来煤层开发重要内容。

3.2采空区充填技术

充填技术可以有效改变发达地区煤矿开采难题。采空区充填技术包括合理协调开采系统和充填系统、保持充填运输通畅和充填材料事后处理技术等。由于成本问题与充填技术本身并不完善，减少充填成本与充填材料的选择成为充填技术发展的制约。因此，虽然充填采矿能有效解决煤矿开采后续问题，但一般只在发达地区采矿区出现。出于降低成本考虑，当前充填技术主要为条形充填，仅对关键部位充填，如果可以保证充填带稳定持久，也可以有效减少地表沉陷。

3.3建筑物下采煤与减沉技术

在岩层控制理论指导下提出建筑物下采煤技术设计原则，采煤设计中以不破坏关键层为主要开采设计原理。出于经济效益与建筑物稳定安全考虑，建筑物下采煤要了解建筑物关键结构层的特征参数和具体地下结构并进行控制，根据减沉开采技术各项数据合理设计；设计过程中根据关键层位置确定注浆减沉技术，合理掌握破断和离层特征参数，还要实时监控，不断分析、调整注浆减沉技术应用方法。减沉技术通常情况下用于条带开采和填充。条带开采具有采出率较低、浪费大量煤炭资源的特点。传统全部填充办法填充过程需大量填充材料，现有填充技术也不能满足高效采矿需要。所以，绿色煤矿技术也需要根据具体情况合理使用。

3.4煤矿开采地下水处理

煤层开采中如果关键层破断，关键层内地下水层会形成下降漏斗，如果上表岩层存在软弱岩层，被压实后如果裂隙能够闭合就可以出现隔水带，隔水带可以被地表水补给，缓解下降漏斗情况，最终使下降漏斗消失。下降漏斗对地面影响程度高低与下降漏斗大小和持续时间有关，如果气候干燥、少雨地区出现地下漏斗，仅靠雨水补给会很困难。因此，必须采取地下保水开采技术，实现绿色开采，开采后地下水结构可以在短时间内恢复至原有状态，迅速恢复地下漏斗，实现环境保护。最后，开采结束后还要调研周边地下水位，对矿区周边生态圈进行调查，确认是否造成重大影响，存在影响的要采取有效措施予以保护、恢复。

3.5地下煤炭气化技术

地下煤炭气化技术是在地下进行热化学反应从而使煤炭转化为可燃气体的技术。煤炭气化技术在一定程度上改变了传统采煤方式、减少作业艰苦程度与井下工程数量，并减轻了煤炭开采造成的环境污染与破坏，多年的地下煤炭气化技术发展历程，使技术水平有所提高，为新型煤炭开发利用奠定了基础，启发了思维。当前地下煤炭气化技术需要解决的问题有提高热值的方法、煤炭气体气体直接使用问题、完善的测控系统开发、燃烧产生的高量二氧化碳与致癌物质处理等。

4.绿色开采技术发展方向

要达到生态环境保护与绿色开采，可以建设制备料系统，建立实验系统，研究新型煤矸石的井下处理技术和填充工艺，对研发技术进行有效的实验检查与实用性测试；建设地应力测试系统，实验检测固液耦合、岩层移动，运用先进微震监测系统和良好支护器材检测与分析岩层移动与运动规律，并进行有效控制，促进绿色采煤及岩层控制理论和技术体系形成。减少煤矸石出井量或做到不出井，加强煤矸石在地下的处理和物流技术控制；改进利用管道输送填充材料的理论方法，加强浆体输送管道清洗力度与方法改进，防止管道堵塞，解决实际应用过程中填充材料浆体粘度控制问题；以矿压环境燃烧控制为地下气化开采技术核心，加强燃控区顶板管理、煤炭气化技术设计工作与建炉注气工艺；采取支护措施保护地下通道周围岩层，采取柱留技术对密闭岩层进行保护；提高地下煤气等燃料利用率，如煤气制备氢气，燃料发电等，实现全面科学的新能源开发利用。

结束语：虽然现如今煤矿绿色开采技术还有欠缺，但是在实际应用中也表现出足够的发展潜力，对环境的保护与恢复起到了一定的效果，起到了保护环境的作用；同时，新技术手段也提高了资源采集利用率，带来了更高的经济效益；绿色开采减少了矿难发生，带来了社会效益。因此，煤矿绿色开采技术不止是时代发展的需要，也是煤矿开采业的需要，值得大力推广研究。

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