時間：2022-07-16 02:46:11
導語：在煤礦綠色開采技術(shù)研究的撰寫旅程中，學習并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了一篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
[摘 要]如何選用合理的采煤方法，并使之不斷完善和發(fā)展，對提高礦井生產(chǎn)水平和經(jīng)濟效益，改變礦井技術(shù)面貌有決定性的意義，繼續(xù)做好這方面的工作，是今后煤礦開采技術(shù)發(fā)展的重要方面。那么本文主要介紹了煤礦開采系統(tǒng)的分類及煤礦在選擇采煤方法時的一些原則。
[關(guān)鍵詞]煤礦；綠色開采方法；原則
1、引言
煤礦生產(chǎn)指標的優(yōu)劣，除了受到自然資源條件限制外，更決定于所采用的采煤方法的實用性和適應(yīng)性，只有選擇合適的采煤方法，才能提高礦井生產(chǎn)水平和經(jīng)濟效益。因此，做好采煤方法的選擇工作具有非常重大的意義。
2、煤礦開采系統(tǒng)的分類
煤礦開采系統(tǒng)所研究的是綜合利用現(xiàn)代化科學理論與相關(guān)工程技術(shù)，深入分析、研究煤礦開采復(fù)雜多變的客觀條件，掌握和利用煤礦開采的基本規(guī)律，系統(tǒng)地研究和開發(fā)高效、安全、高資源回收率和舒適作業(yè)條件的現(xiàn)代化煤礦開采的科學理論與工程技術(shù)。 它主要分為礦井通風系統(tǒng)和礦井運輸系統(tǒng)：
（一）礦井通風系統(tǒng)
我們都知道礦井通風是礦井安全生產(chǎn)的基本保障。礦井通風指借助于機械或自然風壓，向井下各用風點連續(xù)輸送適量的新鮮空氣，供給人員呼吸，稀釋并排出各種有害氣體和浮塵，以降低環(huán)境溫度，創(chuàng)造良好的氣候條件，并在發(fā)生災(zāi)變時能夠根據(jù)撤人救災(zāi)的需要調(diào)節(jié)和控制風流流動路線的作業(yè)。礦井通風系統(tǒng)由影響礦井安全生產(chǎn)的主要因素所決定。
（二）礦井運輸系統(tǒng)
對礦井運輸設(shè)計時，應(yīng)對井下煤炭、矸石、材料、設(shè)備及人員等的運輸作統(tǒng)籌安排。運輸方式與設(shè)備的選型，應(yīng)根據(jù)礦井設(shè)計生產(chǎn)能力、煤層賦存條件、瓦斯情況、采煤方法等因素確定。
①采區(qū)運輸：大、中型礦井的采區(qū)，要積極采用連續(xù)化運輸，發(fā)展重載下運帶式輸送機。
②輔助運輸：要采用高效能、適應(yīng)性能強、單機服務(wù)范圍廣的設(shè)備，減少環(huán)節(jié)逐步發(fā)展集裝箱運輸，要根據(jù)條件采用單軌吊車、卡軌車、膠套輪機車、齒軌機車、無軌膠輪車或其他運輸設(shè)備，逐步實現(xiàn)全礦井輔助運輸?shù)臋C械化、連續(xù)化。
③大巷運輸：主要運輸大巷的運輸方式應(yīng)根據(jù)運量、運距和技術(shù)經(jīng)濟效果優(yōu)化確定。凡井型較大、采區(qū)生產(chǎn)集中、條件適合的礦井，可采用帶式輸送機，實現(xiàn)全礦井的連續(xù)運輸。采用軌道運輸?shù)牡V井，要發(fā)展底卸式或側(cè)卸式礦車。要研制改造與底卸式礦車配套的雙軌同步牽引電機車，大功率電機車和防爆柴油機車。
3、煤礦選擇采煤方法的原則
我們在對采煤方法進行選擇時，應(yīng)根據(jù)煤層賦存情況、開采技術(shù)條件、地面保護要求、設(shè)備供應(yīng)狀況及安全、產(chǎn)量、效率、成本和煤的回收率等因素，經(jīng)綜合技術(shù)經(jīng)濟比較后確定。因此采煤方法的選擇必須堅持安全、經(jīng)濟、回采率高的原則。
（一）生產(chǎn)安全：安全是為了生產(chǎn)，生產(chǎn)就必須安全。應(yīng)當充分利用先進技術(shù)和提高科學管理水平，以保證井下生產(chǎn)安全，不斷改善勞動條件。對于所選擇的采煤方法應(yīng)仔細檢查采煤工藝的各個工序以及采煤系統(tǒng)的各生產(chǎn)環(huán)節(jié)，一般應(yīng)該做到以下幾個方面：
（1）合理布置巷道，保證巷道維護狀態(tài)良好，滿足采掘接替要求，建立妥善的通風、運輸、行人以及防火、防塵、防瓦斯積聚、防水和處理各種災(zāi)害事故的系統(tǒng)和措施，并盡量創(chuàng)造良好的工作條件。
（2）正確確定和安排采煤工藝過程，切實防止冒頂、片幫、支架傾倒、機械事故以及避免其他可能危及人身安全和正常生產(chǎn)的各種事故發(fā)生。
（3）認真編制采煤工作面作業(yè)規(guī)程，制定完整、合理的安全技術(shù)措施，并建立制度以保證實施。
（二）經(jīng)濟合理：經(jīng)濟效果是評價采煤方法好壞的一個重要依據(jù)。在選擇采煤方法時不僅要列出幾種方案進行技術(shù)分析，而且在經(jīng)濟效益上要進行比較，最后確定技術(shù)可行經(jīng)濟上合理的方案。一般應(yīng)當符合以下五個方面的要求：
（1）采煤工作面單產(chǎn)高
提高工作面產(chǎn)量，是實現(xiàn)礦井穩(wěn)產(chǎn)、高產(chǎn)，提高采區(qū)和整個礦井各項技術(shù)經(jīng)濟指標的中心環(huán)節(jié)。提高工作面產(chǎn)量，主要應(yīng)當提高工作面機械化程度，盡可能加大回采進度和合理加大工作面長度，加強生產(chǎn)的組織管理。
（2）勞動效率高
為了提高勞動效率，必須不斷提高職工素質(zhì)，改善經(jīng)營管理。同時要選擇合理的采煤工藝和勞動組織，采用先進的技術(shù)裝備，努力實現(xiàn)機械化或綜合機械化。
（3）材料消耗少
減少采煤工作面的各種材料消耗，特別是要減少坑木、鋼材以及炸藥、雷管等的消耗，為此必須加強管理，注意材料回收復(fù)用，正確確定鉆眼爆破方法。
（4）煤炭質(zhì)量好
要求煤炭的含矸率和灰分低，注意改進采煤工藝和支護設(shè)計，盡量防止矸石或巖粉混入煤中。
（5）成本低
成本是經(jīng)濟技術(shù)效果的綜合反映。努力提高工作面單產(chǎn)和勞動效率，降低材料消耗，保證煤炭質(zhì)量，是降低煤炭生產(chǎn)成本的主要途徑。
4、綠色開采的技術(shù)
4.1采空區(qū)充填開采技術(shù)。采空區(qū)充填開采技術(shù)是綠色開采技術(shù)的重要組成部分，尤其在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)解決建筑物下開采更應(yīng)受到重視。從理論上來說，充填采礦是解決煤礦開采環(huán)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(shù)在煤礦的試驗與應(yīng)用。在市場經(jīng)濟條件下，充填技術(shù)的關(guān)鍵是充填材料的選取及如何降低成本。另外就是充填技術(shù)本身，它應(yīng)該包括充填系統(tǒng)與開采系統(tǒng)的協(xié)調(diào)；充填運輸系統(tǒng)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(jīng)濟發(fā)達區(qū)域的開采技術(shù)。為了降低充填成本，基于巖層控制的關(guān)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(qū)，只要保證未充填采空區(qū)的寬度小于覆巖主關(guān)鍵層的初次破斷跨距，且充填條帶能保持長期穩(wěn)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(fā)電，也可用作工業(yè)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(fā)的一條重要途徑。減少巷道內(nèi)的瓦斯含量，有效預(yù)防事故發(fā)生，讓高瓦斯煤層變成低瓦斯煤層，實現(xiàn)安全生產(chǎn)。
4.3保水開采。保水采煤在不同的礦區(qū)有不同的技術(shù)內(nèi)涵，缺水礦區(qū)要以水資源保護和利用為主；大水礦區(qū)，要以減少水資源破壞和防治水災(zāi)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(zāi)害防治等多項重要內(nèi)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(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。我國大部分礦區(qū)處在干旱半干旱地區(qū)，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(yè)減少矸石排放的主要措施是將巷道布置在煤層內(nèi)，也可以根據(jù)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(shè)、開拓掘進而產(chǎn)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(qū)，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(chǎn)生的附產(chǎn)品，如洗選黑矸、篩上物、煤泥等，此類矸石可用于發(fā)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(shù)。煤炭地下氣化是一種整體綠色開采技術(shù)，我國于1958～1960年曾在16個礦區(qū)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?yōu)槊簹猓ㄟ^管道把煤氣供給工廠、電廠等各類用戶，使現(xiàn)有的地下作業(yè)改為采氣作業(yè)，是開采煤炭的一種新工藝。目前我國的地下氣化技術(shù)仍處于工業(yè)試驗階段，有很多問題需要去研究和探索。
5、結(jié)論
總之，采煤技術(shù)不僅是衡量一個國家科技發(fā)展水平的重要標志，也是國際間科技競爭的重點。我國正處于經(jīng)濟發(fā)展的關(guān)鍵時期，采煤技術(shù)是我們的薄弱環(huán)節(jié)。只有跟上發(fā)展先進采煤技術(shù)的世界潮流，將其放在戰(zhàn)略有限地位，并以足夠的力度予以實施，才能盡快縮小與發(fā)達國家的差距，才能在激烈的市場敬振華中立于不敗之地。
[摘要]隨著我國煤礦開采帶來的資源短缺和環(huán)境污染等眾多問題，礦山的綠色開采已經(jīng)成為了煤礦未來發(fā)展的趨勢。本文結(jié)合我國煤礦開采現(xiàn)存的問題，引出了煤礦綠色開采體系，同時詳細介紹了幾種綠色開采技術(shù)，對技術(shù)的概念、研究以及應(yīng)用進行了闡述，對實現(xiàn)煤炭資源的可持續(xù)發(fā)展具有一定的指導意義。
[關(guān)鍵詞]綠色開采體系 保水開采；煤與瓦斯共采 煤炭地下氣化
1我國煤礦開采現(xiàn)存的問題
隨著經(jīng)濟的高速發(fā)展以及煤礦開采程度的不斷加深，我國大部分礦區(qū)出現(xiàn)了資源的枯竭和環(huán)境的嚴重破壞，這不但對地表、水體、大氣造成了污染，而且還給人們的生產(chǎn)生活造成了極大的威脅。煤礦開采造成的主要問題有：
（1）地表的沉陷。煤礦在開采過程中如果不注意保護煤柱的留設(shè)，那么隨著煤炭的不斷挖掘，上覆巖層移動變形會逐漸加大，地表將會沉陷，造成地面水體、建筑物等的破壞。
（2）大氣遭到破壞。作為與煤共生的產(chǎn)物，排到大氣中的瓦斯將會造成嚴重的大氣污染，另外，煤矸石在一定條件下會自燃，形成的SO2和CO等有毒有害氣體還會威脅人們的身體健康。
（3）形成矸石山。煤礦在開采過程中矸石外運，將大量的煤矸石堆積在地面，從而形成了矸石山，造成植被的破壞和土地的沙漠化。做為以煤炭為主要能源的國家，我國社會經(jīng)濟發(fā)展對煤炭資源的依賴性越來越強，但是我國煤礦傳統(tǒng)“高消費、高排放、低效率”的特點在許多礦區(qū)依然存在，煤礦開采之所以會出現(xiàn)上面的種種問題，就是由開采技術(shù)不合理、管理體制不嚴格、環(huán)保意識不強烈，可持續(xù)發(fā)展意識薄弱等原因造成的。因此，在煤炭開采帶來的這些諸多弊端的影響下，煤礦開采與經(jīng)濟發(fā)展、環(huán)境保護之間的矛盾亟待解決，隨著90年代可持續(xù)發(fā)展理念的提出，實現(xiàn)煤炭的綠色開采體系是煤礦必須要走的道路。
2煤炭綠色開采技術(shù)體系
煤礦綠色開采技術(shù)體系的本質(zhì)就是和諧處理煤礦開采和環(huán)境保護之間的關(guān)系，一方面是要在盡可能保證環(huán)境不受污染的前提下利用合理的技術(shù)開采煤炭資源，取得經(jīng)濟的快速發(fā)展；另一方面還要綜合利用煤炭開采過程中的其他資源，像瓦斯、水、煤矸石等。該體系創(chuàng)立的核心是開采技術(shù)的研發(fā)和完善，針對上述煤炭開采造成的種種環(huán)境問題，我國學者錢鳴高以巖層控制關(guān)鍵層理論、水與瓦斯在裂隙巖體中的滲流規(guī)律、巖體在開采過程中的應(yīng)力場分布等為理論依托，提出了相應(yīng)的綠色開采技術(shù)[1]，具體包括：
（1）充填開采技術(shù)――針對地表沉陷，留設(shè)煤柱是目前廣用的手段，但留設(shè)煤柱不利于煤炭資源的綜合利用，因此，充填開采技術(shù)有極大的優(yōu)勢。
（2）煤與瓦斯共采技術(shù)――針對大氣污染，減少瓦斯排放的途徑就是利用瓦斯資源。
（3）減少矸石排放技術(shù)――針對矸石山造成的地表破壞，一方面是要減少井下的矸石外運，以煤巷代替巖巷，加強煤巷的支護技術(shù)，另一方面是對矸石山進行復(fù)墾綠化，或者改性加工成建筑材料或充填材料。
（4）煤炭地下氣化技術(shù)――該技術(shù)通過減少巷道的開挖來減緩巖層移動造成的礦山壓力顯現(xiàn)，從而避免一切環(huán)境破壞的產(chǎn)生。
3煤炭綠色開采技術(shù)的主要內(nèi)容
下面將對上述的幾種煤炭綠色開采技術(shù)的概念、研究以及應(yīng)用進行具體的說明。
3.1充填開采
3.1.1技術(shù)概念
充填開采主要是利用一些價值比較低的材料或者廢棄物，像煤矸石、粉煤灰等，經(jīng)過加工處理，然后注入采空區(qū)，對上覆巖層進行控制，最終控制地表的移動變形的技術(shù)，其能有效的保護地表環(huán)境，是煤礦綠色開采體系很重要的部分。
3.1.2技術(shù)研究
充填開采是控制巖層采動破壞、防止地表下沉塌陷的最佳途徑。其主要有關(guān)鍵層離層充填和采空區(qū)充填兩種。
關(guān)鍵層離層充填依據(jù)的是“關(guān)鍵層”理論，其認為，在采動影響下，關(guān)鍵層的離層斷裂會直接影響到地面，造成地表塌陷，因此，對關(guān)鍵層進行處理，會有效的控制地表的下沉，“關(guān)鍵層”理論表明關(guān)鍵層在斷裂之前，會先出現(xiàn)離層，隨著離層距離的增大，關(guān)鍵層最終會發(fā)生破裂，所以，在關(guān)鍵層破裂之前，對其離層進行注漿，會防止其發(fā)生破裂，從而阻止了地表的沉陷。但是該方法的缺點是關(guān)鍵層的位置和最佳的注漿時機不好把握。
采空區(qū)充填是目前普遍認為的“充填開采技術(shù)”，而且其對地表下沉的控制效果好，因此，加強對采空區(qū)充填技術(shù)的研究將是綠色開采技術(shù)的重點。
采空區(qū)充填技術(shù)的主要內(nèi)容是充填材料和設(shè)備的研制以及充填技術(shù)的改進。充填材料的研制主要圍繞加工改造廢棄物和減低充填成本展開。目前比較主流的材料有矸石充填、水砂充填、膏體材料充填和高水材料充填。充填材料的成本，以及它的穩(wěn)定性、強度和流動性將是判別充填材料能否應(yīng)用的依據(jù)。充填設(shè)備的用途主要是能有效的把充填材料運送到采空區(qū)，有充填泵和充填液壓支架等。
開采系統(tǒng)和充填系統(tǒng)的配套協(xié)調(diào)也是充填采煤技術(shù)必須要解決的問題。
3.1.3“充填開采”技術(shù)應(yīng)用
充填采煤技術(shù)在冀中能源集團邢臺礦已經(jīng)應(yīng)用了很長時間，效果很好，該礦井將井下磨碎的煤矸石和電廠粉煤灰通過一定的比例混合攪拌，然后通過螺旋給料機運到充填鉆孔，然后依靠自重落到井底，接著由皮帶輸送機運送到采空區(qū)進行充填，經(jīng)過這一系列的操作，很好的控制了地表的下沉。
3.2煤與瓦斯共采
3.2.1技術(shù)概念
對于瓦斯，人們普遍認為它是礦井有害氣體，會造成大氣污染，而且達到一定濃度時會引發(fā)瓦斯爆炸，但是，它也是能源燃料，在煤層中儲量很豐富。因此，瓦斯的安全高效抽采是治理瓦斯最有效的措施。
瓦斯抽采就是把煤層或采空區(qū)的瓦斯通過抽采鉆孔采出地面的技術(shù)，
3.2.2瓦斯抽采分類
瓦斯抽采根據(jù)其抽采位置的不同可以分為：本煤層抽采、鄰近層抽采和采空區(qū)抽采。
本煤層抽采：主要是回采和掘進工作面瓦斯的抽采，可以在巷道兩側(cè)打抽放鉆孔進行抽采。
鄰近層抽采：鄰近層的抽采對本煤層有著保護作用，因為工作面在回采過程中將引起上覆或底板巖層的破裂，鄰近層的瓦斯會通過生成的大量裂隙涌入到本煤層中來，從而造成瓦斯突出，因此，預(yù)先抽放鄰近層的瓦斯是安全開采的保證。
采空區(qū)抽采：采空區(qū)的瓦斯含量也是很大的，通過地面鉆孔或?qū)ｉT布置瓦斯抽采巷都能夠?qū)Σ煽諈^(qū)瓦斯進行抽采。
3.2.3技術(shù)研究
煤層的滲透率影響著瓦斯的抽采率，由于我國煤層普遍屬于低滲透性煤層，瓦斯不易抽采，所以，煤層滲透性的提高成為了改進瓦斯抽采技術(shù)的關(guān)鍵，我國學者針對這一點展開過大量的研究，像太原理工大學趙陽升教授經(jīng)過二十多年的研究，研發(fā)出了水力割縫強化煤層滲透性，提高瓦斯抽采效率的成套技術(shù)與裝備，并獲得了工業(yè)試驗的成功；還有的學者經(jīng)過大量的研究表明，采動過程中巖層的移動會增大煤層滲透性，尤其是“關(guān)鍵層”的斷裂移動會對鄰近層的瓦斯涌出起著決定性影響，這為瓦斯的運移和抽采創(chuàng)造了有利的條件。除了增大滲透率，抽采鉆孔的合理布置方式也是一項關(guān)鍵技術(shù)，我國學者提出了底板穿層鉆孔隔縫網(wǎng)絡(luò)化增透技術(shù)，優(yōu)化了鉆孔的布置方式，對瓦斯的高效開采起到了重要的作用。
除此之外，鉆孔的密封性也是影響因素。經(jīng)過大量的工業(yè)試驗表明，大多數(shù)抽采鉆孔存在密封性不佳的缺點，而這導致大量的瓦斯在抽采過程中泄露，所以封孔質(zhì)量好、空口嚴密，才能使瓦斯抽采達到規(guī)定的指標。
3.2.4“煤與瓦斯“共采技術(shù)應(yīng)用
瓦斯抽采技術(shù)在我國應(yīng)用比較早，許多礦區(qū)都已經(jīng)取得了可喜的成果，而且已經(jīng)作為了其產(chǎn)業(yè)鏈中重要的一部分，像陽煤集團，晉煤集團、潞安集團等，已經(jīng)在瓦斯抽采利用上走在了我國煤礦企業(yè)的前列。
3.3減少矸石排放
開采過程中矸石的外排會造成矸石的大量堆積，從而造成土地的沙漠化，所以減少矸石的產(chǎn)生是解決此問題的最基本方法?！睹禾堪踩?guī)程》規(guī)定過，布置井下巷道時，要遵循“多掘煤巷，少掘巖巷“的原則，多掘煤巷既能夠就能夠從源頭上解決矸石的產(chǎn)生，又能夠增加煤炭的采出率；矸石的井下處理也能夠解決矸石外排的問題，通過建立井下矸石處理系統(tǒng)，把開采過程中采出的矸石集中破碎加工，處理后的矸石可以用作采空區(qū)充填材料、鋼軌的鋪墊、巷道壁幫充填或者混凝土砌碹。
3.4煤炭地下氣化
煤炭地下氣化是未來煤礦發(fā)展的方向，基本流程就是從地表沿煤層相隔一定距離開挖兩條斜井到達煤層，然后把這兩條斜井通過煤層中的一條水平井連接起來，接著將煤層就地燃燒原位轉(zhuǎn)化成煤氣，最后排出地面的一種化學采煤方法。該方法對環(huán)境的污染較小，既不會造成地表沉陷，也不會產(chǎn)生矸石，而且受地質(zhì)條件約束小，可以對薄煤層、深部煤層、遺留的煤柱或難采的邊角煤等進行開采。煤炭地下氣化技術(shù)雖然經(jīng)過了很長時間的研究和實踐，但是目前只在少數(shù)礦區(qū)進行了工業(yè)試驗，還不能形成大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)，其中還有好多問題需要解決，像如何防止地下燃燒生成的有毒有害氣體不對地下水產(chǎn)生污染，如何控制燃燒速率等等。
4結(jié)語
隨著煤礦開采的加重，環(huán)境污染逐年加深，資源開采成本不斷加劇，在可持續(xù)發(fā)展理念的引導下，實施煤礦的綠色開采已經(jīng)成為了時代的需要，目前雖然已有很多綠色開采技術(shù)，并且都取得了很好的效果，但是綠色開采是一項長期的目標，現(xiàn)存的好多技術(shù)仍然存在缺陷。
【摘要】隨著時代經(jīng)濟的不斷發(fā)展以及科學發(fā)展觀、綠色可持續(xù)發(fā)展理論的提出，綠色開采煤礦已經(jīng)成為煤礦開采業(yè)的主流開采方式。本文主要從目前我國綠色開采煤礦中存在的安全問題以及環(huán)境污染問題方面入手，闡述我國綠色開采煤礦的整體工作框架，并對開采過程中存在的問題，以及開采技術(shù)進行了簡要分析。
【關(guān)鍵詞】煤礦開采：綠色開采：煤礦業(yè)綠色發(fā)展
我國的經(jīng)濟發(fā)展很大程度上依賴于煤炭資源，但是，在開發(fā)與利用煤炭資源的同時，也給環(huán)境以及資源造成了不可挽回的損害。為了解決這一問題，全國各煤礦企業(yè)都在遵循可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，倡導節(jié)能減排，以達到和諧發(fā)展的目的。綠色開采煤礦這一理念，是在2003年，由中國礦業(yè)大學錢鳴高院士提出的，為資源可持續(xù)發(fā)展以及煤炭工業(yè)的發(fā)展，提供了一個新的思路與方式。筆者通過總結(jié)多年工作經(jīng)驗，對現(xiàn)有技術(shù)進行總結(jié)與分析，旨在幫助企業(yè)根據(jù)企業(yè)自身特點，采取不同種類的綠色開發(fā)技術(shù)，真正意義上實現(xiàn)綠色開采，最終達到煤炭工業(yè)可持續(xù)化發(fā)展的目標。
一、我國煤礦開采業(yè)存在的問題
1.安全問題：中國煤礦開采業(yè)較之國外來說，存在著生產(chǎn)工藝較為落后，安全意識薄弱、以及科學技術(shù)開發(fā)資金投入不足、經(jīng)營管理模式不完善等問題。與此同時，由于開采的過程中將會對上覆巖層產(chǎn)生移動破壞，從而破壞了地下水層初始流動狀態(tài)，以及阻礙了瓦斯的正常流轉(zhuǎn)。致使多地發(fā)生因瓦斯突出、漏水以及沖擊地壓等災(zāi)害的發(fā)生。并且隨著時間的推移，礦井采掘造成的水土流失、多地地面塌陷等問題也日益突出。
2.環(huán)境問題：我國煤炭地下開采，采空區(qū)部分，基本都采取全部冒落法管理頂板，會造成地面塌陷以及地面沉降現(xiàn)象，隨之引發(fā)井水的水位下沉，最終導致鐵路、公路、及各項依地面類建筑破壞。據(jù)不完全統(tǒng)計，2010年，我國約有16000座煤矸石山，歷年來累計堆放的煤矸石重量約為45億t，占地面積約為15000平方米，其中瓦斯以及煤矸石山自然時所產(chǎn)生的硫化物基本都會直接進行排放，對大氣的污染十分嚴重。同時煤礦的開采會對當?shù)厮Y源形成巨大的污染。煤炭在開采過程中，需要進行認為疏干排水以及采取形成的導水裂隙，對煤系的含水層進行自然疏干，這種做法不僅破壞地下水資源，繼續(xù)開采下去必將重度污染地下水資源。在煤礦的開采過程中，會對大氣環(huán)境造成一定污染，其主要污染源頭來自礦井排除煤層瓦斯抽放，以及煤礦矸石山自燃。礦井瓦斯就是煤氣層，是比CO2還要嚴重的一種溫室氣體，并且煤礦瓦斯也是導致煤礦重特大安全事故的導火索。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國2000米的淺范圍內(nèi)，就會具有30-35萬億立方米的煤氣層，名列世界前茅。但是由于我國每層的透氣性相對較小，所以很難在煤礦開采前將其抽出?？偨Y(jié)建國以來的煤礦事故記錄，共計1500多次，死亡人數(shù)超過5000人，由此可見，大力倡導與開發(fā)綠色開采技術(shù)已經(jīng)是迫在眉睫的事。
二、綠色開采體系及具體實施方式
1.錢鳴高院士從現(xiàn)有資源以及施工技術(shù)方面對煤炭的綠色開采進行了明確的定義，從資源角度認識以及對待瓦斯、水土等一系列可以利用的資源。綠色開采的基本出發(fā)點，就是從開采方的角度入手，盡可能減少煤礦開采對于礦井周圍環(huán)境及資源的影響。旨在將社會效、經(jīng)濟效益以及環(huán)境效益最大化。
2.保水開采：筆者收集各方面資料顯示，我國國有礦井存在透水性危險的，占據(jù)總礦井數(shù)的50%，并且這一情況正在逐年加重。所謂保水開采是指在開采過程中，對礦井周圍水資源進行保護，并且最大化利用水資源。關(guān)鍵層理論中提到，煤炭開采過后，嚴重破壞開采地原始水體徑流，隨著時間的推移，上覆巖層當中的關(guān)鍵層會發(fā)生斷裂，從而導致區(qū)域中形成地下水下降漏斗。想要恢復(fù)地下水，最重要的就是上覆巖層中是否有軟弱巖層經(jīng)過重新壓實導致裂隙閉合，從而形成隔水帶。如果存在隔水帶，比表水以及地下水會逐漸填滿，水位恢復(fù)。若不存在軟弱巖層，就不能通過自然的方式進行水資源填筑，需要對裂隙填漿，技術(shù)難度較高。
3.煤炭瓦斯共采：煤炭瓦斯共采技術(shù)，充分的利用了開采過程中巖層的移動對瓦斯自身產(chǎn)生的泄壓作用，提高礦井瓦斯抽采率。在開采過程中，形成煤與瓦斯的共同開采系統(tǒng)，實現(xiàn)共采。筆者總結(jié)多年工作經(jīng)驗認為，當煤炭開采過程中引起巖層移動，將會直接導致滲透率較低的煤層滲透率增加十倍有余，為瓦斯的運移以及涌出創(chuàng)造了條件，方便瓦斯開采，并且這部分瓦斯作為潔凈能源，可以運用到生產(chǎn)生活中許多領(lǐng)域。所以應(yīng)對“煤瓦共采”技術(shù)進行深入研究，最大限度推廣該技術(shù)。
4.填充開采：填充開采技術(shù)為解決煤礦開采中壓煤問題、矸石山問題以及地面沉降問題等方面提供了有效的解決方式。所謂填充開采是將煤矸石、粉煤灰及河砂等用作填充的材料，填充到采空區(qū)中，使資源利用率最大化，控制地面沉降與地面塌陷問題。同時也可以減少地面固體廢物、建筑行業(yè)產(chǎn)生的垃圾對環(huán)境的損害。水砂填充技術(shù)是我國20世紀80年代開始使用的一種技術(shù)，因其投資大、施工程序較為繁瑣的原因，難以大范圍推廣，目前已被淘汰。利用矸石進行填充，可以有效解決礦井矸石的堆放問題，但是將矸石作為填充材料進行施工，會增加整體的開采成本。膏體填充是將固體的廢棄物，通過特定比例制成牙膏狀的漿體。通過重力或是泵壓作用，經(jīng)過管道輸送對采空區(qū)進行填充。膏體具有流動性好、凝結(jié)時間較短、以及凝結(jié)后強度較高等特點，目前在山東等地已經(jīng)得到了廣泛的運用。
結(jié)束語
筆者通過總結(jié)多年工作經(jīng)驗，并結(jié)合當前我國煤炭開采行業(yè)的現(xiàn)狀，得出下述結(jié)論：煤礦綠色開采技術(shù)目前已經(jīng)成為我國煤炭行業(yè)發(fā)展的必然方向，通過開發(fā)煤炭綠色開采技術(shù)，提高開采效率，實現(xiàn)資源節(jié)約，并且可以有效保護礦井周圍環(huán)境，對于煤炭行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
【摘要】綠色開采是煤炭開采的發(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。本文介紹了煤礦綠色開采技術(shù)的提出和內(nèi)容，從煤與瓦斯共采、保水開采、充填開采等方面對煤礦的綠色開采技術(shù)進行了介紹。
【關(guān)鍵詞】綠色開采 保水開采 煤與瓦斯共采 充填開采
煤炭開采會造成巖層移動破壞，引起巖層中水與瓦斯的流動，導致煤礦瓦斯事故與井下突水事故。由于巖層移動，會造成地表沉陷，導致農(nóng)田、建筑設(shè)施的損壞。另外，煤炭開采形成的大量堆積在地面的矸石，既占用良田，又造成環(huán)境污染。上述問題若得不到有效解決，在未來幾十年內(nèi)，隨著能源總需求和煤炭產(chǎn)量的不斷增長，煤炭資源開采所帶來的礦區(qū)安全和生態(tài)環(huán)境問題將更為嚴重，人類的生存和社會發(fā)展環(huán)境將受到嚴重威脅。
綠色開采是煤炭開采的發(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。如今，單純地通過提高煤炭的產(chǎn)量，已經(jīng)很難緩解煤炭供應(yīng)的壓力。如何綜合考慮發(fā)展煤炭循環(huán)經(jīng)濟，減少煤炭開采對環(huán)境的破壞，把“發(fā)展煤炭循環(huán)經(jīng)濟，實現(xiàn)煤炭綠色開采”作為煤炭企業(yè)的發(fā)展理念，大力發(fā)展綠色的采煤技術(shù)，是解決上述問題的關(guān)鍵。
1、煤炭綠色開采的提出和內(nèi)容
早在2003年，中國礦業(yè)大學錢鳴高院士首次提出了煤礦綠色開采的概念和技術(shù)體系，隨后明確了實現(xiàn)煤炭資源開采和環(huán)境保護協(xié)調(diào)發(fā)展的綠色開采研究目標，為我國綠色開采技術(shù)的研究指明了方向。煤礦綠色開采的主要理論依據(jù)是關(guān)鍵層理論、開采對巖層移動的影響及移動規(guī)律、水在裂巖體中的滲流規(guī)律、開采后巖層內(nèi)節(jié)理裂隙分布發(fā)育規(guī)律等。
煤礦的綠色開采以及相應(yīng)的綠色開采技術(shù)的基本出發(fā)點是防止或盡可能減輕開采煤炭對環(huán)境和其他資源的不良影響。煤礦的綠色開采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，綠色開采主要包括以下內(nèi)容：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(huán)境―“煤炭地下氣化”等。
2、煤與瓦斯共采技術(shù)
瓦斯既是礦井有害氣體也是潔凈能源，因此應(yīng)該使其資源化，這和煤炭的綠色開采理念不謀而合。煤與瓦斯共采的技術(shù)主要有留巷鉆孔法、卸壓法。開采瓦斯最好的方法是在煤礦開采前對瓦斯進行抽采，若能在開采前將煤層內(nèi)瓦斯抽出，則是利用瓦斯改善煤礦安全的最好辦法，但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，在技術(shù)上和效益上很難保證。因此，就需要利用煤與瓦斯共采技術(shù)，賣炭開采后圍巖壓力降低，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。另外，對于廢棄礦井的瓦斯，可以采用直接抽采，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。
3、保水開采技術(shù)
保水采煤在不同的礦區(qū)有不同的技術(shù)內(nèi)涵，缺水礦區(qū)要以水資源保護和利用為主，大水礦區(qū)，要以減少水資源破壞和防治水災(zāi)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(zāi)害防治等多項重要內(nèi)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(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。
4、充填開采技術(shù)
我國多數(shù)煤礦存在建筑物下、水體下、鐵路下壓煤的問題，充填采礦法對解決這類問題具有重要的意義。充填開采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(gòu)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，又可以減輕開采沉陷災(zāi)害、提高礦井資源回收率，是實現(xiàn)煤礦綠色開采的關(guān)鍵技術(shù)途徑之一。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；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；風力拋矸充填。風力充填材料粒度的直徑不宜大于充填管道的1/2～1/3。并且要求充填材料沉縮率低、不自然、腐蝕性小。矸石經(jīng)充填機、充填管路充填采空區(qū)。一般采煤機割兩刀煤充填一次，充填步距1.2～1.6 m，每次充填長度6～9 m，工作面每向前推進50～100 m，充填機前移一次。
4.2 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人采空區(qū)的充填采煤法。我國早在20世紀初就開始應(yīng)用水砂充填采煤法，目前水砂充填技術(shù)已經(jīng)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貯存。在貯砂室，砂與水混合成砂漿，經(jīng)充填管路送至工作面采空區(qū)，并在采空區(qū)脫水，砂子形成充填體，廢水經(jīng)采區(qū)流水上山和流水道流入采區(qū)沉淀池，經(jīng)沉淀后，澄清的水流入水倉，用水泵經(jīng)排水管將水排至地面貯水池，以供循環(huán)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，但井上下充填系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備及設(shè)施投資大，充填材料昂貴，提高了噸煤成本。
4.3 膏體充填
膏體充填具有料漿質(zhì)量分數(shù)高、充填效率高、成本較低等優(yōu)點，這項技術(shù)試驗成功以后在金屬礦山得到較快的發(fā)展。膏體充填采煤技術(shù)主要由三部分組成，即充填材料、充填設(shè)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(shè)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(qū)。膏體充填技術(shù)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，地表下沉減小。膏體充填開采是綠色開采技術(shù)的重要組成部分，是解決煤礦開采環(huán)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。
5、結(jié)束語
資源與環(huán)境協(xié)調(diào)的綠色開采是解決煤炭開采環(huán)境問題的根本出路。要實現(xiàn)綠色開采，需要綜合研究和解決經(jīng)濟與技術(shù)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，相信隨著綠色開采的不斷發(fā)展和完善，煤礦綠色開采一定會發(fā)揮它應(yīng)有的作用，為人類與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展做出貢獻。