浅论煤矿绿色开采技术
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作者: 吴永铖
中图分类号：TD文献标识码：A 文章编号：1008-925X（2010）12-0152-02
摘要：煤矿开采规模越来越大，相应地也带来了许多环境问题。如何治理煤矿的环境，使煤矿得到可持续的发展，这就需要找出一个合理的技术，这就是煤矿的绿色开采技术。煤矿的绿色开采技术的实施，将会很好地解决这些问题，并有着重大的社会效益和经济价值。
关键词：煤矿 绿色 开采技术
1、引言
我国是一个富煤、贫油、少气的国家，煤炭在一次能源中占70%左右。在我国一次能源结构中，煤炭将长期是我国的主要能源。随着煤矿开采规模越来越大，相应地也带来了许多生态问题，如造成大量农田以及建筑物被破坏，矸石堆积成山，河川径流量减少，以及地下水供水水源严重干枯，土地沙漠化，由于开采而使矿物内的有害物质流入地下水中等。如何使煤矿的开采得到可持续的发展，这就需要采取合理的开采技术及有效的防治措施，走矿产资源开发利用与生态环境协调发展的绿色矿业之路，率先实现“低开采、高利用、低废弃”集约化经营的行业可持续发展目标，建设绿色煤炭工业体系。
2、煤炭绿色开采的概念和内涵
从广义资源的角度论,在矿区范围内的煤炭、地下水、煤层气(瓦斯)、土地以至于煤矸石以及在煤层附近的其他矿床,都应该是经营这个矿区的开发对象而加以利用。煤矿绿色开采，基本出发点是从开采的角度防止或尽可能减轻开采煤炭对环境和其他资源的不良影响，目标是取得最佳的经济效益、环境效益和社会效益。绿色开采的内涵是减少采煤对环境的破坏，形成一种使资源与环境相互协调的开采技术。主要表现在：改革开采技术减轻对水土的破坏和地表的扰动；减少废弃物排放；矿山废弃物的资源化利用，实现循环经济。其中，岩层控制理论是基础，改革开采技术是根本。
3、绿色开采的影响因素
（1）自然因素包括煤层的地质构造、煤藏深度、煤化程度、煤层瓦斯的含量、煤矿所处的地点、煤的灰分、水分、挥发分、煤的结构，水文地质条件及煤中的矿物成分。
（2）人为因素包括开采规模、采煤方法、开拓方式、通风系统的选择、采空区的处理、机械化程度及人员素质。
4、绿色开采的技术
4.1采空区充填开采技术。采空区充填开采技术是绿色开采技术的重要组成部分，尤其在经济发达地区解决建筑物下开采更应受到重视。从理论上来说，充填采矿是解决煤矿开采环境问题的理想途径，但由于目前充填采矿的成本相对偏高，限制了该项技术在煤矿的试验与应用。在市场经济条件下，充填技术的关键是充填材料的选取及如何降低成本。另外就是充填技术本身，它应该包括充填系统与开采系统的协调；充填运输系统的畅通；充填后材料的力学特性等。顺利解决上述问题将根本改变将来我国经济发达区域的开采技术。为了降低充填成本，基于岩层控制的关键层理论，提出了部分充填（条带充填）控制开采沉陷的思路：仅充填部分采空区，只要保证未充填采空区的宽度小于覆岩主关键层的初次破断跨距，且充填条带能保持长期稳定，就可有效控制地表沉陷。
4.2煤与瓦斯共采。瓦斯是一种新能源，既可以用来发电，也可用作工业燃料、化工原料和居民生活燃料。因此若在开采高瓦斯煤层的同时，利用岩层运动的特点将煤层气开采出来将是我国煤层气开发的一条重要途径。减少巷道内的瓦斯含量，有效预防事故发生，让高瓦斯煤层变成低瓦斯煤层，实现安全生产。
4.3保水开采。保水采煤在不同的矿区有不同的技术内涵，缺水矿区要以水资源保护和利用为主；大水矿区，要以减少水资源破坏和防治水灾害为主。因此，保水开采包含水资源保护、水资源利用（煤水共采）和水灾害防治等多项重要内容。煤矿开采过程中破坏了地下含水层的原始径流，大量排出地下水；采空区上方导水裂隙带与地下水体贯通，形成大规模地下水降落漏斗，造成区域含水层水位下降，直接影响到区域水文地质条件。采动影响稳定后产生的地表沉陷往往影响到地表水体（河流、湖泊、井泉等）的原来形态，造成部分沟泉水量减少甚至干涸；影响当地居民正常的生产生活，进而影响区域植被生长，甚至土地沙漠化。我国大部分矿区处在干旱半干旱地区，而每年采煤破坏地下水22亿m3，可见保水开采具有重要的意义。
4.4煤矸石的综合利用。煤矿企业减少矸石排放的主要措施是将巷道布置在煤层内，也可以根据煤矸石的特点，进行综合利用。煤矸石分二类：一类是随着矿井建设、开拓掘进而产生的矸石，俗称“岩矸”，可以将井下岩巷掘进矸石不提升出井，将矸石充填到采空区，或进行巷旁与废弃巷道充填及矸石充填置换井下煤柱等。另一类是煤炭洗煤加工而产生的附产品，如洗选黑矸、筛上物、煤泥等，此类矸石可用于发电、供热，燃烧物还可用于制造砖、水泥、混凝土、砌砖、陶粒等。
4.5煤炭地下气化技术。煤炭地下气化是一种整体绿色开采技术，我国于1958～1960年曾在16个矿区进行试验。煤炭地下气化的特点是把埋藏在地下的煤炭直接变为煤气，通过管道把煤气供给工厂、电厂等各类用户，使现有的地下作业改为采气作业，是开采煤炭的一种新工艺。目前我国的地下气化技术仍处于工业试验阶段，有很多问题需要去研究和探索。
4.6减沉开采。减沉开采技术主要包括条带开采与充填开采。条带开采技术存在的主要问题是采出率低、浪费大量煤炭资源；而传统的全部充填开采技术存在的主要问题是充填成本相对煤炭价格偏高、充填材料来源受限、充填量大、充填工艺不能适应煤矿高效开采要求。为了降低充填成本，基于“关键层理论”，相关学者提出了部分充填（条带充填）控制开采沉陷的思路，并推广应用。近年来，我国在兖州、抚顺、大屯等矿区应用采空区上方离层裂隙注浆充填法也起到了减缓下沉速度和下沉量的作用，但开发廉价、性能优良的充填材料和提高对岩层移动控制规律的认识势在必行。
5、结语
煤矿绿色开采是我国煤矿发展的必然方向，是和谐矿区建设的重要指导，有着以关键层理论为基础的实施依据，框架体系内主要技术的发展将为我国煤炭开采中实现安全高效、经济环保提供重要保障，达到煤炭行业“低开采、高利用、低排放”的可持续发展目标。
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