煤矿开采（精选8篇）
绿色开采是煤炭开采的发展方向,对提高煤炭采出率、保护生态环境和实现煤矿可持续发展都具有十分重要的意义。本文分析了绿色开采技术,总结了我国煤矿绿色开采方法的发展现状,对科学采矿具有一定的指导意义。
关键词:绿色开采;保水开采;煤与瓦斯共采;充填开采;煤炭地下气化
煤炭开采造成岩层移动破坏,引起岩层中水与瓦斯的流动,导致煤矿瓦斯事故与井下突水事故;煤炭开采引起岩层移动,进而造成地表沉陷,导致农田、建筑设施的损坏;煤炭开采形成的大量堆积在地面的矸石,既占用良田,又造成环境污染;随着我国矿井开采深度的不断增加,矿山压力显现及冲击地压等动力灾害发生的频次增加,强度增大,危及矿井的安全生产。上述问题若得不到有效解决,在未来几十年内,随着能源总需求和煤炭产量的不断增长,煤炭资源开采所带来的矿区安全和生态环境问题将更为严重,人类的生存和社会发展环境将受到严重威胁。
根据我国的能源资源状况,煤炭作为我国最重要的一次性能源,在未来20年内,其在能源构成中的主体地位将不会改变。2020年我国煤炭消费量将达到40亿t。届时,煤炭产量很可能无法满足工业需求。不能再单纯地通过提高煤炭的产
量缓解煤炭供应的压力,而应该综合考虑发展煤炭循环经济,减少煤炭开采对环境的破坏,而且也应该把“发展煤炭循环经济,实现煤炭绿色开采”作为理念,大力发展绿色的采煤技术。煤炭绿色开采体系
煤矿绿色开采以及相应的绿色开采技术,在基本概念上是要从广义资源的角度上来认识和对待煤、瓦斯、水等一切可以利用的各种资源。基本出发点是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和社会效益。根据煤矿中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等,绿色开采主要包括以下内容:水资源保护—“保水开采”;瓦斯抽放—“煤与瓦斯共采”;土地与建筑物保护—“充填开采”;排放矸石占用土地污染环境—“煤炭地下气化”等。2003年,中国矿业大学钱鸣高院士首次提出了煤矿绿色开采的概念和技术体系,随后明确了实现煤炭资源开采和环境保护协调发展的绿色开采研究目标,为我国绿色开采技术的研究指明了方向。钱院士提出的绿色开采技术体系, 绿色开采理论依据:(1)关键层理论。
(2)开采对岩层移动的影响及移动规律。(3)水在裂岩体中的渗流规律。
(4)开采后岩层内节理裂隙分布发育规律等。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。煤与瓦斯共采
瓦斯既是矿井有害气体也是洁净能源。因此,应该使其资源化,其技术途径有:(1)采前抽采:若能在开采前将煤层内瓦斯抽出,则是利用瓦斯改善煤矿安全的最好办法。但由于我国大部分煤体透气性低,在本层内抽采瓦斯有难度。
(2)煤与瓦斯共采:开采后围岩压力降低,大量瓦斯在采空区释放,有利于瓦斯抽采,因此形成煤与瓦斯共采体系。
(3)废弃矿井抽采瓦斯。鉴于废弃矿井煤层经过采动而充满瓦斯,因而可以利用采动后岩体内裂隙场的分布及钻孔,将瓦斯抽排管装在井下、封闭井口后,抽出瓦斯。
(4)回风井回收瓦斯。
(5)煤与瓦斯共采的技术主要有:留巷钻孔法、卸压法等。4 充填开采
我国多数煤矿存在建筑物下、水体下、铁路下压煤的问题,充填采矿法对解决这类问题具有重要的意义。充填开采法是用充填材料充填采煤工作面采空区的岩层控制方法。该法可以缓和工作面支承压力产生的矿压显现,改善采场和巷道维护状况,有效减少地表下沉和变形,提高煤矿采出率,保护地面建筑物、构筑物、生态环境和水体。按照充填材料的不同,充填采矿法分矸石充填、水砂充填和膏体充填。
4.1 矸石充填利用井下采空区处置煤矸石的充填采煤方法,既可以减少煤矿固体废弃物排放,又可以减轻开采沉陷灾害、提高矿井资源回收率,是实现煤矿绿色开采的关键技术途径之一。
(1)抛矸机抛矸充填。将岩巷和半煤岩巷掘进矸石用矿车运至井下矸石车场,经翻车机卸载后,矸石经破碎机破碎,而后进入矸石仓。通过矸石仓下口,胶带或刮板输送机将破碎后的矸石运入上下山,而后由胶带或刮板输送机转载进入采煤工
作面回风平巷,再由工作面采空区可伸缩胶带输送机运至工作面采空区抛矸胶带输送机尾部,由抛矸胶带输送机向采空区抛矸充填。
(2)刮板输送机卸矸充填。充填装备由后端带悬梁的自移式液压支架和充填刮板输送机组成。在自移式液压支架后端增加后悬臂等配件,采用可调高但挂链悬挂充填刮板输送机溜槽,悬挂是为了增加充填垂直高度。输送机中部溜槽按顺序连接,并与机头和机尾组成整部刮板输送机。每2节中部溜槽设置1个溜矸孔,溜矸孔开在溜槽的中板上。由电机车牵引矸石矿车至采区矸石车场,通过翻车机卸载,矸石经转载机、破碎机进入矸石仓。破碎后的矸石经上下山输送机、平巷输送机运至液压支架后的充填刮板输送机,在采空区卸载。
(3)风力抛矸充填。风力充填材料粒度的直径不宜大于充填管道的1/2~1/3。并且要求充填材料沉缩率低、不自然、腐蚀性小。矸石经充填机、充填管路充填采空区。一般采煤机割两刀煤充填一次,充填步距1.2~1.6 m,每次充填长度6~9 m,工作面每向前推进50~100 m,充填机前移一次。机械矸石充填对充填材料要求不严格,使用设备也较少,在我国山东矿区发展较快,有推广趋势。
4.2 水砂充填水砂充填采煤法是利用水力通过管道把充填材料沙粒送入采空区的充填采煤法。我国早在20世纪
初就开始应用水砂充填采煤法,目前水砂充填技术已经十分成熟。在地面用矿车将采出、破碎及筛分后的成品砂运到贮砂仓贮存。在贮砂室,砂与水混合成砂浆,经充填管路送至工作面采空区,并在采空区脱水,砂子形成充填体,废水经采区流水上山和流水道流入采区沉淀池,经沉淀后,澄清的水流入水仓,用水泵经排水管将水排至地面贮水池,以供循环利用。水砂充填采煤法充填致密,可减少煤尘危害,能有效地控制地表下沉和变形,但井上下充填系统复杂,设备及设施投资大,充填材料昂贵,提高了吨煤成本。
4.3 膏体充填膏体充填技术是1979年在德国的格伦德铅锌矿首先发展起来的,由于膏体充填具有料浆质量分数高、充填效率高、成本较低等优点,这项技术试验成功以后在金属矿山得到较快的发展,在包括中国在内的许多国家得到应用。为解放村庄压煤,提高开采上限,提高煤炭资源采出率,延长矿井服务年限,太平煤矿与中国矿业大学合作开展了固体废物膏体充填不迁村采煤技术的研究。太平煤矿膏体充填系统是我国煤矿第一个膏体充填示范工程,2006年5月工业性试采取得成功。膏体充填采煤技术主要由三部分组成,即充填材料、充填设备与工艺、采动岩层充填控制理论。膏体是由煤矸石、粉煤灰、水砂、水泥等组成,由地面设备加工而成的类似牙膏的流体,具有十分良好的流动性和可泵性。充填时,膏
体通过巷道中的管路,由充填泵提供动力,输送到液压支架后的采空区。膏体充填技术的核心是膏体充填材料,膏体充填材料的强度对膏体充填的效果起决定作用。膏体充填后,地表下沉减小。膏体充填开采是绿色开采技术的重要组成部分,是解决煤矿开采环境问题的理想途径,是解决村庄等建筑物下大量压煤开采问题的迫切需要。煤炭地下气化
煤炭地下气化是指将地下煤炭通过热化学反应在原位把煤炭转化为可燃气体。可以部分消除煤炭开采对环境的污染和煤炭燃烧对生态环境的不利影响与破坏。煤炭地下气化是一种整体绿色开采技术。它开始于英国1912年,由于热值低、成本高而未得到发展。我国于1958-1960年曾在16个矿区进行试验,于1962年停止,1984年又开始了新的试验,1994年达到连续产气295 d,产气量为200 m3/h,热值13.81~17.57 MJ /m3,采用的是有井式、长通道、大断面的煤炭地下气化方法。2005年中国矿业大学与重庆中梁山矿业集团合作实现了连续稳定生产优质水煤气和混合煤气。但是,地下煤炭气化燃烧产生的苯和酚是致癌物质,有可能毒化水资源;燃烧形成的大量二氧化碳对空气也是严重的污染。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。结 语
资源与环境协调的绿色开采是解决煤炭开采环境问题的根本出路。要实现绿色开采,需要综合研究和解决经济与技术等方面的问题。绿色采矿可以减少环境污染,还能带来良好的社会经济效益。绿色采矿是形成绿色矿业及矿区绿色家园的重要组成部分,相信随着绿色开采的不断发展和完善,煤矿绿色开采一定会发挥它应有的作用,为人类与自然的协调发展做出贡献。
1 煤矿开采沉陷产生的不良影响
众所周知,煤炭开采在地下对地表下的煤层进行开发。原有地质构造被破坏,造成地质沉陷,直接影响了地表建筑物整体稳固性。要想规避对地表建筑物产生消极影响,需要对建筑物进行拆迁处理,而这一行为在一定程度上增加了煤炭开采成本[1]。另外,煤矿开采工作引起的地质沉陷问题,也会影响地表生态系统平衡。需要耗费大量的人力、财力恢复[2]。如开采沉陷引发的地表水下漏,对原有生态系统产生了消极影响。可见,煤矿开采沉陷产生不良影响需要我们给予足够的重视。在实践中,我们应重视对煤矿填充开采技术的应用,以此来防范上述风险。
2 部分填充开采技术概述及其具体应用
部分填充技术在煤矿开采中的应用,主要是对覆岩主关键层进行控制,以此来防范煤矿开采沉陷问题的出现。该项工作建立在地质移动规律基础之上,对覆岩主关键层进行控制,能够及时发现潜在风险,并控制破裂现象,进而确保地表建筑物、生态环境的良性运转。不同于全部填充技术,部分填充开采技术对于材料需求量较小,且实际效果较好[3]。唯一的差别是部分填充技术对人员专业知识及技能要求较高。如果技术水平达不到要求,将无法发挥填充作用。结合当前煤矿开采工作现状来看,受到诸多因素的影响,煤矿开采环境有所差别。因此选择的部分填充技术也应作出相应调整。具体来说:
2.1 条带采空区膏体填充
条带采空区膏体填充,在实际应用中,是指在煤层开采、顶板等过程中,尚未冒落的时候,采取膏体材料,对采空区部分空间进行填充,构筑相间充填条带,对覆岩构建支持架构。在具体工作中,值得注意的是,针对为充填的采空区宽度要进行合理的控制,确保其要小于覆岩关键层初次破裂间距,以便达到最佳控制目标。另外,在此过程中,应注意确保充填条带长期稳定,从而延长膏体填充体控制实效。目前,常用膏体填充技术主要有两种,一是布置短臂条带,并每间隔一个条带进行施工;二是长臂条带充填开采,当工作面开采完成后,构建长壁充填条带,并加强间隔距离的控制。
2.2 覆岩离层分区隔离注浆充填
该项技术是通过钻孔对岩层经过移动后形成的离层空洞,填充充填材料,给予覆岩一定的支撑力。通过这种方式,能够减缓覆岩移动速度,避免地表沉陷情况的产生。在具体实践中,我们应注意对覆岩离层位置、离层量进行高效控制,掌握离层动态变化规律,并根据实际情况,合理选择填充技术。覆岩里层注浆充填的最佳时机在关键层初次断裂后[4]。主要原因在于关键层之间的离层量较大,为填充提供了极大的支持。但是由于离层注浆充填并非固结的物质,不能够填满离层。因此,应立即进行支持,以此来阻断关键层继续断裂。
2.3 条带开采冒落区注浆填充
一般来说,条带开采会导致采空区及其上部岩层形成冒落区。如果冒落区失去承载力,将上部岩层的载荷集中到预留的煤柱上,对煤柱产生了过大的压力,进而导致煤柱发生形变。煤柱压缩形变,最终会导致地表沉陷。因此控制该问题的最佳技术就是对该区域进行注浆填充,对冒落层进行充填。在地表、井下通过钻孔方式,向冒落区进行注浆充填,促使其能够获取更强的承载能力[5]。经过充填处理后,能够有效缩短条带预设宽度,进而促使煤矿开采量有效提升。在填充材料选择方面,可以选择破碎的矸石,补充孔隙,既环保,且效果非常明显,能够有效分担荷载,从而降低地表沉陷程度。综合三种技术来看,部分填充仅针对采空区局部地区进行处理,凭借覆岩关键层结构、煤柱等能够防范开采塌陷情况的出现,从而削减填充任务量,进一步控制成本,为煤矿资源的开发奠定坚实的基础。随着煤矿资源开采的发展,相关主体还应加大对资金、人力的投入力度,研发更多新型填充技术,选择新型填充材料,提高资源利用率的同时,还能够为地层提供较强的支撑力,促使煤矿资源开采工作处于良性循环状态当中。
3 结论
根据上文所述,部分填充开采技术作为一项新型技术,是煤矿开采工作发展到一定阶段的产物,以其自身灵活性、经济性等优势成为煤矿资源开采持续发展不可缺少的一部分。因此在资源开采过程中,应从实际情况出发,坚持科学、合理原则,在煤炭资源开采之前,对地表、地下等情况进行充分考察,为后续工作顺利开展提供依据。另外,还应结合填充技术特点,进行针对性施工,促使技术能够最大限度上发挥积极作用,不断提高填充有效性,从而促进煤矿经济循环发展,为我国经济持续发展注入更多力量。
参考文献
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【关键词】绿色开采；关键层理论；岩层移动；开采技术运用
煤炭是大自然赋予我们的宝贵财富，其是工业的支柱，煤炭作为一种不可再生资源，在过去的采挖当中，煤矿渗水事故不断发生，煤矿瓦斯爆炸频繁出现，各种矸石堆积造成生态破坏，致使地球伤痕累累，环境污染严重。因此，发展煤矿绿色开采技术，使其成为今后煤矿开采主要方式。煤矿绿色开采技术运用的意义是在保护生态环境的前提下，增强煤矿煤炭采出率，实现煤矿绿色、健康、可持续发展。
1.致富露天煤矿简介
致富煤矿位于内蒙古自治区鄂尔多斯市准格尔旗境内，东胜煤田勃牛川普查区外围，具体位置在勃牛川以东、纳户沟以西以瓦窑圪堵为中心的一带地区，行政区划隶属准格尔旗纳日松镇（原大路峁乡）。据现在有关资料表明，矿区所在地区气候干燥、冬寒夏热，昼夜温差较大，多风少雨，沙尘暴时有发生。致富露天煤矿现阶段是露天开采煤矿，露天开采达不到国家关于煤况绿色开采技术的运用。基于此，本文结合致富煤矿露天开采过程对煤矿绿色开采技术进行探讨和分析。
2.煤矿绿色开采的内涵及技术构成
从广义概念来讲，在矿区范围存在的煤炭、地下水以及煤层范围的天然气（瓦斯）、土地、煤层掺杂的煤矸石以及矿区周边存在的其他矿均属于该矿区进行开发的对象，应该被充分开发。而传统的对矿井地下水及瓦斯的定义分别为：瓦斯是矿井中存在的一类以甲烷为主的有害气体，地下水是根据矿井地下情况、涌水量的一类水害情况，这些概念均将这些资源限定为有害物质，但是，显然将它们单纯的限定为有害物质的情况是不正确的。
所谓煤矿绿色开采及绿色开采技术是相对传统的广义资源论上提出的，其从资源角度上正确认识煤炭、瓦斯、地下水等一切在煤矿开采中的可利用资源均应被开发利用；其出发点为尽最大可能减少煤矿开采时对生态环境及其它资源的不良影响；根本目的是为了获取最大的经济效益及社会效益，按照煤矿开采中土地利用、地下水处理、瓦斯处理及矸石堆放等，煤矿的绿色开采技术主要分为以下内容：（1）对于水资源的保护一般以“保护开采”为主；（2）对于土地及周边建筑物的保护一般以“离层注浆，条带及充填技术”为主；（3）对于瓦斯的处理，一般可采取“煤与瓦斯共采”技术为主：（4）一些地下气化技术，这些技术组成了煤炭绿色开采的主题部分，其结构表达如图1所示：
3.煤矿绿色开采技术的重点运用
3.1对采空区进行充填技术
充填技术主要包括开采系统与充填系统的合理协调、充填运输系统的通畅及充填使用材料在填充完毕的处理技术等，如果可将上述问题解决将直接改变在发达地区的煤矿开采难题。为了达到降低成本的目的，目前使用的充填技术主要为，按照岩层控制理论，仅仅进行部分充填（条形充填），即仅对一些关键部位进行充填，且保证充填带的长久稳定，那么也可有效控制地表的沉陷。对采空区进行充填技术是煤矿绿色开采技术进行运用的重点技术之一，特别是在一些经济较为发达的地区进行开采之后，必须要重视对采空区的充填。充填采矿是解决煤矿开采后续问题的一项有效途径，但是因为现有的充填采矿成本相对不理想，使得该项技术在运用方面被限制。在市场经济下，制约充填技术发展的根本是充填材料的选择及怎样减少充填成本，另外就是充填技术本身存在着一定的缺陷。
3.2煤矿开采地下水的处理
在煤层开采过程中，如果关键层面被破断，在关键层内的地下水层将形成下降漏斗，而且它是否可以恢复，则取决于开采工作的进行。上表岩层是否存在软弱岩层，经过再次压实之后引起裂隙闭合进而出现隔水带，如果存在隔水带，则随着地表水的再次补给，下降漏斗会不断减小，最终消失。它对地面的影响与下降漏斗的出现大小及消失时间密切相关，致富露天煤矿地处我国内蒙古准格尔旗，该地区气候干燥、冬寒夏热、多风少雨，因此如果出现地下漏斗，那么仅仅依靠雨水进行补给是将会很困难。为了实现绿色开采的目的，就必须贯彻实行地下保水开采技术，即开采过后的地下水结构在很短时间内仍可恢复至原来状态，因开采出现的地下漏斗会迅速恢复，最终实现绿色开采。最后在开采结束之后还需要对周边地下水位进行调研同时要对矿区周边的各种生物诸如草、本等进行管理，看是否对它们造成了极大的影响，如果存在一定的影响，应该采取合理的措施予以保护。
3.3建筑物地底下采煤与减沉技术
（1）在关键理论支持下的建筑物地底下采煤技术的设计原则是在岩层控制理论的指导下提出的，同时在采煤设计的过程中还可以将不破坏关键层作为开采的主要设计原理。在建筑物下采煤的过程中为取得较大的经济效益同时预防建筑物受到损害，需要在掌握具体建筑物低下结构和关键结构层的特征参数并对它们进行控制，并要使用减沉开采技术中的各项数据进行设计。（2）在设计过程中可以根据关键层的位置对注浆减沉技术进行确定，对离层和破断特征参数进行合理的掌握，同时需要对注浆减沉技术的各种适应能力进行不断的分析和调整。
3.4瓦斯和煤的共同采集
在现阶段，我国煤矿煤层的开采过程中出现了变质高、渗透率低及气体的饱和度较小的特点，同时大多数的煤层渗透率在1以下，这样在共同采集煤层和瓦斯的过程中给瓦斯的开采带来了一定的影响。正是这个原因使得我国已经开钻的很多口井中较少能够出现稳产和高产井。根据相关经验证明，煤层的开采会给岩层的移动带来一定的影响，在渗透率较低的情况下，渗漏系数也会成倍至几十倍的增加，这就为瓦斯的移动和抽取创造了一定的条件。所以将瓦斯和煤层进行同时开采，不仅能够在一定程度上保证矿井的安全，还能够采集较为干净的能源。所以通过利用岩层的特点开采煤层气将是我国煤层开发的重要途径之一。
3.5地下煤炭气化技术
地下煤炭气化技术是现代重要的一种绿色开采技术。它的使用原理是在地底下进行热化学反应即在原来的位置将煤炭转移为可燃气体的先进技术，这能够在一定程度上改善传统的采煤方式。并能够改善井下工程的数量同时还可以减少艰苦作业的程度，除此之外，还能减轻煤炭开采过程中对环境的污染和破坏。经过10多余年的发展，煤炭地下气化技术有了一定的发展并积累了相关经验，为我国以后煤炭先进技术的发展奠定了一定的基础。在地下气化技术的发展方向，今后应解决的问题主要有：（1）热值的提高和将生产的气体变成适合于用户使用的气体；（2）科学化、规划化和标准化的行之有效的测控系统的建立，同时需将重点放在燃烧值和速度的控制技术上；（3）对燃烧处理后的气化炉体结构和地面的沉降情况进行研究；（4）对在地下煤炭气化技术生产过程中的致癌物质进行处理使其不对地下水源等产生污染，同时对在燃烧过程中对产生的二氧化碳进行处理，减少对空气的污染。
4.绿色开采技术的发展的前景及方向
在煤矿开采技术的发展过程中其应用前景十分的强大，但是同时在该工作的进行过程中也面临着很多问题和困难。要对不同的煤矿特点进行区分，并需要采用不同的绿色开采技术。对于高瓦斯矿井而言，需要将含有一定甲烷数量的瓦斯作为可利用的资源，将害处变为益处，实现煤与瓦斯的共同开采，将瓦斯作为一种新能源进行使用，不仅可以将其进行发电，还可以将其作为各种工业、化学用品和具体的生活原料等。所以在开采瓦斯和煤层的过程中，必须根据岩层的运动特点将其开采出来，将巷道内的瓦斯数量减少到一定的数量，能够在一定程度上对事故进行预防，让处于高密度的瓦斯变成低密度，实现煤层的安全生产。
在生产过程中，要根据煤层的具体条件，采取适宜的保水开采技术。保水开采指的是通过采用适宜的采煤工艺措施同时使用较合适的地面注浆措施，即在煤炭的开采过程中不破坏地下和地表的水资源，从而在一定程度上对矿井水资源进行保护和综合利用。在对煤层进行开采之后，在关键层断裂之后，将在上覆岩层中形成漏斗状的水层，地下水位在开采后的恢复工作是在工作面的推进过程中逐渐完成的，同时要对上覆岩层进行检查，确定其中是否存在着软弱岩层，若有软弱岩层存在，需要将导致裂缝产生的压实层进行隔离以形成隔水带。在开采过程中将井下采空区贯穿地表的裂缝进行处理，顶部上层中含水层中的水分在裂缝中进行漏失，从而造成该部分区域的地下水面出现干枯症状。对于干枯缺水矿层必须采用保水措施进行开发利用，同时要将保水区域作为重点的绿色矿区进行开发。
在具体的开采过程中，针对存在的施工措施需要在充填条的作用下进行开采等建筑物保护技术。通常情况下将减沉技术用于条带的开采和填充，在条带开采中主要的限制因素在于较低的采出率及对大量煤炭资源的浪费等。使用传统的全部填充的办法出现的主要问题有：填充过程中需要大量的填充材料，现有的各种填充技术不能适应高效采矿的需要。所以在绿色煤矿技术的开采过程中需要根据具体的情况使用合适的技术。
5.结语
随着我国社会经济的不断发展，在我国可持续经济总战略下，完成“矿业绿色开采”是我国社会、经济及生态环境所需要的共同目标，是切实构建我国环境友好型、资源节约型、能源创新型国家的必然趋势，要想做到绿色开采，首先需要相关部门提高经济及资源支持，其次需要相关工作人员切实加强学习研究并攻克各种技术，另外还应鼓励相关人员到煤矿一线进行实地研究，最终理论结合实际，共同研究出绿色开采的相关技术，并且在条件允许的情况下，加以推广利用。 [科]
【参考文献】
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[3]钱鸣高，许家林，缪协兴.煤矿绿色开采技术[J].中国矿业大学学报，2003，32（4）.
2.中线：腰线：
3.光面爆破：光面爆破简称光爆，是一种合理利用炸药能量、控制爆破作用范围和方向的控制爆破技术。光爆的标准：1.爆破后岩面上留下均匀岩痕的周边眼数不应少于周边眼数总数的50％；2.超挖尺寸不得大于150mm,欠挖尺寸不得超过质量标准规定；3.岩面上不应有明显的炮震裂痕。光爆的优点：不但降低了掘进费用，而且也减少了使用期间的维修费用。因此可以说光面爆破市一种成本低、功效高、质量好的爆破方法。
4.棚式支架有哪几种？各适用于哪类巷道支护？1.木支架：用于地压不大、断面较小、服
务年限较短的采区巷道或用于维修巷道和巷道掘进时作临时支护；2.金属支架：适用于地压大、地压不稳、围岩变形量大的巷道，支护断面面积一般不大于12平方米；3.装配式钢筋混凝土支架：适用于地压稳定、服务年限长、断面小于12平方米的巷道。
5.锚杆支护的作用原理及类型：原理：通过锚入围岩内部的锚杆，改变围岩本身的力学状
态，在巷道周围形成一个稳定的岩石带整体，利用锚杆与围岩共同作用，达到维护巷道稳定的作用。类型：1.金属倒楔式锚杆；2.钢筋或钢丝绳砂浆锚杆；3.树脂锚杆；4.快硬水泥锚杆。
6.喷射混凝土支护的作用原理：将一定配合比的水泥、砂子、石子和速凝剂的干拌合料，通过混凝土喷射机。输送管送至喷嘴口与水混合，以较高的速度喷射于围岩表面经凝结硬化而成的一种支护类型。
7.一次成巷及其优点：
8.煤巷和半煤岩巷施工的特点：
9.挑顶、卧底的含义各是什么？
姓名：刘正义
学号：201401020106
班级：采矿141
专业：煤矿开采技术
摘要
在实现煤炭生产工艺综合机械化的基础上，向遥控和自动化发展，机器人与人工智能和专家系统相结合，为采煤自动化开辟了新的途径。煤炭企业向大型化、集中化、多元化和国际化发展。煤矿企业经营也趋向多元化。针对我国煤炭开采以井工为主，很大一部分原煤产量来自井工开采这一状况。从重视国有重点煤矿采煤工作面的正常生产接替出发，结合我国煤层赋存条件复杂，呈现多样性，煤层厚度从零点几米到几十米之间变化这一实情，在分析煤矿高效集约化生产的共性及关键性技术以及采煤机械的技术现状与发展趋势的基础上，本文将具体阐述采掘技术及生产能力和安全发展问题。
目录
一、煤炭工业发展现状：............................................4（1）一改革开放以来煤炭工业取得显著成绩...4（2）二行业主要特点..........................................4 二、炭工业面临的主要挑战一资源保障问题：..6（1）二煤矿生产能力与技术结构问题.........7（2）三行业结构与企业发展问题......................8（3）四煤矿安全与矿区环境治理问题.........8（4）五煤炭运输与燃煤污染问题.......................9
三、煤炭工业发展的战略对策 ：.................................10 ①一.....................................1
1②二.....................................1
2③三.....................................12
④四.....................................1
3⑤五.....................................13
⑥六.....................................1
4⑦七.....................................14
⑧八.....................................14 四.煤矿发展：...............................16
采煤技术的现状与发展趋势
一、煤炭工业发展现状
煤炭是我国重要的基础能源和重要原料煤炭工业的发展支撑了国民经济的快速发展。在20世纪50年代和60年代煤炭在我国一次能源生产和消费结构 的比重分别占90和80以上2004年煤炭所占的比例分别为75.6%和67.7%。
（1）一改革开放以来煤炭工业取得显著成绩 ：
1煤炭产量持续增长全国原煤产量由改革开放初期的6亿吨左右提高到2004年产量19.56亿吨 增长2倍多处于历史最高水平为我国国民经济发展提供了能源保障。
2生产水平大幅度提高大中型煤矿机械化水平、单产、单进、原煤工效都逐年增高。建成了一批国 际领先、高产高效矿井初步建全了技术、设计、制造、培训比较完整的技术保 障体系。
3产业结构调整取得重大进展政企分开迈出重大步伐大多数国有大中型煤炭企业开始建立现代企业制
度。一些企业开始了跨地区、跨行业的产业联合煤、电、化、路、港、航产业链开始形成一批劣势企业退出市场。
4行业整体效益不断增加在经历三年严重的经济困难后2001年煤炭行业开始走出低谷呈现恢复性增长。2002年后步入快速增长周期经济运行质量不断提高。2004年全国规模以上煤炭企业补贴后实现利润达418亿元。
（2）二行业主要特点
：
1煤炭是资源性行业煤炭是不可再生的资源。煤矿的寿命取决于其所拥有的煤炭储量。我国大多数 煤矿远离城市和经济发达地区、社会负担重经济基础差。地区条件不一煤炭企业发展不平衡性在行业中十分突出。
2煤炭是高危行业因煤矿生产条件所限从历史上看在各国工业部门中煤矿的事故死亡率是最高的。我国煤矿95%生产能力是井工开采。高瓦斯和双突矿井占全国煤矿矿井总量的1/390矿井有煤尘爆炸危险性。随着开采深度增加影响安全生产因 素愈来愈多条件愈来愈复杂。
3煤炭是投资高风险行业煤矿开采环节复杂矿
井建设投资大周期长见效慢煤炭市场不确定因素多。因此从建井到生产经营风险大多数煤炭企业产业结构上的问题影响了企业市场适应能力和抗灾能力。
4煤炭是为国民经济发展做贡献的行业煤炭属于初级产品煤矿的效益向后续加工工业传递和辐射。单一的产品结构企业经济效益难以提高我国煤炭开采的价值和效益体现在后续产业和对国民经济发展的支撑作用。
二、煤炭工业面临的主要挑战一资源保障问题
我国煤炭品种齐全、资源比较丰富但资源勘探程度低经济可采储量和人均占有量较少资源破坏和浪费严重生态环境和水资源严重制约煤炭资源的开发。我国煤炭资源区域分布不均衡。秦岭、大别山以北煤炭储量占全国总储量的90.7%其中晋、陕、蒙三省区占全国的65%。资源保证程度低。截止2000年末我国尚未利用的精查储量约为600亿吨 目前可供大中型矿井利用的精查储量仅300亿吨左右。据估算到2020年煤炭精查储量需增加约1250亿吨。当前我国资源破坏和浪费严重。部分煤炭企业存在着“采厚弃薄”、“吃肥丢瘦”等浪费资源现象全国
煤矿平均资源回收率为30%35%左右资源富集地区的小型矿井资源回收率只有10%15%。我国适合建设大型煤炭基地的整装煤田随意被分割肢解现象严重。
（1）二煤矿生产能力与技术结构问题：
1煤矿生产技术水平低 全国采煤机械化程度仅为42除部分国有大矿之外大多数煤矿生产技术 水平低装备差效率低。特别是乡镇煤矿基本上是非机械化开采。2004年乡镇煤矿产量仍占我国煤炭总产量的39在资源消耗和人员伤亡上已付出了很大的代价。
2部分煤矿超能力生产据调查分析2003年国有煤矿的11.2亿吨产量中属于超能力和无能力矿井 生产的煤炭约为1.42亿吨占国有煤矿产量的13%。煤矿超强度超能力生产满足了国民经济发展对煤炭的需求但其造成的负面影响一是缩短煤矿开采年限二是威胁煤矿安全生产。
3大中型煤矿煤炭供给能力不足据预测我国现有生产煤矿和在建煤矿的合计生产能力到2010年和2020年分别为17.7亿吨和14.7亿吨。要实现煤炭产需平衡需要再建设一批新井和扩大现有煤矿的生产
能力预计到2010年和2020年分别需要再增加生产能力4.5亿吨和11.1亿吨。
（2）三行业结构与企业发展问题 ：
1煤炭产业集中度低2004年我国前8家煤炭企业市场集中度为20.68%远低于世界其它主要产煤国家。
2煤炭企业负担过重煤矿企业税负比1994年税制改革前提高了6个百分点2003年煤炭行业支 出铁路建设基金约100多亿元国有重点煤矿企业办社会问题突出地方政府接收困难原国有重点煤矿办社会年净支出60亿元2004年末原国有重点煤矿在职人员257万人由于所在地区社会承受能力弱难以减人提效。部分煤矿资源枯竭生产能力下降生产成本上升富余人员、工伤抚恤人员多转产困难。
3煤矿企业效益差、职工收入低2004年原中央财政煤炭企业补贴前亏损面仍高达48%补贴后仍有6%的企业亏损。2004年原国有重点煤矿在岗职工平均收入16812元低于全国平均水平。
（3）四煤矿安全与矿区环境治理问题：
1煤炭安全形势严峻2004年煤矿共死亡6027人
百万吨死亡率为3.08显著高于世界其它主要国家。如美国为0.03波兰0.09大多数煤矿生产和安全技术装备落后防灾抗灾能力差重大、特大事故频繁发生。2004年共发生死亡10人以上特大和特别重大事故42起死亡1008人。
2矿区环境治理问题矿井生产中排放的煤矸石约占原煤产量的810%现已累计堆存煤矸石30多亿吨占地超过15万亩。矿区地面塌陷、煤田自燃火灾、部分煤矸石自燃、煤矿瓦斯排放对生态环境构成严重影响。煤矿开采每年排出地下水约22亿立方米我国西北部主要煤炭产区煤炭开采加剧了水资源的匮乏对矿区生态环境造成影响。井下煤层气年抽出量约100亿立方米90直接排放到大气中。
（4）五煤炭运输与燃煤污染问题 ：
1煤炭运输制约
我国煤炭资源主要分布在西北部而煤炭消费重心在东南部形成了“北煤南运、西煤东调”的格局运输距离长运输费用高影响煤炭供应能力和市场竞 争力铁路运力不足的问题将长期存在港口吞吐能力满足不了需要公路长距离运输成本过高。
2煤炭消费与环境保护问题
煤炭在利用过程中将产生大量的污染物和温室气体。特别是煤炭的不合理利用排放了大量烟尘和有害气体严重污染环境。随着煤炭消费量的增加环境 保护压力将越来越大。我国酸雨覆盖区已扩大到约占国土总面积的30%SO2排放的75%以上来源于 燃煤。2003年SO2排放总量增加至2158万吨酸雨污染加重。2003年燃煤总量增加烟尘排放总量增加至1047万吨。我国CO2排放量目前居世界第二位CO2的排放约80%来自煤炭燃烧。
三、煤炭工业发展的战略对策
通过优化结构、合理开发利用保障煤炭长期稳定供给促进煤炭行业健康、协调、可持续发展。煤炭是我国重要的基础能源和重要原料是不可再生的矿产资源。煤炭生产是高危险性和高风风险的行业要把节约资源、保障安全和保护环境放在重要的位。置合理开发利用以保障煤炭长期稳定供给。煤炭行业必须淘汰技术落后的粗放型生产方式走新型工业化道路国家应制定长远战略对煤炭资源实行保护性 开采和利用。优化行业结构。我国煤炭产业集中度仍然很低具备安全生产条件的煤矿生产能力不足必须抓好大型煤炭基地建设培育和发展大型煤炭企业
集团。煤炭是艰苦和危险的行业必须改善行业的发展环境以吸引投资和人才。优化生产技术结构进一步用先进适用技术改造和提升煤炭工业。要搞好新井建设和现有矿井技术改造建设高产高效矿井促进产业升级实现煤矿生产技术装备的现代化要全面提高煤矿开采技术水平支持大型煤炭企业通过收购、兼并、联合、重组方式改造中小煤矿要逐步淘汰资源回收率低、安全条件差的落后生产技术支持依法生产的小煤矿通过技术改造实现有序健康发展。优化产品结构提高煤炭及煤炭行业的竞争力。发展和推广应用洁净煤技术通过煤炭高效洁净利用技术减少煤炭利用过程中的污染物和温室气体排放提高煤炭的竞争力通过煤炭加工和转化延长煤炭产品的产业链拓展煤炭市场。
①一培育和发展大型企业和企业集团通过市场引导和政府推动积极培育和发展跨地区、跨行业、跨所有制、跨国经营、亿吨级以上的大型企业集团。这些企业集团国内市场占有率将达到60%以上成为商品煤供应基地、出口煤基地、煤炭深加工基地和市场投资主体。鼓励煤炭企业发展相关产业。支持煤电联营鼓励煤炭与电力企业联合建立坑口电厂支持
煤炭企业与冶金、化工和建材行业实现上下游产业的联营。
②二建设大型煤炭基地根据国务院“重点支持大型煤炭基地建设促进煤电联营形成若干个亿吨级煤炭骨干企业”的决策结合煤炭开发布局选择煤炭资源条件好具有发展潜力的矿区作为大型煤炭基地。抓好基地内主要矿区的新井建设和现有矿井技术改造提高大型煤炭基地产能比重。建设大型煤炭基地提高大中型煤矿的技术水平和生产能力保障煤炭长期稳定供给。13个大型煤炭基地现有煤矿生产能力8亿吨预计2010年达到15亿吨2020年达到18亿吨。
③三建设高产高效矿井、全面提高煤矿开采技术水平大力发展综合机械化采掘技术推进高产高效煤矿建设实现煤矿高效、安全、洁净开采。建设一批大中型现代化矿井对现有大中型矿井进行技术改造联合改造小煤矿全面提高煤矿开采技术水平和资源采出率。我国煤矿采煤机械化程度仅为42小型煤矿采煤方法和采煤工艺必须进行改革要逐步淘汰和禁止非正规采煤方法和落后的采煤工艺大力推广机械化采煤技术。
④四建立煤矿安全长效机制提高安全生产准入门槛。目前乡镇小煤矿产量仍占我国煤炭总产量的39%乡镇小煤矿生产保障了我国煤炭需求的供给但在资源消耗和人员伤亡上付出了很大的代价。必须建立严格的煤炭开采准入制度逐步淘汰安全条件差的落后煤矿。加大煤矿安全投入。国家继续对煤炭行业特别是煤矿安全给予必要的政策支持重点支持大中型煤矿技术改造。在规范煤矿维简费管理的基础上严格安全费用提取和使用加大煤矿安全生产设施投入。加大监察执法力度。加强对各类煤矿的安全监察依法惩处违法违规现象做到有法必依执法必严违法必究。在2010年前全国煤矿百万吨死亡率力争从2004年的3.08降到1.5以下其中大型煤矿为0.4以下。
⑤ 五加强煤炭开发的资源保障增加煤炭资源勘查投入。要建设大型煤矿和煤炭基地应为煤炭资源勘探的投入创造良好的环境。加强资源管理。资源勘探开发登记、矿业权设置必须符合煤炭开发规划和矿区总体规划。国家要控制大型矿区勘查开发规划的审批。提高煤炭资源利用率。制定可行的管理措施和经济政策激励企业珍惜煤炭资源不断提高资源回
收率。
⑥六大力开发和推广洁净煤技术洁净煤技术可使煤炭成为高效和比较洁净利用的燃料是中国能源可持续发展的现实选择包括四个部分即煤炭加工技术、燃烧技术、煤炭转化技术和开发利用中的污染控制技术。中国已成为世界煤炭焦化生产、消费及贸易大国。通过气化、液化等转化技术生产替代石油的发动机燃料和化工产品如乙烯、丙烯等。大力发展现代化高效燃煤发电技术改变我国终端能源的消费结构少煤炭直接燃烧造成的污染和温室气体排放保障能源供给和安全。
⑦七资源综合开发与环境保护开发煤层气资源。依托资源和政策优势当前以地面开发与煤矿井下瓦斯抽放相结合实现煤层气开发产业化变废为宝、变害为利。做好水资源保护与矿井水利用矿区土地复垦与环境保护控制煤矸石的产出量提高煤矸石的综合利用率。
⑧八关注煤炭行业发展的深层次问题
1提高煤炭运输能力加快铁路运煤通道建设提高煤炭运输能力放开铁路运输价格取消计划内 外双重价格尽快取消铁路建设基金。
2切实减轻煤炭企业税收负担借鉴国外主要采煤国家经验制定符合煤炭工业发展规律的税收政策体系公平税负。按照国务院1994年确定的“既要建立新的增值税机制又要照顾煤炭行业的实际困难不增加国有重点煤炭企业的税负水平保持1993年3.35%的税负的原则”调整煤炭税收政策。
3加快分离企业办社会职能加快企业主辅分离分离企业办社会的职能努力拓宽就业渠道做好煤矿及矿区人员的再就业工作。
4建立和完善煤矿准入和退出机制规范煤矿准入标准建立和完善勘探开发资质认证制度提高资源开发、土地利用、环境保护准入门槛减少煤矿数量提高产业集中度。坚决关闭开采方式落后和不符合基本安全生产条件的小煤矿严厉打击非法开采现象保障安全生产。解决煤矿衰老报废的转产、人员安置等问题鼓励和引导企业调整产业结构发展替代产业为其生存和发展创造良好的外部条件。
5科学界定煤炭产业地位参照国际的有关做法可将煤炭行业划入第一产业范围制定相关法律、法规和与其产业地位相适应的财政、税收、金融、投资政策。
6建立煤炭价格形成机制政府应考虑煤炭资源、环境治理、煤矿安全、煤矿衰老报废等成本因素制定 合理的煤炭指导价格鼓励煤炭企业积极与发电企业协商确定电煤价格签订中长期合作协议。
7稳定煤炭进出口政策要从有利于煤炭工业长远发展出发按照世界贸易组织规则依据资源和市场 需求调整煤炭产品的进出口结构加强出口煤基地建设稳定出口份额。四.煤矿发展：
针对现在煤矿的现状，我认为应该要把煤矿未来发展放在第一位，做好长久发展的思想准备，首先煤矿工作人员应该提高自己的专业水平为没煤矿将来发展打好基础，煤矿的发展主要还是人员的发展一定要有高级技术人员才能保证煤矿生产所需。其次煤矿安检人员要做好俩点：1.提高自己的煤矿安全管理的知识，对煤矿出现的问题要能第一时间发现,按煤矿《安全规程》作出处罚，让煤矿在第一时间整改。2.煤矿安全管理人员要有良好职业品德。这样煤矿的发展前进就会有很大的空间。
谢谢！
1.煤矿绿色开采技术
2.我国煤矿开采技术发展的方向探讨
3.关于煤矿安全开采决策关键技术的基础研究的建议 4.我国井工煤矿开采技术现状和发展展望 5.××煤矿开采易自燃煤层防火技术研究 6.FLAC在煤矿开采沉陷预测中的应用及对比分析 7.煤矿开采沉陷有效控制的新途径 8.煤矿开采沉陷生态破坏综合防治技术 9.煤矿开采深度现状及发展趋势 10.浅谈煤矿厚煤层的开采
11.煤炭的科学开采及有关问题的讨论 12.××煤矿开展开采技术的可持续发展研究 13.浅析煤矿深井开采矿压显现规律与控制 14.浅谈地质工作在露天采矿中的作用 15.煤矿开采巷道到煤层最小法距点的求取 16.××煤矿开采—煤层水文地质浅析 17.基于plc的煤矿主通风机监控系统
18.煤矿井工开采排水设备自动控制系统的开发研究 19.薄煤层机械化开采设备的发展
20.中国煤矿煤与瓦斯突出现状及防治对策 21.矿井瓦斯综合治理及其利用研究
长时间以来, 由于受到多种因素的影响, 国内许多煤矿在开采的过程中, 都是选择较为传统的开采方式。在长期的开采过程中, 自然环境遭到了严重的破坏, 而环境遭受的破坏正是开采技术落后的重要表现。一方面开采量在不断的上升, 另一方面开采技术没有得到大的改善, 对自然环境的破坏力度非常之大, 其破坏主要表现在下面几个方面。
(1) 水资源污染十分严重。相对于全球的人均水资源拥有量来说, 国内的水资源是十分短缺的, 人均水资源占有量非常小。而煤矿开采一直沿用传统方式不断大量进行开采, 对本身就短缺的水资源造成了严重的破坏, 如果不加以治理, 长期继续对水资源进行破坏, 在不久的将来, 国内将会出现严重的水资源危机。
(2) 土地资源破坏严重。在传统的煤矿开采方式中, 既有地面作业, 同时也有地下作业, 而众所周知, 地上作业也就是常说的露天开采, 也就是对地皮表下的煤矿进行开采, 在开采结束以后, 许多土地就遭到了破坏, 无法恢复基本的耕地。而井下作业方式中, 由于开采技术较为落后, 很多在开采结束以后, 地表出现了塌陷等情况, 一方面带来了安全隐患, 同时也破坏了土地。
(3) 大气污染严重。在传统的煤矿开采技术当中, 对瓦斯的抽排将直接影响开采作业的正常运行, 这样完全不经过处理的将瓦斯排放到空气中去, 进而就会造成严重的大气污染, 如果是在某一个区域当中, 瓦斯的浓度达到一定数值之后, 将会带来爆炸的安全危险, 同时也会影响周围居民的身体健康。
2 绿色开采技术分析
(1) 保水开采技术。什么是保水开采技术, 实际上就是在煤矿的开采过程中, 采取相关的地面注浆技术和先进的采煤工艺, 保障地下水和地表水都不受煤矿开采所带来的影响。在开采的过程中, 会带来岩层的不断断裂, 因此会对地下水带来严重的影响, 容易形成下降漏斗。比如:在煤炭大省山西, 在煤矿开采以后, 岩层就出现了断裂, 进而让地下水不断下沉, 不断遗漏, 慢慢的就造成了地下水枯竭。
(2) 减沉开采。该开采技术主要由两个方面组合而成, 一方面是充填开采技术, 另一方面是条带开采技术。而充填开采其开采成本较高, 施工工艺难度系数较大;条带开采其开采效率较为低下, 对资源的浪费较为严重。为了提升减沉开采技术的有效性, 降低开采成本, 相关的研究机构和专家认为, 采用部分填充的方法能有效的解决这一问题, 也就是所谓的条带充填, 用以解决开采区域下沉的问题, 目前这一方法是实际的开采过程中应用得比较多。
(3) 瓦斯和煤炭共采技术。众所周知, 瓦斯是一种有害气体, 同时也是一种新型能源。在过去的煤矿开采技术当中, 百分之九十以上都是采取的是抽排的方式处理瓦斯, 将瓦斯抽排以后, 在进行开采, 这种传统的开采方式严重的浪费了资源。为了节约资源和提升资源的利用效率, 可以采取煤矿和瓦斯共采的技术。采取该技术, 一方面可以降低井下瓦斯的含量, 另一方面也降低了瓦斯带来的安全隐患, 保障了生产安全, 也将瓦斯进行了充分的利用, 有效的提升了企业的经济效益。
(4) 煤巷特殊支护技术。在煤矿开采的过程中, 采取煤巷特殊支护技术, 有利于保障煤矿设备能有效的产生作用, 让煤炭开采顺利有序进行。伴随着国内煤巷特殊支护技术不断取得突破, 安全设施不断完善, 开采安全性不断提高, 为大采深、软弱破碎围岩、高应力煤层开采提供了安全保障, 有效的提升了煤炭的开采效率。煤巷特殊支护技术已经成为了未来煤矿开采技术研究方面的重大课题。
3 结语
综上所述, 伴随着国家对环境污染、大气污染的重视, 能源消耗要求逐年降低, 在这种大背景下, 国内未来的煤矿开采作业方式应该不断的朝着纵深方向前进, 也要求不断的创新开采技术, 完善相关的开采措施, 努力保护好环境资源不受破坏, 这就充分的为绿色开采技术在未来煤矿开采中应用提供了可行性。同时, 在未来推广绿色开采技术的过程中, 必须要高度重视煤矿开采给土地资源、水资源等带来的严重破坏, 绿色开采技术一方面能保证煤矿开采的高效性, 另一方面还是一种环保和绿色的开采技术, 是一种十分值得在未来煤矿开采中推广的先进技术, 该技术的大量运用能切实的提升煤炭企业的经济效益, 也会带来非常明显的社会效益。
摘要：近些年来, 伴随着科学技术的不断发展, 我国的煤炭开采基本实现了机械化生产, 其年开采量也在不断的提升。煤炭资源的大量开采和使用在一定程度上保证了国家经济的快速发展, 但是, 在开采的过程中, 对环境的破坏和空气的污染是十分严重的, 同时还存在着许多重大的安全隐患, 影响着开采员工的生命财产安全。这和国家推行绿色经济和可持续发展的战略是完全背离的。因此, 采取绿色的开采技术进行开始十分必要。
关键词：技术分析,绿色开采,煤矿,环境影响,社会效益
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关键词 绿色开采 保水开采 煤与瓦斯共采 充填开采 煤炭地下气化
煤炭开采造成岩层移动破坏，引起岩层中水与瓦斯的流动，导致煤矿瓦斯事故与井下突水事故；煤炭开采引起岩层移动，进而造成地表沉陷，导致农田、建筑设施的损坏；煤炭开采形成的大量堆积在地面的矸石，既占用良田，又造成环境污染。随着我国矿井开采深度的不断增加，矿山压力显现及冲击地压等动力灾害发生的频次增加，强度增大，危及矿井的安全生产。上述问题若得不到有效解决，在未来几十年内，随着能源总需求和煤炭产量的不断增长，煤炭资源开采所带来的矿区安全和生态环境问题将更为严重，人类的生存和社会发展环境将受到严重威胁。
根据我国的能源资源状况，煤炭作为我国最重要的一次性能源，在未来20年内，其在能源构成中的主体地位将不会改变。2020年我国煤炭消费量将达到40亿t。届时，煤炭产量很可能无法满足工业需求，不能再单纯地通过提高煤炭的产量缓解煤炭供应的压力，而应该综合考虑发展煤炭循环经济，减少煤炭开采对环境的破坏，而且也应该把“发展煤炭循环经济，实现煤炭绿色开采”作为理念，大力发展绿色的采煤技术。
一、煤炭绿色开采体系
煤矿绿色开采以及相应的绿色开采技术，在基本概念上是要从广义资源的角度上来认识和对待煤、瓦斯、水等一切可以利用的各种资源。基本出发点是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和社会效益。根据煤矿中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等，绿色开采主要包括以下内容：水资源保护——“保水开采”；瓦斯抽放——“煤与瓦斯共采”；土地与建筑物保护——“充填开采”；排放矸石占用土地污染环境——“煤炭地下气化”等。2003年，中国矿业大学钱鸣高院士首次提出了煤矿绿色开采的概念和技术体系，随后明确了实现煤炭资源开采和环境保护协调发展的绿色开采研究目标，为我国绿色开采技术的研究指明了方向。他钱院士提出的绿色开采技术体系，绿色开采理论依据：（1）关键层理论。（2）开采对岩层移动的影响及移动规律。（3）水在裂岩体中的渗流规律。（4）开采后岩层内节理裂隙分布发育规律等。
二、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。
三、煤与瓦斯共采
瓦斯既是矿井有害气体也是洁净能源。因此，应该使其资源化，其技术途径有：
1.采前抽采。若能在开采前将煤层内瓦斯抽出，则是利用瓦斯改善煤矿安全的最好办法。但由于我国大部分煤体透气性低，在本层内抽采瓦斯有难度。
2.煤与瓦斯共采。开采后围岩压力降低，大量瓦斯在采空区释放，有利于瓦斯抽采，因此形成煤与瓦斯共采体系。
3.废弃矿井抽采瓦斯。鉴于废弃矿井煤层经过采动而充满瓦斯，因而可以利用采动后岩体内裂隙场的分布及钻孔，将瓦斯抽排管装在井下、封闭井口后，抽出瓦斯。
4.回风井回收瓦斯。
5.煤与瓦斯共采的技术主要有：留巷钻孔法、卸压法等。
四、充填开采
我国多数煤矿存在建筑物下、水体下、铁路下压煤的问题，充填采矿法对解决这类问题具有重要的意义。充填开采法是用充填材料充填采煤工作面采空区的岩层控制方法。该法可以缓和工作面支承压力产生的矿压显现，改善采场和巷道维护状况，有效减少地表下沉和变形，提高煤矿采出率，保护地面建筑物、构筑物、生态环境和水体。按照充填材料的不同，充填采矿法分矸石充填、水砂充填和膏体充填。
1.矸石充填。利用井下采空区处置煤矸石的充填采煤方法，既可以减少煤矿固体废弃物排放，又可以减轻开采沉陷灾害、提高矿井资源回收率，是实现煤矿绿色开采的关键技术途径之一。
（1）抛矸机抛矸充填。将岩巷和半煤岩巷掘进矸石用矿车运至井下矸石车场，经翻车机卸载后，矸石经破碎机破碎，而后进入矸石仓。通过矸石仓下口，胶带或刮板输送机将破碎后的矸石运入上下山，而后由胶带或刮板输送机转载进入采煤工作面回风平巷，再由工作面采空区可伸缩胶带输送机运至工作面采空区抛矸胶带输送机尾部，由抛矸胶带输送机向采空区抛矸充填。
（2）刮板输送机卸矸充填。充填装备由后端带悬梁的自移式液压支架和充填刮板输送机组成。在自移式液压支架后端增加后悬臂等配件，采用可调高但挂链悬挂充填刮板输送机溜槽，悬挂是为了增加充填垂直高度。输送机中部溜槽按顺序连接，并与机头和机尾组成整部刮板输送机。每2节中部溜槽设置1个溜矸孔，溜矸孔开在溜槽的中板上。由电机车牵引矸石矿车至采区矸石车场，通过翻车机卸载，矸石经转载机、破碎机进入矸石仓。破碎后的矸石经上下山输送机、平巷输送机运至液压支架后的充填刮板输送机，在采空区卸载。
（3）风力抛矸充填。风力充填材料粒度的直径不宜大于充填管道的1/2～1/3。并且要求充填材料沉缩率低、不自然、腐蚀性小。矸石经充填机、充填管路充填采空区。一般采煤机割两刀煤充填一次，充填步距1.2 m～1.6 m，每次充填长度6 m～9 m，工作面每向前推进50 m～100 m，充填机前移一次。机械矸石充填对充填材料要求不严格，使用设备也较少，在我国山东矿区发展较快，有推广趋势。
2.水砂充填。水砂充填采煤法是利用水力通过管道把充填材料沙粒送入采空区的充填采煤法。我国早在20世纪初就开始应用水砂充填采煤法，目前水砂充填技术已经十分成熟。在地面用矿车将采出、破碎及筛分后的成品砂运到贮砂仓贮存。在贮砂室，砂与水混合成砂浆，经充填管路送至工作面采空区，并在采空区脱水，砂子形成充填体，废水经采区流水上山和流水道流入采区沉淀池，经沉淀后，澄清的水流入水仓，用水泵经排水管将水排至地面贮水池，以供循环利用。水砂充填采煤法充填致密，可减少煤尘危害，能有效地控制地表下沉和变形，但井上下充填系统复杂，设备及设施投资大，充填材料昂贵，提高了吨煤成本。
3.膏体充填。膏体充填技术是1979年在德国的格伦德铅锌矿首先发展起来的，由于膏体充填具有料浆质量分数高、充填效率高、成本较低等优点，这项技术试验成功以后在金属矿山得到较快的发展，在包括中国在内的许多国家得到应用。为解放村庄压煤，提高开采上限，提高煤炭资源采出率，延长矿井服务年限，太平煤矿与中国矿业大学合作开展了固体废物膏体充填不迁村采煤技术的研究。太平煤矿膏体充填系统是我国煤矿第一个膏体充填示范工程，2006年5月工业性试采取得成功。膏体充填采煤技术主要由三部分组成，即充填材料、充填设备与工艺、采动岩层充填控制理论。膏体是由煤矸石、粉煤灰、水砂、水泥等组成，由地面设备加工而成的类似牙膏的流体，具有良好的流动性和可泵性。充填时，膏体通过巷道中的管路，由充填泵提供动力，输送到液压支架后的采空区。膏体充填技术的核心是膏体充填材料，膏体充填材料的强度对膏体充填的效果起决定作用。膏体充填后，地表下沉减小。膏体充填开采是绿色开采技术的重要组成部分，是解决煤矿开采环境问题的理想途径，是解决村庄等建筑物下大量压煤开采问题的迫切需要。
五、煤炭地下气化
煤炭地下气化是指将地下煤炭通过热化学反应在原位把煤炭转化为可燃气体。可以部分消除煤炭开采对环境的污染和煤炭燃烧对生态环境的不利影响与破坏。煤炭地下气化是一种整体绿色开采技术。它开始于英国1912年，由于热值低、成本高而未得到发展。我国于1958年-1960年曾在16个矿区进行试验，于1962年停止，1984年又开始了新的试验，1994年达到连续产气295 d，产气量为200 m3/h，热值13. 81～17. 57 MJ /m3，采用的是有井式、长通道、大断面的煤炭地下气化方法。2005年中国矿业大学与重庆中梁山矿业集团合作实现了连续稳定生产优质水煤气和混合煤气。但是，地下煤炭气化燃烧产生的苯和酚是致癌物质，有可能毒化水资源；燃烧形成的大量二氧化碳对空气也是严重的污染。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。
六、结束语
资源与环境协调的绿色开采是解决煤炭开采环境问题的根本出路。要实现绿色开采，需要综合研究和解决经济与技术等方面的问题。绿色采矿可以减少环境污染，还能带来良好的社会经济效益。绿色采矿是形成绿色矿业及矿区绿色家园的重要组成部分，相信随着绿色开采的不断发展和完善，煤矿绿色开采一定会发挥它应有的作用，为人类与自然的协调发展做出贡献。
参考文献
[1]刘开明.优化配煤生产优质焦炭[J].燃料与化工，2006，37（5）：8-10.
[2]缪协兴，钱鸣高.中国煤炭资源绿色开采研究现状与展望[J].采矿与安全工程学报， 2009（3）：1-13.
[3]黄庆享.煤炭资源绿色开采[J].陕西煤炭，2008（03）：18-21.
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