煤炭资源作为一种关键的能源,是保障我国社会发展、科技进步、人民生活水平改善的关键一环[1]。传统的煤炭开采技术对煤炭的利用率不高、对生态环境的影响较大、对能源安全的威胁重大[2],因此在绿色理论下进行煤炭开采势在必行,对于我国的稳定快速发展意义重大[3]。
绿色理论起源于欧美发达国家,多年的实践表明这些国家也享受到了绿色发展带来的一系列福利;该理论的发展先后经历了废物最小化、无废工艺、清洁生产等一些列的阶段,并于二十世纪九十年代形成了一套完善绿色理论及技术。通常来讲绿色技术有相对绿色技术以及绝对绿色技术两种说法,但是归根结底是要将资源以及能源的浪费、对生态环境的污染达到最小化,对资源的综合利用达到最大化[4]。
因此,本文结合煤炭开采以及绿色理论在其中的应用进行分析。
煤炭的绿色开采渗透在煤炭开采的各个环节中,融汇于开采规划设计、开采技术选择、综合资源的利用以及协调发展的各个方面,推进煤炭绿色开采技术,主要可以从如下几个角度进行实施。
采用绿色采煤工艺,核心目的是要提升回采率,这可以通过进行流程再造,在煤炭开采是本着“宜综则综、宜炮则炮”的宗旨来优化采煤工艺,进而提升工作面单产量来实现;此外,也可以对不同开采大环境选取不同的采煤方法来实现,如果在建筑物的上方,则选择条带开采的方法更为适宜,当在建筑物的下方时则选择小型综采的方法更为适宜,而且在开采时要加大对边角煤以及小断面煤层的开采力度,这可以进一步将煤炭回收率提升到一个更高的水平。
采用清洁生产技术,主要目的是要尽量的降低废弃物的形成,主要可以通过全煤巷布置技术、锚杆支护技术、分采分拣分运技术、防割顶板底板技术、煤矸石井下填充技术以及利用瓦斯技术。
原煤洗选技术直接决定着煤产品的结构以及精煤的产出率,改进原煤洗选技术可以从如下几个方面来实现:
(1)选用洁净的原煤洗选以及加工技术,极大的提高精煤的产出率;
(2)选用防破碎技术以及封闭储存技术,极大的减少煤块的破碎。
强化采煤现场的管控,严格将非煤杂物与煤进行分别放置;此外在运输时要实现分装分运,避免混淆,同时要选择最优的途径进行运输以减少输送成本。
煤炭需要存储在封闭的仓库,严禁露天存放以避免煤炭存储过程中的污染;此外要保证运煤过程中的密闭性,以减少运输过程对环境的危害。
在实施煤炭的开采时,要根据关键层理论、遵循运动以及渗透定律以及开采区的裂纹生长规则等,在绿色理论的指导下衍生出的保水开采技术、煤与瓦斯共采技术、矸石回填技术以及充填开采技术等可以极大的保障煤炭开采的绿色化。
保水开采技术主要是要根据采煤区的实际情况来确定保水方式。在缺水采煤区,主要是要强化对水资源的综合利用以及保护;而在富水矿区,则要注重预防自然灾害的发生并避免对水资源的污染,在煤炭开采过程中会对地下含水层造成一定的影响,进而危害地表水体、河流、湖泊等,严重时会造成水量的变少而导致自然环境的恶化。
该技术主要是指在煤炭开采时根据上覆岩层矿压的变动,通过控制被卸压煤层来确定抽采时机并进行瓦斯抽去的技术,主要可以从如下几个方面进行完善。
(1)必须确保地质的安全。通过采用新型的地震勘测技术对采煤地的地质情况及煤层分布进行分析并评估煤层的厚度,通过技术设备对采煤形成的断层及裂缝等进行定向定位并核算采煤区的瓦斯分布以及含量,从而为煤与瓦斯共采提供理论数据。
(2)必须优化采煤区的布局。通过引入“分区建设、分区开拓、分区通风”的三分区系统确保生产的安全性,在一定程度上减小开采的工程量以及开采成本,同时也在一定程度上缩短了开采工期。
(3)必须推广新的开采方法。可以增加采区划分和布置范围并尽量的增加工作面和推进的长度,此外可以将巷道设置在煤层顶底板中进而更有利于瓦斯的抽采;当煤层倾角小于60o时则最好采用倾斜条带布置,若开采条件合适则要选择综采,如不合适则需要采用高档普采。
充填开采技术主要是指将充填的材料置于岩层中以缓解采煤作业对矿区的支撑压力,主要应用于建筑物、水体以及铁路等地下地区煤矿的开采;采用充填开采技术有利于采场以及巷道的保养,提升采煤效率并避免地表下沉或者变形的发生,进而保障矿区的安全以及环保,根据充填物不同大致能分为:矸石、水砂以及膏体充填。
采用煤矸石进行填充就是直接在井下采空区将采煤形成的矸石加以处理,这不仅可以对采矿废弃物进行合理的利用,同时也可以有效的提升资源的回收利用率同时减少因开采造成的危害;矸石充填技术是保障开采过程绿色化的一种关键手段。在填充过程中,通常可以对岩巷等进行深入的开掘,将其破碎后进行充填。
水砂充填技术主要是指采用管道的形式用水力将沙粒输送至采空区进行充填,是目前相对较为成熟的一种技术;该技术中采用的水砂主要是将经采出、破碎、筛选的成品砂与水进行混合而制备,随后经过充填管路输运到工作面的采空区,经脱水后即变成了充填体,脱出的水经过沉淀净化后用泵输送至蓄水池进行集中,随后拌砂时可以进行再次的循环使用。
膏体充填技术主要是将煤矸石、粉煤灰、水砂以及水泥等拌合形成的膏体,通过设备泵入采空区,该技术可以非常好的缓解地面的下沉,该技术可用于村庄以及复杂建筑物下煤炭大量开采的需求,是一种重要的绿色开采技术。
煤炭地下气化主要是将煤炭在地下进行热化反应气化,也是一种重要的绿色开采方法,该方法既避免了煤炭开采过程造成的污染,同时也可以避免煤炭开采后使用时给环境带来的二次伤害。常用的地下气化技术主要有:井式、长通道、大断面等气化技术。
绿色理论即避免资源以及能源的浪费、降低对生态环境的危害以及提升资源的综合利用率;究其在煤炭开采中的应用,贯穿在规划设计、方式选择、资源综合利用以及协调发展等多个方面,主要集中在绿色采煤工艺、清洁生产技术、优选原煤洗选深加工技术、清洁过程控制以及清洁储运;就绿色理论指导下的煤炭开采技术,主要集中在保水开采、煤与瓦斯共采、充填开采以及煤炭地下气化等开采技术领域;绿色理论指导下的煤炭开采技术是我国煤炭开采的发展方向,同时也是我国可持续发展的现实要求,相信随着绿色化煤炭开采的推广应用,定会为我国煤炭资源的利用最优化提供强有力的保障。
摘要：煤炭资源作为一种重要的能源,前期的粗放式开采对环境造成了极大的危害,推广绿色开采技术至关重要。本文从绿色理论出发,就其在煤炭开采过程中各个方面的应用进行分析,并对绿色理论指导下的煤炭开采进行详细的阐述,相信随着煤炭绿色开采技术的推广应用,定会为我国煤炭资源利用的最优化提供强有力的保障。
关键词：绿色理论,煤炭,开采技术
[1] 孟凡生,孙亚诺,刘丽.我国煤炭资源供给情景分析[J].中国能源,2016,38(1):40-42.
[2] 翟红卫.关于当前煤炭企业矿井开采危害的探讨[J].中国科技博览,2015,23:357.
[3] 何玉琪.绿色煤炭开采的技术探析[J].河南科技,2013,19:28.
[4] 姚树阳,吕学峰,秦兴林.简析煤炭绿色开采技术及其应用[J].内蒙古煤炭经济,2012,12:12-13.
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