浅谈煤矿绿色开采技术

王忠成/方正县煤矿安全生产监督管理局

浅谈煤矿绿色开采技术

王忠成/方正县煤矿安全生产监督管理局

循环经济是指遵循自然生态系统的物质循环和能量流动规律重构经济系统，将经济活动高效有序地组织成一个“资源利用-绿色工业-资源再生”的封闭型物质能量循环的反馈式流程，保持经济生产的低消耗、高质量、低废弃，从而将经济活动对自然环境的影响破坏减少到最低程度。它不同于传统经济的“高开采、低利用、高排放”，而是达到“低开采、高利用、低排放”的可持续发展目标。对矿业来说就是要实现“绿色矿业”。“绿色矿业”的核心内容之一就是要产现“绿色开采”。我们必须充分考虑我国资源相对短缺、环境比较脆弱的基本特点，建立起适合我国国情的资源节约、环境友好的新型工业化发展道。

矿区在开发建设之前与周围环境是协调一致的，而进行开发建设后，强烈的人为活动使环境发生了巨大的变化，由此形成了矿区独特的生态环境问题。

煤炭开采形成的环境问题主要有：

1.对土地资源的破坏和占用。

2.对水资源的破坏和污染。

3.对大气环境的污染。

一、绿色开采的内涵与技术体系

从广义资源的角度来讲，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，可以加以利用。

煤矿绿色开采以及相应的绿色开采技术，在基本概念上是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。

绿色开采技术主要包括以下内容：

1.水资源保护，形成保水开采技术。

2.土地与建筑物保护，形成离层注浆、充填与条带开采技术。

3.瓦斯抽放，形成“煤与瓦斯共采”技术。

4.煤层巷道支护技术与减少矸石排放技术。

5.地下气化技术。

以上内容构成的绿色开采技术。体系简要表达如图1所示。

二、绿色开采技术的主要内容

1.保水开采技术。煤层开采后，随着关键层的破断，在该区域内地下水将表成下降漏斗。地下水位能否恢复，则取决于取决于随着工作面的推进，上履岩层中是否有软弱岩层经重新压实导致裂隙闭合而形成隔水带。若有隔水带，则随着雨水的再次补给，下降漏斗也将随之消失。下降漏斗对地面生态的影响取决于漏斗形成与消失的时间间隔。

2.建筑物下采煤与减沉技术。

3.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。

4.煤与瓦斯共采技术。我国煤层普遍具有变质程度高、渗透率低和含气饱和度低的特点，70%以上煤层的渗透率小于1× 10-3μm2，这对我国开展煤层瓦斯采前预抽是极为不利的。正因为如此，我国已钻的200多口采前地面煤层气井中，稳产高产井很少，单井产量超3000m3/d的也只有约30口。实践证明，一旦煤层开采引起岩层移动，即使是渗透率很低的煤层，其渗透率也将增大数十倍至数百倍，为瓦斯运移和抽放创造了条件。因此若在

开采时形成采煤和采瓦斯两个完整的系统，即形成煤与瓦斯共采技术，则不仅有益矿井的安全，而且采出的还是洁净能源。因此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。

5.煤巷支护技术与减少矸石排放技术。采矿引起的矸石排放对环境形成不利影响，而减少矸石排放的主要措施是将巷道设置在煤层内。巷道维护是煤矿的永恒主题。过去，鉴于煤巷围岩变形大且不可抗拒，因此维护原理是：“大断面预留量-可缩性支架-巷旁充填”。目前推行锚杆支护，首先是能否在煤巷中全面使用锚杆支护。显然，要形成“应力场测定-数值计算-支护设计-现场测定”完整技术以及煤巷锚杆支护理论。

应该说，在经济原则下矸石的井下处理是绿色采矿问题。而矸石的井上处理就像地面复垦一样是环境治理问题，不属于绿色开采技术。

6.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。它是将地下煤炭通过热化学反应在原位将煤炭转化为可燃气体的技术，是对传统采煤方式的根本性变革。不仅极大地减少了井下工程及艰苦作业，而且消除了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和危害。