采矿工程中绿色开采技术的应用探讨

杨传金

摘要：近年来环境保护问题成为人们关注的焦点，就给采矿工程提出了新的挑战。在我国的矿产开采工程之中，面临着十分多的问题，采矿工程之中使用绿色开采技术，可以有效的实现采矿工程的可持续发展。

关键词：采矿工程；绿色采矿技术；应用

中图分类号：X703文献标识码： A

引言

进入新世纪以来，随着我国市场经济水平的迅速提升，我国的环境保护工作也越来越受到了人们的重视，而在我国的煤矿开采工程中，却也面临着诸多的环境问题，如土地资源遭到严重破坏、水资源受到破坏以及大气受到严重的污染等，因此为了有效地解决这些环境问题，也就提出了绿色开采技术的概念。在采矿的工程中，我们应能够充分地认识到应用绿色开采技术的必要性和重要意义，并且进一步的研究和探索煤炭资源绿色开采的内涵，这样才能深入的发展我国绿色开采的技术体系，同时有效的解决一系列的环境问题。

一、绿色采煤技术概述

在了解煤矿的绿色开采技术之前，我们应该首先从广义资源的角度上来正确认识和对待煤炭、瓦斯、天然气等一切可以利用的能源资源。发展和实施煤矿绿色开采技术的初衷，在于最大程度地减少或者有效防止当前煤矿开采作业对于环境的污染和对于其他资源的不良影响，如对地下水的严重污染等。其最终目标在于同时取得最佳的经济效益和社会效益，实现二者的“双赢”。

我国煤矿绿色开采技术的理论依据可以总结为四各方面：关键层理论；开采对岩层移动的影响及移动规律；水在裂岩体中的渗流规律；开采后岩层内节理裂隙分布发育规律等。基于传统的煤矿产业所涉及的土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等问题，笔者认为煤矿绿色开采主要包括以下内容：首先，要实现对水资源的保护；第二，要实现对瓦斯的合理抽放；第三，要实现对土地与建筑物的保护。

二、煤矿开采系统的分类

1、矿井通风系统

我们都知道矿井通风是矿井安全生产的基本保障。矿井通风指借助于机械或自然风压，向井下各用风点连续输送适量的新鲜空气，供给人员呼吸，稀释并排出各种有害气体和浮尘，以降低环境温度，创造良好的气候条件，并在发生灾变时能够根据撤人救灾的需要调节和控制风流流动路线的作业。矿井通风系统由影响矿井安全生产的主要因素所决定。

2、矿井运输系统

对矿井运输设计时，应对井下煤炭、矸石、材料、设备及人员等的运输作统筹安排。运输方式与设备的选型，应根据矿井设计生产能力、煤层赋存条件、瓦斯情况、采煤方法等因素确定。

采区运输：大、中型矿井的采区，要积极采用连续化运输，发展重载下运带式输送机。

辅助运输：要采用高效能、适应性能强、单机服务范围广的设备，减少环节逐步发展集装箱运输，要根据条件采用单轨吊车、卡轨车、胶套轮机车、齿轨机车、无轨胶轮车或其他运输设备，逐步实现全矿井辅助运输的机械化、连续化。

大巷运输：主要运输大巷的运输方式应根据运量、运距和技术经济效果优化确定。凡井型较大、采区生产集中、条件适合的矿井，可采用带式输送机，实现全矿井的连续运输。采用轨道运输的矿井，要发展底卸式或侧卸式矿车。要研制改造与底卸式矿车配套的双轨同步牵引电机车，大功率电机车和防爆柴油机车。

三、采矿工程中存在的环境问题

1、土地资源遭到严重破坏

导致土地资源遭到严重破坏的形式是多样的，如土地沙漠化、水土流失、固体废弃物的压占以及地表塌陷等等，根据对相关资料的数据统计，在我国的采矿工程中，因地表沉陷而导致了受到破坏的土地面积超过了40万公顷，每开采一万吨原煤，就会产生大概0.3公顷的土地塌陷面积，并且每年的破坏速度还是在递增的。而一般情况下，在采矿工程中，通常都会矸石，其含量约为煤炭总量的20%左右，所以我国目前矸石所要占用的土地面积也超过了1万公顷。

2、水资源受到破坏

开采煤矿时，地下含水层的原始径流难受都要受到破坏，所以就会产生大量的地下水，不但降低了区域含水层的水位，形成了地下水的降落漏斗，当地的地质水文条件都会受到较大的影响。采矿工程中，很多地表水体会受到影响，有一些沟泉甚至会出现干涸的情况，那么当地的植被生长情况肯定也会受到破坏，导致了严重的土地沙漠化的问题，这一问题在我国的西部地区体现的尤为明显。

3、大气污染的问题

在采矿的过程中，会释放出大量的有害气体，如二氧化碳和二氧化硫等，不但会污染空气，还会导致所谓的温室效应的问题出现。可见，在我国的采矿工程中，是存在着严重的环境问题的，显然这是矿区的环境容量无法承受的。而煤炭又是我国最重要的能源，在短时间内根本无法彻底的改变这一现状，所以在我国相关部门的要求和推进下，应更新煤炭的开采理念，应用绿色开采技术，最大化的降低开采煤炭活动对环境和资源带来的影响。

四、采矿工程中绿色开采技术的应用

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。

2、保水开采技术

保水开采技术指的是在开采中采取相对合理的开采技术与设备工艺，在开采中实施地面注浆，以实现在开采中保护地下水不受污染的目的。煤矿在经过开采后，往往出现上层岩层破裂的现象，很容易造成地下水的漏斗式下陷。由于煤矿顶端多为坚硬的岩层，在煤矿开采后，顶板的裂缝往往容易通过采空区贯穿地表，使顶板上方岩层中的水漏失，造成煤矿区的地下水资源枯竭。只有将工作面推进，使上覆岩层中的软弱岩层进行进一步的压实，地下水水位才有可能恢复。由于现阶段保水开采技术的实施还未完善，对于保水开采技术还需要进行进一步的开发和完善。

3、瓦斯抽采

众所周知，瓦斯是一种洁净能源，同时也是煤矿井内的主要有害气体。对于这种特殊的有害气体，我们需要对其进行合理利用，将其实现资源化开采，目前主要有以下几种途径：

第一，煤矿开采之前抽采瓦斯。顾名思义，就是在进行煤矿开采之前，将煤层内的瓦斯抽出来，既实现了对瓦斯资源的有效采集，又减少了瓦斯对煤矿安全的威胁，可谓一举两得。作为该项技术，其关键之处在于煤层的透气性，透气性越好，抽采瓦斯难度越低。

第二，煤与瓦斯共同开采。如果不能够在煤矿开采之前进行瓦斯抽采，那么可以采用煤与瓦斯共同开采的模式。该方法的优势在于，在进行了一部分煤矿开采之后，煤层的压力明显降低，因此大量瓦斯在采空区范围内得到释放，这种结构有利于瓦斯抽采，形成了煤与瓦斯共采的体系。

第三，废弃矿井抽采瓦斯。鉴于废弃矿井内的煤层经过充分采动，其内部充满丰富的瓦斯资源，因此可以利用采动之后岩体内的裂隙分布及钻孔技术，将瓦斯抽排管装在井下，将矿井口进行封闭之后，可以抽出大量的瓦斯资源。

此外，还有通过回风井进行瓦斯回收的技术，以及留巷钻孔法、卸压法等具体作业方法。

4、土地保护技术

在煤矿建设及开采过程中，要尽量减少对地面植被的砍伐，积极预防水土流失的发生。在坡地修筑梯田、开沟筑埂、植树造林，增加水分深入，减少冲刷，拦蓄水土，防止水土流失。在沟谷中、沟头拦截地表水，制止沟壑发展；沟坡两崖造林、种草、防止冲刷；沟底修建淤地坝，拦截洪水泥沙淤积坝内，减少水土流失。在矿区内全面规划，科学造林，合理耕作，设法增加地面的粗糙度和植被覆盖率，进行小流域综合治理，控制水土流失，改善生态环境。

在矿区开发建设的同时还应加强生态建设，采取工程和生态结合等有效办法，防止水土流失。总之，水土流失应预防与治理相结合，兴利与除害相结合，因地制宜，统筹规划，综合治理。

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]刘建平,周忠兴.浅谈采矿工艺技术在采矿作业中的应用[J].电子制作,2014,01:211.

[2]汪华然.采矿工程中绿色开采技术的应用探讨[J].内蒙古煤炭经济,2014,02:12+16.

[3]王福斌.采矿工程中采矿新模式的探讨[J].内蒙古煤炭经济,2014,02:45-46.

[4]于波.采矿工程中的常见问题分析及对策[J].黑龙江科技信息,2014,01:24.