煤炭企业绿色开采技术的研究

郭美娟　郭超

摘 要：矿产资源是自然资源的重要组成部分，随着人类经济建设的不断发展，矿产资源的需求量也越来越大，相应的矿产开发导致的生态环境问题也越来越突出，环境问题不仅是矿业经济发展的重要制约因素，更是影响人们生活质量的重要因素，因此要实现矿业经济的可持续发展，就必须走绿色矿业之路。

关键词：煤炭企业；绿色开采；矿业经济

煤炭资源的采出率低、资源就地转化率低、破坏环境、开采安全等是制约我国矿业经济发展的重要因素，因此采用新型开采技术、提高煤炭资源的采出率、降低矿业生产对环境的影响是实现矿业经济可持续发展的重要保证。

1 煤炭开采主要造成的环境问题

具体而言，煤炭开采主要带来的环境问题主要包括三个方面：首先，对水资源造成污染。我国是一个淡水资源十分匮乏的国家，而在西北地区，煤炭产业集中，水资源问题更加严重。这是因为煤矿开采地区本身水资源储备量就比较少，煤矿开采会导致地下水流失、污染，故导致水资源问题越来越突出。其次，污染土地资源。煤矿过度开采会导致土地塌陷，我国每年有数以万计的农民失去赖以生存的耕地，且煤矿开采会导致地质结构发生变化，引起地表下沉等地质活动，导致农田耕地高低不平，甚至无法正常耕作。最后，污染大气环境。煤矿开采过程中排放出的煤层瓦斯和煤矿矸石的自燃会污染大气环境，煤层气是比一氧化碳更为严重的温室气体，也是煤矿重大安全事故的重要危险因素。

2 煤炭绿色开采体系

基于广度的角度而言，煤矿绿色开采是将煤、瓦斯、水等一切可利用资源充分利用起来，将煤炭开采对环境的破坏降至最低程度，以实现经济效益、社会效益与生态效益的共赢。绿色开采技术的理论基础包括：煤炭开采后岩层中裂隙发育规律及离层规律；岩层与地表移动规律和开采活动之间的内在关系；水与瓦斯在岩层中的渗流规律；岩层应力应变规律及岩层控制技术等等。在煤炭开采过程中，岩层会对顶板岩层乃至整个地表会起到控制作用，因此绿色开采技术也被称为“基于岩层控制的绿色开采”，其对我国的煤矿开采、矿业经济的发展有着重要的意义。

3 煤炭绿色开采技术的应用

煤炭绿色开采技术发展到今天，应用比较成熟、广泛的包括以下几种。

3.1 保水开采技术

在矿井开采过程中常见的水体类型包括两种，即地表水与地下水，而保水开采技术主要是以防治采场突水的基础上加强水资源的保护，以将煤炭开采过程中对水文环境的干扰降至最低。此外，保水开采技术的研究重点还包括地下水与矿井开采的关系，合理选择开采区域，实现水资源的保护。保水开采技术要点包括以下几种：首先，针对不同的地质环境条件，选择不同的开采技术。针对含有厚度较大隔水层或不存在含水层的区域主要采用保水开采；针对有含水层分布，但隔水层厚度较小的则要充分研究其覆岩破坏规律、水位等情况，再进行保水开采；针对富含水但煤层较浅的地区，则要先解决地下水的渗漏问题再进行开发，以防止地下水渗漏等。其次，留设防水安全煤岩柱。可以利用钻孔冲洗液法将裂隙带高度确定下来，再利用厚松散层下近风化带保水开采GIS技术设计安全煤岩柱，一般情况下防水煤岩柱要大于导水裂隙最大高度与保护层厚度之和，防砂煤岩柱则要大于垮落带高度与保护层厚度之和，并根据实际情况设置防塌煤岩柱。最后，保水开采的开采方法主要采用减小导水裂隙带高度的方法，其关键技术以底板加固为主导进行保水开采，此外，条带开采也是一种有效的保水开采方法。

3.2 煤與瓦斯共采

虽然瓦斯会对矿井安全生产产生一定的制约作用，但其也是一种储量巨大的清洁能源。煤矿生产中为了防止瓦斯爆炸，一般会通过通风系统将瓦斯排放到大气中，以降低瓦斯浓度，但是瓦斯是一种温室气体，会对环境造成严重破坏，因此绿色开采技术中一项重要技术就是瓦斯的抽采问题。通过大量的现场观测及模拟可知，煤层开采会导致采场周边岩层移动，裂隙发育也会导致煤层渗透率成十倍，甚至数百倍的增加，在这种条件下，瓦斯会由原来的吸附状态变为游离态，为煤层气的运移创造了条件，因此在煤层气开采过程中将岩层运动的特点充分利用起来，将成为我国煤层气抽采的重要途径。煤与瓦斯共采的关键措施包括建立有效的地质保障系统、优化矿井开拓方案、抽放瓦斯等。在开采前先对开采区域的地质构造进行详细勘察，准确预测煤层分布范围及厚度，从而预测出瓦斯的分布情况；对矿井开拓方案进行优化，以缩短工程量；并根据流场数值模拟软件模拟结果在瓦斯丰富的地区钻孔抽放瓦斯，提高抽采率。

3.3 充填开采

煤炭资源存储于地表下，有时可能存储于建筑物、基础设施或水体下，开采过程中需要将土体挖空才能开采出更多的煤炭资源，相应的必须进行及时的填充，才能保证开采区域的安全性，否则易发生重大安全事故。充填开采技术主要是利用充填材料将采煤工作面采空区的岩层充填起来，以缓和工作面支承压力产生的矿压显现，且对采场及巷道维护也可起到改善作用，从而起到控制地表下沉、变形的作用，在保证煤矿采出率的基础上实现对地面建筑物、构筑物、水体及生态环境加强保护。根据充填材料不同，充填采矿法可分为矸石充填、水砂充填、膏体充填等，其中又以矸石充填最为常用，其主要是利用井下采空区处置的煤矸石进行充填采煤。

总之，煤炭开采绝不能以牺牲环境为代价，在这样的一种背景下其根本出路就是发展煤炭绿色开采技术。但是我们必须清楚地认识到，我国的煤炭绿色开采技术本身还比较落后，没有从根本上扭转煤炭行业在发展过程中面临的环境困局。为此，必须要继续开展相关领域的理论研究，积极进行技术实践，争取早日走出一条煤炭绿色发展之路。

参考文献

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