绿色开采技术在煤矿工程中的应用与研究

郑随新

【摘 要】随着国民经济水平的不断提高，对于煤炭的需求量明显增加，但在煤炭开采作业中，由于采矿工艺和采矿技术存在缺陷，其作业行为会污染生态环境并破坏地质条件，进而打破矿区原本的生态平衡，不利于社会与行业的可持续发展。通过应用绿色开采技术，可以有效维护当地生态平衡，缓解对周边环境的破坏，在保证煤炭开采作业效率和安全性的同时，保护生态资源、减少环境污染，对构建生态型社会具有积极意义，因此发展绿色开采技术将会成为未来的主流趋势。

【关键词】绿色开采技术;煤矿工程;应用;研究

1、引言

众所周知，煤炭开采是我国经济发展的重要组成部分，但传统的开采技术和水平，对矿区周边的环境、大气、土壤、及水资源等造成了严重的破坏，这对人类生活生产的环境及身体健康都带来了不利影响，威胁着人类的生存。所以在对煤炭资源开发和利用过程中，必须积极研究现代化开采技术，实现绿色采矿的目标，为资源合理利用创造便利条件，实现人与自然的和谐共生。

2、煤炭绿色开采基本内涵

煤炭绿色开采主要针对煤炭开采作业过程中对矿区环境资源的保护，包括对矿区开采周边的地质、水文、植被、大气进行保护，避免在煤炭资源开采过程中遭受到破坏和污染，进而影响到矿区内部的生态资源。煤炭绿色开采工作中，应尽可能的减小由于煤炭资源开采对于周边环境带来的破坏影响。但随着我国煤炭事业发展速度不断加快，当前煤炭绿色开采理念中，不再将重点放在减小环境污染与破坏的问题上，而是致力于在煤炭开采工作过程中，选择应用一些绿色开采技术，有效的对矿区周边的生态环境进行保护，确保矿区周边的生态环境不受到影响，最终实现“高效率、低开采、低排放”的开采理念。

3、煤炭开采过程带来的环境问题

3.1破坏水资源

在进行煤炭开采时，其地下含水层的原始径流都可能遭到破坏，进而会在矿井产生大量的地下水，这不但降低了区域含水层的水位，还可能形成地下水的降落漏斗，当地的水文地质条件都会受到较大的影响。在对煤炭开采过程中，很多地表水体会受到影响，有一些沟泉甚至会出现干涸的现象，随之而来，当地的植被生长情况肯定也会受到破坏，甚至引发严重的土地沙漠化问题，这一问题在我国的西部地区矿井体现的尤为明显。

3.2严重破坏土地资源

据相关数据统计表明，在我国煤炭开采作业中，因地表沉陷而导致受到破坏的土地面积超过了40万公顷，每开采1万吨原煤，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在递增。另外在煤炭开采过程中，通常都会产生矸石，其含量约占煤炭总量的20%左右，所以我国目前因煤炭开采产生的矸石所要占用的土地面积也超过了1万公顷。

3.3引发大气污染问题

在煤炭开采过程中，还会释放出大量的有害气体，如二氧化碳、二氧化硫和瓦斯等，这些有害气体不但会污染空气，还会引发温室效应问题。可见，在煤炭开采过程中，是存在着严重环境问题的，这是矿区环境容量无法承受的。而煤炭又是我国最重要的能源，所以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已迫在眉睫。

4、绿色开采技术介绍

4.1采空区充填技术

在煤炭开采领域，应用采空区充填技术与环境保护息息相关。传统充填工艺存在的污染性较强，不仅会对煤炭开采现场环境造成污染，同时所产生的开采成本较高，不适合长期使用。而为了提高充填技术效果，国家重视采矿区技术手段创新，并提出了绿色填充技术，与传统技术相比，所呈现的作业效果十分显著，不仅污染性低，且作业成本也得到有效控制。关于绿色充填技术，主要包括空隙注浆胶结充填和交替注浆胶结充填等工艺。

4.2共采技术

为了控制煤炭开采过程中的大气污染现象，必须在开采工艺上加以完善和更新，合理控制瓦斯泄漏，降低大气污染指数。为此，重点加强共采技术研发与创新，将瓦斯和矿产资源共同作为开采资源，进行统一开采，从而有效防止瓦斯泄漏于大气当中。最重要的是，利用共采技术，能够实现瓦斯能源的合理开发与储备，全面提高瓦斯能源利用效率，这对于矿产资源利用价值具有重要意义。

4.3巷道支柱填充技术

在矿产资源开采过程中，巷道支柱填充情况，是决定环境污染程度的重要因素。因此，开采单位在进行矿产工程开发时，应对巷道进行科学、合理的设计。为了避免矿产工程围堰设计不合理而出现变形，相关单位应就处理方式进行改良。

5、绿色开采技术在煤炭开采中的具体应用研究

5.1开采填充技术的应用

开采填充技术的主要目标是解决矸石堆问题和采空区地面沉降问题。填充开采将开采出的煤矸石、沙土、粉煤灰等废弃物填充到采空区，控制地面的塌陷和沉降，同时减少了污染废弃物无处堆放占用大量土地的问题。目前应用效果良好的填充开采技术有矸石填充和膏状填充。矸石填充能有效解决煤矿矸石大量堆放问题，提高回采率，减少固体垃圾废弃物，但采煤成本会有一定程度的上升。膏状填充是将固体废弃物制作成膏状物流体，通过重力作用或压力泵将膏体通过管道运送到煤矿采空区域。充填开采技术为解决 “三下”压煤和环境污染问题起到了积极的作用，但技术上依然要继续完善和创新。

5.2钻井技术的应用

钻井技术主要是在已经结束开采范围内的输送巷下部预留填充带，这样在接下来的开采中就可以利用设计好的填充带进行下个阶段的材料巷开采，不需要再预留矿产，从而实现钻井技术。该技术在矿产开采中的应用，主要是为了能够构建一个注浆填充系统，并在矿产井下设计专用的开采场地，将注浆泵硐室设计在回风巷上，从而形成一个循环作业体系。并根据开采工程中的充填带凝固时间、工作面输送巷的长度以及矿压等方面的特点来设计充填带的规格。

5.3勘探开采技术的应用

勘探开采技术是当前采矿工程绿色技术发展的重要趋势和新型的技术理念。勘探开采技术主要是基于高效开采的理念，最大程度的对采矿工程范围内的水资源进行保护，包括地下水和地面环境。在勘探技术中主要是应用特殊的地面灌浆技术以及采矿技术结合的方式来减少对水资源的破坏。在传统的采煤工程中，由于对水文环境保护的意识不强，从而使得采矿周围的水位严重下降，对地下水的分布和质量都造成严重的影响。而勘探技术的应用，能够使煤炭开采过程中水文地理和岩层都得到有效的保护，从而实现对水资源的保护作用。

5.4高效开采矿产资源技术的应用

在矿产的开采中，一些矿层的资源比较丰富，含量高，但由于开采技术的限制，导致这些优质的矿产开采效率低，在開采的过程中矿物大量的的排放，造成严重的资源浪费，同时也造成环境的污染。通过绿色高效开采技术在矿产开采中的应用，能更加充分的利用矿物。当前随着科技的发展，我国矿物技术也不断的创新，低浓度矿物开采技术也在逐渐成熟。

6、结束语

综上所述，在我国煤炭开采过程中，对生态环境的污染程度相对严重。这就要求各矿区应加强对自身开采特点的深入分析，不断加大绿色开采技术开发及应用力度，并采取必要的改善措施。尽可能地规避煤炭开采过程对于生态环境带来的不利影响，确保煤炭开采工程的持续健康发展。

参考文献：

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（作者单位：峰峰集团邯郸宝峰公司九龙矿生产技术部）