淺析我國煤礦的綠色開采技術(shù)

1、淺析我國煤礦的綠色開采技術(shù)【摘 要】綠色開采的理念是針對煤炭大量開采造成的環(huán)境問題提出的，本文闡述我國煤炭綠色開采的現(xiàn)狀，分析了影響礦山發(fā)展綠色開采的關(guān)鍵因素，最后，對綠色開采的長遠(yuǎn)發(fā)展提出了相應(yīng)問題。【關(guān)鍵詞】煤礦掘進(jìn)；綠色開采根據(jù)我國的能源資源狀況，煤炭作為我國最重要的一次性能源，在未來20年內(nèi)，其在能源構(gòu)成中的主體地位將不會改變。2020年我國煤炭消費(fèi)量將達(dá)到40億t。屆時(shí)，煤炭產(chǎn)量很可能無法滿足工業(yè)需求。不能再單純地通過提高煤炭的產(chǎn)量緩解煤炭供應(yīng)的壓力，而應(yīng)該綜合考慮發(fā)展煤炭循環(huán)經(jīng)濟(jì)，減少煤炭開采對環(huán)境的破壞，而且也應(yīng)該把“發(fā)展煤炭循環(huán)經(jīng)濟(jì)，實(shí)現(xiàn)煤炭綠色開采”作為理念，大力發(fā)展綠色的采

2、煤技術(shù)。1.煤炭綠色開采體系煤礦綠色開采以及相應(yīng)的綠色開采技術(shù)，在基本概念上是要從廣義資源的角度上來認(rèn)識和對待煤、瓦斯、水等一切可以利用的各種資源?；境霭l(fā)點(diǎn)是防止或盡可能減輕開采煤炭對環(huán)境和其他資源的不良影響。目標(biāo)是取得最佳的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。根據(jù)煤礦中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等，綠色開采主要包括以下內(nèi)容：水資源保護(hù)“保水開采”；瓦斯抽放“煤與瓦斯共采”；土地與建筑物保護(hù)“充填開采”；排放矸石占用土地污染環(huán)境“煤炭地下氣化”等。2003年，中國礦業(yè)大學(xué)錢鳴高院士首次提出了煤礦綠色開采的概念和技術(shù)體系，隨后明確了實(shí)現(xiàn)煤炭資源開采和環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展的綠色開采研究目標(biāo)，為我國綠色開采技術(shù)的

3、研究指明了方向。錢院士提出的綠色開采技術(shù)體系，綠色開采理論依據(jù)：（1）關(guān)鍵層理論。（2）開采對巖層移動的影響及移動規(guī)律。（3）水在裂巖體中的滲流規(guī)律。（4）開采后巖層內(nèi)節(jié)理裂隙分布發(fā)育規(guī)律等。2.減沉開采減沉開采技術(shù)主要包括條帶開采與充填開采。條帶開采技術(shù)存在的主要問題是采出率低、浪費(fèi)大量煤炭資源；而傳統(tǒng)的全部充填開采技術(shù)存在的主要問題是充填成本相對煤炭價(jià)格偏高、充填材料來源受限、充填量大、充填工藝不能適應(yīng)煤礦高效開采要求。為了降低充填成本，基于“關(guān)鍵層理論”，相關(guān)學(xué)者提出了部分充填（條帶充填）控制開采沉陷的思路，并推廣應(yīng)用。近年來，我國在兗州、撫順、大屯等礦區(qū)應(yīng)用采空區(qū)上方離層裂隙注漿充填法

4、也起到了減緩下沉速度和下沉量的作用，但開發(fā)廉價(jià)、性能優(yōu)良的充填材料和提高對巖層移動控制規(guī)律的認(rèn)識勢在必行。3.煤與瓦斯共采瓦斯既是礦井有害氣體也是潔凈能源。因此，應(yīng)該使其資源化，其技術(shù)途徑有：（1）采前抽采：若能在開采前將煤層內(nèi)瓦斯抽出，則是利用瓦斯改善煤礦安全的最好辦法。但由于我國大部分煤體透氣性低，在本層內(nèi)抽采瓦斯有難度。（2）煤與瓦斯共采：開采后圍巖壓力降低，大量瓦斯在采空區(qū)釋放，有利于瓦斯抽采，因此形成煤與瓦斯共采體系。（3）廢棄礦井抽采瓦斯。鑒于廢棄礦井煤層經(jīng)過采動而充滿瓦斯，因而可以利用采動后巖體內(nèi)裂隙場的分布及鉆孔，將瓦斯抽排管裝在井下、封閉井口后，抽出瓦斯。（4）回風(fēng)井回收瓦斯

5、。（5）煤與瓦斯共采的技術(shù)主要有：留巷鉆孔法、卸壓法等。4.充填開采我國多數(shù)煤礦存在建筑物下、水體下、鐵路下壓煤的問題，充填采礦法對解決這類問題具有重要的意義。充填開采法是用充填材料充填采煤工作面采空區(qū)的巖層控制方法。該法可以緩和工作面支承壓力產(chǎn)生的礦壓顯現(xiàn)，改善采場和巷道維護(hù)狀況，有效減少地表下沉和變形，提高煤礦采出率，保護(hù)地面建筑物、構(gòu)筑物、生態(tài)環(huán)境和水體。按照充填材料的不同，充填采礦法分矸石充填、水砂充填和膏體充填。4.1矸石充填利用井下采空區(qū)處置煤矸石的充填采煤方法，既可以減少煤礦固體廢棄物排放，又可以減輕開采沉陷災(zāi)害、提高礦井資源回收率，是實(shí)現(xiàn)煤礦綠色開采的關(guān)鍵技術(shù)途徑之一。（1）拋

6、矸機(jī)拋矸充填。將巖巷和半煤巖巷掘進(jìn)矸石用礦車運(yùn)至井下矸石車場，經(jīng)翻車機(jī)卸載后，矸石經(jīng)破碎機(jī)破碎，而后進(jìn)入矸石倉。通過矸石倉下口，膠帶或刮板輸送機(jī)將破碎后的矸石運(yùn)入上下山，而后由膠帶或刮板輸送機(jī)轉(zhuǎn)載進(jìn)入采煤工作面回風(fēng)平巷，再由工作面采空區(qū)可伸縮膠帶輸送機(jī)運(yùn)至工作面采空區(qū)拋矸膠帶輸送機(jī)尾部，由拋矸膠帶輸送機(jī)向采空區(qū)拋矸充填。（2）刮板輸送機(jī)卸矸充填。充填裝備由后端帶懸梁的自移式液壓支架和充填刮板輸送機(jī)組成。在自移式液壓支架后端增加后懸臂等配件，采用可調(diào)高但掛鏈懸掛充填刮板輸送機(jī)溜槽，懸掛是為了增加充填垂直高度。輸送機(jī)中部溜槽按順序連接，并與機(jī)頭和機(jī)尾組成整部刮板輸送機(jī)。每2節(jié)中部溜槽設(shè)置1個(gè)溜矸孔

7、，溜矸孔開在溜槽的中板上。由電機(jī)車牽引矸石礦車至采區(qū)矸石車場，通過翻車機(jī)卸載，矸石經(jīng)轉(zhuǎn)載機(jī)、破碎機(jī)進(jìn)入矸石倉。破碎后的矸石經(jīng)上下山輸送機(jī)、平巷輸送機(jī)運(yùn)至液壓支架后的充填刮板輸送機(jī)，在采空區(qū)卸載。（3）風(fēng)力拋矸充填。風(fēng)力充填材料粒度的直徑不宜大于充填管道的1/21/3。并且要求充填材料沉縮率低、不自然、腐蝕性小。矸石經(jīng)充填機(jī)、充填管路充填采空區(qū)。一般采煤機(jī)割兩刀煤充填一次，充填步距1.21.6m，每次充填長度69m，工作面每向前推進(jìn)50100m，充填機(jī)前移一次。機(jī)械矸石充填對充填材料要求不嚴(yán)格，使用設(shè)備也較少，在我國山東礦區(qū)發(fā)展較快，有推廣趨勢。4.2水砂充填水砂充填采煤法是利用水力通過管道把充填材料沙粒送入采空區(qū)的充填采煤法。我國早在20世紀(jì)初就開始應(yīng)用水砂充填采煤法，目前水砂充填技術(shù)已經(jīng)十分成熟。在地面用礦車將采出、破碎及篩分后的成品砂運(yùn)到貯砂倉貯存。在貯砂室，砂與水混合成砂漿，經(jīng)充填管路送至工作面采空區(qū)，并在采空區(qū)脫水，砂子形成充填體，廢水經(jīng)采區(qū)流水上山和流水道流入采區(qū)沉淀池，經(jīng)沉淀后，澄清的水流入水倉，用水泵經(jīng)排水管將水排至地面貯水池，以供循環(huán)利用。水砂充填采煤法充填致密，可減少煤塵危害，能有效地控制地表下沉和變形，但井上下充填系統(tǒng)復(fù)雜，設(shè)備及設(shè)施投資大，充填材料昂貴，提高了噸煤成本。5