我國煤炭開采新技術(shù)與未來發(fā)展方向

我國煤炭開采新技術(shù)與未來發(fā)展方向摘要：首先介紹了我國煤炭開采的新技術(shù)，包括綜采放頂煤技術(shù)、煤炭地下氣化技術(shù)和綠色開采技術(shù)，然后介紹了我國煤炭開采技術(shù)的發(fā)展方向，包括小煤礦技術(shù)改造和機(jī)械化開采技術(shù)、深井開采、圍巖控制、“三下”采煤以及矸石排放等。關(guān)鍵詞：煤炭開采；綜采放頂煤；地下氣化；綠色開采；深井開采；圍巖控制建國以來,我國煤炭產(chǎn)量和消費(fèi)量在一次能源中占的比重一直保持在70%以上,近年來才略有下降。隨著國家對(duì)環(huán)境保護(hù)的高度重視,產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,能源結(jié)構(gòu)將進(jìn)一步優(yōu)化。煤炭在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中的比例將緩慢下降,但以煤為主的能源結(jié)構(gòu)不會(huì)發(fā)生根本改變。不斷改革和探索煤炭開采的新技術(shù)和合理開發(fā)利用煤炭資源,充分發(fā)揮煤炭資源優(yōu)勢(shì),是我國能源可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)選擇和必然要求,也是煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然要求。一、煤炭開采新技術(shù)1.綜采放頂煤技術(shù)目前我國已經(jīng)探明的煤炭儲(chǔ)量中厚煤層的煤炭儲(chǔ)量占40%以上。厚煤層綜采放頂煤開采技術(shù)歷經(jīng)近半個(gè)世紀(jì)的探索、試驗(yàn),幾經(jīng)周折,現(xiàn)在已經(jīng)成為一種先進(jìn)的采煤方法,從而使厚煤層的開采進(jìn)入一個(gè)新的發(fā)展時(shí)期。綜放技術(shù)已經(jīng)成功在全國的許多礦區(qū)開始得到應(yīng)用,從而有力地推動(dòng)了煤炭行業(yè)技術(shù)的發(fā)展。對(duì)于緩傾斜厚及特厚煤層,在解決防火、防塵和資源回收率的前提下,要推行綜采放頂煤技術(shù)采煤法。綜放開采技術(shù)是一種高產(chǎn)高效的采煤技術(shù),對(duì)于我國高產(chǎn)高效礦井建設(shè)起到重要的作用。綜放開采由于一次采出煤厚度大,工作面產(chǎn)量較高,部分高產(chǎn)高效礦井已實(shí)現(xiàn)一井一面的生產(chǎn)系統(tǒng)。綜放開采的效率高、成本低,具有巷道掘進(jìn)量小和對(duì)煤層厚度變化適應(yīng)性強(qiáng)等一系列優(yōu)點(diǎn)。今后綜放開采技術(shù)發(fā)展的方向是要解決煤炭回收率偏低、煤層自燃、煤塵大和瓦斯積聚等技術(shù)難題。2.煤炭地下氣化技術(shù)煤炭地下氣化是指在煤層賦存地點(diǎn)直接獲得可燃?xì)怏w的過程,即在地下將固態(tài)礦物通過熱化學(xué)過程變?yōu)闅鈶B(tài)燃料,然后由鉆孔排到地面,供給用戶。煤炭地下氣化不但具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益,同時(shí)也有較好的環(huán)境效益。煤炭地下氣化過程中,燃燒過的灰渣及其它有害物質(zhì)留在地下。減少了地面沉陷及上述各過程中的環(huán)境污染。煤層氣能集中凈化,分離后可得到潔凈的能源)氫,因此,地下氣化技術(shù)的環(huán)境效益也是十分明顯的。3.綠色開采技術(shù)綠色開采是一種綜合考慮資源效率與環(huán)境影響的現(xiàn)代開采模式,其目標(biāo)是使礦山開采過程中資源開發(fā)效率最高,對(duì)生態(tài)環(huán)境影響最小,并使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。實(shí)現(xiàn)煤炭資源的綠色開采,可解決對(duì)土地資源的破壞和占用；對(duì)水資源的破壞和污染；對(duì)大氣環(huán)境的污染等環(huán)境問題,綠色開采方案有以下兩種。（1）煤與瓦斯共采技術(shù)要從根本上解決瓦斯排放對(duì)大氣環(huán)境的污染問題,就要合理的對(duì)瓦斯加以利用。瓦斯(煤層氣)既是礦井有害氣體也是潔凈能源。我國是世界上煤層氣最豐富的國家之一。煤層氣資源在中國天然氣資源中占有最重要地位,是比較接近現(xiàn)實(shí)的接替天然氣的后備資源。因此應(yīng)該使其資源化,其技術(shù)途徑有采前先抽及煤與瓦斯共采兩種。煤層氣開發(fā)推動(dòng)了煤層氣利用市場的發(fā)展。近年來,煤層氣發(fā)電發(fā)展很快。煤層氣在其他應(yīng)用領(lǐng)域的研究實(shí)驗(yàn)也取得新進(jìn)展,包括煤層氣加壓液化作為汽車燃料,或用于生產(chǎn)合成氨、甲醛或碳黑等。（2）保水開采技術(shù)我國水資源分布很不均衡,大概有70%的礦區(qū)缺水,尤其西部礦區(qū)缺水更為嚴(yán)重,對(duì)于西部礦區(qū)保水開采是綠色開采的主要內(nèi)容。礦區(qū)開發(fā)大量使用地表水和地下水,而煤炭開采又是對(duì)地下水資源人為疏干排水過程,采動(dòng)形成的導(dǎo)水裂隙對(duì)煤系含水層形成自然疏干過程,這些都將對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。研究采動(dòng)基巖和隔水層的移動(dòng)規(guī)律,揭示導(dǎo)水裂隙形成規(guī)律和采動(dòng)隔水層的穩(wěn)定性是實(shí)現(xiàn)保水開采的基礎(chǔ)。在保水開采研究中應(yīng)當(dāng)注意以下問題:①保水開采與防止?jié)⑺莾蓚€(gè)概念,后者是從安全考慮,而保水開采則必須研究開采前后巖層的水文地質(zhì)變化；②在我國西部地區(qū)必須研究采動(dòng)覆巖內(nèi)是否有隔水層,開采對(duì)地表和地下水系的破壞在降雨后能否恢復(fù),能否再造相應(yīng)的隔水層；③地下水的利用,是減輕和修復(fù)開采對(duì)水資源破壞的重要途徑。流入礦井地下采空區(qū)的水如何再利用,是值得思考的大課題。二、我國煤礦開采技術(shù)的發(fā)展方向根據(jù)我國當(dāng)前采煤技術(shù)現(xiàn)狀和需求，煤礦開采技術(shù)的研發(fā)應(yīng)注重小煤礦技術(shù)改造和機(jī)械化開采技術(shù)、深井開采、圍巖控制、“三下”采煤以及矸石排放等領(lǐng)域。1.小型煤礦的機(jī)械化改造煤礦開采技術(shù)的發(fā)展，是針對(duì)國家實(shí)施關(guān)閉的小型煤礦，淘汰落后的生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備，提高平均單井規(guī)模的技術(shù)政策，積極拓展資源優(yōu)勢(shì)，大力改善鄉(xiāng)鎮(zhèn)地方小型煤礦機(jī)械自動(dòng)化、半機(jī)械化的開采技術(shù)裝備結(jié)構(gòu)，改進(jìn)鄉(xiāng)鎮(zhèn)地方小型煤礦的采煤工藝方法，針對(duì)小型煤礦的安全生產(chǎn)，進(jìn)行圍巖頂板控制技術(shù)改造與實(shí)施，提高小型煤礦采煤工作面的單產(chǎn)和工效，促進(jìn)小型煤礦的健康發(fā)展和運(yùn)行。2.深井開采技術(shù)隨著煤礦井下開采深度的增加，煤層開采的礦壓控制、圍巖控制、瓦斯和熱害治理、沖擊地壓防治以及巷道布置、深井通風(fēng)等技術(shù)難度系數(shù)增大。需要針對(duì)深井圍巖狀態(tài)和應(yīng)力場及分布狀態(tài)，深井采場環(huán)境的變化，深礦井開采熱害治理技術(shù)，深井巷道的快速掘進(jìn)與支護(hù)技術(shù)，深井沖擊地壓防治技術(shù)與監(jiān)測控制技術(shù)，深礦井高效開采配套技術(shù)等進(jìn)行科學(xué)的研發(fā)和實(shí)踐推廣。3.采場圍巖控制技術(shù)根據(jù)煤礦采場的地質(zhì)圍巖結(jié)構(gòu)壓力等實(shí)際工況，進(jìn)一步完善采場圍巖控制理論。針對(duì)急傾斜、不穩(wěn)定地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜的高深采場等各種地質(zhì)煤層及開采條件進(jìn)行科學(xué)分析，研究堅(jiān)硬頂板與破碎頂板等低劣條件下放頂煤開采巖層和支架圍巖的相互作用機(jī)理，研究支護(hù)質(zhì)量與頂板動(dòng)態(tài)監(jiān)測技術(shù)，沖擊地壓的預(yù)測和防治等科學(xué)合理的巖層控制技術(shù)，來保證采煤活動(dòng)的安全高效生產(chǎn)。4.“三下”礦井采煤技術(shù)充分利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)，深入研究開采上覆巖層運(yùn)動(dòng)和地表沉陷規(guī)律，研究滿足地表、建筑物、地下水資源保護(hù)需要的開采系統(tǒng)和優(yōu)化參數(shù)，進(jìn)一步改進(jìn)和發(fā)展煤礦水源保護(hù)開采技術(shù)、煤礦充填減沉開采技術(shù)、煤炭瓦斯綜合共采技術(shù)等沉降控制理論和關(guān)鍵技術(shù)，加固改造礦區(qū)地表建筑結(jié)構(gòu)，研究煤炭開采、土地復(fù)墾和礦井水資源的優(yōu)化等關(guān)鍵技術(shù)。5.優(yōu)化矸石排放技術(shù)改進(jìn)采煤技術(shù)，完善煤礦巷道布置工藝體系，實(shí)現(xiàn)矸石廢料綜合利用技術(shù)。煤礦開采中產(chǎn)生的大量矸石固體廢棄物，是污染、占用礦源周圍土地資源的主要因素。根據(jù)因地制宜原則，實(shí)行全煤巷布置單一煤層開采，矸石基本不運(yùn)出地面，將礦區(qū)內(nèi)的矸石廢棄物充填到煤層采空區(qū)空間內(nèi)，綜采與綜掘同步發(fā)展。同時(shí)，對(duì)矸石進(jìn)行綜合開發(fā)，用來發(fā)電供熱、制造建筑材料等，實(shí)現(xiàn)煤礦矸石廢棄物的再利用。三、結(jié)束語煤炭作為一種不可再生資源,既是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和日常生活的主要燃料,又是化工生產(chǎn)的重要原料。采用先進(jìn)的技術(shù)工藝開采和加工利用煤炭資源,是解決中國能源安全問題的現(xiàn)實(shí)途徑之一,也是實(shí)現(xiàn)中國社會(huì)、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境可持