淺談煤礦綠色開采技術(shù)

王忠成/方正縣煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局

淺談煤礦綠色開采技術(shù)

王忠成/方正縣煤礦安全生產(chǎn)監(jiān)督管理局

循環(huán)經(jīng)濟(jì)是指遵循自然生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)規(guī)律重構(gòu)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)，將經(jīng)濟(jì)活動(dòng)高效有序地組織成一個(gè)“資源利用-綠色工業(yè)-資源再生”的封閉型物質(zhì)能量循環(huán)的反饋式流程，保持經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的低消耗、高質(zhì)量、低廢棄，從而將經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境的影響破壞減少到最低程度。它不同于傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)的“高開采、低利用、高排放”，而是達(dá)到“低開采、高利用、低排放”的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。對(duì)礦業(yè)來說就是要實(shí)現(xiàn)“綠色礦業(yè)”?！熬G色礦業(yè)”的核心內(nèi)容之一就是要產(chǎn)現(xiàn)“綠色開采”。我們必須充分考慮我國(guó)資源相對(duì)短缺、環(huán)境比較脆弱的基本特點(diǎn)，建立起適合我國(guó)國(guó)情的資源節(jié)約、環(huán)境友好的新型工業(yè)化發(fā)展道。

礦區(qū)在開發(fā)建設(shè)之前與周圍環(huán)境是協(xié)調(diào)一致的，而進(jìn)行開發(fā)建設(shè)后，強(qiáng)烈的人為活動(dòng)使環(huán)境發(fā)生了巨大的變化，由此形成了礦區(qū)獨(dú)特的生態(tài)環(huán)境問題。

煤炭開采形成的環(huán)境問題主要有：

1.對(duì)土地資源的破壞和占用。

2.對(duì)水資源的破壞和污染。

3.對(duì)大氣環(huán)境的污染。

一、綠色開采的內(nèi)涵與技術(shù)體系

從廣義資源的角度來講，在礦區(qū)范圍內(nèi)的煤炭、地下水、煤層氣（瓦斯）、土地以至于煤矸石以及在煤層附近的其他礦床，都應(yīng)該是經(jīng)營(yíng)這個(gè)礦區(qū)的開發(fā)對(duì)象，可以加以利用。

煤礦綠色開采以及相應(yīng)的綠色開采技術(shù)，在基本概念上是從廣義資源的角度上來認(rèn)識(shí)和對(duì)待煤、瓦斯、水等一切可以利用的各種資源；基本出發(fā)點(diǎn)是防止或盡可能減輕開采煤炭對(duì)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(huì)效益。

綠色開采技術(shù)主要包括以下內(nèi)容：

1.水資源保護(hù)，形成保水開采技術(shù)。

2.土地與建筑物保護(hù)，形成離層注漿、充填與條帶開采技術(shù)。

3.瓦斯抽放，形成“煤與瓦斯共采”技術(shù)。

4.煤層巷道支護(hù)技術(shù)與減少矸石排放技術(shù)。

5.地下氣化技術(shù)。

以上內(nèi)容構(gòu)成的綠色開采技術(shù)。體系簡(jiǎn)要表達(dá)如圖1所示。

二、綠色開采技術(shù)的主要內(nèi)容

1.保水開采技術(shù)。煤層開采后，隨著關(guān)鍵層的破斷，在該區(qū)域內(nèi)地下水將表成下降漏斗。地下水位能否恢復(fù)，則取決于取決于隨著工作面的推進(jìn)，上履巖層中是否有軟弱巖層經(jīng)重新壓實(shí)導(dǎo)致裂隙閉合而形成隔水帶。若有隔水帶，則隨著雨水的再次補(bǔ)給，下降漏斗也將隨之消失。下降漏斗對(duì)地面生態(tài)的影響取決于漏斗形成與消失的時(shí)間間隔。

2.建筑物下采煤與減沉技術(shù)。

3.采空區(qū)充填開采技術(shù)。采空區(qū)充填開采技術(shù)是綠色開采技術(shù)的重要組成部分，尤其在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)解決建筑物下開開采更應(yīng)受到重視。從理論上來說，充填采礦是解決煤礦開采環(huán)境問題的理想途徑，但由于目前充填采礦的成本相對(duì)偏高，限制了該項(xiàng)技術(shù)在煤礦的試驗(yàn)與應(yīng)用。

4.煤與瓦斯共采技術(shù)。我國(guó)煤層普遍具有變質(zhì)程度高、滲透率低和含氣飽和度低的特點(diǎn)，70%以上煤層的滲透率小于1× 10-3μm2，這對(duì)我國(guó)開展煤層瓦斯采前預(yù)抽是極為不利的。正因?yàn)槿绱?，我?guó)已鉆的200多口采前地面煤層氣井中，穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)井很少，單井產(chǎn)量超3000m3/d的也只有約30口。實(shí)踐證明，一旦煤層開采引起巖層移動(dòng)，即使是滲透率很低的煤層，其滲透率也將增大數(shù)十倍至數(shù)百倍，為瓦斯運(yùn)移和抽放創(chuàng)造了條件。因此若在

開采時(shí)形成采煤和采瓦斯兩個(gè)完整的系統(tǒng)，即形成煤與瓦斯共采技術(shù)，則不僅有益礦井的安全，而且采出的還是潔凈能源。因此在開采高瓦斯煤層的同時(shí)，利用巖層運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)將煤層氣開采出來將是我國(guó)煤層氣開發(fā)的一條重要途徑。

5.煤巷支護(hù)技術(shù)與減少矸石排放技術(shù)。采礦引起的矸石排放對(duì)環(huán)境形成不利影響，而減少矸石排放的主要措施是將巷道設(shè)置在煤層內(nèi)。巷道維護(hù)是煤礦的永恒主題。過去，鑒于煤巷圍巖變形大且不可抗拒，因此維護(hù)原理是：“大斷面預(yù)留量-可縮性支架-巷旁充填”。目前推行錨桿支護(hù)，首先是能否在煤巷中全面使用錨桿支護(hù)。顯然，要形成“應(yīng)力場(chǎng)測(cè)定-數(shù)值計(jì)算-支護(hù)設(shè)計(jì)-現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定”完整技術(shù)以及煤巷錨桿支護(hù)理論。

應(yīng)該說，在經(jīng)濟(jì)原則下矸石的井下處理是綠色采礦問題。而矸石的井上處理就像地面復(fù)墾一樣是環(huán)境治理問題，不屬于綠色開采技術(shù)。

6.煤炭地下氣化技術(shù)。煤炭地下氣化是一種整體綠色開采技術(shù)。它是將地下煤炭通過熱化學(xué)反應(yīng)在原位將煤炭轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w的技術(shù)，是對(duì)傳統(tǒng)采煤方式的根本性變革。不僅極大地減少了井下工程及艱苦作業(yè)，而且消除了煤炭開采對(duì)環(huán)境的污染和煤炭燃燒對(duì)生態(tài)環(huán)境的不利影響和危害。