煤矿绿色开采技术的研究与实践

宾峰  

飞翼股份有限公司   湖南省长沙市  410600

摘要：随着煤矿产业的飞速发展，资源浪费、环境污染以及土地破坏等问题越发严重。在此背景下，煤炭企业合理运用绿色开采技术，不仅能降低企业对人力、物力的投入力度，还能将煤炭开采效率大幅度提高，而企业自身的经济效益、社会效益以及生态环境也能得到保障，随之煤炭产业便可以落实低开采、高利用的可持续发展目标。

关键词：煤矿绿色；开采技术；研究；实践

1导言

确保资源开采与生态环境保持协调发展，必须应用绿色开采技术。绿色开采目标的实现，更需要通过综合研究，使生产、技术、经济等方面的问题得到有效解决。煤矿绿色开采技术能够从很大程度上减少环境污染，推动经济效益和社会经济效益双向发展。

2煤矿开采引发的问题

2.1造成水资源污染

煤矿中含有许多硫元素成分，企业在开发煤矿的过程中需经由洗煤工序才能实现脱硫处理。但是，目前仍有部分企业将粗粒后所形成的酸性水直接排放进河水中，这不但带来了水资源污染问题，还对人类以及动植物的健康产生了不利影响。

2.2造成大气污染

据了解，美国每年都有数千人患有黑肺病，而这些患者中有30%都是矿工人员。相较于美国，我国每年新增的黑肺病例也已超千。之所以出现此问题，究其原因，是由于大量煤炭作为燃料焚烧后形成有害气体，随着这些气体被排放到大气环境中，对空气会造成极大的污染。而人们吸入这些污浊空气后，会对肺部及其他身体机能产生极大的影响，甚至引发一系列健康问题。

2.3造成土资源污染

煤炭企业进行的大规模开采在很大程度上对地表的土壤造成了严重破坏，致使这部分土壤无法进行种植。开采规模的扩大，急剧缩减了我国可使用的土地资源，由于土地资源污染问题导致采矿区周边的农作物无法顺利、健康的生长。同时，随着井下巷道采掘技术的应用，矿产资源开采过后会形成较大的地下空洞，这在一定程度上也会引发地表塌陷，再加上开采期间会形成大量的煤矸石，将这些煤矸石堆积在地上也会造成土地资源的浪费。

2.4其他问题

据了解，目前部分煤矿企业在开采作业的过程中存在着很多弊端，如采用的生产技术过于落后，开采人员尚未形成良好的安全生产意识以及受矿井自身环境的影响等，这些问题都可能致使煤矿开采出现严重的安全事故，比如火灾安全问题等等。

3煤矿绿色开采技术分析

3.1充填开采技术分析

利用绿色开采技术来解决煤矿采空区问题，普遍应用充填技术来进行。以往煤矿作业通常应用充填技术，但可能会由于充填原料选择不当造成二次污染的问题产生，所以不利于应用推广。经过绿色理念的贯彻实施，绿色充填技术经过有效处理改善后，主要生成两种方式：第一，通过注浆胶结填补采空区冒落矸石空隙的方法。该项填充技术的显著特征就是利用顶板冒落中所产生的矸石，使其成为充填过程中的支撑物质，充填特殊材料到矸石存在的空隙，确保其能够固结，进而形成一个整体，增大力学强度，才能够促使上部岩层发出显著的的支撑功能，预防和解决地面塌陷、沉降等不良现象。第二，胶结充填法。该项技术方法主要是以矸石河沙的生成物质作为充填材料，混合矸石与河沙，之后生成牙膏状的半流体，将其充填到采空区当中，能够使力学支撑体更加稳定巩固，促使上部岩层发挥出有效的支撑功能。

图1  煤矿充填示意图

3.2保水开采技术

保水开采技术最根本的性质就是充分核查煤矿开采区域范围内，水资源的具体分布情况，进而合理的选取开采区域，达到降低含水层和隔水层的破坏概率。除此之外，还要加大对地下水位下降、煤层采动覆岩破坏规律的关注力度，才能够在煤矿开采具体过程中，科学有效的应用保水开采技术，实现水资源保护的目标。快速推进长壁工作面、防水煤柱预留设置还有充填采空区是目前应用最为广泛的三项技术。推动工作面速度的加快，可以促使破断岩层迅速朝着相反方向前进，并且和工作面的一侧未断岩层在断面下端铰接并挤压闭合，最终生成隔水关键层，避免出现水资源流失的问题，实现安全回采。预留设置防水煤柱，其目的在于降低顶板岩层破坏程度，保证水体不会受到水裂缝带的影响，不过这个方法会出现大量资源浪费。对煤矿生产中采空区域采取材料充填，进而降低工作面前后所分布的支撑压力，这个方法和预留防水煤柱效果是相同的。含水层特点是比较松散，在此等性质水体下进行采煤作业，更多的是应用预留防水煤柱的方法来操作实施。这需要事先对导水裂隙带的高度进行调查，之后再利用GIS技术对厚松散层下形成的近风化带进行分析，才能够应用底板加固来开展保水开采。保水开采中应用效果明显的有条带（刀柱）采煤法，通过将采煤区域的水文地质条件作为依据，进而设计采煤层的采留比，才能测量出围岩的整体力学具体数值，确保煤柱群处在稳定状态。

3.3煤与瓦斯共采技术

煤层瓦斯属于有害气体，但是又能够作为洁净能源使用。我国煤矿在开采过程中出现的重大灾害，就有瓦斯爆炸问题。瓦斯大量排放到大气层当中，还对区域环境造成了严重的破坏。因此，进行煤层瓦斯的抽采和利用，是有效实施绿色开采的基础保证之一。立足于对岩层采动裂隙动态分布规律的角度，卸压瓦斯抽采“O”型圈理论由此而来，在部分矿区的卸压瓦斯抽采过程中，指导着钻孔操作布置更加科学合理。开采前抽放、边开采边抽放以及采空区抽放这三种方式是当前常用的煤矿瓦斯抽放的技术。

3.4煤矸石减排技术

在采煤环节和洗煤环节中排放出来的固体废弃材料就是煤矸石，减少煤矸石的排放数量，普遍采用的技术就是降低岩石巷道的掘进量，侧重于采用煤巷掘进方法，不过这个方法的缺陷在于其受到围岩本身结构的影响比较大，会造成严重的变形问题。所以，巷道支护方式需要采取有效的改进措施，可以利用可缩性支架和强化巷道的填充力度来进行。针对露天矿山，必须对采剥部位进行适度调整，实现内部排土，降低矸石排放。

4结语

随着社会经济的发展，煤炭企业的数量不断增多，规模也随之扩大。在日常采煤生产作业中，煤炭企业只有加大安全管理力度并全面落实绿色开采技术，这样企业的经营思路才能扩展，在煤炭市场上的竞争力也会大幅度提升，进而获得更大的经济效益与社会效益。然而，部分煤炭企业目前采用的开采技术为采煤作业带来了很多环境与安全上的问题，企业所得经济效益也无法全面提高。针对此，必须落实绿色开采技术，在采煤作业中制定相应的防治措施，只有这样，煤炭企业、矿产资源以及生态环境才能进行持续、协调的发展。

参考文献

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作者简介：姓名 宾峰 出生年1989年6月  性别  男  民族  汉  籍贯  湖南省湘潭市  学历  硕士研究生、职称  工程师、研究方向：矿山膏体充填技术以及矿井通风技术