煤矿绿色开采技术

一、引言
随着绿色矿山相关体系的不断完善,通过绿色矿山的会议、宣传、培训等方式,使越来越多的企业和个人认识到绿色矿山建设的必要性和紧迫性。从概念的提出到具体的落实,需要一个逐步认知的过程,越来越多的人已经从绿色矿山就是绿化矿山的错误认识中转变过来。绿化只是绿色矿山创建中的一部分,也非最核心内容,在绿色矿山创建过程中,绿色开采可以说是绿色矿山创建的核心内容之一。

二、绿色开采的内涵
从绿色开采的内涵来看,学术界众说纷纭。钱鸣高(2003)认为,从广义资源的角度论看,在矿区范围内的煤炭、地下水、煤气层(瓦斯)、土地以至于煤矸石以及在煤层附近的其他矿床都是矿区的开发对象。绿色开采即是以防止或尽可能减轻开发煤炭对环境和其他资源的不良影响为出发点,以取得最佳的经济效益和社会效益为最终目标。孙维中(2006)认为,绿色开采要严格实施科学有序的开采,又要对矿区及周边环境的扰动控制在环境可控的范围内,并通过有效措施对必须破坏扰动的部分进行恢复治理,确保矿山的存在、发展直至终结,始终与周边环境相协调,即注重矿产资源开发、与周边环境协调程度等两个方面。黄敬军(2008)则提出绿色开采带来的是一种全新的矿山发展模式,是解决矿山可持续发展的最佳途径,要点为确立矿山资源环境一体化、突出生态园林矿山。
从以上不同内涵可以看出,绿色开采具有以下共同的特点:一是对矿山废弃物认知转变,从有害物质到资源的转变;二是要从源头上采取措施减轻开采对周边环境的破坏,而不是先破坏后治理,即应通过采矿方法的改变和调整来实现环境的保护。
三、绿色开采技术
绿色开采的主旨在于将开采活动对自然环境的影响和破坏减少到最低限度。现简要介绍煤矿主要绿色开采技术:

(一)充填开采技术
针对采空区问题的绿色开采技术,主要通过充填技术解决采空区。传统充填技术主要采用粉煤灰、水等作为充填料,其成本过程,还可能会产生二次污染,因此不利于普遍应用。随着绿色理念的应用,改进后的绿色充填技术主要有以下两种方法:
1.采空区冒落矸石空隙注浆胶结充填法。这种充填方法的特点就是利用顶板冒落形成的矸石,作为充填过程中的支撑主体,在矸石的空隙中充填特殊材料,使其固结成为一个整体,提高力学强度,从而对上部岩层起到有效的支撑作用,有效解决地面塌陷、沉降等问题。
2.胶结充填法。这种方法使用矸石河沙的混合物作为填充料,矸石与河沙混合后,形成牙膏状的半流体,能够密实的充填到采空区中,从而形成稳定的力学支撑体,对上部岩层进行有效支撑。

(二)保水开采技术
所谓保水技术,其核心思想就是对煤矿开采区域内分布的水资源进行充分的调查,从而选择合理的开采区域,减少对含水层和隔水层的破坏。此外,还需要注意对地下水位下降以及煤层采动覆岩破坏规律的研究,从而在煤矿开采过程中,采用有效的保水采煤方法,有效保护水资源。
长壁工作面快速推进、留设防水煤柱、对采空区实施填充是当下最常用的三类技术。加快工作面推进速度可使破断岩层尽快朝反方向与工作面一侧未断岩层在断面下端铰接并挤压闭合,形成隔水关键层,保证安全回采和水资源不流失;防水煤柱的留设可以使煤层顶板岩层破坏减小,导水裂缝带不波及水体,但该方法会浪费大量煤炭资源;煤层开采过程中对采空区及时进行填充,可以有效减小工作面前后支撑压力的分布,达到和留设防水煤柱一样的效果。
(三)煤与瓦斯共采技术
煤层瓦斯是有害气体,同时又是洁净能源。瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出,一直是我国煤矿所面临的重大灾害。同时,排放到大气中的瓦斯还造成了严重的环境破坏。对煤层瓦斯进行抽采利用,是绿色开采必须解决的基本问题之一。在基于对岩层采动裂隙动态分布规律的认识提出的卸压瓦斯抽采“O”型圈理论,在一些矿区的卸压瓦斯抽采中,对钻孔布置起到了指导作用。
我国目前矿井瓦斯抽放技术主要由:采掘前抽放(预抽),边采边抽和采后抽放(采空区抽放)。

(四)煤矸石减排技术
煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物,为了减少煤矸石的排放,主要方法是在减少岩石巷道的掘进量,以煤巷掘进为主,但这种方法常常会受到围岩结构特点的影响,导致发生严重的变形。因此,必须要对巷道支护方法进行有效的改进,应用可缩性支架,同时还要加强对巷道的填充。
对于露天矿山,合理调整采剥部位,创造条件实现内部排土,减少矸石的外排。
(五)地下气化技术
煤炭地下气化是指不用将煤炭采出地面,而直接在煤层赋存滴点获得可燃气体的过程,即在地下将煤通过热化学过程变为气态燃料,然后经由钻孔排至地面收集利用。煤炭地下气化是是一种整体绿色开采技术。该技术目前正处于研究试验阶段。
四、结束语
在煤矿开采过程中,会对周边的环境造成较大影响,因此必须要遵循绿色矿山理念,应用绿色开采技术,保护生态环境,实现社会经济与自然环境的和谐发展。