浅议煤矿的绿色开采技术
时间：2022-08-03 11:10:13
摘要：众所周知在当今社会发展的新形式下,煤矿开采技术的进步和完善始终是采矿学科发展的主题。如何选用合理的采煤方法，并使之不断完善和发展，对提高矿井生产水平和经济效益，改变矿井技术面貌有决定性的意义，继续做好这方面的工作，是今后煤矿开采技术发展的重要方面。
中图分类号：X752文献标识码： A
一、引言
对我们国家而言煤炭资源丰富、分布面积广、煤田类型多样、开采煤层也具有多样化的特征，针对不同的矿区情况和不同的企业技术条件，选择合适的采煤方法是我国煤炭生产研究的重要课题之一。煤矿生产指标的优劣，除了受到自然资源条件限制外，更决定于所采用的采煤方法的实用性和适应性，只有选择合适的采煤方法，才能提高矿井生产水平和经济效益。因此，做好采煤方法的选择工作具有非常重大的意义。
二、我国煤矿开采存在的问题
我国“富煤、贫油、少气”的能源赋存状况决定了能源消费必须以煤为主，一次能源消费中有70～75%来源于煤炭，煤炭行业的健康发展关系到国民经济可持续发展的全局。多年煤炭开采带来一系列环境和安全问题，屡屡为人诟病。
1、安全问题。2009年12月21日，黑龙江龙煤集团鹤岗分公司新兴煤矿发生特别重大瓦斯爆炸事故，再次引发公众对煤矿安全，特别是群死群伤公众事件的关注和深层思考。煤矿事故频发的原因何在，如何从根本上杜绝大型和特大型伤亡事故，不断拷问着各级监管、经营和科研服务单位。我国煤炭安全事故频发有着诸如井工开采量大、小煤矿安全装备和生产工艺落后、行业多年安全欠账严重、科技投入不足以及技术与管理人才流失严重等客观原因。
2、环境问题。主要包括由于地下采掘引起的地面塌陷、水土流失、沙漠化、采煤废水排放以及煤矸石露天堆放污染等。
我国煤炭开采主要采用冒落法管理采空区顶板，造成地面沉降和陷落，因而引发村镇、铁路、桥梁和地面管线设施破坏。
矿井瓦斯主要是矿井中由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体。它既是煤矿重大安全事故的祸根，又是一种严重的温室效应气体。研究显示，甲烷造成的温室效应在全球气候变暖中所占份额为15%，仅次于二氧化碳。等量甲烷造成的温室效应是二氧化碳的21倍。我国2000m浅范围以内具有30～35万亿m3煤层气资源，居世界前列。但由于我国煤层透气性差，难以在开采前抽出。
三、煤矿选择采煤方法的原则
我们在对采煤方法进行选择时，应根据煤层赋存情况、开采技术条件、地面保护要求、设备供应状况及安全、产量、效率、成本和煤的回收率等因素，经综合技术经济比较后确定。因此采煤方法的选择必须坚持安全、经济、回采率高的原则。
1、生产安全：安全是为了生产，生产就必须安全。应当充分利用先进技术和提高科学管理水平，以保证井下生产安全，不断改善劳动条件。对于所选择的采煤方法应仔细检查采煤工艺的各个工序以及采煤系统的各生产环节，一般应该做到以下几个方面：
1.1合理布置巷道，保证巷道维护状态良好，满足采掘接替要求，建立妥善的通风、运输、行人以及防火、防尘、防瓦斯积聚、防水和处理各种灾害事故的系统和措施，并尽量创造良好的工作条件。
1.2正确确定和安排采煤工艺过程，切实防止冒顶、片帮、支架倾倒、机械事故以及避免其他可能危及人身安全和正常生产的各种事故发生。
1.3认真编制采煤工作面作业规程，制定完整、合理的安全技术措施，并建立制度以保证实施。
2、经济合理：经济效果是评价采煤方法好坏的一个重要依据。在选择采煤方法时不仅要列出几种方案进行技术分析，而且在经济效益上要进行比较，最后确定技术可行经济上合理的方案。一般应当符合以下五个方面的要求：
2.1采煤工作面单产高
提高工作面产量，是实现矿井稳产、高产，提高采区和整个矿井各项技术经济指标的中心环节。提高工作面产量，主要应当提高工作面机械化程度，尽可能加大回采进度和合理加大工作面长度，加强生产的组织管理。
2.2劳动效率高
为了提高劳动效率，必须不断提高职工素质，改善经营管理。同时要选择合理的采煤工艺和劳动组织，采用先进的技术装备，努力实现机械化或综合机械化。
2.3材料消耗少
减少采煤工作面的各种材料消耗，特别是要减少坑木、钢材以及炸药、雷管等的消耗，为此必须加强管理，注意材料回收复用，正确确定钻眼爆破方法。
2.4煤炭质量好
要求煤炭的含矸率和灰分低，注意改进采煤工艺和支护设计，尽量防止矸石或岩粉混入煤中。
2.5成本低
成本是经济技术效果的综合反映。努力提高工作面单产和劳动效率，降低材料消耗，保证煤炭质量，是降低煤炭生产成本的主要途径。
四、绿色开采的技术
1.采空区充填开采技术。采空区充填开采技术是绿色开采技术的重要组成部分，尤其在经济发达地区解决建筑物下开采更应受到重视。从理论上来说，充填采矿是解决煤矿开采环境问题的理想途径，但由于目前充填采矿的成本相对偏高，限制了该项技术在煤矿的试验与应用。在市场经济条件下，充填技术的关键是充填材料的选取及如何降低成本。另外就是充填技术本身，它应该包括充填系统与开采系统的协调；充填运输系统的畅通；充填后材料的力学特性等。顺利解决上述问题将根本改变将来我国经济发达区域的开采技术。为了降低充填成本，基于岩层控制的关键层理论，提出了部分充填（条带充填）控制开采沉陷的思路：仅充填部分采空区，只要保证未充填采空区的宽度小于覆岩主关键层的初次破断跨距，且充填条带能保持长期稳定，就可有效控制地表沉陷。
2、煤与瓦斯共采。瓦斯是一种新能源，既可以用来发电，也可用作工业燃料、化工原料和居民生活燃料。因此若在开采高瓦斯煤层的同时，利用岩层运动的特点将煤层气开采出来将是我国煤层气开发的一条重要途径。减少巷道内的瓦斯含量，有效预防事故发生，让高瓦斯煤层变成低瓦斯煤层，实现安全生产。
3、保水开采。保水采煤在不同的矿区有不同的技术内涵，缺水矿区要以水资源保护和利用为主；大水矿区，要以减少水资源破坏和防治水灾害为主。因此，保水开采包含水资源保护、水资源利用（煤水共采）和水灾害防治等多项重要内容。煤矿开采过程中破坏了地下含水层的原始径流，大量排出地下水；采空区上方导水裂隙带与地下水体贯通，形成大规模地下水降落漏斗，造成区域含水层水位下降，直接影响到区域水文地质条件。采动影响稳定后产生的地表沉陷往往影响到地表水体（河流、湖泊、井泉等）的原来形态，造成部分沟泉水量减少甚至干涸；影响当地居民正常的生产生活，进而影响区域植被生长，甚至土地沙漠化。我国大部分矿区处在干旱半干旱地区，而每年采煤破坏地下水22亿m3，可见保水开采具有重要的意义。
4、煤矸石的综合利用。煤矿企业减少矸石排放的主要措施是将巷道布置在煤层内，也可以根据煤矸石的特点，进行综合利用。煤矸石分二类：一类是随着矿井建设、开拓掘进而产生的矸石，俗称“岩矸”，可以将井下岩巷掘进矸石不提升出井，将矸石充填到采空区，或进行巷旁与废弃巷道充填及矸石充填置换井下煤柱等。另一类是煤炭洗煤加工而产生的附产品，如洗选黑矸、筛上物、煤泥等，此类矸石可用于发电、供热，燃烧物还可用于制造砖、水泥、混凝土、砌砖、陶粒等。
5、煤炭地下气化技术。煤炭地下气化是一种整体绿色开采技术，我国于1958～1960年曾在16个矿区进行试验。煤炭地下气化的特点是把埋藏在地下的煤炭直接变为煤气，通过管道把煤气供给工厂、电厂等各类用户，使现有的地下作业改为采气作业，是开采煤炭的一种新工艺。目前我国的地下气化技术仍处于工业试验阶段，有很多问题需要去研究和探索。
五、结论
总之，采煤技术不仅是衡量一个国家科技发展水平的重要标志，也是国际间科技竞争的重点。我国正处于经济发展的关键时期，采煤技术是我们的薄弱环节。只有跟上发展先进采煤技术的世界潮流，将其放在战略有限地位，并以足够的力度予以实施，才能尽快缩小与发达国家的差距，才能在激烈的市场敬振华中立于不败之地。
参考文献
[1]徐永圻等《煤矿开采学》中国矿业大学出版社1999
[2]周仁波.“三下”采煤技术浅析[J].科技资讯,2008,(33)
[3]陈炎光等《中国采煤方法》中国矿业大学出版社1991
[4]程功林，《煤矿开采技术》，北京：中国矿业出版社，2010-02-01
