煤礦綠色開(kāi)采技術(shù)的分析

【摘要】隨著時(shí)代經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展以及科學(xué)發(fā)展觀、綠色可持續(xù)發(fā)展理論的提出，綠色開(kāi)采煤礦已經(jīng)成為煤礦開(kāi)采業(yè)的主流開(kāi)采方式。本文主要從目前我國(guó)綠色開(kāi)采煤礦中存在的安全問(wèn)題以及環(huán)境污染問(wèn)題方面入手，闡述我國(guó)綠色開(kāi)采煤礦的整體工作框架，并對(duì)開(kāi)采過(guò)程中存在的問(wèn)題，以及開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

【關(guān)鍵詞】煤礦開(kāi)采：綠色開(kāi)采：煤礦業(yè)綠色發(fā)展

我國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展很大程度上依賴于煤炭資源，但是，在開(kāi)發(fā)與利用煤炭資源的同時(shí)，也給環(huán)境以及資源造成了不可挽回的損害。為了解決這一問(wèn)題，全國(guó)各煤礦企業(yè)都在遵循可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，倡導(dǎo)節(jié)能減排，以達(dá)到和諧發(fā)展的目的。綠色開(kāi)采煤礦這一理念，是在2003年，由中國(guó)礦業(yè)大學(xué)錢(qián)鳴高院士提出的，為資源可持續(xù)發(fā)展以及煤炭工業(yè)的發(fā)展，提供了一個(gè)新的思路與方式。筆者通過(guò)總結(jié)多年工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行總結(jié)與分析，旨在幫助企業(yè)根據(jù)企業(yè)自身特點(diǎn)，采取不同種類的綠色開(kāi)發(fā)技術(shù)，真正意義上實(shí)現(xiàn)綠色開(kāi)采，最終達(dá)到煤炭工業(yè)可持續(xù)化發(fā)展的目標(biāo)。

一、我國(guó)煤礦開(kāi)采業(yè)存在的問(wèn)題

1.安全問(wèn)題：中國(guó)煤礦開(kāi)采業(yè)較之國(guó)外來(lái)說(shuō)，存在著生產(chǎn)工藝較為落后，安全意識(shí)薄弱、以及科學(xué)技術(shù)開(kāi)發(fā)資金投入不足、經(jīng)營(yíng)管理模式不完善等問(wèn)題。與此同時(shí)，由于開(kāi)采的過(guò)程中將會(huì)對(duì)上覆巖層產(chǎn)生移動(dòng)破壞，從而破壞了地下水層初始流動(dòng)狀態(tài)，以及阻礙了瓦斯的正常流轉(zhuǎn)。致使多地發(fā)生因瓦斯突出、漏水以及沖擊地壓等災(zāi)害的發(fā)生。并且隨著時(shí)間的推移，礦井采掘造成的水土流失、多地地面塌陷等問(wèn)題也日益突出。

2.環(huán)境問(wèn)題：我國(guó)煤炭地下開(kāi)采，采空區(qū)部分，基本都采取全部冒落法管理頂板，會(huì)造成地面塌陷以及地面沉降現(xiàn)象，隨之引發(fā)井水的水位下沉，最終導(dǎo)致鐵路、公路、及各項(xiàng)依地面類建筑破壞。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2010年，我國(guó)約有16000座煤矸石山，歷年來(lái)累計(jì)堆放的煤矸石重量約為45億t，占地面積約為15000平方米，其中瓦斯以及煤矸石山自然時(shí)所產(chǎn)生的硫化物基本都會(huì)直接進(jìn)行排放，對(duì)大氣的污染十分嚴(yán)重。同時(shí)煤礦的開(kāi)采會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)厮Y源形成巨大的污染。煤炭在開(kāi)采過(guò)程中，需要進(jìn)行認(rèn)為疏干排水以及采取形成的導(dǎo)水裂隙，對(duì)煤系的含水層進(jìn)行自然疏干，這種做法不僅破壞地下水資源，繼續(xù)開(kāi)采下去必將重度污染地下水資源。在煤礦的開(kāi)采過(guò)程中，會(huì)對(duì)大氣環(huán)境造成一定污染，其主要污染源頭來(lái)自礦井排除煤層瓦斯抽放，以及煤礦矸石山自燃。礦井瓦斯就是煤氣層，是比CO2還要嚴(yán)重的一種溫室氣體，并且煤礦瓦斯也是導(dǎo)致煤礦重特大安全事故的導(dǎo)火索。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)2000米的淺范圍內(nèi)，就會(huì)具有30-35萬(wàn)億立方米的煤氣層，名列世界前茅。但是由于我國(guó)每層的透氣性相對(duì)較小，所以很難在煤礦開(kāi)采前將其抽出。總結(jié)建國(guó)以來(lái)的煤礦事故記錄，共計(jì)1500多次，死亡人數(shù)超過(guò)5000人，由此可見(jiàn)，大力倡導(dǎo)與開(kāi)發(fā)綠色開(kāi)采技術(shù)已經(jīng)是迫在眉睫的事。

二、綠色開(kāi)采體系及具體實(shí)施方式

1.錢(qián)鳴高院士從現(xiàn)有資源以及施工技術(shù)方面對(duì)煤炭的綠色開(kāi)采進(jìn)行了明確的定義，從資源角度認(rèn)識(shí)以及對(duì)待瓦斯、水土等一系列可以利用的資源。綠色開(kāi)采的基本出發(fā)點(diǎn)，就是從開(kāi)采方的角度入手，盡可能減少煤礦開(kāi)采對(duì)于礦井周?chē)h(huán)境及資源的影響。旨在將社會(huì)效、經(jīng)濟(jì)效益以及環(huán)境效益最大化。

2.保水開(kāi)采：筆者收集各方面資料顯示，我國(guó)國(guó)有礦井存在透水性危險(xiǎn)的，占據(jù)總礦井?dāng)?shù)的50%，并且這一情況正在逐年加重。所謂保水開(kāi)采是指在開(kāi)采過(guò)程中，對(duì)礦井周?chē)Y源進(jìn)行保護(hù)，并且最大化利用水資源。關(guān)鍵層理論中提到，煤炭開(kāi)采過(guò)后，嚴(yán)重破壞開(kāi)采地原始水體徑流，隨著時(shí)間的推移，上覆巖層當(dāng)中的關(guān)鍵層會(huì)發(fā)生斷裂，從而導(dǎo)致區(qū)域中形成地下水下降漏斗。想要恢復(fù)地下水，最重要的就是上覆巖層中是否有軟弱巖層經(jīng)過(guò)重新壓實(shí)導(dǎo)致裂隙閉合，從而形成隔水帶。如果存在隔水帶，比表水以及地下水會(huì)逐漸填滿，水位恢復(fù)。若不存在軟弱巖層，就不能通過(guò)自然的方式進(jìn)行水資源填筑，需要對(duì)裂隙填漿，技術(shù)難度較高。

3.煤炭瓦斯共采：煤炭瓦斯共采技術(shù)，充分的利用了開(kāi)采過(guò)程中巖層的移動(dòng)對(duì)瓦斯自身產(chǎn)生的泄壓作用，提高礦井瓦斯抽采率。在開(kāi)采過(guò)程中，形成煤與瓦斯的共同開(kāi)采系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)共采。筆者總結(jié)多年工作經(jīng)驗(yàn)認(rèn)為，當(dāng)煤炭開(kāi)采過(guò)程中引起巖層移動(dòng)，將會(huì)直接導(dǎo)致滲透率較低的煤層滲透率增加十倍有余，為瓦斯的運(yùn)移以及涌出創(chuàng)造了條件，方便瓦斯開(kāi)采，并且這部分瓦斯作為潔凈能源，可以運(yùn)用到生產(chǎn)生活中許多領(lǐng)域。所以應(yīng)對(duì)“煤瓦共采”技術(shù)進(jìn)行深入研究，最大限度推廣該技術(shù)。

4.填充開(kāi)采：填充開(kāi)采技術(shù)為解決煤礦開(kāi)采中壓煤?jiǎn)栴}、矸石山問(wèn)題以及地面沉降問(wèn)題等方面提供了有效的解決方式。所謂填充開(kāi)采是將煤矸石、粉煤灰及河砂等用作填充的材料，填充到采空區(qū)中，使資源利用率最大化，控制地面沉降與地面塌陷問(wèn)題。同時(shí)也可以減少地面固體廢物、建筑行業(yè)產(chǎn)生的垃圾對(duì)環(huán)境的損害。水砂填充技術(shù)是我國(guó)20世紀(jì)80年代開(kāi)始使用的一種技術(shù)，因其投資大、施工程序較為繁瑣的原因，難以大范圍推廣，目前已被淘汰。利用矸石進(jìn)行填充，可以有效解決礦井矸石的堆放問(wèn)題，但是將矸石作為填充材料進(jìn)行施工，會(huì)增加整體的開(kāi)采成本。膏體填充是將固體的廢棄物，通過(guò)特定比例制成牙膏狀的漿體。通過(guò)重力或是泵壓作用，經(jīng)過(guò)管道輸送對(duì)采空區(qū)進(jìn)行填充。膏體具有流動(dòng)性好、凝結(jié)時(shí)間較短、以及凝結(jié)后強(qiáng)度較高等特點(diǎn)，目前在山東等地已經(jīng)得到了廣泛的運(yùn)用。

結(jié)束語(yǔ)

筆者通過(guò)總結(jié)多年工作經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合當(dāng)前我國(guó)煤炭開(kāi)采行業(yè)的現(xiàn)狀，得出下述結(jié)論：煤礦綠色開(kāi)采技術(shù)目前已經(jīng)成為我國(guó)煤炭行業(yè)發(fā)展的必然方向，通過(guò)開(kāi)發(fā)煤炭綠色開(kāi)采技術(shù)，提高開(kāi)采效率，實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約，并且可以有效保護(hù)礦井周?chē)h(huán)境，對(duì)于煤炭行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。

參考文獻(xiàn)

[1]中國(guó)科學(xué)院可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略組.中國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程戰(zhàn)略構(gòu)想[M].北京科學(xué)出版社，2012

[2]許家林，錢(qián)鳴高.地面鉆井抽放上覆遠(yuǎn)距離卸壓煤層氣試驗(yàn)研究[J].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2010（1）：78-81.

[3]循環(huán)經(jīng)濟(jì)—實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化的理想經(jīng)濟(jì)模式.中國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程戰(zhàn)略構(gòu)想[M].北京：科學(xué)出版社，2012

[4]黃盛初，朱超，劉馨，等.中國(guó)煤礦煤層氣開(kāi)發(fā)產(chǎn)業(yè)化前景[A].煤炭信息研究院.2011礦煤層氣項(xiàng)目投資與技術(shù)國(guó)際研討會(huì)論文集[C].徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2001.

[5]Jialin Xu-inggaoQian. Study and Application of the/O-shaped0Circle Theory for Relieved Methane Drainage. Pro-ceedings of the.99 International Symposium on Mining Sc-ience and Technology， A.A.BALKEMA，2010-116.

[6]許家林.巖層移動(dòng)與控制的關(guān)鍵層理論及其應(yīng)用[D]徐州：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2010.