淺析煤礦開采技術(shù)與工藝發(fā)展研究

溫軍

摘 要：煤炭作為重要的不可再生能源非常寶貴，作為重要的能源資源，煤炭獨(dú)特的存在形式，使其對(duì)于當(dāng)?shù)囟约仁侵匾馁Y源也是生態(tài)環(huán)境的重大威脅因素。煤炭開采與生態(tài)環(huán)境長久以來都是矛盾體的存在。如何讓煤炭開采與生態(tài)環(huán)境保護(hù)有機(jī)融合相互促進(jìn)始終是行業(yè)研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。本文就煤礦的開采現(xiàn)狀對(duì)環(huán)境產(chǎn)生的影響及其對(duì)策進(jìn)行討論，希望能夠?qū)鉀Q煤礦污染環(huán)境的問題提供幫助。

關(guān)鍵詞：煤礦工程；開采現(xiàn)狀；綜合發(fā)展

1煤礦開采技術(shù)現(xiàn)狀

煤礦開采技術(shù)的運(yùn)用在煤礦開采過程中非常重要，這能夠有效的提高開采效率。伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，煤礦開采更需要科技升級(jí)和技術(shù)革新，如果一直沿用過去的陳舊方式。會(huì)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)效益跟不上社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，同時(shí)將伴隨衍生出許多安全隱患。如今，中國煤礦開采存在著以下幾個(gè)重要的問題。a）煤礦開采效率還不夠高，煤礦開采技術(shù)不夠先進(jìn)，煤礦事故率仍然較高。煤礦開采非常復(fù)雜，只有提高技術(shù)水平才能提高開采效率。但是，部分煤礦開采仍然沿用過去的老舊方式，使得煤炭采出率低、造成浪費(fèi)資源的現(xiàn)象突出，不但無法保證效率更無法保證安全。b）煤礦開采會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，另外還會(huì)污染、浪費(fèi)水資源，產(chǎn)生有害氣體影響我們的生活。如今，地下水已經(jīng)流失很多，地表植物被嚴(yán)重破壞，進(jìn)而會(huì)影響植被對(duì)大氣的污染，煤礦開采過程中二氧化碳等廢氣的排放，導(dǎo)致溫室效應(yīng)的產(chǎn)生，對(duì)環(huán)境影響嚴(yán)重。

2煤礦開采產(chǎn)生的問題

2.1地表沉陷

地表沉陷是煤礦開采中遇到的最嚴(yán)重環(huán)境問題，特別是近年來亟待提高受災(zāi)群眾生活質(zhì)量和水平，徘徊在轉(zhuǎn)型升級(jí)困境中的煤礦企業(yè)與群眾需要矛盾難以徹底解決。開采沉陷成為治理難題，追本溯源主要是沒有針對(duì)復(fù)雜的地理結(jié)構(gòu)探索出合理的開采方法或開采工藝，并在發(fā)生煤礦沉陷后沒有對(duì)該區(qū)域進(jìn)行維護(hù)，造成了二次塌陷的隱患。

2.2對(duì)水資源的影響

我國淡水資源僅占世界平均水平的四分之一，大多數(shù)煤礦開采地區(qū)的水資源儲(chǔ)備量不足，如北方產(chǎn)區(qū)的煤礦資源儲(chǔ)備量占全國的百分之七十五，而水資源的儲(chǔ)備量僅占全國的百分之十九，煤礦開采導(dǎo)致的水資源污染和流失僅僅山西省就有三十萬人飲水困難，同時(shí)由于煤礦開采區(qū)缺乏對(duì)水資源的保護(hù)導(dǎo)致水資源污染嚴(yán)重。

2.3煤礦開采對(duì)大氣、土壤的影響

①礦區(qū)大氣污染：煤礦開采過程中會(huì)產(chǎn)生大量的煤煙、粉塵以及有害氣體。由于生產(chǎn)、貯存、運(yùn)輸、掘進(jìn)等過程都會(huì)產(chǎn)生大量的粉塵，粉塵對(duì)人們的健康傷害比較嚴(yán)重，大量吸收粉塵容易患有煤肺病。

②礦區(qū)周邊土地：煤矸石自燃、煤炭粉塵、廢水、廢氣的沉降會(huì)增加土壤中有害元素，這些有害元素對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞性極強(qiáng)。

3煤炭開采中的生態(tài)環(huán)境保護(hù)措施

3.1土地綜合治理對(duì)策

煤礦開采過程中會(huì)對(duì)土地造成大規(guī)模的影響，土壤結(jié)構(gòu)被破壞會(huì)危及生態(tài)發(fā)展與周邊居民生活質(zhì)量。土地復(fù)墾是指對(duì)煤礦開采影響到的土地進(jìn)行恢復(fù)利用價(jià)值研究，從而促進(jìn)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定發(fā)展，為煤礦企業(yè)創(chuàng)造可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，最終實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)順利發(fā)展、生態(tài)系統(tǒng)得到保護(hù)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展進(jìn)步的目的。要想實(shí)現(xiàn)礦區(qū)土地復(fù)墾、生態(tài)系統(tǒng)重建和煤礦正常開采三者同步進(jìn)行，首先要對(duì)礦區(qū)的開采特點(diǎn)以及周邊生態(tài)環(huán)境進(jìn)行綜合考慮，結(jié)合社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、生態(tài)發(fā)展需要科學(xué)制定復(fù)墾決策，以減少對(duì)土地破壞影響為主要核心，實(shí)現(xiàn)生態(tài)、礦建、經(jīng)濟(jì)一體化發(fā)展。針對(duì)不同的土地用途進(jìn)行相適應(yīng)的開發(fā)與設(shè)計(jì)，如：農(nóng)業(yè)、林業(yè)、建筑等多方面用地需求，都要做到因用而復(fù)，提高土地利用價(jià)值。同時(shí)還要對(duì)煤礦開采所引起的土地各方面影響進(jìn)行考慮，如：土壤物理化學(xué)性質(zhì)或者水文等變化，再結(jié)合土地利用過程中環(huán)保、水源需求等進(jìn)行治理、保護(hù)措施研究。

3.2沉陷問題的治理技術(shù)

3.2.1全部填充開采技術(shù)

全部填充技術(shù)是防治煤礦開采沉陷較為常用的一種方法，在開采的過程中使用的相當(dāng)普遍，而且在開采的初期階段，采煤數(shù)量較少，對(duì)填充要求較高，會(huì)相應(yīng)地增加開礦開采的成本，但也需要我們根據(jù)國家對(duì)煤礦開采事業(yè)作出的規(guī)定和標(biāo)準(zhǔn)，購買相應(yīng)的材料使用合理的技術(shù)進(jìn)行填充，保證開采時(shí)的安全性，同時(shí)也是對(duì)地上建筑和居民的有效保護(hù)。全部填充技術(shù)往往使用固體材料對(duì)挖掘地方進(jìn)行填充，保證開采管道的結(jié)實(shí)性，較小地表的沉陷程度。充填的材料較多，一般使用水力充填、機(jī)械充填、風(fēng)力充填較多，但多數(shù)礦井出現(xiàn)費(fèi)工費(fèi)時(shí)、成本高、效率低，充填技術(shù)需要優(yōu)化探索。

3.2.2條帶開采

根據(jù)煤層和上覆巖層組合條件，按一定的采留比，在被開采的煤層中采出一條，保留一條。由于條帶開采僅是部分地采出地下煤炭資源，保留了一部分煤炭以煤柱形支撐上覆巖層。從而減少覆巖移動(dòng)，控制地表的移動(dòng)和變形，實(shí)現(xiàn)對(duì)地面建、構(gòu)筑物的保護(hù)。因區(qū)域巖層性質(zhì)及煤層賦存差異性，多數(shù)結(jié)果為采出率低、巷道掘進(jìn)多，工作面效率低，沉陷效果不明顯。

3.2.3覆巖離層帶充填

根據(jù)采空區(qū)上方覆巖移動(dòng)形成“三帶”的巖移特性，在煤炭采出后一定時(shí)間間隔內(nèi)，用鉆孔往離層帶空間高壓注漿，充填，加固離層帶空間，將采動(dòng)的砌體梁結(jié)構(gòu)加固為穩(wěn)定性較好的連續(xù)梁結(jié)構(gòu)，使離層帶的下沉空間不再向地表傳遞，以減少或減緩地表下沉，保護(hù)地面建、構(gòu)筑物或農(nóng)田。但該技術(shù)難度大，再近一步研究。

3.2.4沿空采掘環(huán)境監(jiān)測

沿空掘巷、沿空留巷工藝探索階段，因該區(qū)域煤層底板賦水性較大，沿空采掘?qū)γ簩禹數(shù)装濉叭龓А逼茐奶卣骷觿?，一次采全高頂板全部垮落法工藝中?duì)巖層移動(dòng)控制只能保證初次下沉?xí)r間，缺少下沉量、波及范圍、穩(wěn)沉周期參考計(jì)算等數(shù)據(jù)，對(duì)地表塌陷治理帶來一定難度，需開展環(huán)境監(jiān)測，收集數(shù)據(jù)，綜合分析，為地質(zhì)災(zāi)害治理提供科學(xué)依據(jù)。

3.3人工充填和土地復(fù)墾

根據(jù)該礦區(qū)及周邊礦區(qū)的實(shí)際情況來看，通過實(shí)施人工充填和土地復(fù)墾，可恢復(fù)一定面積的耕地，在沉陷深度較深的區(qū)域，通過挖深墊淺將其變?yōu)槿斯~塘，發(fā)展水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)，擴(kuò)展了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的方式，同時(shí)還可以起到調(diào)節(jié)區(qū)域小氣候等方面的作用。由于該礦區(qū)地表沉陷持續(xù)時(shí)間長、影響范圍廣，生態(tài)環(huán)境的影響是一個(gè)范圍較大、時(shí)間漫長的過程，只要做好沉陷水域的規(guī)劃治理及地表沉陷過程中的水土流失防治工作，可以進(jìn)一步減輕礦區(qū)開發(fā)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境的不利影響。

3.4注重地下水資源的保護(hù)

根據(jù)礦區(qū)開采現(xiàn)狀及已掌握的水文地質(zhì)條件，礦區(qū)煤炭資源開采對(duì)礦區(qū)內(nèi)具有供水意義的地下水影響較小，一般不對(duì)第三、第四系含水層產(chǎn)生影響，但在斷層等地帶可能產(chǎn)生影響。礦區(qū)煤層開采應(yīng)注重地下水資源的保護(hù)。加強(qiáng)礦井水全部資源化利用，減輕區(qū)域地下水開采強(qiáng)度。各礦井在開采時(shí)，應(yīng)建立地下水水位觀測系統(tǒng)。礦區(qū)內(nèi)各企業(yè)生產(chǎn)用水不得從抽取地下水作為供水水源，已采用地下水作為生產(chǎn)用水的企業(yè)，應(yīng)逐步采用地表水或中水取代，地下水只能作為企業(yè)生產(chǎn)用水的備用水源。

3.5加強(qiáng)環(huán)保意識(shí)和措施

整個(gè)礦產(chǎn)區(qū)的環(huán)保意識(shí)的加強(qiáng)不僅是在管理上對(duì)礦區(qū)工作人員的培訓(xùn)，企業(yè)要注重清潔生產(chǎn)，還有要對(duì)消費(fèi)者浪費(fèi)煤炭資源的現(xiàn)象進(jìn)行控制，而所謂清潔生產(chǎn)是指將綜合預(yù)防的環(huán)境保護(hù)策略持續(xù)應(yīng)用于生產(chǎn)過程和產(chǎn)品中，以期減少對(duì)人類和環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。提高資源、能源的開發(fā)和利用率，減少污染物的產(chǎn)生與排放，是促進(jìn)環(huán)境保護(hù)和煤炭生產(chǎn)共同進(jìn)步的重要決策。

綜上所述，近些年來，我國迎來了經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的新時(shí)期，煤礦的開采也引發(fā)了諸多環(huán)境問題，如果不加以控制，將會(huì)惡化我國的生態(tài)環(huán)境。因此，我們必須嚴(yán)肅對(duì)待煤炭開采過程中對(duì)生態(tài)環(huán)境污染的問題，并積極尋求有效的解決方法，來實(shí)現(xiàn)煤炭開采與生態(tài)環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)煤炭行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]潘仁飛.煤礦開采生態(tài)環(huán)境綜合評(píng)價(jià)及生態(tài)補(bǔ)償費(fèi)研究[D].北京：中國礦業(yè)大學(xué)，2010.

（作者單位：中煤第一建設(shè)有限公司山不拉煤礦）