綠色開采技術(shù)在煤礦工程中的應(yīng)用與研究

鄭隨新

【摘 要】隨著國民經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，對于煤炭的需求量明顯增加，但在煤炭開采作業(yè)中，由于采礦工藝和采礦技術(shù)存在缺陷，其作業(yè)行為會污染生態(tài)環(huán)境并破壞地質(zhì)條件，進(jìn)而打破礦區(qū)原本的生態(tài)平衡，不利于社會與行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。通過應(yīng)用綠色開采技術(shù)，可以有效維護(hù)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)平衡，緩解對周邊環(huán)境的破壞，在保證煤炭開采作業(yè)效率和安全性的同時，保護(hù)生態(tài)資源、減少環(huán)境污染，對構(gòu)建生態(tài)型社會具有積極意義，因此發(fā)展綠色開采技術(shù)將會成為未來的主流趨勢。

【關(guān)鍵詞】綠色開采技術(shù);煤礦工程;應(yīng)用;研究

1、引言

眾所周知，煤炭開采是我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要組成部分，但傳統(tǒng)的開采技術(shù)和水平，對礦區(qū)周邊的環(huán)境、大氣、土壤、及水資源等造成了嚴(yán)重的破壞，這對人類生活生產(chǎn)的環(huán)境及身體健康都帶來了不利影響，威脅著人類的生存。所以在對煤炭資源開發(fā)和利用過程中，必須積極研究現(xiàn)代化開采技術(shù)，實現(xiàn)綠色采礦的目標(biāo)，為資源合理利用創(chuàng)造便利條件，實現(xiàn)人與自然的和諧共生。

2、煤炭綠色開采基本內(nèi)涵

煤炭綠色開采主要針對煤炭開采作業(yè)過程中對礦區(qū)環(huán)境資源的保護(hù)，包括對礦區(qū)開采周邊的地質(zhì)、水文、植被、大氣進(jìn)行保護(hù)，避免在煤炭資源開采過程中遭受到破壞和污染，進(jìn)而影響到礦區(qū)內(nèi)部的生態(tài)資源。煤炭綠色開采工作中，應(yīng)盡可能的減小由于煤炭資源開采對于周邊環(huán)境帶來的破壞影響。但隨著我國煤炭事業(yè)發(fā)展速度不斷加快，當(dāng)前煤炭綠色開采理念中，不再將重點放在減小環(huán)境污染與破壞的問題上，而是致力于在煤炭開采工作過程中，選擇應(yīng)用一些綠色開采技術(shù)，有效的對礦區(qū)周邊的生態(tài)環(huán)境進(jìn)行保護(hù)，確保礦區(qū)周邊的生態(tài)環(huán)境不受到影響，最終實現(xiàn)“高效率、低開采、低排放”的開采理念。

3、煤炭開采過程帶來的環(huán)境問題

3.1破壞水資源

在進(jìn)行煤炭開采時，其地下含水層的原始徑流都可能遭到破壞，進(jìn)而會在礦井產(chǎn)生大量的地下水，這不但降低了區(qū)域含水層的水位，還可能形成地下水的降落漏斗，當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件都會受到較大的影響。在對煤炭開采過程中，很多地表水體會受到影響，有一些溝泉甚至?xí)霈F(xiàn)干涸的現(xiàn)象，隨之而來，當(dāng)?shù)氐闹脖簧L情況肯定也會受到破壞，甚至引發(fā)嚴(yán)重的土地沙漠化問題，這一問題在我國的西部地區(qū)礦井體現(xiàn)的尤為明顯。

3.2嚴(yán)重破壞土地資源

據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計表明，在我國煤炭開采作業(yè)中，因地表沉陷而導(dǎo)致受到破壞的土地面積超過了40萬公頃，每開采1萬噸原煤，就會產(chǎn)生大概0.3公頃的土地塌陷面積，并且每年的破壞速度還在遞增。另外在煤炭開采過程中，通常都會產(chǎn)生矸石，其含量約占煤炭總量的20%左右，所以我國目前因煤炭開采產(chǎn)生的矸石所要占用的土地面積也超過了1萬公頃。

3.3引發(fā)大氣污染問題

在煤炭開采過程中，還會釋放出大量的有害氣體，如二氧化碳、二氧化硫和瓦斯等，這些有害氣體不但會污染空氣，還會引發(fā)溫室效應(yīng)問題?？梢?，在煤炭開采過程中，是存在著嚴(yán)重環(huán)境問題的，這是礦區(qū)環(huán)境容量無法承受的。而煤炭又是我國最重要的能源，所以更新煤炭的開采理念，應(yīng)用綠色開采技術(shù)，最大化的降低開采煤炭活動對環(huán)境和資源帶來的影響已迫在眉睫。

4、綠色開采技術(shù)介紹

4.1采空區(qū)充填技術(shù)

在煤炭開采領(lǐng)域，應(yīng)用采空區(qū)充填技術(shù)與環(huán)境保護(hù)息息相關(guān)。傳統(tǒng)充填工藝存在的污染性較強(qiáng)，不僅會對煤炭開采現(xiàn)場環(huán)境造成污染，同時所產(chǎn)生的開采成本較高，不適合長期使用。而為了提高充填技術(shù)效果，國家重視采礦區(qū)技術(shù)手段創(chuàng)新，并提出了綠色填充技術(shù)，與傳統(tǒng)技術(shù)相比，所呈現(xiàn)的作業(yè)效果十分顯著，不僅污染性低，且作業(yè)成本也得到有效控制。關(guān)于綠色充填技術(shù)，主要包括空隙注漿膠結(jié)充填和交替注漿膠結(jié)充填等工藝。

4.2共采技術(shù)

為了控制煤炭開采過程中的大氣污染現(xiàn)象，必須在開采工藝上加以完善和更新，合理控制瓦斯泄漏，降低大氣污染指數(shù)。為此，重點加強(qiáng)共采技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新，將瓦斯和礦產(chǎn)資源共同作為開采資源，進(jìn)行統(tǒng)一開采，從而有效防止瓦斯泄漏于大氣當(dāng)中。最重要的是，利用共采技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)瓦斯能源的合理開發(fā)與儲備，全面提高瓦斯能源利用效率，這對于礦產(chǎn)資源利用價值具有重要意義。

4.3巷道支柱填充技術(shù)

在礦產(chǎn)資源開采過程中，巷道支柱填充情況，是決定環(huán)境污染程度的重要因素。因此，開采單位在進(jìn)行礦產(chǎn)工程開發(fā)時，應(yīng)對巷道進(jìn)行科學(xué)、合理的設(shè)計。為了避免礦產(chǎn)工程圍堰設(shè)計不合理而出現(xiàn)變形，相關(guān)單位應(yīng)就處理方式進(jìn)行改良。

5、綠色開采技術(shù)在煤炭開采中的具體應(yīng)用研究

5.1開采填充技術(shù)的應(yīng)用

開采填充技術(shù)的主要目標(biāo)是解決矸石堆問題和采空區(qū)地面沉降問題。填充開采將開采出的煤矸石、沙土、粉煤灰等廢棄物填充到采空區(qū)，控制地面的塌陷和沉降，同時減少了污染廢棄物無處堆放占用大量土地的問題。目前應(yīng)用效果良好的填充開采技術(shù)有矸石填充和膏狀填充。矸石填充能有效解決煤礦矸石大量堆放問題，提高回采率，減少固體垃圾廢棄物，但采煤成本會有一定程度的上升。膏狀填充是將固體廢棄物制作成膏狀物流體，通過重力作用或壓力泵將膏體通過管道運(yùn)送到煤礦采空區(qū)域。充填開采技術(shù)為解決 “三下”壓煤和環(huán)境污染問題起到了積極的作用，但技術(shù)上依然要繼續(xù)完善和創(chuàng)新。

5.2鉆井技術(shù)的應(yīng)用

鉆井技術(shù)主要是在已經(jīng)結(jié)束開采范圍內(nèi)的輸送巷下部預(yù)留填充帶，這樣在接下來的開采中就可以利用設(shè)計好的填充帶進(jìn)行下個階段的材料巷開采，不需要再預(yù)留礦產(chǎn)，從而實現(xiàn)鉆井技術(shù)。該技術(shù)在礦產(chǎn)開采中的應(yīng)用，主要是為了能夠構(gòu)建一個注漿填充系統(tǒng)，并在礦產(chǎn)井下設(shè)計專用的開采場地，將注漿泵硐室設(shè)計在回風(fēng)巷上，從而形成一個循環(huán)作業(yè)體系。并根據(jù)開采工程中的充填帶凝固時間、工作面輸送巷的長度以及礦壓等方面的特點來設(shè)計充填帶的規(guī)格。

5.3勘探開采技術(shù)的應(yīng)用

勘探開采技術(shù)是當(dāng)前采礦工程綠色技術(shù)發(fā)展的重要趨勢和新型的技術(shù)理念?？碧介_采技術(shù)主要是基于高效開采的理念，最大程度的對采礦工程范圍內(nèi)的水資源進(jìn)行保護(hù)，包括地下水和地面環(huán)境。在勘探技術(shù)中主要是應(yīng)用特殊的地面灌漿技術(shù)以及采礦技術(shù)結(jié)合的方式來減少對水資源的破壞。在傳統(tǒng)的采煤工程中，由于對水文環(huán)境保護(hù)的意識不強(qiáng)，從而使得采礦周圍的水位嚴(yán)重下降，對地下水的分布和質(zhì)量都造成嚴(yán)重的影響。而勘探技術(shù)的應(yīng)用，能夠使煤炭開采過程中水文地理和巖層都得到有效的保護(hù)，從而實現(xiàn)對水資源的保護(hù)作用。

5.4高效開采礦產(chǎn)資源技術(shù)的應(yīng)用

在礦產(chǎn)的開采中，一些礦層的資源比較豐富，含量高，但由于開采技術(shù)的限制，導(dǎo)致這些優(yōu)質(zhì)的礦產(chǎn)開采效率低，在開采的過程中礦物大量的的排放，造成嚴(yán)重的資源浪費(fèi)，同時也造成環(huán)境的污染。通過綠色高效開采技術(shù)在礦產(chǎn)開采中的應(yīng)用，能更加充分的利用礦物。當(dāng)前隨著科技的發(fā)展，我國礦物技術(shù)也不斷的創(chuàng)新，低濃度礦物開采技術(shù)也在逐漸成熟。

6、結(jié)束語

綜上所述，在我國煤炭開采過程中，對生態(tài)環(huán)境的污染程度相對嚴(yán)重。這就要求各礦區(qū)應(yīng)加強(qiáng)對自身開采特點的深入分析，不斷加大綠色開采技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用力度，并采取必要的改善措施。盡可能地規(guī)避煤炭開采過程對于生態(tài)環(huán)境帶來的不利影響，確保煤炭開采工程的持續(xù)健康發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]汪華然.采礦工程中綠色開采技術(shù)的應(yīng)用探討.內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2014.02.12+16.

[2]江成玉.瓦斯綠色開采技術(shù)的實現(xiàn)及其資源化[J].潔凈煤技術(shù)，2017，16（04）：1-3.

[3]田金凱.采礦工程中綠色開采的應(yīng)用淺述.世界有色金屬，2017.16.87+89.

[4]鄒迪.采礦工程中綠色開采技術(shù)的應(yīng)用分析.山東工業(yè)技術(shù)，2016.08.127.

（作者單位：峰峰集團(tuán)邯鄲寶峰公司九龍礦生產(chǎn)技術(shù)部）