闫磊毕业论文

山东科技大学毕业设计论文

论 文 题 目 深井薄煤层地质条件下绿色开采技术

的应用与研究

班 级 2011级 姓 名 闫 磊 工作单位 济宁矿业集团霄云煤矿 地 址 济宁市金乡县肖云镇霄云煤矿

深井薄煤层地质条件下绿色开采技术的应用与研究

摘要：绿色开采技术的提出其目的在于改变当前我国煤矿开采中“高开采、低利用、高排放”的局面，实现行业可持续发展的目标。本文主要介绍了当前我国深井薄煤层地质条件绿色开采技术的应用的现状及应用前景。主要包括保水开采技术、煤与瓦斯共采技术、减少矸石排放和矸石填充技术、煤炭地下气化技术的主要理论依据和应用实例及发展前景。 关键词：绿色开采 薄煤层开采 减矸开采 矸石充填 煤炭地下气化

Abstract

The green mining technology being proposed,the goal lies in the change current our country coal mining “high mining uses, the high emissions, lowlythe aspect”, achieves the profession sustainable development goal. This article mainly briefed the current our country green mining technology application present situation and the application prospect. Mainly includes guarantees the water mining technology, the coal and the gas altogether picks technical, the reduced gangue emissions and the gangue packing technology, the coal underground vaporization technology main theory basis and the application example and the prospects for development.

Keywords: Green mining Guarantees water mining The coal and the gas altogether pick Reduces gangue mining Waste filling Coal underground vaporization

1 绪论

1.1深井薄煤层地质条件下绿色开采技术可行性课题的提出及意义 1.1.1工作面概况及绿色开采技术课题的提出 一 、 1301工作面概况 1、工作面位置及范围

1301工作面位于主井口西南936m，距离副井口西南990m，该工作面东为回风上山，距离为90m, 岩性以砂质泥岩和粉砂、细砂为主，岩石硬度一般，个别地段岩石较破碎，三煤顶板岩性为细砂岩，岩石较硬，煤层底板以泥岩和粉砂岩为主，三煤为黑色，条痕色为灰黑色，以亮煤为主，暗煤丝炭次之，上部为硬质煤，块状结构。中部为泥岩夹矸，下部为碎煤，底部煤质较差。为半亮型煤, 该巷道沿煤层掘进。

2、工作面煤层赋存情况：

地面标高（m）:+37.1, 工作面标高（m）: -772.1m～-927.1m, 主采煤层3煤，平均厚度3.49米，煤层厚度变化较大。工作面工业储量120.9万吨，可采储量80.9万吨，所采煤层为3煤，为黑色块状及粉未状，煤岩类型为半光亮---半暗型，煤层结构复杂，含矸3-6层，夹矸分别为细质砂岩、粉砂岩和泥岩为主，煤体层序较乱。

3、工作面地质构造及顶底板情况

根据最新的三位物探资料来看,该巷道共将揭露3条正断层，分别为DF61-2、DF61-4、DF61-5，断层落差都在0～18米之间，对掘进有一定影响，注意的是断层附近岩石较为破碎，加强支护是保证安全的有力措施。从之前的回风上山巷道掘进见煤情况看，三煤顶底板都已经揭露，但都无涌水，故掘进时对工作面影响不大。随着巷道的掘进遇见煤层之后，根据以往勘探资料以及三位物探资料煤层顶底板都含水，特别是顶板砂岩水，因此在掘进过程中应做好“先探后掘”措施。

4、开采技术条件

1301工作面回采期间绝对瓦斯涌出量为5m/min～10m/min。工作面煤尘爆炸指数44.57％，煤尘具有爆炸危险性；工作面煤层干燥疏松，极易自燃，自然发火期3～6个月，最短30天，属容易自然发火煤层。1301工作面采用走向长壁后退式综采采煤方法，自行跨落法管理顶板。回采工艺过程：割煤—移架—推前溜—放顶煤—拉后溜。

矿区在开发建设之后，矿区周围的环境经过强烈的人为活动发生了巨大变化，因此形成了许多环境问题。矿区开发对环境的影响主要有以下几个方面：

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1）对土地资源的破坏和占用。煤矿开采对土地资源的破坏主要表现在煤矿地下开采造成地表塌陷，在地下开采的过程中形成的采空区和巷道，破坏力原有的应力平衡状态，引起顶板和围岩的垮落、下沉、并向上部发展。随采空区的扩大，在地表形成塌陷。截止1996年，全国因煤炭开采引起的地表塌陷破坏的土地近36万亩，其中30%为平原区的良田，在华东、华北地区尤为严重。露天开采则以直接挖损和外排土场压占为主。

2）煤炭开采过程中产生的大量矸石。煤矿生产的主要特点之一是工作地点不停的转移向前移动采出煤炭。为了能使工作连续、稳定的进行，就必须在回采的同时，开掘大量的岩石巷道，为回采工作准备出新的工作点，这就不可避免的要产生大量的矸石。目前对矸石的处理是运至地面形成大量的矸石山。

3）煤炭开采过程中产生大量的瓦斯。瓦斯对大气环境的温室效应有严重的影响，而且其浓度的提高会使空气对流层中的臭氧增加，平流层中的臭氧减少，导致太阳辐射到地球的紫外线增加，会诱发人类皮肤癌患者增加。

4）煤炭开采对水资源的破坏。煤炭开采过程中排放大量的污水，人为的疏干排水和采动形成的倒水裂隙对煤系含水层的自然疏干，破坏的地下水资源。

5） 煤炭生产过程中产生大量的粉尘。大量的粉尘不仅对工人的身体产生很大的不良影响，而且排放的地面还会引起大气环境的污染。

20世纪80年代初联合国呼吁“必须研究自然的、社会的、生态的、经济的以及利用自然资源过程中的基本关系，确保个球持续发展。”至此.“可持续发展”的概念在个球范围内引起各界人士的广泛关注与认同。我国在党的十六大报告上明确提出“?走出条利技含量高，经济效益好，资源消耗低，环境污染少，人力资源优势得到充分发挥的新型工业化路子。”我国煤炭行业仍以粗放式经营为主要特征。要改变“高开采、低利用、高排放”的局面，实现行业的可持续发展的标，绿色开采是条有效途径。

1.1.2煤矿绿色开采技术意义

“资源开采-环境保护-矿区可持续发展”的平衡关系，是我国21世纪资源开发的全局性课题，即煤炭“绿色开采”，符合这一平衡关系的矿区开发模式，称之为可持续发展的“绿色矿区”模式。其核心内容之一就是要实现“绿色开采”。“绿色开采”重大意义在于：

1）绿色开采要求开采技术水平提升。我国煤炭行业整体技术水平较低，长期走的是粗放型发展路子，生产集约化程度很低。绿色开采必然要求多层面、多角度的技术创新。

2）绿色开采要求系统高效利用产品。绿色开采要求从广义资源的角度看待矿区范围内

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的煤炭、地下水、煤层气、土地、煤矸石以及在煤层附近的其他矿床等可用资源，在追求最佳经济效益和社会效益的同时，尽可能减少对环境的负面影响。

3）绿色开采要求全面评价企业效益，综合考虑生态环境。绿色开采以生态大系统的观念来看待、评价企业的经济活动，实现生态大系统的可持续发展。这自然要求企业在追求自身经济效益的同时，要全面考虑社会效益与环境效益

4）实施绿色开采技术有助于进行煤炭开采企业管理功能的提升，提高管理效率、降低管理成本、优化劳动组合、消除管理中的某些消极因素，控制人力资源成本，提升企业的可持续发展能力。

5）实施绿色开采技术有助于解决开采过程中的环境污染，加强矿区的生态环境保护。 6）实施煤炭绿色开采技术，对于完善相关的理论研究，加强学科建设，培养科技人员具有十分重要的意义。同时，对于完善煤炭资源的保护、保证煤炭可持续发展具有十分重要的意义。

1.2深井薄煤层地质条件下绿色开采技术的内涵及技术体系

1.2.1深井薄煤层地质条件下绿色开采技术的内涵

绿色开采的内涵是努力遵循循环经济中的绿色工业的原则，形成一种与环境协调一致的，努力去实现“低开采、高利用、低排放”的开采技术。

所谓循环经济是指遵循自然生态系统的物质循环和能量流动规律重构经济系统，讲经济活动高效有序的组织成一个“资源利用~绿色工业~资源再生”的封闭型物质能量循环的反馈式流程，保持经济生产的低消耗、高质量、低废弃，从而将经济活动对自然环境的影响破坏减少的最低程度。它不同于传统经济的“高开采、地利用、高排放”，而是达到“低开采、高利用、高排放”的可持续发展目标。

从广义的角度讲，在矿区范围内的煤炭、地下水、煤层气、土地以至于煤矸石以及在煤层附近的其他矿床，都应该是经营这个矿区的开发对象而利用。

1.2.2煤矿绿色开采技术体系

煤炭绿色开采不仅仅是一个概念，它涉及到煤炭资源开采整个过程中的清洁生产，贯

穿于生产规划设计、生产方式选择、生产要素布置、生产效率提高、资源综合开发以及实现矿山开采与环境协调的整个过程。进行绿色开采需要正:确处理开采与持续发展、开采与环境协调等关键科学问题。由此，可以提出煤矿绿色开采的技术体系（图1.1 煤矿绿色开采技术体系）

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1.3绿色开采技术的内容及研究方向

1.3.1煤巷支护技术与减少矸石排放

采矿引起的矸石排放对环境形成影响，而减少矸石排放的主要措施是将巷道设置在煤

层内。在以前由于煤巷围岩是大变形且不可抗拒，因此维护原理是：“大断面预留量~可缩性支架~巷旁充填”。目前推行锚杆支护，由此形成了“应力场测定~数值计算~支护设计~现场测定”完整技术以及煤巷锚杆支护理论。

矸石不上井涉及到煤巷维护问题，而且随着采深的增加，岩石巷的开掘将不可避免。因此矸石不上井就存在一个矸石井下处理系统，结果是成本如何?另一种考虑能否将矸石在地面处理，变废为宝如变为建筑材料，充填材料等，终究矸石的地面处理要比井下处理简单得多。

1.3.2建筑物下采煤与减沉技术

1)基于关键层理论的建筑物下采煤设计新原则

基于岩层控制的关键层理论提出，可将保证覆岩主关键层不破断失稳作为建筑物下采煤设计的基本原则。为了保证建筑物下采煤既具有较好的经济效益，同时又确保地面建筑物不受到损害，关键在于根据具体条件下覆岩结构与关键层特征来研究确定合理的减沉开采技术及参数。

2)离层注浆减沉技术

确定覆岩中的关键层位置，掌握其离层与破断特征参数，是注浆减沉技术应用可行性分析、钻孔布置与注浆工艺设计及减沉效果评价的基础叫。关键层初次破断前的离层区发育、离层量大，易于注浆充填;而一旦关键层初次破断后，关键层下离层量明显变小，仅为关键层初次破断前的1/3一1/4，注浆难度增加.因此，离层注浆必须在关键层临初次破断前进行.钻孔布置及最佳。

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绿色开采技术岩层移动开采技术关键层理论保水开采煤与瓦斯共采减少矸石排放矸石充填煤层地下气化地下水流失与突水瓦斯事故地表塌陷与建筑物损坏矸石排放占用土地有害气体排放煤炭开采对环境的破坏

图1.1 煤矿绿色开采技术体系

1.3.3采空区填充开采技术

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。

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2绿色开采技术的现状

2.1减少矸石排放与矸石充填技术 2.1.1概述

在煤矿开采过程中不可避免的产生矸石，大量的矸石排出，不仅占用大量的耕地，还污染矿区环境。目前全国历年累计堆放的煤矸石约45亿t，规模较大的矸石山有1600多座，占用土地约1.5万公顷，而且堆积量每年还以1.5～2.0亿t的速度增加。排放矸石对人类的生存环境和条件带来很大的威胁与危害。因此减少矸石的排放，把矸石变废为宝，成为绿色开采技术研究的一个方向。

2.1.3减矸开采应用实例、其优点和适应条件

兖州矿区济三煤矿采用了全煤巷开拓方式。不仅减少矸石的排放而且取得了良好的经济效益。

1）全煤巷开拓方式其优点有：初期工程量小，投产工期短，避免了岩石集中巷道，不仅减少了矸石的排放，而且由于是全煤巷降低了巷道开采的难度，使巷道掘进速度大大的提高，缩短了生产建设的工期。简化了巷道布置系统。兖州济三矿井的三条开拓大巷沿煤层倾斜方向布置，辅助运输大巷、回风大巷布置在煤层中，胶带运输大巷布置在煤层底板岩石中。辅助运输大巷、回风大巷直接与辅助顺槽、胶带顺槽沟通形成工作面通风及辅助运输系统，胶带运输大巷直接与胶带顺槽沟通形成工作面的煤流运输系统。由此可以看出，这种布置方式大大减少了岩石巷道，减少了矸石排放，实现了矿井的的减少矸石排放。

2）全煤巷开拓方式应用的条件

全煤巷开拓方式适用范围比较大。由本实例，济三煤矿井田范围大，煤层埋藏深，自东向西埋深逐渐加大(－300～－1000m )，且井田深部区域（－700 m以下）位于南阳湖下。井田东部地表为陆地，煤层埋藏浅，煤层厚度大，储量丰富，勘探程度高。由济三煤矿煤层赋存条件的可以看出全煤巷开拓方式能适应于大部分煤田，应用范围大，应该大力推广。由于全煤巷开拓，关系到巷道的支护问题，因此解决巷支护问题是实现全煤巷开拓的前提条件。由于支护技术的发展，能够是大断面煤巷在高强度的条件下使用。所以应用全煤巷开拓必须解决巷道的支护问题。

3）加大采高，全煤厚开采。这种开采方式主要是减少了分层开采时混入煤中的矸石。这种开采方式要求的机械化程度高，开采技术要求高，因此适用于年产量大，煤层赋存条件好的矿井。

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2.1.4矸石充填技术的主要技术措施

1）矸石充填的种类

按矸石充填的位置不同分：

(1)巷道充填 巷道充填系统简单，占用设备少，但缺点是矸石充填量少，不能从根本上解决矸石污染问题;

(2)工作面充填 工作面充填系统复杂，除煤炭运输系统外，还要有排矸系统，设备占用多，但优点是矸石处理量大，且还能多出煤。

按充填量和充填范围不同分： (1)全部充填

即在煤层采出后顶板未冒落前，对所有采空区域进行充填，充填量和充填范围与采出煤量大体一致，靠采空区充填体支撑上覆岩层控制开采沉陷；

(2)局部充填

局部充填是相对全部充填而言的，其充填量和充填范围仅是采出煤量的一部分，它仅对采空区的局部或离层区或冒落区进行充填，靠覆岩关键层结构、充填体及部分煤柱共同支撑覆岩控制开采沉陷。 2）采空区条带充填技术

采空区条带充填就是在煤层采出后顶板冒落前，采用矸石材料对采空区的一部分空间进行充填，构筑相间的充填条带，靠充填条带来支撑覆岩，控制地表沉陷。

采空区条带充填技术有两种模式：其一是长壁条带充填开采模式，沿推进方向在采空区相间构筑充填条带；其二是短壁间隔条带充填开采模式（见图2.2所示），工作面布置成短壁条带开采，隔1个工作面充填1个工作面。[3]

短壁工作面（充填）短壁工作面（不充填）短壁工作面（充填）短壁工作面（不充填）短壁工作面（充填）短壁工作面（不充填）短壁工作面（充填）

图2.2 短壁间隔条带充填开采模式

3）条带开采冒落区注浆充填技术

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条带开采技术主要用来实现建筑物下压煤开采，其主要缺点是煤炭采出率偏低，一般仅为30%～50%。条带冒落区失去承载能力并将其上部岩层的载荷转移到两侧留设的煤岩柱上。

条带开采冒落区注浆充填就是在建筑物压煤条带开采情况下，通过地面或井下钻孔向采出条带已冒落采空区的破碎矸石进行注浆充填，充填破碎矸石空隙，加固破碎岩石，使得采出条带冒落区重新起到承载作用，从而减缓覆岩移动往地表的传播;同时利用充填材料与冒落区内矸石形成的共同承载体来缩短留设条带的宽度，以达到提高资源回采率的目的。 4）长壁综采矸石充填采煤技术 充填开采示意图如图2.3

支架刮板下刮板上刮 图2.3充填开采示意图 5）矸石胶结充填技术

本充填技术中的矸石充填系统可直接利用采煤过程中的“原生”矸石或地面矸石山的废弃矸石，不需要任何的加工处理，经矸石运输系统送至工作面，由抛矸机直接充进采空区。胶结充填示意图如图2.4所示。

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上平巷充填面回采面推进方向下平巷

图2.4 矸石充填采煤系统布置图

2.2煤与瓦斯共采技术 2.2.1概述

瓦斯即煤层气，是在煤化作用过程中形成的、并赋予存在煤层中，以甲烷为主的混合气体。我国许多井工煤矿瓦斯危害严重，瓦斯爆炸和瓦斯突出事故在重大恶性事件中一直占有很大的比例，瓦斯事故已构成煤矿安全的重大威胁。我国2 000 m浅范围内具有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小，难以在开采前抽出。建国以来，我国煤矿发生煤与瓦斯突出事故1 500余次，仅2001年由于瓦斯事故的死亡人数达2 356人，为煤矿总死亡人数的40%。煤矿每年排放瓦斯70~190亿m3。同时瓦斯又是最好的清洁能源，因此必须加以利用，变害为宝。开发煤层气具有三个方面的重大意义：即增加新能源、改善煤矿安全和保护全球环境，这在国内外采矿及环境专家和管理者中已经成为共识。

2.2.2煤层与瓦斯共采技术的理论依据

限制我国高瓦斯矿井井下瓦斯抽放的原因，主要是煤层的低渗透率和高可塑性，使得沿煤层打钻孔困难，煤层采前预抽效果较差。由于我国含煤地层一般都经历了成煤后的强烈构造运动，煤层内生裂隙系统遭到破坏，塑变性大大增强，因而成为低透气性的高可塑性结构，这使得地面钻孔完井后采气效果差，水力压裂增产效果不明显。而目煤层普遍具低渗透率，水城、丰城、霍岗、开滦、柳林等矿区的渗透率较好，这一特点决定了我国地面开发煤层气的难度很大。鉴于此，我国煤层气开发生产的重点应放在井下，利用井下的采掘巷道，并尽量利用煤层采动影响，通过打钻孔和其它各种有效技术强化煤层的瓦斯抽放。同时，应进一步研究和不断完善提高煤层渗透率的技术和钻孔技术，研究提高气体质

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量的技术，研究井下煤炭与瓦斯的协调开采配套技术以及煤矿瓦斯利用技术，使之与井下煤层气开发产业配套，实现煤与瓦斯的安全共采。现场测定和实验研究表明，不论原始渗透系数怎样低的煤层，在采动影响煤层卸压后，其渗透系数会急剧增加，煤层内瓦斯渗流速度大增，瓦斯涌出量也随之剧增。因此，只要合理布置钻孔位置和其它相关参数，完全能够高效地实现瓦斯抽放。

2.2.3煤与瓦斯共采技术在我国发展现状、有点和适用条件

1)煤与瓦斯共采技术的发展

我国是世界第一大产煤国，以井工开采为主。我国的许多井工煤矿瓦斯危害严重，瓦斯爆炸和瓦斯突出事故在煤矿重大恶性事件中一直占有很打比例，瓦斯事故是对煤矿安全的很大威胁。

1991年，联合国开发计划署确定向我国提供援助，建立中国煤层气资源开发项目。1992年6月，该项目转为全球环境基金项目，提供援助资金1000万美元，该项目包括松藻矿务局、开滦矿务局、铁法矿务局三个煤层气开发示范子项目和煤炭科学研究总院西安分院全国煤层气资源评估子项目，由煤炭工业部组织实施。

上述项目对中国煤层气开发有极大地推动作用。截至1996年，煤炭、石油、地矿系统所属的有关部门及地方政府利用国内资金或国外资金与技术，已在20多个矿区打了大约80口煤层气勘探和生产试验井。

2）煤与瓦斯共采技术的优点

(1)将煤层中的瓦斯抽取出来，使煤层开采时的瓦斯突出、瓦斯爆炸事故减少； (2)抽采采空区内的瓦斯，采空区内或者是局部瓦斯积聚都容易引起瓦斯突出或者是瓦斯爆炸事故，因此抽采采空区内瓦斯有利于煤矿安全生产；

(3)煤层气也即是瓦斯，是一种非常规的天然气，是一种能源，而且有多种工业用途； (4)煤与瓦斯共采技术能提高煤矿的经济效益。

综合以上几点，煤与瓦斯共采技术不仅减少了煤矿事故，又增加了煤矿效益。 3）煤与瓦斯共采技术应用

煤与瓦斯共采主要是针对高瓦斯矿井提出的，在我国东北地区例如抚顺、阳泉煤矿，瓦斯抽采量一直都位居全国前列。在我国南方例如淮南矿区等都高瓦斯矿井。

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2.3煤炭地下气化技术 2.3.1概述

煤炭地下气化（Underground Coal Gasification，UCG）是指在煤层赋存地点直接获得可燃气体的过程，即在地下将固态矿物通过热化学过程变为气态燃料，然后由钻孔排到地面，供给用户。

2.3.2煤炭地下气化技术应用的优点和适用条件

1）煤炭地下气化的发展

我国自1985年起先后在鹤岗、大同、抚顺、皖南等多个地区进行了煤的地下气化实验，取得了热值为3.49~5.53MJ/m的煤气，后因国民经济调整而停止。1994年余力教授在徐州新河煤矿、唐山刘庄煤矿进行了气化实验，取得热值为13.69MJ/m的煤气。到目前为止煤炭地下气化虽完成了技术试验研究、半工业性试验和工业性试验，取得了重要成果，但要形成规模性商业化生产。

2）煤炭地下气化技术的优点

煤炭地下气化是一种新型的煤矿开采技术具有以下优点：

(1)减少煤矿开采对环境的污染，传统的煤矿开采方法对矿区环境造成很大的破坏，有矸石污染，对水资源的破坏等等；

(2)煤矿开采更加安全，煤炭地下气化不需要人员在底下工作，工人的工作环境和工作条件大大改善；

(3)煤炭气化产生的各种气体是多种工业的原料、燃料，直接共给各个工厂、企业，有利于煤炭资源的充分利用

(4)煤炭地下气化技术能够开采普通采煤方法开采有困难的煤层，如薄煤层，高瓦斯煤层等。

3）煤炭地下气化技术的适用条件

煤炭地下气化技术在我国发展历史短，并没有被广泛的应用，也没有形成比较完善的技术体系。只有少数的矿井采用地下这种开采方式，因此，目前为止煤炭地下气化技术的应用范围比较小。

332.4保水开采技术 2.4.1概述

长期以来，我国煤炭开采对矿区环境造成很大的破坏。随着我国煤炭产量的不断增加，

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煤炭开采所带来的环境问题愈加突出，其中水资源的破坏问题最为明显，也最为敏感，因为我国大部分矿区分布在中西部干旱半干旱地区。

煤矿开采过程中破坏了地下含水层的原始迁流，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。我国每年采煤破坏地下水22亿m。而同期南水北调工程的调水量为448亿m、总投资约5 000亿，此外，不少矿井发生突水事故，造成经济损失。可见保水开采的经济效益、社会效益、生态效益是巨大的。

332.4.2目前我国保水开采技术的现状

煤炭开采过程中会引起地下水资源的大量流失以及地表水资源的破坏，严重影响了矿区的生态环境，保水开采技术是解决煤炭开采中水资源破坏的根本方法。

目前，我国的保水开采技术的理论依据主要有：

1）关键层理论，基于关键层理论的保水开采技术已经形成了比较成熟的理论系统； 2）开采对岩层移动的影响及离层规律；

3)开采后底板岩体应力场分布规律及底板岩层控制技术； 4）开采后岩层内的节理裂隙分布发育规律； 5）水在裂隙岩体中的渗流规律。

另外，保水开采技术也可以应用于水体下采煤，对于保护地表水资源有很好的作用。

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3绿色开采技术前景展望 3.1绿色开采技术要解决的问题 3.1.1减少矸石开采与矸石充填技术

矸石充填技术在虽然形成了比较完善的技术体系，但同时也有很多问题等待解决： 1）巷道的布置问题，回采巷道和准备巷道的布置方式是减少矸石排放的重要方法，改进巷道的布置方式，采用全煤巷开拓，避免岩石巷道，都是减少矸石排放的重要途径；

2）巷道的支护问题，采用全煤巷开拓，对巷道的支护技术要求高，因为，全煤巷道的强度要不岩石巷道的强度小的多，所以在高强度的条件下使巷有较长的服务年限就成了有待解决的问题，虽然现在的支护技术发展较快但是仍然不能满足多种地质条件下全煤巷道的支护技术要求。

3）矸石充填方法，矸石充填可以根据煤层赋存条件的不同，采用不同的充填方法，提出更多的充填方法是完善矸石充填技术的重要途径。

3.1.2煤与瓦斯共采技术要解决的问题

煤与瓦斯共采技术在我国有了一定时间的发展，但是仍然有许多有待解决的问题： 1） 提高开采层瓦斯抽放率；

2） 研制功率大、故障率低、打钻效率及成孔率高的新型钻机及配套设备

3） 加强瓦斯抽放检测、监控技术及装备的研究和开发，使其实现自动化、智能化、

可视化和网络化的发展需要；

4）加强对于瓦斯抽放前采用计算机模拟技术的研究，使其达到虚拟化和可视化。这样可以对于不同的矿井瓦斯分布规律选择最优化的瓦斯抽放路径，使其费费最省和抽放效果最佳。

3.1.3煤炭地下气化技术

1）提高产气率；

2）改进地下气化发生炉的结构； 3）提高燃气热值的

煤炭地下气化技术是一种新型的煤矿开采技术，尚未形成一个非常完善的技术体系，因此以上三个方面的问题成为完善煤炭地下气化技术的主要方面。

3.1.4保水开采技术

保水开采技术主要是应用在西北矿区的缺水地区，根据当地的煤层赋存条件可以提出

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多种的保水开方法，目前保水开采技术主要待解决的问题是理论上的创新，以关键层为理论基础的保水开采技术尚未成熟。

3.2绿色开采技术发展前景

绿色开采技术是在于平衡社会效益，环境效益和企业经济效益关系，实现生态大系统的综合效益最优，生态能源的可持续利用。因此绿色开采技术具有非常广阔的应用前景，同时也有许多问题有待解决。

1）减少矸石排放和矸石填充技术

煤矿开采产生的煤矸石一直都是煤矿开采对环境污染的一大问题，绿色开采技术的应用不仅能减少矸石的排放而且能降低煤炭开采的成本，将矸石填充到采空区减轻开采引起的地表塌陷，进行土地复垦，对矿区的环境改善有很大的帮助。

2）煤与瓦斯共采技术

我国是世界上煤层气资源最丰富的国家之一。煤层气资源在中国天然气资源中占有重要的地位，是比较现实的接替常规天然气后备资源。因此大力推广煤层气的开采不仅是有利于保护环境，更重要的是能够变废为宝，产生新的能源，对解决未来我国能源紧缺有重要的作用，所以说，煤与瓦斯共采技术的发展前景十分广阔

3）煤炭地下气化技术

煤炭地下气化技术在我国已经有了一段时间的发展，积累了一定的经验。煤炭地下气化技术对我国煤矿开采有重要的影响。这种开采技术开辟了一条新的煤矿开采的道路，是煤矿开采更加洁净、安全。煤炭地下气化技术有很大的发展前景和潜力。

4）保水开采技术；推广保水开采技术的目的在于在开采煤炭的同时，保护矿区的水资源包括地下水资源和地表水资源不被破坏。保水开采技术对于我国这个缺水大国来说是必须要推广的。通过绿色开采理论指导煤炭生产，合理处理经济与环境的关系，使煤矿得到绿色协调健康的发展，有着极大地使用价值，可以创造出显著的社会效益、环境效益、经济效益，特别适合于水资源相对短缺的中西部矿区。

从上面介绍的可以看出，煤炭的绿色开采技术在我国有非常广阔的发展前景和空间。

3.3推行绿色开采技术的重要意义 3.3.1绿色开采技术的重要意义

实施煤炭绿色开采技术对十实现煤炭企业的可持续发展具有重大意义，分析如下: 1）绿色开采技术创新要求开采技术水平提升；我国煤炭行业整体技术水平较低。长期

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走的是粗放型发展路子。生产集约化程度很低。绿色开采技术必然要求多层次、多角度的技术创新，有利于煤矿的集约化生产发展。

2）绿色开采技术创新要求系统思考。高效利用产品；绿色开采要求从广义资源的角度看待矿区范围内的煤炭、地下水、煤层气、土地、煤矸石以及在煤层附近的其他矿床等可开采资源.在追求最佳经济效益和社会效益的同时，尽可能减少对环境的负而影响。

3）绿色开采技术要求个而评价企业效益.综合考虑生态环境。绿色开采技术的目的的在十以生态人系统的观念来看待、评价企业的经济活动.实现生态人系统的可持续发展。这自然要求企业在追求自身经济效益的同时.要全面考虑社会效益与环境效益。

3.3.2绿色开采技术创新的意义

1）绿色开采技术工艺创新。以减少煤炭开采过程中污染产生的清洁工艺技术和减少已产生污染的末端治理技术。如“煤与瓦斯”共采技术、“保水开采”技术、地下气化技术等。

2）绿色产品消费创新。绿色消费意识的培养以及减少消费过程中和消费后对环境破坏的煤炭利用技术创新。如深加工拓宽煤炭产品应用范围、创新技术提高煤炭利用率等。

3)绿色意识管理创新。即将绿色意识引入煤炭生产管理的管理函数创新。如绿色煤炭企业文化建设、效益评价体系建设、激励机制建设等。二类创新活动相辅相成，缺一不可，不可偏废。

3.3.4结论

煤矿绿色开采技术是改变当前煤矿开采对环境造成巨大破坏的根本途径，是实现“绿色煤矿”的主要内容，也是我国煤矿生产由粗放型向集约型转变的重要方法。

煤矿绿色开采技术在在我国已经有了很大的发展，例如：减少矸石排放和矸石充填、煤与瓦斯共采、煤炭地下气化、保水开采技术都有了很大的发展

绿色开采技术的推广应用对我国煤炭工业有很多的经济效益的社会效益，所以应当大力推广绿色开采技术。

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参考文献

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