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浅谈煤炭绿色开采

作者：张文华

来源：《科学导报·学术》2017年第03期

摘 要：本文介绍了煤炭绿色开采的提出，明确了定义及其思想理论体系，重点论述了绿色开采的技术。煤炭绿色开采对保护生态环境和实现煤矿可持续发展意义重大。 关键词：煤炭；绿色；开采

【中图分类号】TD991 【文献标识码】B 【文章编号】2236-1879（2017）03-0176-02 1 煤炭绿色开采的提出

上世纪60年代以后，随着社会经济、科学技术的发展、人口的增长，人类与自然环境的相互作用愈来愈明显。同时，人类对环境与社会经济协调发展的重要性的认识也不断提高，煤炭资源的绿色开采在此背景下应运而生。

2003年，中国工程院钱鸣高院士首次提出了绿色开采的概念和技术体系，为我国煤炭资源的合理、环保开采和研究指明了方向。 2 煤炭绿色开采体系

2.1 煤炭绿色开采技术定义：煤炭绿色开采，就是使煤炭开采对矿区环境的扰动量小于区域环境容量，实现资源开发利用最优化和生态环境影响最小化。简单地讲，就是合理利用资源，优化技术，高效、持续、协调的发展煤炭工业，减少对环境的破坏，取得最佳的经济效益和社会效益。

煤炭产业实现低碳化发展，应当树立全过程着眼、全方位实施的理念，从煤炭开采源头、转化过程直至终端利用的各个环节入手，每个环节都力求做到“低碳化”，即对地质环境的扰动最少、对矿产资源的开发最优、对资源的综合利用效果最好、对生态环境的影响最小。 2.2 煤炭绿色开采的理论：我国研究煤炭资源绿色开采的学者普遍认为，煤炭开采引起的安全及环境的问题，与煤炭开采后造成的岩层运动有关。煤炭开采后，原岩应力被破坏，岩层运动导致岩体的松动，从而形成“裂隙场”，由此影响离层的发育状态及位置和地表沉陷，从而改变了瓦斯及地下水在裂隙岩体中的渗流规律。因此，煤炭资源绿色开采是建立在关键层理论、岩层控制与岩体应力场分布规律、水与瓦斯在裂隙岩体中的渗流规律和开采对地表的影响规律以及采动岩体“节理裂隙场”分布及其离层规律之上的。

2.3 煤炭绿色开采技术：煤炭资源绿色开采是一项系统工程，包括环境保护、资源利用以及很多物力、化学小的专业分支，其内涵相当丰富。就目前绿色开采技术体系来看，主要包括

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以下几方面内容：（1）煤与瓦斯共采技术，即改变传统的瓦斯抽放方式，不再将煤层瓦斯看做一种灾害和负担，而是将煤层瓦斯作为一种资源和煤炭共同开采。（2）煤炭的地下气化技术。（3）煤层巷道支护技术与减少矸石排放技术。（4）水资源保护，形成“保水开采”技术。（5）土地与建筑物保护，形成离层注浆、充填与条带开采技术。

2.3.1 保护利用地下水开采技术：中国水资源比较贫乏，加之当今大量生态环境遭到破坏，水体污染严重，因此水污染治理、水资源的保护尤为重要。我国主要矿区分布在严重缺水的西部干旱半干旱地区，产煤的同时产生了大量矿井水，因此污水处理再利用、水资源的回收就很有必要。根据不同的地质构造特征，做好水文地质条件保水开采技术体系建设。保水采煤的目标是在防治采场突水的同时，对水资源进行有意识的保护，使煤炭开采对矿区水文环境的扰动量小于区域水文环境容量。 研究在开采后上覆岩层的破断规律和地下水漏斗的形成机理，从采矿方法、地面注浆等方面采取措施，实现矿井水资源的保护和综合利用。其主要技术有：保水开采区：煤层浅埋区留设防水安全煤柱；在烧变岩带施工供水建立水源地；在开采顺序上，应先采富水性相对较弱、隔水性能良好的地段；为防止地下水遭受严重破坏，建议设计为开井工采方式；煤层浅埋地区，若隔水层相对较薄，地下水较多，一般最后开采。 采煤失水区：在采煤之前预先疏排地下水，在疏排基础上，留设防塌或防砂煤柱。为减少矿井疏排水量，应在浅层煤开采完后再进行开采。

采煤无水区：该类型采煤不受水体成胁，可在覆岩结构类型为土基地段适当留设防塌煤柱。

采用隔离水体、疏降水体、含水层采动破坏恢复与再造等水体下保水开采技术。帷幕注浆截流技术；底板注浆加固技术；疏降底板水技术等承压含水层上保水采煤技术。

2.3.2 煤与瓦斯共采：煤与瓦斯共采的基本思想是不再将煤层瓦斯视为有害气体处理，而是将其看作一种洁净能源开采。目前的技术途径主要有：煤与瓦斯共采，即利用采后围岩压力降低、大量瓦斯释放来实现煤与瓦斯的同时开采；采前抽放，即先抽后采：回风井回收瓦斯；废弃矿井抽采瓦斯。

2.3.3 减沉技术：减沉技术的基本做法是通过条带开采、充填开采或离层注浆的方式，来减少因开采造成的地表沉陷以及对地面建筑物和农田的破坏。其理论基础是岩层破坏及移动规律和中国矿业大学提出的关键层理论。目前利用最多的是条带开采技术。但是条带开采存在资源浪费等明显不足，为此，很多学者致力于充填开采和离层注浆方面的研究。随着研究的深入，部分学者针对传统的充填开采技术提出了部分充填开采技术，通过对采空区的部分充填来实现减沉的目的。

2.3.4 煤炭地下气化技术：煤炭地下气化是将处于地下的煤炭进行有控制地燃烧，通过对煤的热作用及化学作用产生可燃气体的过程。集建井、采煤、气化工艺为一体的多学科开发洁

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净能源与化工原料的新技术，其实质是只提取煤中含能组分，变物理采煤为化学采煤，因而具有安全性好、投资少、效率高、污染少等优点，被誉为第二代采煤方法。

煤炭地下气化技术不仅可以回收矿井遗弃的煤炭资源，而且还可以用于开采井工难以开采或开采经济性、安全性较差的薄煤层 、深部煤层、“三下”压煤和高硫、高灰、高瓦斯煤层。地下气化煤气不仅可作为燃气直接民用和发电，而且还可以用于提取纯氢或作为合成油、二甲醚、氨、甲醇的原料气。因此，煤炭地下气化技术具有较好的经济效益和环境效益，大大提高了煤炭资源的利用率和利用水平，是我国洁净煤技术的重要研究和发展方向。 4 结语

随着社会经济的发展，煤炭资源的绿色开采是解决煤炭开采环境问题的根本出路，是社会、经济、环境的共同需要，是坚持科学发展观、统领经济发展全局、努力建设资源节约型、环境友好型社会的必然要求。相信随着绿色开采技术的不断完善和发展，煤炭资源的绿色开采一定会发挥越来越重要的作用并逐步取代传统的煤炭开采方式，为人类与自然的协调发展做出巨大的贡献。 参考文献

[1] 江成玉；李春辉；苏恒瑜；瓦斯绿色开采技朮的实现及其资源化[J]；洁净煤技术；2010年04期.

[2] 刘玉果；加快绿色开采、节能减排步伐，实现煤炭工业可持续健康发展[A]；煤炭科学与技术研究论文集[C]；2010年.

[3] 卢明银；王晓宇；绿色开采的概念、技术体系与发展趋势[J]；化工矿物与加工；2007年04期.