杨永富
神东煤炭集团哈拉沟煤矿 陕西 榆林 719000
摘要：随着煤矿工程开展范围不断扩大，实际开采中各类问题较为突出，其中地质破坏以及生态环境污染问题较为严重。为了更好的解决目前开采过程中存在的各项问题，对安全高效绿色开采技术进行实践探究至关重要，也是我国煤矿工程项目建设未来发展的主要趋势。对此，本文将对煤炭安全高效绿色开采进行研究，以供参考。
关键词：煤炭资源；安全高效开采；绿色开采
当前我国社会主义市场经济发展较快，社会生产生活对于各类资源的需求量在不断扩大，煤矿工程的发展受到社会各界的广泛关注。随着开采过围不断扩大，实际开采中各类问题较为突出，其中地质破坏以及生态环境污染问题较为严重。为了更好的解决目前开采过程中存在的各项问题，对各类绿色开采技术进行研究具有重要的现实意义，也是我国采矿工程项目建设未来发展的主要趋势。
1安全高效开采理论与绿色开采
绿色开采是煤炭开采的发展方向，对提高煤炭采出率、保护生态环境和实现煤矿可持续发展都具有十分重要的意义。因此绿色开采技术的发展对安全高效矿井的建设有着重要的意义。许多安全高效开采的理论均建立在绿色开采的基础之上。下面以绿色开采为例说明两者的区别于联系。
煤与瓦斯共采理论作为绿色开采技术之一，在解决瓦斯问题的同时，提高了煤层气的利用以及影响安全高效开采的重要问题。我国大多数煤矿区煤层气赋存具有低压力、低渗透率、低饱和度及非均质性强的“三低一强”的特性，尤其是低渗透率和非均质性，很不利于直接抽采。1991年以来，先后有华北石油地质局、中国煤田地质总局、西安煤科分院、美国安然公司、德士古公司等在安徽两淮煤田进行过煤层气勘探评价工作，共计施工14口井，采气量最大的达到1000m3/d，绝大多数只有几百立方米，且迅速衰减，有的基本采不出气(非均质性)。因此，在现有技术工艺条件下，直接从地面开采煤层气技术上还有相当大的难度，不符合我国大多数煤矿区的客观条件。从安全开采角度看，应先采瓦斯，将煤层转到低瓦斯状态再开采煤炭，以淮南矿区为例，煤层瓦斯含量高达26m3/t，要抽采到8m3/t以下，按照传统技术方法，需抽采10—20年。煤炭是我国的主导能源，高速发展的社会经济急需大量能源，而东部地区煤炭作为国家主要能源基地长期不可替代，按照传统技术方法，显然不能适应国家社会经济发展需求。
根据煤层群赋存条件，首采关键卸压层，沿采空区边缘沿空留巷实施无煤柱连续开采，在留巷内布置上、下向高、低位钻孔，抽采顶底板卸压瓦斯和采空区富集瓦斯的煤层瓦斯开采技术，并通过创新快速构建沿空留巷巷旁充填墙体技术，实现与综采工作面同步推进的煤与瓦斯高效共采的开采方法，替代了多岩巷的抽采卸压煤层气的煤气共采技术体系。
2煤矿工程应用安全高效，绿色开采的意义
煤炭开采过程中，一系列因开采而造成的环境问题往往都是由采矿技术导致的，例如由于破坏原始覆岩层结构而导致水体污染，降低土壤质量，造成地面沉降，破坏地表景观等，造成一些安全问题。安全高效绿色开采技术的应用，能够保护地下水资源，实现保水开采；减少因开采而导致的地表沉陷，避免对地面建筑造成破坏，实现减沉开采；减少煤矿矸石的排放，避免矸石堆积，实现矸石减排。由此可见，安全高效绿色开采技术的应用，能够提升采矿工程环境效益，促进采矿工程实现经济效益与社会效益的共赢。
3采矿工程中出现的一些环境问题
3.1资源遭到严重破坏
采矿工程导致土地资源遭到严重破坏的形式是多样的，如土地沙漠化、水土流失、固体废弃物的压占以及地表塌陷等等，这些形式对土地资源造成的破坏是不尽相同的，有些土地资源的破坏，是可以采取一定措施进行整治和维护的，而有些破坏是不可挽回的。现今，土地资源破坏的形势是相当严峻的，其中地表塌陷对土地资源的破坏所占比率较大，土地资源一旦遭到破坏，就不能够再进行农业生产，并且土地资源遭到破坏的区域内其它的生态环境，例如生物、植物、水资源等都会造成其它的消极影响。煤炭在开采过程中，地下含水层往往会受到相当程度的破坏，开采的加剧，不仅会使区域内含水层的水位降低，而且会使地下水位下降，对当地的地质水文条件造成比较大的负面影响。在矿山开采的过程中，有些时候因为方法不当，或者是技术不成熟、不到位，或者是环境保护的措施不完善，而造成地下水破坏，使沟泉、河流出现干枯的现象。严重情况下，还会使土地沙漠化。一旦地下水受到破坏，对当地区域内水资源的影响往往是不可逆转的。在煤炭的开采过程中，固体废弃物堆积不仅会造成地下水的污染，还是地表水污染的重要原因。
3.2对大气造成的破坏
煤炭开采的过程之中会产生大量的气体，例如二氧化硫，二氧化碳等。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆二氧化硫不仅使大气受到污染，而且会对于施工人员的身体造成一定的影响，同时在煤炭开采过程中，煤炭中会释放出瓦斯气体。据有关资料显示，每年我国因为开采矿山而产生的瓦斯已经达到了 150 亿平方米，而瓦斯造成温室效应的效果可达到二氧化碳的四到五倍。
4煤炭安全高效绿色开采技术的应用
4.1采空区充填技术
以往我们对煤矿采空区进行充填时，通常采用风力充填、粉煤灰充填、水力充填、矸石带状充填和煤矸石自溜充填等充填技术。这些充填技术不仅投入资金比较多，充填效率低，更重要的是会对周边环境造成严重污染。交替胶结充填和采空区冒落矸石空隙注浆胶结充填是绿色开采技术的代表，它们在提高充填效率、保护周边环境方面有比较显著的效果。比如交替胶结充填技术，它主要是将粉煤灰、工业炉渣、河沙、煤矸石加水后混合成牙膏状浆体，填充后可以及时形成比较稳定的支撑体，对地表起到一定的支撑作用，避免其产生大幅度沉降。对于一些高温区域，交替胶结充填技术还能降低井下温度，减少火灾发生的风险。采空区冒落矸石空隙注浆胶结充填技术，是结合冒落带的特点，在对煤矸石空隙进行压实前就进行注浆，使冒落矸石和填充材料可以在短时间内就胶结，进而形成具有支撑作用的覆岩层，使填充区的力学稳定性得到大幅度提升，降低地表的变形程度。
4.2保水开采技术及其应用
保水开采技术的施工原则是在对矿产资源进行开采前就详细调查矿产周边水资源的分布情况，然后科学、合理地对开采范围进行选择。如果施工范围内含有隔水层或是含水层，并且无法避开，那么要先对地下水位的下降规律以及煤层采动覆岩的破坏特点进行认真分析，并在开采过程中设置防水煤岩柱，将保水采煤的技术贯彻落实到开采过程中，比如底板加固保水，降低导水断裂带高度、煤层长壁工作面浅埋保水等。以往在对地下矿产资源进行开采的过程中，由于技术手段落后，环保意识不强，不仅地表环境遭到损毁，很多珍贵的地下水资源也遭到破坏和污染。为了使水资源得到有效保护，在采矿工程中，我们应当充分认识到保护水资源的重要性，加强环保意识，对涉及地下水资源的开采工程要积极采用绿色开采技术来降低对水资源的破坏程度。对开采技术和工艺进行完善和优化，将保水技术进行恰当的应用是对水资源进行保护的一种有效措施，除此之外，我们还应当对水资源的直接保护措施也予以足够的重视。地面灌浆技术可以形成一层地下水的保护结构，有效避免水资源遭受采矿工程的施工影响，进而起到保护水资源免受污染的作用，同时也能防止地下水结构被破坏。
4.3煤炭和瓦斯的共采技术
瓦斯是一种有毒气体，当气体达到一定浓度时，可以使人窒息；它还具有可燃性，容易燃烧甚至爆炸；同时它也是导致温室效应的主要因素。但瓦斯也并非一无是处，如果可以将其资源化，同样可以为我所用。因此，在煤矿开采工程中，我们可以采取以下技术来有效降低瓦斯所产生的危害。如果我们可以在煤炭开采之前就利用抽采技术，将瓦斯气体从煤层中抽离出来，那么就可以大大提高采煤工程的安全性，降低安全事故的发生率。但由于我国煤矿资源具有煤层渗透率低且变化程度高的特点，因此要想在开采前对瓦斯进行预抽还存在较大的技术困难。煤炭和瓦斯共采技术是目前一种可行性比较高的开采技术，它是利用围岩压力会因煤炭的开采而大大降低的契机来进行瓦斯抽取的。当煤炭开采后，围岩压力降低，岩层的移动会使渗漏率增加，采空区便会有大量的瓦斯气体被释放，这时再对其进行抽取便会容易得多。废弃矿井的煤层中也含有很多瓦斯气体，我们可以根据岩体内裂隙场的分布情况将废弃矿井中的瓦斯气体抽出。
4.4煤矸石填充支护技术
煤矸石是我国地形地貌的主要影响因素，又因为其可以自燃，所以我国空气质量也因此而受到污染。我国由于采矿量大，每年都有超过 5 亿吨的矸石排出。介于矸石对我国环境的破坏程度比较严重，在采矿工程中，我们应当尽量采用煤矸石填充支护技术来降低煤矸石的排放数量。该技术主要是利用奇数点顺槽来对桥墩进行填充，然后用注浆的方式填充桥墩间的空间，进而提高煤矸石的利用效率。具体操作方法如下：先用机车将煤矸石传送至罐笼硐室内，然后将煤矸石放置在顺槽填充输送带上，在浇筑混凝土时加入煤矸石，形成煤矸石混凝土带。需要注意的是，在对煤矸石进行填充前，应对煤矸石进行筛选，然后粉碎。在煤矿开采过程中使用煤
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矸石填充支护技术，不仅可以有效降低煤矸石的排放数量，降低煤矿安全事故的发生概率，同时大量煤矸石的填充还可以有效减少地面下沉现象，进而达到保护周边环境的目的。
5绿色开采技术发展方向
要达到生态环境保护与绿色开采，可以建设制备料系统，建立实验系统，研究新型煤矸石的井下处理技术和填充工艺，对研发技术进行有效的实验检查与实用性测试；建设地应力测试系统，实验检测固液耦合、岩层移动，运用先进微震监测系统和良好支护器材检测与分析岩层移动与运动规律，并进行有效控制，促进绿色采煤及岩层控制理论和技术体系形成。减少煤矸石出井量或做到不出井，加强煤矸石在地下的处理和物流技术控制；改进利用管道输送填充材料的理论方法，加强浆体输送管道清洗力度与方法改进，防止管道堵塞，解决实际应用过程中填充材料浆体粘度控制问题；以矿压环境燃烧控制为地下气化开采技术核心，加强燃控区顶板管理、煤炭气化技术设计工作与建炉注气工艺；采取支护措施保护地下通道周围岩层，采取柱留技术对密闭岩层进行保护；提高地下煤气等燃料利用率，如煤气制备氢气，燃料发电等，实现全面科学的新能源开发利用。
结束语：
总之，煤矿程的危险系数比较高，为了确保绿色煤矿工程能够安全施工，防止出现绿色采矿安全事故，就应当积极主动地消除绿色采矿工程施工中的一系列不安全技术要素，从而切实保障绿色采矿生产的安全性，因此进一步加强对其的研究非常有必要。
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论文作者:杨永富
论文发表刊物:《防护工程》2018年第18期
论文发表时间:2018/11/12
标签：技术论文; 煤矸石论文; 瓦斯论文; 煤炭论文; 高效论文; 采矿工程论文; 煤矿论文; 《防护工程》2018年第18期论文;