淺談煤礦綠色開采技術的應用

張有山

（云南東源昭通煤業有限公司，云南昭通 657000）

張毅敏

（開灤集團錢家營礦業分公司，河北唐山 063301）

淺談煤礦綠色開采技術的應用

張有山

（云南東源昭通煤業有限公司，云南昭通 657000）

一直以來，煤礦業都是我國的支柱產業，為我國的經濟發展繁榮做出了巨大的貢獻。但是，隨著煤礦業的快速發展壯大，其中傳統而廣泛應用的開采方式對環境造成較大的負面影響也充分顯現，不利于煤礦業的可持續發展。近年來，環境友好型生產成為人們關注的重點，煤礦工作者對煤礦綠色開采的理念也在進行探索和實踐。本著利于環境保護，利于煤礦業持續安全健康發展，就必須高度重視探索推廣應用新的開采利用方式，以盡力實現既能提高回采率、又能減弱地層破壞和地表沉降、控制矸石排放污染。本文分析了無煤柱開采技術、井下選矸技術和矸石充填技術三種煤礦綠色開采技術在我國的應用情況。

煤礦 綠色開采 應用

煤是重要的能量來源，但在煤的開采和利用過程中，對環境都有一定的甚至是嚴重的污染，有的是破壞性的或者是難以修復的。例如對水、土壤、空氣的污染，例如地面下沉甚至塌陷［1］。這在當今環境污染破壞和氣候變化及其危害受到廣泛關心探討的形勢下，不利于煤炭業的持續健康發展。因此，本著利于環境保護，利于煤礦業持續安全健康發展，煤礦工作者對煤礦綠色開采的理念也在積極進行探索和實踐。本文分析了無煤柱開采技術、井下選矸技術和矸石充填技術三種煤礦綠色開采技術的應用，旨在引起廣泛重視應用，實現既能提高回采率、又能減弱地層破壞和地表沉降、控制矸石排放污染。

1 無煤柱開采

1.1 無煤柱開采的主要原理

在先行開采區段的運輸巷的本身或者其采空側作為填充帶，回采工作面的開始推進，采用一定材料和方式及時進行充填，直至該區段停采處的煤壁。這樣就能夠在相連開采區段布置回采巷道時沿填充帶實施沿空掘巷形成相連開采區段的材料巷或者直接用作相連開采區段的材料巷。這種方式在相連兩個區段之間不再需要留煤柱，而以充填帶替代了以前的相連兩個區段之間的煤柱。這樣就實現了無煤柱開采。

1.2 無煤柱開采的主要技術為

（1）開采區段要相連。

（2）要形成填充帶，需要建立充填系統。為使填充帶滿足瓦斯管理和通風的需要，填充帶的密封性應該能夠達到不漏風不涌出瓦斯的相關標準。這樣，充填系統就需要至少包括充填、攪拌、傳送三個環節。也就是說需要形成填充帶，需要將填充帶所需密封材料充分攪拌，然后通過傳送系統送達密封位置進行密封。

（3）填充帶寬度至少達到1.7米［2］，高度要接頂。如果采用矸石充填，寬度可以更寬，以實現把井下矸石全部用于井下，不向地表排放。

1.3 采用上述無煤柱開采方式，有以下顯著效益

（1）取消相連兩個區段間的煤柱，顯而易見的是該煤柱成為了采煤工作面的一部分煤炭資源，是采出對象，直接使采煤工作面和礦井增加了可采儲量，顯然提高了礦井回采率。

（2）提高了安全可靠性。充填帶隔絕了先行開采區段的采空區和相連開采區段的回采區，可以有效防止采空區瓦斯涌向回采區，有效防止回采工作面漏風，防止采空區冒頂或者竄矸危害。另外，由于充填帶支護強度和可靠性很高，又容易觀察，使相連后續區段掘進和使用巷道時，安全性比留煤柱掘進和使用巷道得到很大提高。

（3）采用無煤柱開采的充填技術，必然減弱甚至消除對地層的擾動或者破壞，從而減弱甚至消除地表下沉或者塌陷。這對地表環境是綜合保護。

（4）減少了木材或者金屬材料消耗。無煤柱開采采用充填帶，充填帶就是沿空留巷或者沿空掘巷的強有力的一部分支護，必然減少木的或者金屬的支護材料的投入。這必然直接減少森林和能源消耗，從而保護了森林生態、減少了二氧化碳等污染物的排放。

（5）降低了掘進難度或者減少了掘進工程量。如果采用的是沿空掘巷技術，掘進位置為卸壓帶，煤巖體很松軟，礦山壓力已經釋放，頂板安全威脅降低，所以掘進、支護和安全管理的難度都降低了。如果采用的是沿空留巷技術，則是先行區段的一條巷道直接提供給相連后續區段使用，相連后續區段不用再多掘進一條巷道。換言之，難度或者工程量的降低，實質就是開采活動的強度或者規模的降低而產出規模不變，就是節能減排。

（6）采用矸石作為充填材料，可減少甚至消除矸石向地面排放，控制或者消除了矸石在地面產生的各種污染。

2 煤礦矸石選矸和利用技術

井下選矸技術是矸石的篩分系統，能夠將煤礦區的矸石進行多次篩分、分選和破碎，能夠確保大塊的矸石在井下用于無煤柱開采中的充填帶的填充物，碎小的矸石也可以利用不排放，實現了矸石的“零排放”，利于環境保護。巷道掘進中產生的大塊矸石或者純矸石。混入煤中的碎小矸石，通過井下或者井口處的分級篩進一步分離，直至達到提高或者可以通過井下運輸提升系統轉運至采煤工作面供給無煤柱開采充填使用，采煤工作面落下的煤中的矸石，就地揀送至采煤工作面的運輸巷供給無煤柱開采充填使用，或者揀送入采空區保證原煤含矸質量標準。其中分離出的矸石，優先滿足井下無煤柱開采充填或者采空區充填使用，也可在原煤質量標準需要的情況下，使其破碎混入原煤使用。如此選矸和利用，實現矸石零排放。

3 矸石充填技術

矸石充填是將煤礦掘進和回采中產生的矸石篩選出來后，運送到采煤工作面的運輸巷采空區側，把采煤工作面采過后的運輸巷在其中或者其采空區側用矸石砌筑起來，作為形成相連后續區段的材料巷使用。填充技術是無煤柱開采的配套核心技術，而采用矸石充填是填充技術的一種實現方式。矸石充填這種方式與其它充填方式相比，主要就是就近在井下充分利用了井下產生的矸石，矸石不再向地面排放，控制或者消除了矸石向地面排放所產生的對水、土壤、空氣和風景的污染或者破壞，保護了自然環境原貌。

對于矸石充填技術，實質是施工技術，主要涉及矸石和煤炭分選技術，矸石在井下的裝載和運輸提升技術，矸石的密實砌筑技術。這些都是常規的施工技術，本文就不贅述了。

4 結語

綜上所述，我國的眾多工業、農業、運輸業均離不開煤炭資源，離不開煤礦開采業的存在和持續發展。然而，對于人類而言，環境是賴以生存的根本，任何產業的發展都不能以環境不可逆的破壞為代價，不應走“先污染，后治理”的老路。因此，我國需要在煤礦產業中廣泛推廣應用綠色開采技術，尤其是環境友好型的開采方式，能夠在保證開采效益的同時有效地保護環境，有利于煤礦業的可持續發展。

［1］趙鐵軍.煤礦綠色開采技術與應用［J］.企業技術開發，2015，02：172-173.

［2］馬飛，王慶.關于煤礦綠色開采技術的探討［J］.內蒙古煤炭經濟，2014，01：16+18.

［3］周曉彬.煤礦綠色開采技術及其成效與發展研究［J］.山東工業技術，2013，15：127+100.

淺議煤礦井下采煤工作面過斷層技術措施

張毅敏

（開灤集團錢家營礦業分公司，河北唐山 063301）

【摘 要】我國是礦產資源十分豐富的煤礦大國。煤礦產業生產效益大、出礦效率高，但伴隨而來的也是極其嚴峻的安全問題。煤礦產業的安全問題越來越為人們所重視，安全生產作為煤礦企業生產與管理過程中的重要內容，煤礦井下的采煤工作面過斷層的安全極為重要，因為它不僅僅關系著煤礦企業的經營狀況和經濟效益，同時也是煤礦工作人員生命安全的保障。本文將針對煤礦井下采煤工作面的安全需求，對采煤工作面過斷層技術措施進行分析，并提出相關的安全管理措施。

【關鍵詞】煤礦產業 井下采煤 過斷層技術 管理措施

隨著我國經濟的不斷發展，煤礦產業的發展也得到了更大力的支持，且擁有著更加廣闊的發展前景。煤礦產業是高效益產業，同時也是高風險產業。煤礦產業的安全性一直是人們高度關注的主題。斷層作為一種地質構造而存在，它主要由地殼的劇烈運動而產生。斷層對于井下采煤作業具有一定的危害性，首先，斷層因其不穩定，從根本上破壞了巖層架構，在進行煤礦開采時會改變工作面底板與頂板的來壓規律，從而進一步加大了斷層工作面的支護技術難度，當工作面與斷層走向相垂直時，整體形成的壓力將會摧垮工作面，從而引發大面積的冒頂［1］；其次，斷層的構造為附近巖層中的有害氣體和水流提供了了流動的空間，極其容易導致瓦斯泄露爆炸等突發性礦產事故的發生在進行井下煤礦開采時，工作面過斷層的開采工作應該如何進行？安全措施應該如何采取管理？本文將針對這兩個問題來進行研究。

1 工作面過斷層的開采方式

對于工作面過斷層的開采作業一定要從全局的方向考慮，保障開采作業的整體安全。為盡量減少斷層現象為開采作業帶來的不利影響，需要對斷層位置、落差等因素進行全方位的綜合考量，盡量控制斷層，使其留在采煤作業的工作面煤柱之中，從而使工作面的布置更加科學合理，進而保障開采工作的安全。在采煤作業掘進時，若遇到新的斷層，需要及時進行挖掘方向的調整，從根本上保障采煤作業的安全性，盡量將斷層工作面中的煤柱損失降到最低［2］；在準備回采之前，盡量減少采煤工作面需要穿過的斷層數量，將其控制在一定范圍之內，如果考量后發現斷層之間落差較小，且低于煤層厚度，同時巖層較為完整時，不會帶來瓦斯泄露以及水流的威脅，可以選擇直接硬過［3］。在實際操作中，應用幾率最高的方式是通過炮采工作面直接碾過，這一作業要求對斷層處進行必要的支撐和保護，對于局部比較薄的斷層位置需要采取硬木柱進行支撐。

如果斷層頂板發生錯位，錯到溜子下方時，我們可以利用挑頂的方式，撫平工作面；當斷層底板錯位，錯到溜子上方時，我們可以對其進行拉底，撫平工作面。這種過斷層方法對采高有一定的要求，需要斷層帶采高足夠采煤機順利通過，同時伴隨著相應的保護措施［4］。為提升安全性能，應保證炮采工作面以及機采工作面的進刀步距保持在合理的范圍內，通常分別需要超前2刀或3刀的循環進刀步距，同時確保煤層底板處于平整狀態，便于采煤作業的順利進展。如果在采煤過程中發現工作面的上部有斷層出現，可以采用炮采與機采相結合的方式，上部炮采，下部機采；如果發現工作面下部出現斷層，可以選擇上部機采，下部炮采；如果斷層之間落差距離過大，頂板破碎，最好的方式是重新開切眼，以保證整體的工作效率和安全性。

2 采煤工作面過斷層的技術安全措施

針對斷層存在的方式以及可能對采煤作業和人身安全產生的威脅，我們在采煤過程中需要及時采取相關的安全技術措施，從而確保針對工作面過斷層的安全生產。在采煤工作面過斷層的技術安全措施上，我們主要的安全技術措施包括對頂板的管理、對水流的管理、對瓦泄露預防等方面。針對頂板管理，由于頂板事故發生頻繁，所以針對頂板管理的有效性以及長期性要進行高度重視。對于頂板的高效管理，我們可以選擇支柱控頂的方式，布置鋼梁支護以支撐頂板，達到一定的安全性［5］。例如某煤礦企業礦采煤工作面過斷層使用頂板管理方式時，對梁錯距為0.6m，支柱排距為0.6m，棚距為0.2、0.8m.同時選擇菱形金屬網座位護頂檔矸，兩端頭選擇4 對8梁支護，其棚距分別為為0.2、0.5m，單排密集放頂。針對水管理，由于地下結構錯綜復雜，且煤礦水文地質情況繁復難以控制，許多采煤工作面在進行采煤作業時需要進行帶壓開采，這樣一來底下水流直接威脅到煤礦企業的安全生產和員工的生命安全。在采煤工作面過斷層時，需要實現對于水流進行相應的考察，準備足量的排水管道及相關設備，達到有備無患，并確保設備的狀態，保證可以隨時正常使用。同時，煤礦生產隊應安排專人負責水情的觀察和通報，如有異常立即通知，便于及時采取相應的處理措施。

針對瓦斯管理，由于瓦斯濃度過高及極易發爆炸，嚴重威脅到工作人員的生命安全以及安全采礦的進程，所以對于檢測工作一定要嚴謹、全面。在采礦小組中，每組都應配備相應的檢測人員，以便隨時對瓦斯濃度進行勘測，若瓦斯濃度過高，立即組織工人撤離，并切斷工作電源，停止采礦工作；斷層處采高需要進行嚴格的控制，將其控制在2m到2.2m之間，嚴格禁止超高開采，以防止死柱現象的發生。

3 結語

綜上所述，煤礦井下的采煤工作面過斷層技術措施的采取要充分結合實際情況來進行。如今隨著煤礦企業的不斷壯大，煤礦開采量也在不斷增加，在進行工作面斷層的煤炭開采時，只有針對需求進行不同方式的過斷層開采，嚴格地對開采區域進行詳細的勘察，對危險因素進行及時的防范，對頂板管理、水管里以及瓦斯管理采取嚴謹的管理流程，才能造最大程度上預防開采事故的發生，保障煤礦井下采煤工作面斷層開采的安全性。

參考文獻:

［1］高志杰.綜采工作面過斷層實踐研究［J］.山西煤炭管理干部學院學報，2013（3）：11-12.

［2］吳宇.淺談7541綜放工作面過斷層技術［J］.能源技術與管理，2012（6）：23-24.

［3］王銀慶.煤礦掘進工作面過斷層技術探析［J］.科技與企業，2011（15）：16-17.

［4］翁洪洲.中厚煤層工作面過斷層技術研究與應用［J］.山東煤炭科技，2012（0）：34-35.

［5］武海珠.朱莊礦過斷層陷落區技術研究［J］.內蒙古煤炭經濟，2012（12）：41-42.

張毅敏（1983—），男，山西長治人，本科，畢業于中國礦業大學，采煤工程師；現研究方向：煤礦采煤。