淺析煤礦開采技術及綠色開采方向

楊志弘

【摘要】綜合考慮發展煤炭循環經濟，減少煤炭開采對壞境的破壞，把“發展煤炭循環經濟，實現煤炭綠色開采”作為理念，大力發展綠色的采煤技術。

【關鍵詞】采煤技術；綠色開采

1.煤礦開采簡介

煤礦的開采一直是一項最艱苦的工作，改善工作條件是當今或者以后長時間所要努力的方向。由于煤炭資源的埋藏深度不同，煤礦開采一般分為礦井開采（埋藏較深）和露天開采（埋藏較淺）兩種方式。我國可露天開采的儲量所占比例小，不到10%，我國煤礦中含瓦斯比例高，高達40%以上，我國采煤以礦井開采為主，如：山西省、山東省及東北地區等。

1.1 露天開采

移去煤層上面的表土和巖石（覆蓋層），開采顯露的煤層。這種采煤方法，習慣上叫剝離法開采，這是因為露出地面的煤已開采殆盡，有必要剝離表土，使煤層顯露出來。此法在煤層埋藏不深的地方應用最為合適，許多現代化露天礦使用設備足以剝除厚達60余米的覆蓋層。露天開采用于地形平坦，礦層作水平延展，能進行大范圍剝離的礦區最為經濟。當礦床地形起伏或多山時，采用沿等高線剝離法建立臺階，其一側是山坡，另一側幾乎是垂直的峭壁。露天開采使地面受到損害或徹底的破壞，應采取措施，重新恢復地面。

1.2 礦井開采

對埋藏過深不適于用露天開采的煤層，可用3種方法取得通向煤層的通道，即豎井、斜井、平硐。豎井是一種從地面開掘以提供到達某一煤層或某幾個煤層通道的垂直井。從一個煤層下掘到另一個煤層的豎井稱盲井。在井下，開采出的煤倒入豎井旁側位于煤層水平以下的煤倉中，再裝入豎井箕斗從井下提升上來。斜井是用來開采非水平煤層或是從地面到達某一煤層或多煤層之間的一種傾斜巷道。斜井中裝有用來運煤的帶式輸送機，人員和材料用軌道車輛運輸。平硐是一種水平或接近水平的隧道，開掘于水平或傾斜煤層在地表露出處，常隨著煤層開掘，它允許采用任何常規方法將煤從工作面連續運輸到地面。

2.目前煤礦開采技術概述

我國的煤礦開采技術正處在多元化的進展層次結構和系統之中，煤礦開采技術進展至今呈現了一些比較成熟的技術，各種大型綜合開采技術水平都突飛猛進，為煤礦開采提供了技術保障。

2.1 深礦井開采技術

深礦井開采指埋藏在距離地表深度800m到1200m之間的煤層勘探。這些煤層有五大特點：原巖應力大、巖體塑性大、礦山壓力劇烈、地溫高和礦井瓦斯大。由此對于煤層開采的礦壓制約、圍巖制約、瓦斯和熱害治理、沖擊地壓防治以及巷道布置、深井通風等技術要求非常嚴格。基于上面陳述的因素的考慮，深礦井開采歷程中采取深礦井開采熱害治理技術、深礦井巷道快速掘進和支護技術、深礦井沖擊地壓防治技術、深礦井系統監測制約技術、深礦井高效開采配套技術等，來達到理想的開采效果。

2.2淺埋煤、硬頂板、硬煤層開采技術

淺埋煤、硬頂板、硬煤層開采技術是一項集成綜合技術，它的作用是以簡易操作、高效可靠為目的，來提升采煤機械化智能化水平，最終一次作業增加單位面積的煤炭產量。此項集成綜合技術包含以下六個方面：硬頂板制約技術，用于制約埋深淺、地壓小的硬厚頂板；硬厚頂煤制約技術，用于開發埋深淺、支撐壓力小硬質頂煤；頂煤冒放性差、塊度大的綜放開采成套設備配套技術，用于破碎頂煤和制約頂板；緩傾斜薄煤層長壁開采技術，用于開發體積小、功率大、高可靠性的薄煤層采煤及刨煤機、刨煤機綜采的液壓支架；緩傾斜厚煤層一次采全厚大采高長壁綜采技術，用于加強改善支架結構及強度，提升支架的可靠性；高產高效綜采設備保障技術，用于監控支架/圍巖系統和采運設備，改善液壓信息、支架位態、頂板狀態、支護質量信息的自動采集系統，監測診斷乳化液泵站及液壓系統的運轉狀態，監測油、磨屑、溫度、電信號、帶式輸送機和刮板輸送機。

2.3 采場圍巖制約技術

在長壁工作面開采技術的引領下，目前采場圍巖制約技術已經成為眾多技術中的核心，也是常用的采煤技術。此項技術的探討人員為采場頂板結構論述、采場頂板運動參數、采場支承壓力分布規律等論述的推陳出新做出了巨大貢獻。這些進步的論述運用到實際的技術上，使得采場圍巖制約技術在原來的基礎上有了新的突破，起到減少生產事故，提升產煤效率的良好作用。

2.4 “三下一上”礦井采煤技術

所謂“三下一上”礦井采煤技術就是指在鐵路下、建筑物下、水體下和承壓水體上開采煤炭，且不破壞原本地貌的技術。我國“三下一上”采煤技術起始于50年代后期，之后進展迅猛。目前我國主要礦區，如開灤、撫順、淄博等都采取了大量的“三下一上”礦井采煤技術，極大地提升了煤炭的開采量。建筑物下開采是指那些不適合搬遷的城鎮、工廠、居民區、村莊等所壓煤層的開采，并且做到井筒礦柱的回收，達到即開采出煤炭，又保護好地面建筑物的目的。鐵路下開采指鐵路干線與支線下所壓煤層的開采，同時采取留下礦柱的策略來保護鐵路。水體下開采包括地面水體下和地下水體下的開采。水體下開采的實質是如何確定防水和防砂礦柱的高度，此上限到地面的垂高，就是安全開采深度。承壓水體上開采指可采煤層以下的承壓水體上的煤層開采。

目前可通過計算機的建模淺析，來尋找開采巖層運動和地表沉陷的規律；預測滿足地表、建筑物和地下水保護所需要的精確開采系統和運轉參數；探討水體下開采設計、工藝參數和智能裝備，進展煤礦水源保護開采技術、煤礦充填減沉開采技術、煤炭瓦斯綜合共采技術等沉降制約論述和關鍵技術，最終達到產煤總量、經濟效益、環境保護和人員安全都兼顧的良好效果。

3.綠色開采是今后煤礦開采的發展方向

2003年，中國礦業大學錢鳴高首次提出了煤礦綠色開采的概念，隨后明確了實現煤炭資源開采和壞境保護協調發展的綠色開采研究目標，為我國綠色開采技術的研究指明了方向。煤炭綠色開采體系，煤礦綠色開采以及相應的綠色開采技術，在基本概念上是要從廣義資源的角度上來認識和對待煤、瓦斯、水等一切可以利用的各種資源。基本出發點是防止或盡可能減輕開采煤炭對壞境和其他資源的不良影響。目標是取得最佳的經濟效益和社會效益。

根據煤礦中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等，綠色開采主要是包括以下內容：水資源保護一“保水開采”；瓦斯抽放一“煤與瓦斯共采”；土地與建筑物保護一“充填開采”；排放矸石占用土地污染壞境一“煤炭地下氣化”等。

資源和壞境協調的綠色開采是解決煤炭開采壞境問題的根本出路。綠色采礦可以減少壞境污染，還能帶來良好的經濟效益。綠色采礦是形成綠色礦業及礦區綠色家園的重要組成部分，隨著綠色開采的不斷發展和完善，煤礦綠色開采一定會發揮它應有的作用，為人類和自然的協調發展做出貢獻。

參考文獻：

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