綠色開采技術在煤礦工程中的應用與研究

鄭隨新

【摘 要】隨著國民經濟水平的不斷提高，對于煤炭的需求量明顯增加，但在煤炭開采作業中，由于采礦工藝和采礦技術存在缺陷，其作業行為會污染生態環境并破壞地質條件，進而打破礦區原本的生態平衡，不利于社會與行業的可持續發展。通過應用綠色開采技術，可以有效維護當地生態平衡，緩解對周邊環境的破壞，在保證煤炭開采作業效率和安全性的同時，保護生態資源、減少環境污染，對構建生態型社會具有積極意義，因此發展綠色開采技術將會成為未來的主流趨勢。

【關鍵詞】綠色開采技術;煤礦工程;應用;研究

1、引言

眾所周知，煤炭開采是我國經濟發展的重要組成部分，但傳統的開采技術和水平，對礦區周邊的環境、大氣、土壤、及水資源等造成了嚴重的破壞，這對人類生活生產的環境及身體健康都帶來了不利影響，威脅著人類的生存。所以在對煤炭資源開發和利用過程中，必須積極研究現代化開采技術，實現綠色采礦的目標，為資源合理利用創造便利條件，實現人與自然的和諧共生。

2、煤炭綠色開采基本內涵

煤炭綠色開采主要針對煤炭開采作業過程中對礦區環境資源的保護，包括對礦區開采周邊的地質、水文、植被、大氣進行保護，避免在煤炭資源開采過程中遭受到破壞和污染，進而影響到礦區內部的生態資源。煤炭綠色開采工作中，應盡可能的減小由于煤炭資源開采對于周邊環境帶來的破壞影響。但隨著我國煤炭事業發展速度不斷加快，當前煤炭綠色開采理念中，不再將重點放在減小環境污染與破壞的問題上，而是致力于在煤炭開采工作過程中，選擇應用一些綠色開采技術，有效的對礦區周邊的生態環境進行保護，確保礦區周邊的生態環境不受到影響，最終實現“高效率、低開采、低排放”的開采理念。

3、煤炭開采過程帶來的環境問題

3.1破壞水資源

在進行煤炭開采時，其地下含水層的原始徑流都可能遭到破壞，進而會在礦井產生大量的地下水，這不但降低了區域含水層的水位，還可能形成地下水的降落漏斗，當地的水文地質條件都會受到較大的影響。在對煤炭開采過程中，很多地表水體會受到影響，有一些溝泉甚至會出現干涸的現象，隨之而來，當地的植被生長情況肯定也會受到破壞，甚至引發嚴重的土地沙漠化問題，這一問題在我國的西部地區礦井體現的尤為明顯。

3.2嚴重破壞土地資源

據相關數據統計表明，在我國煤炭開采作業中，因地表沉陷而導致受到破壞的土地面積超過了40萬公頃，每開采1萬噸原煤，就會產生大概0.3公頃的土地塌陷面積，并且每年的破壞速度還在遞增。另外在煤炭開采過程中，通常都會產生矸石，其含量約占煤炭總量的20%左右，所以我國目前因煤炭開采產生的矸石所要占用的土地面積也超過了1萬公頃。

3.3引發大氣污染問題

在煤炭開采過程中，還會釋放出大量的有害氣體，如二氧化碳、二氧化硫和瓦斯等，這些有害氣體不但會污染空氣，還會引發溫室效應問題。可見，在煤炭開采過程中，是存在著嚴重環境問題的，這是礦區環境容量無法承受的。而煤炭又是我國最重要的能源，所以更新煤炭的開采理念，應用綠色開采技術，最大化的降低開采煤炭活動對環境和資源帶來的影響已迫在眉睫。

4、綠色開采技術介紹

4.1采空區充填技術

在煤炭開采領域，應用采空區充填技術與環境保護息息相關。傳統充填工藝存在的污染性較強，不僅會對煤炭開采現場環境造成污染，同時所產生的開采成本較高，不適合長期使用。而為了提高充填技術效果，國家重視采礦區技術手段創新，并提出了綠色填充技術，與傳統技術相比，所呈現的作業效果十分顯著，不僅污染性低，且作業成本也得到有效控制。關于綠色充填技術，主要包括空隙注漿膠結充填和交替注漿膠結充填等工藝。

4.2共采技術

為了控制煤炭開采過程中的大氣污染現象，必須在開采工藝上加以完善和更新，合理控制瓦斯泄漏，降低大氣污染指數。為此，重點加強共采技術研發與創新，將瓦斯和礦產資源共同作為開采資源，進行統一開采，從而有效防止瓦斯泄漏于大氣當中。最重要的是，利用共采技術，能夠實現瓦斯能源的合理開發與儲備，全面提高瓦斯能源利用效率，這對于礦產資源利用價值具有重要意義。

4.3巷道支柱填充技術

在礦產資源開采過程中，巷道支柱填充情況，是決定環境污染程度的重要因素。因此，開采單位在進行礦產工程開發時，應對巷道進行科學、合理的設計。為了避免礦產工程圍堰設計不合理而出現變形，相關單位應就處理方式進行改良。

5、綠色開采技術在煤炭開采中的具體應用研究

5.1開采填充技術的應用

開采填充技術的主要目標是解決矸石堆問題和采空區地面沉降問題。填充開采將開采出的煤矸石、沙土、粉煤灰等廢棄物填充到采空區，控制地面的塌陷和沉降，同時減少了污染廢棄物無處堆放占用大量土地的問題。目前應用效果良好的填充開采技術有矸石填充和膏狀填充。矸石填充能有效解決煤礦矸石大量堆放問題，提高回采率，減少固體垃圾廢棄物，但采煤成本會有一定程度的上升。膏狀填充是將固體廢棄物制作成膏狀物流體，通過重力作用或壓力泵將膏體通過管道運送到煤礦采空區域。充填開采技術為解決 “三下”壓煤和環境污染問題起到了積極的作用，但技術上依然要繼續完善和創新。

5.2鉆井技術的應用

鉆井技術主要是在已經結束開采范圍內的輸送巷下部預留填充帶，這樣在接下來的開采中就可以利用設計好的填充帶進行下個階段的材料巷開采，不需要再預留礦產，從而實現鉆井技術。該技術在礦產開采中的應用，主要是為了能夠構建一個注漿填充系統，并在礦產井下設計專用的開采場地，將注漿泵硐室設計在回風巷上，從而形成一個循環作業體系。并根據開采工程中的充填帶凝固時間、工作面輸送巷的長度以及礦壓等方面的特點來設計充填帶的規格。

5.3勘探開采技術的應用

勘探開采技術是當前采礦工程綠色技術發展的重要趨勢和新型的技術理念。勘探開采技術主要是基于高效開采的理念，最大程度的對采礦工程范圍內的水資源進行保護，包括地下水和地面環境。在勘探技術中主要是應用特殊的地面灌漿技術以及采礦技術結合的方式來減少對水資源的破壞。在傳統的采煤工程中，由于對水文環境保護的意識不強，從而使得采礦周圍的水位嚴重下降，對地下水的分布和質量都造成嚴重的影響。而勘探技術的應用，能夠使煤炭開采過程中水文地理和巖層都得到有效的保護，從而實現對水資源的保護作用。

5.4高效開采礦產資源技術的應用

在礦產的開采中，一些礦層的資源比較豐富，含量高，但由于開采技術的限制，導致這些優質的礦產開采效率低，在開采的過程中礦物大量的的排放，造成嚴重的資源浪費，同時也造成環境的污染。通過綠色高效開采技術在礦產開采中的應用，能更加充分的利用礦物。當前隨著科技的發展，我國礦物技術也不斷的創新，低濃度礦物開采技術也在逐漸成熟。

6、結束語

綜上所述，在我國煤炭開采過程中，對生態環境的污染程度相對嚴重。這就要求各礦區應加強對自身開采特點的深入分析，不斷加大綠色開采技術開發及應用力度，并采取必要的改善措施。盡可能地規避煤炭開采過程對于生態環境帶來的不利影響，確保煤炭開采工程的持續健康發展。

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（作者單位：峰峰集團邯鄲寶峰公司九龍礦生產技術部）