煤矿的高效开采技术探讨 [李宝堂].doc

煤矿的高效开采技术探讨 [李宝堂] 煤矿的高效开采技术探讨 李宝堂 黑龙江省龙煤矿业集团 【摘 要】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。本文总结我国矿井绿色开采方法的发展现状,对科学采矿具有一定的指导意义。 【关键词】绿色开采 保水开采 煤与瓦斯共采 充填开采 煤炭地下气化 煤炭开采造成岩层移动破坏,引起岩层中水与瓦斯的流动,导致煤矿瓦斯事故与井下突水事故;煤炭开采引起岩层移动,进而造成地表沉陷,导致农田、建筑设施的损坏;煤炭开采形成的大量堆积在地面的矸石,既占用良田,又造成环境污染;随着我国矿井开采深度的增加,矿山压力显现及冲击地压等动力灾害发生的几率增加,强度增大,危及矿井的安全生产。未来几十年,随着国家对能源总需求和煤炭产量的不断增长,资源开采导致的矿区安全和生态环境问题将更为严重。在我国,煤炭是我国最重要的一次性能源,其在能源构成中的主体地位短期内不会改变。2020年我国煤炭消费量将达到40亿吨。届时,煤炭产量很可能无法满足工业需求。不能再单纯地通过提高煤炭的产量缓解煤炭供应的压力,而应该综合考虑发展煤炭循环经济,减少煤炭开采对环境的破坏,而且也应该把“发展煤炭循环经济,实现煤炭绿色开采”作为理念,大力发展绿色的采煤技术。 一、煤炭绿色开采的定义 煤矿绿色开采以及相应的绿色开采技术,在基本概念上是要从广义资源的角度上来认识和对待煤、瓦斯、水等一切可以利用的各种资源。基本出发点是防止或尽可能减轻开采煤炭对环境和其他资源的不良影响。目标是取得最佳的经济效益和社会效益。根据煤矿中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等,绿色开采主要包括以下内容水资源保护“保水开采”;瓦斯抽放“煤与瓦斯共采”;土地与建筑物保护“充填开采”;排放矸石占用土地污染环境“煤炭地下气化”等。煤矿绿色开采的概念和技术体系是自2003年提出以后,以实现煤炭资源开采和环境保护协调发展的绿色开采研究目标,理论依据 1、开采对岩层移动的影响及移动规律。 2、开采后岩层内节理裂隙分布发育规律等。 3、关键层理论体系。 4、水在裂岩体中的渗流规律。 二、地下水保护性开采 地下水保护性采煤是指在不同的矿区有不同的技术内涵,大水矿区,要以减少水资源破坏和防治水灾害为主;缺水矿区要以水资源保护和利用为主。地下水保护性开采包含水资源保护、水资源利用煤水共采和水灾害防治等多项重要内容。煤炭开采过程中破坏了地下含水层的原始径流,大量排出地下水;采空区上方导水裂隙带与地下水体贯通,形成大规模地下水降落漏斗,造成区域含水层水位下降,直接影响到区域水文地质条件。采动影响稳定后产生的地表沉陷往往影响到地表水体河流、湖泊、井泉等的原来形态,造成部分沟泉水量减少甚至干涸;影响当地居民正常的生产生活,进而影响区域植被生长,甚至土地沙漠化。 三、煤层气的开采利用 煤层气与煤气一样,是洁净能源。因此,应该使其资源化,其技术途径有 1、采前抽采若能在开采前将煤层内瓦斯抽出,则是利用煤层气改善煤矿安全的最好办法。但由于我国大部分煤体透气性低,在本层内抽采瓦斯有难度。 2、煤与瓦斯共采开采后围岩压力降低,大量瓦斯在采空区释放,有利于瓦斯抽采,因此形成煤与瓦斯共采体系。 3、废弃矿井抽采煤层气。鉴于废弃矿井煤层经过采动而充满瓦斯,因而可以利用采动后岩体内裂隙场的分布及钻孔,将瓦斯抽排管装在井下、封闭井口后,抽出瓦斯。 4、回风井回收煤层气。 5、煤与瓦斯共采的技术主要有留巷钻孔法、卸压法等。 四、充填法开采 很多煤矿存在建筑物下、水体下、铁路下压煤的问题,采用充填采矿法对解决这类问题具有十分重要的意义。充填开采法是用充填材料充填采煤工作面采空区的岩层控制方法。该法可以缓和工作面支承压力产生的矿压显现,改善采场和巷道维护状况,有效减少地表下沉和变形,提高煤矿采出率,保护地面建筑物、构筑物、生态环境和水体。按照充填材料的不同,充填采矿法分矸石充填、水砂充填和膏体充填。矸石充填利用井下采空区处置煤矸石的充填采煤方法,既可以减少煤矿固体废弃物排放,又可以减轻开采沉陷灾害、提高矿井资源回收率,是实现煤矿绿色开采的关键技术途径之一。 1、刮板输送机卸矸充填。充填装备由后端带悬梁的自移式液压支架和充填刮板输送机组成。在自移式液压支架后端增加后悬臂等配件,采用可调高但挂链悬挂充填刮板输送机溜槽,悬挂是为了增加充填垂直高度。输送机中部溜槽按顺序连接,并与机头和机尾组成整部刮板输送机。每2节中部溜槽设置1个溜矸孔,溜矸孔开在溜槽的中板上。由电机车牵引矸石矿车至采区矸石车场,通过翻车机卸载,矸石经转载机、破碎机进入矸石仓。破碎后的矸石经上下山输送机、平巷输送机运至液压支架后的充填刮板输送机,在采空区卸载。 2、抛矸机抛矸充填。将岩巷和半煤岩巷掘进矸石用矿车运至井下矸石车场,经翻车机卸载后,矸石经破碎机破碎,而后进入矸石仓。通过矸石仓下口,胶带或刮板输送机将破碎后的矸石运入上下山,而后由胶带或刮板输送机转载进入采煤工作面回风平巷,再由工作面采空区可伸缩胶带输送机运至工作面采空区抛矸胶带输送机尾部,由抛矸胶带输送机向采空区抛矸充填。 五、煤炭直接气化 煤炭直接气化是指将地下煤炭通过热化学反应在原位把煤炭转化为可燃气体。可以部分消除煤炭开采对环境的污染和煤炭燃烧对生态环境的不利影响与破坏。煤炭地下气化是一种整体绿色开采技术。但是,地下煤炭气化燃烧产生的苯和酚是致癌物质,有可能毒化水资源;燃烧形成的大量二氧化碳对空气也是严重的污染。目前我国的地下气化技术仍处于工业试验阶段,有很多问题需要去研究和探索。 六、结语 资源与环境协调的绿色开采是解决煤炭开采环境问题的根本出路。要实现绿色开采,需要综合研究和解决经济与技术等方面的问题。绿色采矿可以减少环境污染,还能带来良好的社会经济效益。绿色采矿是形成绿色矿业及矿区绿色家园的重要组成部分,相信随着绿色开采的不断发展和完善,煤矿绿色开采一定会发挥它应有的作用,为人类与自然的协调发展做出贡献。 参考文献 [1]刘开明.优化配煤生产优质焦炭[J].燃料与化工,2006,3758-10. [2]黄庆享.煤炭资源绿色开采[J].陕西煤炭.20080318-21.