胡國良（江西煤業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司豐城礦務(wù)局 江西豐城 331136）

引言

煤炭工業(yè)在我國的國民經(jīng)濟(jì)中是最為重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一，對我國煤炭開采技術(shù)進(jìn)行不斷探索，使高效開采的目標(biāo)得到有效實(shí)現(xiàn)，并進(jìn)一步加強(qiáng)采煤安全與環(huán)境保護(hù)工作的力度，無論是對國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)水平的提升，還是對煤炭工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，都將起到積極的推動和促進(jìn)作用。受綠色開采、環(huán)保開采技術(shù)尚未普及的影響，國內(nèi)的采煤作業(yè)往往會對周圍環(huán)境造成不同程度的威脅，具體體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）危害水資源。采煤作業(yè)對于水資源的危害體現(xiàn)在地下水位下降以及地下、地表水資源污染兩個方面，輕者引起農(nóng)作物減產(chǎn)、破壞地表植被，重者還會導(dǎo)致土壤沙化的惡劣后果。（2）危害土地資源。采煤作業(yè)對于土地資源的危害較為突出，如地表塌陷、矸石山占地等。（3）排放有毒有害氣體。伴隨著采煤作業(yè)，礦井中存在的有毒、有害氣體會經(jīng)通風(fēng)系統(tǒng)直接排入大氣。在政府部門大力提倡可持續(xù)發(fā)展的今天，如何實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)和社會效益的統(tǒng)籌兼顧，就成為了擺在產(chǎn)業(yè)相關(guān)部門面前的一道亟待解決的問題，而綠色、環(huán)保采煤技術(shù)的應(yīng)用無疑是一種切實(shí)有效的解決方案。

一、綠色開采及相關(guān)技術(shù)的選擇與應(yīng)用

所謂綠色開采，就是指對環(huán)境經(jīng)濟(jì)中的綠色工業(yè)原則進(jìn)行嚴(yán)格的遵循，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)活動與環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)一致，最大程度實(shí)現(xiàn)兼顧高效生產(chǎn)與最低污染的工作目標(biāo)。從廣義的角度來看，綠色開采技術(shù)是指對煤礦開采過程中一切可供使用的資源進(jìn)行有效利用，避免或盡可能降低采煤活動對周圍環(huán)境的影響，使煤礦的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益能夠得到更好的實(shí)現(xiàn)。根據(jù)各自環(huán)保目標(biāo)的不同，目前較為成熟的綠色開采技術(shù)可劃分為以下幾種類型：

1.保水開采技術(shù)

保水開采的目標(biāo)是在有效保護(hù)水資源的同時，實(shí)現(xiàn)采場突水的防治，使采煤作業(yè)對礦區(qū)水文環(huán)境的擾動量始終低于區(qū)域水文環(huán)境容量。保水開采技術(shù)基于對地下水漏斗形成機(jī)理以及開采后上覆巖層破斷規(guī)律的研究，主要從地面注漿、采煤方式等方面進(jìn)行改進(jìn)，最終實(shí)現(xiàn)礦井水資源綜合利用與保護(hù)的目標(biāo)。目前，保水開采技術(shù)主要包括以底板加固為主導(dǎo)技術(shù)的保水開采、減小導(dǎo)水裂隙帶高度的保水開采等，實(shí)現(xiàn)途徑主要為對開采區(qū)域進(jìn)行合理選擇以及預(yù)留防水（砂）煤（巖）柱。

2.保護(hù)土地及建筑物開采技術(shù)

首先，充填開采。開采厚度與地表下沉問題間存在正相關(guān)的關(guān)系。當(dāng)頂板的管理采用全部冒落法進(jìn)行時，地表下沉量一般可達(dá)到采高的60～80%。而在改用水砂充填法后，地表下沉量則可減少到采高的8～20%。在采用充填采煤法時，采空區(qū)的填充程度將直接影響地表下沉量的控制水平，一般來說，采用密實(shí)水砂充填，地表下沉系數(shù)為0.02；采用矸石風(fēng)力充填，地表下沉系數(shù)為0.6。

其次，條帶開采。條帶開采是我國采煤作業(yè)中對地表沉陷進(jìn)行控制的重要技術(shù)，該技術(shù)的主要原理為：對需要開采的各層進(jìn)行劃分，使其成為條帶狀。在開采過程中，按照采一條、留一條的方式進(jìn)行作業(yè)，保留下來的條帶狀煤柱具有對上覆巖層的支撐功能。這樣起來，地表的移動和變形問題就得到了有效控制，覆巖沉陷問題的發(fā)生率有效降低，最終實(shí)現(xiàn)保護(hù)地面的工作目標(biāo)。

第三，限厚開采。煤層開采厚度的確定以滿足建筑物所要求的保護(hù)等級以及不產(chǎn)生地表積水為依據(jù)，僅對確定厚度的煤進(jìn)行開采，以此實(shí)現(xiàn)避免地表沉陷、保護(hù)土地資源和建筑物的目的。

第四，三步法開采。三步法開采的作業(yè)流程為小條帶開采→注漿充填采空區(qū)→開采剩余條帶，具體來說，就是進(jìn)行條帶狀工作面的設(shè)置，開采結(jié)束后，對采空區(qū)進(jìn)行注漿充填和加固，使破裂巖體的承載能力得到有效恢復(fù)，通過覆巖結(jié)構(gòu)控制上覆巖層的移動。

最后，覆巖離層注漿。覆巖離層注漿就是通過地面鉆孔的方式，將液體充填材料高壓注入采空區(qū)上方覆巖中的離層帶，以此實(shí)現(xiàn)控制覆巖下沉和地表沉降的目標(biāo)。

3.煤與瓦斯協(xié)調(diào)開采技術(shù)

煤與瓦斯協(xié)調(diào)開采技術(shù)主要涉及井下瓦斯抽采技術(shù)、地面鉆井瓦斯抽采技術(shù)兩方面內(nèi)容。其中，井下瓦斯抽采技術(shù)以國內(nèi)煤層氣滲透率較低的特點(diǎn)為依據(jù)，利用采煤作業(yè)增大煤層滲透性的特點(diǎn)，對卸壓瓦斯進(jìn)行同步采集。地面鉆井瓦斯抽采技術(shù)涉及鉆井、完井、采氣、地面集氣處理生產(chǎn)系統(tǒng)，在礦區(qū)和非采煤作業(yè)區(qū)均可應(yīng)用。

4.潔凈開采技術(shù)

潔凈開采技術(shù)是指在源頭上控制采煤作業(yè)引起的污染問題，將采煤對周圍環(huán)境的污染和危害降到最低水平，同時使開采質(zhì)量得到最大程度的提升的一種煤礦開采技術(shù)。

首先，礦井的開拓與巷道的布置。（1）全煤巷開拓。該方案是實(shí)現(xiàn)礦井清潔開采的最優(yōu)選擇，全部巷道均設(shè)置在煤層當(dāng)中，這種做法不僅能夠有效降低環(huán)境危害，而且建設(shè)周期短，采煤作業(yè)在建設(shè)期內(nèi)即可開展，經(jīng)濟(jì)和社會效益非?？捎^。（2）以自然條件作為采區(qū)邊界的劃分依據(jù)，即沿著火成巖侵入帶、變薄帶、斷層帶進(jìn)行巷道的開拓。（3）煤層配采。以煤層集中巷替代巖石集中巷進(jìn)行采區(qū)準(zhǔn)備，以實(shí)現(xiàn)減少矸石的工作目標(biāo)。

其次，采掘工藝。采煤工藝直接影響著地面環(huán)境和原煤質(zhì)量，只有根據(jù)煤礦自然條件和企業(yè)技術(shù)條件對采煤方法進(jìn)行合理選擇，才能真正實(shí)現(xiàn)清潔開采。對于半煤巖巷、煤巷而言，無論是機(jī)掘還是炮掘，只要技術(shù)得當(dāng)，同樣可以做到煤巖的分掘和分運(yùn)，實(shí)現(xiàn)矸石不出井的目標(biāo)。其中，半煤巖巷道可采取寬巷掘進(jìn)或分掘、分運(yùn)；全煤巷道只要不涉及破底挑頂，同樣能夠高水平的完成煤中矸石分揀任務(wù)，提升掘進(jìn)煤質(zhì)量。

第三，井下矸石充填。（1）采空區(qū)條帶充填技術(shù)。所謂采空區(qū)條帶充填技術(shù)，就是在煤層采出后、頂板冒落前，對采空區(qū)的部分空間充填矸石材料，形成具有支撐覆巖功能的條帶狀充填結(jié)構(gòu)。只要條帶狀結(jié)構(gòu)能夠得到長期穩(wěn)定的維持、未充填采空區(qū)寬度小于覆巖關(guān)鍵層的初次破斷跨距，就可以實(shí)現(xiàn)控制地表沉陷的目標(biāo)。（2）條帶開采冒落區(qū)注漿充填技術(shù)。目前，國內(nèi)建筑物下壓煤開采普遍應(yīng)用條帶開采技術(shù)，該技術(shù)的缺點(diǎn)在于，煤礦的采出率一般不超過50%。而條帶開采冒落區(qū)注漿充填就是在采用條帶開采模式的情況下，通過井下或地面鉆孔的方式，對采出條帶已冒落采空區(qū)的破碎矸石進(jìn)行注漿充填，通過共同承載體的形成使留設(shè)條帶的寬度得到有效縮短，最終實(shí)現(xiàn)提高采出率的目標(biāo)。

5.煤炭地下氣化技術(shù)

該技術(shù)指的是在各層付存點(diǎn)直接獲取可燃?xì)怏w，即在井下使固態(tài)礦物能源變?yōu)闅鈶B(tài)能源，并通過鉆孔直接輸送至地面。煤炭地下氣化技術(shù)的工作原理是：通過燃燒等手段，將高分子的原料煤轉(zhuǎn)化為低分子氣體，根據(jù)氣化原理，想要對該技術(shù)進(jìn)行運(yùn)用，就必須在井內(nèi)建設(shè)煤氣發(fā)生爐，即將地面的生產(chǎn)車間搬至地下。目前，國內(nèi)煤礦大多采用礦井式、無井式兩種氣化方法。其中，礦井式是指由地面向煤層鑿進(jìn)，完成井筒的設(shè)置后，通過煤層平巷進(jìn)行連通，隨后點(diǎn)燃煤層并產(chǎn)生煤氣，該方法的缺陷在于存在一定的漏氣可能。無井式氣化方法將井筒用鉆孔替代，并完成兩鉆孔間的連通，隨后點(diǎn)火形成火道進(jìn)行燃燒。

結(jié)語

綠色開采技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用已經(jīng)成為煤礦開采的未來發(fā)展趨勢，相信隨著相關(guān)技術(shù)方法的不斷研發(fā)和完善，綠色開采技術(shù)將會在我國的煤礦工業(yè)中得到進(jìn)一步的推廣和應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)社會和經(jīng)濟(jì)效益的雙豐收作出更大的貢獻(xiàn)。

［1］高永格、常猛，等.淺析綠色開采技術(shù)及發(fā)展前景［J］.江西煤炭科技，2013，(4):111-112.

［2］郝永富.淺析我國煤礦的綠色開采技術(shù)［J］.科技資訊，2013，(24):76-76.