張有山

（云南東源昭通煤業(yè)有限公司，云南昭通 657000）

張毅敏

（開灤集團(tuán)錢家營礦業(yè)分公司，河北唐山 063301）

淺談煤礦綠色開采技術(shù)的應(yīng)用

張有山

（云南東源昭通煤業(yè)有限公司，云南昭通 657000）

一直以來，煤礦業(yè)都是我國的支柱產(chǎn)業(yè)，為我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展繁榮做出了巨大的貢獻(xiàn)。但是，隨著煤礦業(yè)的快速發(fā)展壯大，其中傳統(tǒng)而廣泛應(yīng)用的開采方式對環(huán)境造成較大的負(fù)面影響也充分顯現(xiàn)，不利于煤礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。近年來，環(huán)境友好型生產(chǎn)成為人們關(guān)注的重點，煤礦工作者對煤礦綠色開采的理念也在進(jìn)行探索和實踐。本著利于環(huán)境保護(hù)，利于煤礦業(yè)持續(xù)安全健康發(fā)展，就必須高度重視探索推廣應(yīng)用新的開采利用方式，以盡力實現(xiàn)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(shù)、井下選矸技術(shù)和矸石充填技術(shù)三種煤礦綠色開采技術(shù)在我國的應(yīng)用情況。

煤礦 綠色開采 應(yīng)用

煤是重要的能量來源，但在煤的開采和利用過程中，對環(huán)境都有一定的甚至是嚴(yán)重的污染，有的是破壞性的或者是難以修復(fù)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(dāng)今環(huán)境污染破壞和氣候變化及其危害受到廣泛關(guān)心探討的形勢下，不利于煤炭業(yè)的持續(xù)健康發(fā)展。因此，本著利于環(huán)境保護(hù)，利于煤礦業(yè)持續(xù)安全健康發(fā)展，煤礦工作者對煤礦綠色開采的理念也在積極進(jìn)行探索和實踐。本文分析了無煤柱開采技術(shù)、井下選矸技術(shù)和矸石充填技術(shù)三種煤礦綠色開采技術(shù)的應(yīng)用，旨在引起廣泛重視應(yīng)用，實現(xiàn)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(qū)段的運輸巷的本身或者其采空側(cè)作為填充帶，回采工作面的開始推進(jìn)，采用一定材料和方式及時進(jìn)行充填，直至該區(qū)段停采處的煤壁。這樣就能夠在相連開采區(qū)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(qū)段的材料巷或者直接用作相連開采區(qū)段的材料巷。這種方式在相連兩個區(qū)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(qū)段之間的煤柱。這樣就實現(xiàn)了無煤柱開采。

1.2 無煤柱開采的主要技術(shù)為

（1）開采區(qū)段要相連。

（2）要形成填充帶，需要建立充填系統(tǒng)。為使填充帶滿足瓦斯管理和通風(fēng)的需要，填充帶的密封性應(yīng)該能夠達(dá)到不漏風(fēng)不涌出瓦斯的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。這樣，充填系統(tǒng)就需要至少包括充填、攪拌、傳送三個環(huán)節(jié)。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?jǐn)嚢?，然后通過傳送系統(tǒng)送達(dá)密封位置進(jìn)行密封。

（3）填充帶寬度至少達(dá)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(xiàn)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(qū)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(qū)段的采空區(qū)和相連開采區(qū)段的回采區(qū)，可以有效防止采空區(qū)瓦斯涌向回采區(qū)，有效防止回采工作面漏風(fēng)，防止采空區(qū)冒頂或者竄矸危害。另外，由于充填帶支護(hù)強(qiáng)度和可靠性很高，又容易觀察，使相連后續(xù)區(qū)段掘進(jìn)和使用巷道時，安全性比留煤柱掘進(jìn)和使用巷道得到很大提高。

（3）采用無煤柱開采的充填技術(shù)，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(huán)境是綜合保護(hù)。

（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(qiáng)有力的一部分支護(hù)，必然減少木的或者金屬的支護(hù)材料的投入。這必然直接減少森林和能源消耗，從而保護(hù)了森林生態(tài)、減少了二氧化碳等污染物的排放。

（5）降低了掘進(jìn)難度或者減少了掘進(jìn)工程量。如果采用的是沿空掘巷技術(shù)，掘進(jìn)位置為卸壓帶，煤巖體很松軟，礦山壓力已經(jīng)釋放，頂板安全威脅降低，所以掘進(jìn)、支護(hù)和安全管理的難度都降低了。如果采用的是沿空留巷技術(shù)，則是先行區(qū)段的一條巷道直接提供給相連后續(xù)區(qū)段使用，相連后續(xù)區(qū)段不用再多掘進(jìn)一條巷道。換言之，難度或者工程量的降低，實質(zhì)就是開采活動的強(qiáng)度或者規(guī)模的降低而產(chǎn)出規(guī)模不變，就是節(jié)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(chǎn)生的各種污染。

2 煤礦矸石選矸和利用技術(shù)

井下選矸技術(shù)是矸石的篩分系統(tǒng)，能夠?qū)⒚旱V區(qū)的矸石進(jìn)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(xiàn)了矸石的“零排放”，利于環(huán)境保護(hù)。巷道掘進(jìn)中產(chǎn)生的大塊矸石或者純矸石?；烊朊褐械乃樾№肥?，通過井下或者井口處的分級篩進(jìn)一步分離，直至達(dá)到提高或者可以通過井下運輸提升系統(tǒng)轉(zhuǎn)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(qū)保證原煤含矸質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。其中分離出的矸石，優(yōu)先滿足井下無煤柱開采充填或者采空區(qū)充填使用，也可在原煤質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)矸石零排放。

3 矸石充填技術(shù)

矸石充填是將煤礦掘進(jìn)和回采中產(chǎn)生的矸石篩選出來后，運送到采煤工作面的運輸巷采空區(qū)側(cè)，把采煤工作面采過后的運輸巷在其中或者其采空區(qū)側(cè)用矸石砌筑起來，作為形成相連后續(xù)區(qū)段的材料巷使用。填充技術(shù)是無煤柱開采的配套核心技術(shù)，而采用矸石充填是填充技術(shù)的一種實現(xiàn)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(chǎn)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(chǎn)生的對水、土壤、空氣和風(fēng)景的污染或者破壞，保護(hù)了自然環(huán)境原貌。

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

4 結(jié)語

綜上所述，我國的眾多工業(yè)、農(nóng)業(yè)、運輸業(yè)均離不開煤炭資源，離不開煤礦開采業(yè)的存在和持續(xù)發(fā)展。然而，對于人類而言，環(huán)境是賴以生存的根本，任何產(chǎn)業(yè)的發(fā)展都不能以環(huán)境不可逆的破壞為代價，不應(yīng)走“先污染，后治理”的老路。因此，我國需要在煤礦產(chǎn)業(yè)中廣泛推廣應(yīng)用綠色開采技術(shù)，尤其是環(huán)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(hù)環(huán)境，有利于煤礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

［1］趙鐵軍.煤礦綠色開采技術(shù)與應(yīng)用［J］.企業(yè)技術(shù)開發(fā)，2015，02：172-173.

［2］馬飛，王慶.關(guān)于煤礦綠色開采技術(shù)的探討［J］.內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2014，01：16+18.

［3］周曉彬.煤礦綠色開采技術(shù)及其成效與發(fā)展研究［J］.山東工業(yè)技術(shù)，2013，15：127+100.

淺議煤礦井下采煤工作面過斷層技術(shù)措施

張毅敏

（開灤集團(tuán)錢家營礦業(yè)分公司，河北唐山 063301）

【摘 要】我國是礦產(chǎn)資源十分豐富的煤礦大國。煤礦產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)效益大、出礦效率高，但伴隨而來的也是極其嚴(yán)峻的安全問題。煤礦產(chǎn)業(yè)的安全問題越來越為人們所重視，安全生產(chǎn)作為煤礦企業(yè)生產(chǎn)與管理過程中的重要內(nèi)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(guān)系著煤礦企業(yè)的經(jīng)營狀況和經(jīng)濟(jì)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(shù)措施進(jìn)行分析，并提出相關(guān)的安全管理措施。

【關(guān)鍵詞】煤礦產(chǎn)業(yè) 井下采煤 過斷層技術(shù) 管理措施

隨著我國經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，煤礦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也得到了更大力的支持，且擁有著更加廣闊的發(fā)展前景。煤礦產(chǎn)業(yè)是高效益產(chǎn)業(yè)，同時也是高風(fēng)險產(chǎn)業(yè)。煤礦產(chǎn)業(yè)的安全性一直是人們高度關(guān)注的主題。斷層作為一種地質(zhì)構(gòu)造而存在，它主要由地殼的劇烈運動而產(chǎn)生。斷層對于井下采煤作業(yè)具有一定的危害性，首先，斷層因其不穩(wěn)定，從根本上破壞了巖層架構(gòu)，在進(jìn)行煤礦開采時會改變工作面底板與頂板的來壓規(guī)律，從而進(jìn)一步加大了斷層工作面的支護(hù)技術(shù)難度，當(dāng)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(fā)大面積的冒頂［1］；其次，斷層的構(gòu)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(dǎo)致瓦斯泄露爆炸等突發(fā)性礦產(chǎn)事故的發(fā)生在進(jìn)行井下煤礦開采時，工作面過斷層的開采工作應(yīng)該如何進(jìn)行？安全措施應(yīng)該如何采取管理？本文將針對這兩個問題來進(jìn)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(yè)一定要從全局的方向考慮，保障開采作業(yè)的整體安全。為盡量減少斷層現(xiàn)象為開采作業(yè)帶來的不利影響，需要對斷層位置、落差等因素進(jìn)行全方位的綜合考量，盡量控制斷層，使其留在采煤作業(yè)的工作面煤柱之中，從而使工作面的布置更加科學(xué)合理，進(jìn)而保障開采工作的安全。在采煤作業(yè)掘進(jìn)時，若遇到新的斷層，需要及時進(jìn)行挖掘方向的調(diào)整，從根本上保障采煤作業(yè)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(zhǔn)備回采之前，盡量減少采煤工作面需要穿過的斷層數(shù)量，將其控制在一定范圍之內(nèi)，如果考量后發(fā)現(xiàn)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(yīng)用幾率最高的方式是通過炮采工作面直接碾過，這一作業(yè)要求對斷層處進(jìn)行必要的支撐和保護(hù)，對于局部比較薄的斷層位置需要采取硬木柱進(jìn)行支撐。

如果斷層頂板發(fā)生錯位，錯到溜子下方時，我們可以利用挑頂?shù)姆绞?，撫平工作面；?dāng)斷層底板錯位，錯到溜子上方時，我們可以對其進(jìn)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(jī)順利通過，同時伴隨著相應(yīng)的保護(hù)措施［4］。為提升安全性能，應(yīng)保證炮采工作面以及機(jī)采工作面的進(jìn)刀步距保持在合理的范圍內(nèi)，通常分別需要超前2刀或3刀的循環(huán)進(jìn)刀步距，同時確保煤層底板處于平整狀態(tài)，便于采煤作業(yè)的順利進(jìn)展。如果在采煤過程中發(fā)現(xiàn)工作面的上部有斷層出現(xiàn)，可以采用炮采與機(jī)采相結(jié)合的方式，上部炮采，下部機(jī)采；如果發(fā)現(xiàn)工作面下部出現(xiàn)斷層，可以選擇上部機(jī)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(shù)安全措施

針對斷層存在的方式以及可能對采煤作業(yè)和人身安全產(chǎn)生的威脅，我們在采煤過程中需要及時采取相關(guān)的安全技術(shù)措施，從而確保針對工作面過斷層的安全生產(chǎn)。在采煤工作面過斷層的技術(shù)安全措施上，我們主要的安全技術(shù)措施包括對頂板的管理、對水流的管理、對瓦泄露預(yù)防等方面。針對頂板管理，由于頂板事故發(fā)生頻繁，所以針對頂板管理的有效性以及長期性要進(jìn)行高度重視。對于頂板的高效管理，我們可以選擇支柱控頂?shù)姆绞剑贾娩摿褐ёo(hù)以支撐頂板，達(dá)到一定的安全性［5］。例如某煤礦企業(yè)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(wǎng)座位護(hù)頂檔矸，兩端頭選擇4 對8梁支護(hù)，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(jié)構(gòu)錯綜復(fù)雜，且煤礦水文地質(zhì)情況繁復(fù)難以控制，許多采煤工作面在進(jìn)行采煤作業(yè)時需要進(jìn)行帶壓開采，這樣一來底下水流直接威脅到煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)和員工的生命安全。在采煤工作面過斷層時，需要實現(xiàn)對于水流進(jìn)行相應(yīng)的考察，準(zhǔn)備足量的排水管道及相關(guān)設(shè)備，達(dá)到有備無患，并確保設(shè)備的狀態(tài)，保證可以隨時正常使用。同時，煤礦生產(chǎn)隊?wèi)?yīng)安排專人負(fù)責(zé)水情的觀察和通報，如有異常立即通知，便于及時采取相應(yīng)的處理措施。

針對瓦斯管理，由于瓦斯?jié)舛冗^高及極易發(fā)爆炸，嚴(yán)重威脅到工作人員的生命安全以及安全采礦的進(jìn)程，所以對于檢測工作一定要嚴(yán)謹(jǐn)、全面。在采礦小組中，每組都應(yīng)配備相應(yīng)的檢測人員，以便隨時對瓦斯?jié)舛冗M(jìn)行勘測，若瓦斯?jié)舛冗^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(jìn)行嚴(yán)格的控制，將其控制在2m到2.2m之間，嚴(yán)格禁止超高開采，以防止死柱現(xiàn)象的發(fā)生。

3 結(jié)語

綜上所述，煤礦井下的采煤工作面過斷層技術(shù)措施的采取要充分結(jié)合實際情況來進(jìn)行。如今隨著煤礦企業(yè)的不斷壯大，煤礦開采量也在不斷增加，在進(jìn)行工作面斷層的煤炭開采時，只有針對需求進(jìn)行不同方式的過斷層開采，嚴(yán)格地對開采區(qū)域進(jìn)行詳細(xì)的勘察，對危險因素進(jìn)行及時的防范，對頂板管理、水管里以及瓦斯管理采取嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓芾砹鞒?，才能造最大程度上預(yù)防開采事故的發(fā)生，保障煤礦井下采煤工作面斷層開采的安全性。

參考文獻(xiàn):

［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(xué)院學(xué)報，2013（3）：11-12.

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

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

［4］翁洪洲.中厚煤層工作面過斷層技術(shù)研究與應(yīng)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(qū)技術(shù)研究［J］.內(nèi)蒙古煤炭經(jīng)濟(jì)，2012（12）：41-42.

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