淺析煤礦開采技術(shù)及綠色開采方向

楊志弘

【摘要】綜合考慮發(fā)展煤炭循環(huán)經(jīng)濟(jì)，減少煤炭開采對(duì)壞境的破壞，把“發(fā)展煤炭循環(huán)經(jīng)濟(jì)，實(shí)現(xiàn)煤炭綠色開采”作為理念，大力發(fā)展綠色的采煤技術(shù)。

【關(guān)鍵詞】采煤技術(shù)；綠色開采

1.煤礦開采簡(jiǎn)介

煤礦的開采一直是一項(xiàng)最艱苦的工作，改善工作條件是當(dāng)今或者以后長(zhǎng)時(shí)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(guó)可露天開采的儲(chǔ)量所占比例小，不到10%，我國(guó)煤礦中含瓦斯比例高，高達(dá)40%以上，我國(guó)采煤以礦井開采為主，如：山西省、山東省及東北地區(qū)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(xí)慣上叫剝離法開采，這是因?yàn)槁冻龅孛娴拿阂验_采殆盡，有必要?jiǎng)冸x表土，使煤層顯露出來(lái)。此法在煤層埋藏不深的地方應(yīng)用最為合適，許多現(xiàn)代化露天礦使用設(shè)備足以剝除厚達(dá)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(jìn)行大范圍剝離的礦區(qū)最為經(jīng)濟(jì)。當(dāng)?shù)V床地形起伏或多山時(shí)，采用沿等高線剝離法建立臺(tái)階，其一側(cè)是山坡，另一側(cè)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(yīng)采取措施，重新恢復(fù)地面。

1.2 礦井開采

對(duì)埋藏過(guò)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(dá)某一煤層或某幾個(gè)煤層通道的垂直井。從一個(gè)煤層下掘到另一個(gè)煤層的豎井稱盲井。在井下，開采出的煤倒入豎井旁側(cè)位于煤層水平以下的煤倉(cāng)中，再裝入豎井箕斗從井下提升上來(lái)。斜井是用來(lái)開采非水平煤層或是從地面到達(dá)某一煤層或多煤層之間的一種傾斜巷道。斜井中裝有用來(lái)運(yùn)煤的帶式輸送機(jī)，人員和材料用軌道車輛運(yùn)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(guī)方法將煤從工作面連續(xù)運(yùn)輸?shù)降孛妗?/p>

2.目前煤礦開采技術(shù)概述

我國(guó)的煤礦開采技術(shù)正處在多元化的進(jìn)展層次結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)之中，煤礦開采技術(shù)進(jìn)展至今呈現(xiàn)了一些比較成熟的技術(shù)，各種大型綜合開采技術(shù)水平都突飛猛進(jìn)，為煤礦開采提供了技術(shù)保障。

2.1 深礦井開采技術(shù)

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(diǎn)：原巖應(yīng)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(duì)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(fēng)等技術(shù)要求非常嚴(yán)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(shù)、深礦井巷道快速掘進(jìn)和支護(hù)技術(shù)、深礦井沖擊地壓防治技術(shù)、深礦井系統(tǒng)監(jiān)測(cè)制約技術(shù)、深礦井高效開采配套技術(shù)等，來(lái)達(dá)到理想的開采效果。

2.2淺埋煤、硬頂板、硬煤層開采技術(shù)

淺埋煤、硬頂板、硬煤層開采技術(shù)是一項(xiàng)集成綜合技術(shù)，它的作用是以簡(jiǎn)易操作、高效可靠為目的，來(lái)提升采煤機(jī)械化智能化水平，最終一次作業(yè)增加單位面積的煤炭產(chǎn)量。此項(xiàng)集成綜合技術(shù)包含以下六個(gè)方面：硬頂板制約技術(shù)，用于制約埋深淺、地壓小的硬厚頂板；硬厚頂煤制約技術(shù)，用于開發(fā)埋深淺、支撐壓力小硬質(zhì)頂煤；頂煤冒放性差、塊度大的綜放開采成套設(shè)備配套技術(shù)，用于破碎頂煤和制約頂板；緩傾斜薄煤層長(zhǎng)壁開采技術(shù)，用于開發(fā)體積小、功率大、高可靠性的薄煤層采煤及刨煤機(jī)、刨煤機(jī)綜采的液壓支架；緩傾斜厚煤層一次采全厚大采高長(zhǎng)壁綜采技術(shù)，用于加強(qiáng)改善支架結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度，提升支架的可靠性；高產(chǎn)高效綜采設(shè)備保障技術(shù)，用于監(jiān)控支架/圍巖系統(tǒng)和采運(yùn)設(shè)備，改善液壓信息、支架位態(tài)、頂板狀態(tài)、支護(hù)質(zhì)量信息的自動(dòng)采集系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)診斷乳化液泵站及液壓系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，監(jiān)測(cè)油、磨屑、溫度、電信號(hào)、帶式輸送機(jī)和刮板輸送機(jī)。

2.3 采場(chǎng)圍巖制約技術(shù)

在長(zhǎng)壁工作面開采技術(shù)的引領(lǐng)下，目前采場(chǎng)圍巖制約技術(shù)已經(jīng)成為眾多技術(shù)中的核心，也是常用的采煤技術(shù)。此項(xiàng)技術(shù)的探討人員為采場(chǎng)頂板結(jié)構(gòu)論述、采場(chǎng)頂板運(yùn)動(dòng)參數(shù)、采場(chǎng)支承壓力分布規(guī)律等論述的推陳出新做出了巨大貢獻(xiàn)。這些進(jìn)步的論述運(yùn)用到實(shí)際的技術(shù)上，使得采場(chǎng)圍巖制約技術(shù)在原來(lái)的基礎(chǔ)上有了新的突破，起到減少生產(chǎn)事故，提升產(chǎn)煤效率的良好作用。

2.4 “三下一上”礦井采煤技術(shù)

所謂“三下一上”礦井采煤技術(shù)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(shù)。我國(guó)“三下一上”采煤技術(shù)起始于50年代后期，之后進(jìn)展迅猛。目前我國(guó)主要礦區(qū)，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(shù)，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(zhèn)、工廠、居民區(qū)、村莊等所壓煤層的開采，并且做到井筒礦柱的回收，達(dá)到即開采出煤炭，又保護(hù)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(shí)采取留下礦柱的策略來(lái)保護(hù)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(shí)質(zhì)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(guò)計(jì)算機(jī)的建模淺析，來(lái)尋找開采巖層運(yùn)動(dòng)和地表沉陷的規(guī)律；預(yù)測(cè)滿足地表、建筑物和地下水保護(hù)所需要的精確開采系統(tǒng)和運(yùn)轉(zhuǎn)參數(shù)；探討水體下開采設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)和智能裝備，進(jìn)展煤礦水源保護(hù)開采技術(shù)、煤礦充填減沉開采技術(shù)、煤炭瓦斯綜合共采技術(shù)等沉降制約論述和關(guān)鍵技術(shù)，最終達(dá)到產(chǎn)煤總量、經(jīng)濟(jì)效益、環(huán)境保護(hù)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(fā)展方向

2003年，中國(guó)礦業(yè)大學(xué)錢鳴高首次提出了煤礦綠色開采的概念，隨后明確了實(shí)現(xiàn)煤炭資源開采和壞境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展的綠色開采研究目標(biāo)，為我國(guó)綠色開采技術(shù)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(yīng)的綠色開采技術(shù)，在基本概念上是要從廣義資源的角度上來(lái)認(rèn)識(shí)和對(duì)待煤、瓦斯、水等一切可以利用的各種資源?；境霭l(fā)點(diǎn)是防止或盡可能減輕開采煤炭對(duì)壞境和其他資源的不良影響。目標(biāo)是取得最佳的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

根據(jù)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(nèi)容：水資源保護(hù)一“保水開采”；瓦斯抽放一“煤與瓦斯共采”；土地與建筑物保護(hù)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(xié)調(diào)的綠色開采是解決煤炭開采壞境問(wèn)題的根本出路。綠色采礦可以減少壞境污染，還能帶來(lái)良好的經(jīng)濟(jì)效益。綠色采礦是形成綠色礦業(yè)及礦區(qū)綠色家園的重要組成部分，隨著綠色開采的不斷發(fā)展和完善，煤礦綠色開采一定會(huì)發(fā)揮它應(yīng)有的作用，為人類和自然的協(xié)調(diào)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

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