時間：2023-12-02 15:57:29
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關鍵詞：綠色開采；保水開采；煤與瓦斯共采；充填開； 煤炭地下氣化
根據我國的能源資源狀況，煤炭作為我國最重要的一次性能源，在未來20年內，其在能源構成中的主體地位將不會改變。2020年我國煤炭消費量將達到40億噸。屆時，煤炭產量很可能無法滿足工業需求。不能再單純地通過提高煤炭的產量緩解煤炭供應的壓力，而應該綜合考慮發展煤炭循環經濟，減少煤炭開采對環境的破壞，而且也應該把“發展煤炭循環經濟，實現煤炭綠色開采”作為理念，大力發展綠色的采煤技術。
煤礦綠色開采以及相應的綠色開采技術，在基本概念上是要從廣義資源的角度上來認識和對待煤、瓦斯、水等一切可以利用的各種資源。基本出發點是防止或盡可能減輕開采煤炭對環境和其他資源的不良影響。目標是取得最佳的經濟效益和社會效益。根據煤礦中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等，綠色開采主要包括以下內容：水資源保護—“保水開采”；瓦斯抽放—“煤與瓦斯共采”；土地與建筑物保護—“充填開采”；排放矸石占用土地污染環境—“煤炭地下氣化”等。2003年，中國礦業大學錢鳴高院士首次提出了煤礦綠色開采的概念和技術體系，隨后明確了實現煤炭資源開采和環境保護協調發展的綠色開采研究目標，為我國綠色開采技術的研究指明了方向。
一、保水開采
保水采煤在不同的礦區有不同的技術內涵，缺水礦區要以水資源保護和利用為主；大水礦區，要以減少水資源破壞和防治水災害為主。因此，保水開采包含水資源保護、水資源利用（煤水共采）和水災害防治等多項重要內容。煤礦開采過程中破壞了地下含水層的原始徑流，大量排出地下水；采空區上方導水裂隙帶與地下水體貫通，形成大規模地下水降落漏斗，造成區域含水層水位下降，直接影響到區域水文地質條件。采動影響穩定后產生的地表沉陷往往影響到地表水體（河流、湖泊、井泉等）的原來形態，造成部分溝泉水量減少甚至干涸； 影響當地居民正常的生產生活，進而影響區域植被生長，甚至土地沙漠化。我國大部分礦區處在干旱半干旱地區，而每年采煤破壞地下水22億m3，可見保水開采具有重要的意義。
二、 煤與瓦斯共采
瓦斯既是礦井有害氣體也是潔凈能源。因此，應該使其資源化，其技術途徑有： （1）采前抽采：若能在開采前將煤層內瓦斯抽出，則是利用瓦斯改善煤礦安全的最好辦法。但由于我國大部分煤體透氣性低，在本層內抽采瓦斯有難度。（2）煤與瓦斯共采：開采后圍巖壓力降低，大量瓦斯在采空區釋放，有利于瓦斯抽采，因此形成煤與瓦斯共采體系。（3）廢棄礦井抽采瓦斯。鑒于廢棄礦井煤層經過采動而充滿瓦斯， 因而可以利用采動后巖體內裂隙場的分布及鉆孔，將瓦斯抽排管裝在井下、封閉井口后，抽出瓦斯。（4）回風井回收瓦斯。（5）煤與瓦斯共采的技術主要有：留巷鉆孔法、卸壓法等。
三、煤炭地下氣化
關鍵詞:綠色開采；煤礦開采；煤與瓦斯共采；充填開采；煤炭地下氣化
中圖分類號：TU7文獻標識碼：A 文章編號：
煤炭開采導致巖層遭到一定程度的損壞，導致巖層中水與瓦斯的流動,造成煤礦瓦斯事故與井下突水事故；煤炭開采引起巖層移動,從而導致地表塌陷，導致弄條、建筑設施遭到損壞；煤炭開采形成的大量堆積在地面的矸石,既占用良田,又造成環境污染；隨著國內礦井開采深度的不斷增加,礦山壓力顯現及沖擊地壓等動力災害發生的頻次增加,強度增大,危及礦井的安全生產。上述問題若得不到有效解決,在接下來的時間中，伴隨著能源整體準求及煤炭產量的不停增加，煤炭資源開采將帶來的礦區安全及生態方面的問題將更加嚴峻，人們的生活環境及社會未來的發展都會遭受很大的影響。
依據國內能源目前情況，煤炭是國內較為重要的一次性能源，在將來的幾年中，煤炭將在能源構成當中的重要地位不會發生變化。2020年國內煤炭消費量將達到40億t。那個時候，煤炭總量將沒辦法滿足工業需求，所以不能夠以單純的以提升煤炭產量消除煤炭供應上的問題，而應當發展煤炭循環經濟，減少煤炭采發對外界環境的不良影響，且應當將 “發展煤炭循環經濟,實現煤炭綠色開采”作為理念,大力發展綠色的采煤科技。
1煤炭綠色開采體系
煤礦綠色開采以及相應的綠色開采科技,在基本概念上是要從廣義資源的角度上來認識和對待煤、瓦斯、水等一切可以利用的各種資源。基本出發點是防止或盡可能減輕開采煤炭對環境和其他資源的不良影響。目標是取得最佳的經濟效益和社會效益。2003年,中國礦業大學錢鳴高院士首次提出了煤礦綠色開采的概念和科技體系,隨后明確了實現煤炭資源開采和環境保護協調發展的綠色開采研究目標,為國內綠色開采科技的研究指明了方向。錢院士提出的綠色開采科技體系, 綠色開采理論依據:
(1)關鍵層理論。
(2)開采對巖層移動的影響及移動規律。
(3)水在裂巖體中的滲流規律。
(4)開采后巖層內節理裂隙分布發育規律等。
2保水開采
保水采煤在不同的礦區有不同的科技內涵,缺水礦區要以水資源保護和利用為主；大水礦區,要以減少水資源破壞和防治水災害為主。因此,保水開采包含水資源保護、水資源利用(煤水共采)和水災害防治等多項重要內容。
3煤與瓦斯共采
瓦斯既是礦井有害氣體也是潔凈能源。因此,應該使其資源化,其科技途徑有:
(1)采前抽采:若能在開采前將煤層內瓦斯抽出,則是利用瓦斯改善。煤礦安全的最好辦法。
(2)煤與瓦斯共采:開采后圍巖壓力降低,大量瓦斯在采空區釋放,有利于瓦斯抽采,因此形成煤與瓦斯共采體系。
(3)廢棄礦井抽采瓦斯。鑒于廢棄礦井煤層經過采動而充滿瓦斯,因而可以利用采動后巖體內裂隙場的分布及鉆孔,將瓦斯抽排管裝在井下、封閉井口后,抽出瓦斯。
(4)回風井回收瓦斯。
(5)煤與瓦斯共采的科技主要有:留巷鉆孔法、卸壓法等。
4充填開采
國內多數煤礦存在建筑物下、水體下、鐵路下壓煤的問題,充填采礦法對解決這類問題具有重要的意義。
4.1矸石充填利用井下采空區處置煤矸石的充填采煤方法,既可以減少煤礦固體廢棄物排放,又可以減輕開采沉陷災害、提高礦井資源回收率,是實現煤礦綠色開采的關鍵科技途徑之一。
(1)拋矸機拋矸充填。將巖巷和半煤巖巷掘進矸石用礦車運至井下矸石車場,經翻車機卸載后,矸石經破碎機破碎,而后進入矸石倉。通過矸石倉下口,膠帶或刮板輸送機將破碎后的矸石運入上下山,而后由膠帶或刮板輸送機轉載進入采煤工作面回風平巷,再由工作面采空區可伸縮膠帶輸送機運至工作面采空區拋矸膠帶輸送機尾部,由拋矸膠帶輸送機向采空區拋矸充填。
(2)刮板輸送機卸矸充填。充填裝備由后端帶懸梁的自移式液壓支架和充填刮板輸送機組成。在自移式液壓支架后端增加后懸臂等配件,采用可調高但掛鏈懸掛充填刮板輸送機溜槽,懸掛是為了增加充填垂直高度。輸送機中部溜槽按順序連接,并與機頭和機尾組成整部刮板輸送機。每2節中部溜槽設置1個溜矸孔,溜矸孔開在溜槽的中板上。由電機車牽引矸石礦車至采區矸石車場,通過翻車機卸載,矸石經轉載機、破碎機進入矸石倉。破碎后的矸石經上下山輸送機、平巷輸送機運至液壓支架后的充填刮板輸送機,在采空區卸載。
(3)風力拋矸充填。風力充填材料粒度的直徑不宜大于充填管道的1/2~1/3。并且要求充填材料沉縮率低、不自然、腐蝕性小。矸石經充填機、充填管路充填采空區。一般采煤機割兩刀煤充填一次,充填步距1.2~1.6 m,每次充填長度6~9 m,工作面每向前推進50~100 m,充填機前移一次。機械矸石充填對充填材料要求不嚴格,使用設備也較少,在國內山東礦區發展較快,有推廣趨勢。
4.2水砂充填水砂充填采煤法是利用水力通過管道把充填材料沙粒送入采空區的充填采煤法。目前水砂充填科技已經十分成熟。在地面用礦車將采出、破碎及篩分后的成品砂運到貯砂倉貯存。在貯砂室,砂與水混合成砂漿,經充填管路送至工作面采空區,并在采空區脫水,砂子形成充填體,廢水經采區流水上山和流水道流入采區沉淀池,經沉淀后,澄清的水流入水倉,用水泵經排水管將水排至地面貯水池,以供循環利用。水砂充填采煤法充填致密,可減少煤塵危害,能有效地控制地表下沉和變形,但井上下充填系統復雜,設備及設施投資大,充填材料昂貴,提高了噸煤成本。
4.3膏體充填膏體充填科技是1979年在德國的格倫德鉛鋅礦首先發展起來的,由于膏體充填具有料漿質量分數高、充填效率高、成本較低等優點,這項科技試驗成功以后在金屬礦山得到較快的發展,在包括中國在內的許多國家得到應用。
5煤炭地下氣化
煤炭地下氣化是指將地下煤炭通過熱化學反應在原位把煤炭轉化為可燃氣體。可以部分消除煤炭開采對環境的污染和煤炭燃燒對生態環境的不利影響與破壞。煤炭地下氣化是一種整體綠色開采科技。它開始于英國1912年,由于熱值低、成本高而未得到發展。國內于1958 -1960年曾在16個礦區進行試驗,于1962年停止,1984年又開始了新的試驗,1994年達到連續產氣295 d,產氣量為200 m3/h,熱值13. 81~17. 57 MJ /m3,采用的是有井式、長通道、大斷面的煤炭地下氣化方法。目前國內的地下氣化科技仍處于工業試驗階段,有很多問題需要去研究和探索。
6結束語
資源與環境的和諧統一的綠色開采是消除煤炭開采環境矛盾的最好辦法。要順利開展綠色開采，需有效協調的探究和消除經濟與科學技術上的一些問題。綠色采礦應當盡量避免對環境的影響和污染，還能夠為人們帶來較大的經濟利益。綠色采礦是發展綠色礦業及礦區綠色家園的關鍵性舉措。伴隨著綠色開采的逐漸進行和完善，煤礦綠色開采必然會展現其有利的租用，為人類及社會與自然的和諧發展做出自身獨特的貢獻。
參考文獻:
[1]劉開明.優化配煤生產優質焦炭[J].燃料與化工,2006,37(5):8-10.
[2]繆協興,錢鳴高.中國煤炭資源綠色開采研究現狀與展望[J].采礦與安全工程學報, 2009(3):1-13.
一、綠色開采的基礎理論
2003年，中國礦業大學錢鳴高院士首次提出了煤礦綠色開采的概念和技術體系，隨后明確了實現煤炭資源開采和環境保護協調發展的綠色開采研究目標，為我國綠色開采技術的研究指明了方向。綠色開采的基礎理論為：
（1）采礦后巖層內的“節理裂隙場”分布及離層規律；
（2）開采對巖層與地表移動的影響規律；
（3）水與瓦斯在裂隙巖體中的滲流規律；
（4）巖體應力場的分布規律及巖層控制技術。
二、綠色開采的內涵與技術體系
從廣義資源的角度論，在礦區范圍內的煤炭、地下水、煤層氣瓦斯、土地以至于煤矸石以及在煤層附近的其他礦床，都應作為經營這個礦區的開發對象而加以利用。原來對礦井瓦斯的定義是：“礦井中主要由煤層氣構成的以甲烷為主的有害氣體。”而在礦井水文地質類型劃分中認為：根據礦井水文地質條件、涌水量、水害情況和防治水難易程度，劃為……類型。”顯然，上述概念將原本為礦區資源的瓦斯和水單純作為有害物來對待是不合適的。煤礦綠色開采及相應的綠色開采技術在基本概念上是從廣義資源的角度上來認識和對待煤、瓦斯、水等一切可以利用的資源，基本出發點是防止或盡可能減輕開采煤炭對環境和其他資源的不良影響，目標是取得最佳的經濟效益和社會效益。
針對煤礦中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等，“綠色開采技術”主要包括以下內容：
（1）水資源保護--形成“保水開采”技術；
（2）土地與建筑物保護--形成離層注漿、充填與條帶開采技術；
（3）瓦斯抽放--形成“煤與瓦斯共采”技術；
（4）煤層巷道支護技術與減少矸石排放技術；
（5）地下氣化技術。這些內容構成的綠色開采技術體系。
三、綠色開采技術
1、保水開采
保水采煤在不同的礦區有不同的技術內涵，缺水礦區要以水資源保以水資源保護和利用為主；大水礦區要以減少水資源破壞和防治水災害為主。因此，保水開采包含水資源保護、水資源利用（煤水共采）和水災害防治等多項重要內容。中國大部分礦區處在干旱半干旱地區，而每年采煤破壞地下水22億立方米，可見保水開采具有重要的意義。
2、煤與瓦斯共采
瓦斯既是礦井有害氣體也是潔凈能源，應該使其資源化。煤與瓦斯共采的技術主要有留巷鉆孔法、卸壓法等。其主要共采有：
（1）采前抽采 若能在開采前將煤層內瓦斯抽出，則是利用瓦斯改善煤礦安全的最好辦法。但由于中國大部分煤體透氣性低，在本層內抽采瓦斯有難度。
（2）煤與瓦斯共采 開采后圍巖壓力降低，大量瓦斯在采空區釋放，有利于瓦斯抽采，因此形成煤與瓦斯共采體系。
（3）回風井回收瓦斯。
（4）廢棄礦井抽采瓦斯。鑒于廢棄礦井煤層經過采動而充滿瓦斯，因而可以利用采動后巖體內裂隙場的分布及鉆孔，將瓦斯抽排管裝在井下、封閉井口后，抽出瓦斯。
3、充填開采
中國多數煤礦存在建筑物下、水體下、鐵路下壓煤的問題，充填采礦法對解決這類問題具有重要的意義。充填開采法是用充填材料充填采煤工作面采空區的巖層控制方法。該法可以緩和工作面支承壓力產生的礦壓顯現，改善采場和巷道維護狀況，有效減少地表下沉和變形，提高煤礦采出率，保護地面建筑物、構筑物、生態環境和水體。按照充填材料的不同，充填采礦法分矸石充填、水砂充填和膏體充填。
（1）矸石充填
利用井下采空區處置煤矸石的充填采煤方法，既可以減少煤礦固體廢棄物排放，又可以減輕開采沉陷災害、提高礦井資源回收率，是實現煤礦綠色開采的關鍵技術途徑之一。具體可分為：（1）拋矸機拋矸充填。（2）刮板輸送機卸矸充填。（3）風力拋矸充填。
（2）水砂充填
該采煤法是利用水力通過管道把充填材料沙粒送入采空區的充填采煤法。我國早在20世紀初就開始應用水砂充填采煤法，目前水砂充填技術已經十分成熟。
（3）膏體充填
該技術是1979年在德國的格倫德鉛鋅礦發展起來的，是綠色開采技術的重要組成部分，由于膏體充填具有料漿質量分數高、充填效率高、成本較低等優點，這項技術試驗成功以后，在金屬礦山得到較快的發展，許多國家得到應用。膏體充填采煤技術主要由三部分組成，即充填材料、充填設備與工藝、采動巖層充填控制理論。膏體是由煤矸石、粉煤灰、水砂、水泥等組成，由地面設備加工而成的類似牙膏的流體，具有十分良好的流動性和可泵性。太平煤礦與中國礦業大學合作開展了固體廢物膏體充填不遷村采煤技術的研究。2006年5月工業性試采取得成功。該技術是解決煤礦開采環境問題的理想途徑，是解決村莊等建筑物下大量壓煤開采問題的迫切需要。
4、煤炭地下氣化
煤炭地下氣化是指將地下煤炭通過熱化學反應在原位把煤炭轉化為可燃氣體。可以部分消除煤炭開采對環境的污染和煤炭燃燒對生態環境的不利影響與破壞。它是一種整體綠色開采技術。中國采用井式、長通道、大斷面的煤炭地下氣化方法，1994年達到連續產氣295 d，產氣量為200 m3/h，熱值13. 81～17. 57 MJ /m3。2005年中國礦業大學與重慶中梁山礦業集團合作實現了連續穩定生產優質水煤氣和混合煤氣。但是，地下煤炭氣化燃燒產生的苯和酚是致癌物質，有可能毒化水資源；燃燒形成的大量二氧化碳對空氣也是嚴重的污染。目前中國的地下氣化技術仍處于工業試驗階段，有很多問題需要去研究和探索。
四、綠色開采若干待研究的問題
（1）采動破裂煤巖體中水與瓦斯流動規律的研究；
（2）基于巖層移動與關鍵層理論的開采沉陷預測與建筑物下采煤的定量設計方法；
（3）適合煤礦特點的充填采礦材料與工藝系統；
（4）煤礦綠色開采技術的經濟評價方法與法規。
參考文獻：
關鍵詞：低碳經濟 煤炭開采 綠色開采技術 研究
近年來，隨著我國煤炭資源的大規模開發和利用，煤礦環境的污染與破壞日益嚴重，由此也帶來了很多的社會問題和環境問題。目前來看，保護礦區的環境、防治煤礦的環境污染及其破壞業已成為人們普遍重視，并逐漸成為我國煤炭工業生產與建設過程中不可或缺的一部分。
一、低碳經濟下的煤炭綠色開采技術體系
所謂低碳經濟，主要是指可持續發展理念指導下，通過制度創新、技術創新、產業轉型以及新能源開發等手段，應盡可能地減少化石能源等高碳能的消耗，減少二氧化碳等溫室氣體的排放，從而達到社會經濟發展和生態環境保護雙贏之目的，它是一種循環經濟的發展形態。2010年8月，國家發改委確定了在5省8市進行低碳產業的建設試點。
煤炭綠色開采，不僅是一個新型的概念，而且它還涉及到國家煤炭資源的開采，以及整個開采過程的清潔生產。它貫穿于整個煤礦生產規劃的設計、生產方式的選擇、生產效率的提高、生產要素的布置、資源的綜合開發以及礦山開采與生態環境的協調，對煤炭進行綠色開采，需要正確地處理其與可持續發展的關系。1、在開采規劃設計上，煤炭綠色開采要根據該地區的實際特點，合理地進行科學選擇和合理規劃。2、在煤炭開采過程中，要大力推行現代環保節能技術，在提高其開采效率的同時，還有特別注意其他有利資源的同時開采，盡量地減少廢棄物品的產生以及氣體的排放。比如，可采用保水煤礦開采技術，將開采后形成的地表水引流到漏斗之中，使其恢復到原來的狀態，但不致于破壞到煤礦礦井中的含水層。3、要加強煤炭綠色開采的立法工作，盡可能地將其納入到我國法律體系之中，從而做到有法可依、有法必依。4、要建立健全相關的政策法規，利用國家正在倡導的節能減排政策，鼓勵煤炭開采企業采用循環經濟的發展模式以及企業自身的發展契機，從而鼓勵、扶持以及引導這些企業采用綠色開采技術。5、要不斷加強煤炭綠色開采技術的研發和推廣，不斷完善煤炭綠色開采技術體系，進一步豐富煤炭綠色開采的技術內涵。
二、煤炭綠色開采技術
基于以上分析可知，在當前低碳經濟的社會條件下，發展低碳經濟首先應當研發綠色開采技術。
1、煤炭與瓦斯共同開采技術。開采前應當抽采試驗，一般而言，在開采之前應當將煤層中的瓦斯抽出，它是瓦斯利用與煤礦安全改善的最好方法。由于我國多數煤體的透氣性比較低，因此在煤層抽放瓦斯時存在著一些技術性的難題。煤炭與瓦斯共采中，開采之后圍巖的壓力逐漸降低，大量的瓦斯會在采空區內釋放，從而形成煤炭與瓦斯共同開采。對于廢棄的礦井煤層而言，經采動之后而充滿了瓦斯，可利用采動之后巖體內的裂隙場分布及其鉆孔，將瓦斯抽排管安裝在井下，等封閉后，再抽出這些瓦斯。
2、保水開采技術。一般而言，煤礦開采過程中，會直接影響到該區域的水文地質。從實踐來看，我國大部分的煤礦主要處在中西部等缺水地區，因這些地區的煤炭開采造成的地下水位下降和嚴重流失，已經影響到了中西部地區原本已經脆弱的生態環境。實踐證明，保水開采技術的關鍵在于煤炭開采方法、巖層的控制技術以及巖層水流動等之間的相互關系進行研究，從而解決因煤炭開采而造成的各種水資源流失與土壤的沙漠化問題。
3、減沉開采技術。該方法主要包括兩層技術，即采空區的充填開采技術與離層注漿減沉技術。采空區的充填開采技術：采空區的充填開采技術是現代綠色開采技術的主要組成部分，尤其對經濟發達區域解決建筑結構下煤礦開采應當加強重視。為了進一步降低采空區的充填成本，根據巖層控制中的關鍵層理論，在充填采空區只需保證沒有充填采空區寬度不大于覆巖關鍵層初次的破斷跨距，同時還要保證充填條帶的長期穩定，從而有效地控制地表的沉陷。離層注漿減沉技術：首先要確定覆巖的關鍵層之位置，并掌握離層和破斷的特征參數，它是對注漿減沉技術的可行性分析，鉆孔的布置、注漿工藝的設計以及減沉效果的評價。
4、矸石減排技術。據統計，我國的矸石排量將占到原煤產量的百分之二十，因此，減少煤炭開采中矸石的量并將其有效的利用，成為當前綠色開采技術的又一主要任務。實踐證明，通過優化煤炭開采巷道的布置，多開通一些煤巷、少掘巖巷，并且開發煤巷和護巷技術，可以有效地減少矸石的產出量。從實踐來看，隨著煤礦開采深度的不斷增加，開掘巖石巷已經是不可避免的了，因此，做好矸石的有效利用成為一項非常重要的綠色技術。一般而言，可將煤矸石用于發電，實現循環利用，同時也可以將其用于采空區的填充。
5、地下氣化技術。煤炭開采過程中的地下氣化技術，主要是指有計劃地燃燒地下煤炭，從而使煤炭在熱作用以及化學作用下，產生一種可燃性的氣體，并將建井、采煤和氣化三大工藝有機地結合在一起，從而使物理采煤法轉化成化學采煤法。煤炭開采過程中，地下氣化技術一般具有投資少、污染小以及效益高等特點，因此特別適于回收那些報廢礦井之中的煤炭資源，同時也可進行深部煤層開采工藝。目前來看，地下氣化技術仍然處于試驗階段，有很多的問題和技術難題尚未完全解決，因此，加強該領域的研究非常重要。
結語
總而言之，在當前低碳經濟條件下，煤炭綠色開采技術已經成為發展煤炭循環經濟不可或缺的技術，對我國煤炭行業的發展以及生態環境的保護具有至關重要的作用。
參考文獻：
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【關鍵詞】煤礦；綠色開采；充填開采
全球變暖問題是人類目前最為擔憂的問題，人類對自然資源的盲目消耗、全球氣候的變化等等，都是各個國家、各個行業需要承擔的責任。中國作為發展中國家，在世界中占有重要的地位。近些年來，中國積極倡導循環經濟、低碳經濟，為經濟社會的可持續發展做了諸多卓有成效的工作。在此基礎上“綠色開采”作為煤炭開采的技術理念被提出來，同時也為煤炭行業的健康發展指明了方向。
1 “綠色開采”的內在涵義
工業的發展，導致自然生態失衡的狀況屢次發生。基于自然生態的保護以及人類的自然資源循環再利用等等相關方面的考慮，“綠色開采”作為循環經濟中的一項重要原則被提出來。
1.1 “綠色開采”的界定
綠色開采是企業快速穩定發展的基本途徑，能夠降低煤炭開采所造成的生態環境破壞，那么綠色開采作為煤炭工業在發展進程中的必由之路，要求煤炭開采中要確保與環境發展的和諧性。基于煤炭開采的過程中對自然環境必然會造成不良影響，就需要將“綠色開采”作為一個開放而復雜的系統，其中的重要構成元素中，除了基礎理論是有必要掌握的，同時還要考慮到煤炭開采的技術工藝、煤炭綠色開采系統的優化以及有關政策法規等等。雖然這些元素分屬于不同的研究領域，但是處于“綠色開采”系統當中，就要從整體性的角度，運用聯系的觀點思考該系統中的不同元素的影響以及相互之間的關系，以降低煤炭開采對環境的不良影響，不僅提高了煤炭企業的經濟效益，而且還創造社會效益。
1.2 綠色開采與環境友好關系的建立
煤礦企業實施綠色開采，就是將煤炭開采與周圍的生態環境建立環境友好關系。在煤炭開采的過程中，要將煤礦開采的可持續發展理念建立起來，從煤炭開采的源頭出發，深入研究采煤工藝技術，同時對新開發的技術實施必要的試驗研究，以控制好巖層，并采取相關技術將傳統的煤炭開采工藝改變，根據煤礦開采的實際逐漸完善工藝技術，以避免由于煤礦開采而造成環境破壞。為促進中國采礦業的健康穩定發展，就要在煤炭資源開采的過程中，遵循環境保護、高效回收且安全系數很高的開采技術。
2 實施“綠色開采”的重要意義
2.1 煤炭開采的過程中會引起巖層移動，導致生態環境問題出現
在煤炭開采的過程中，對周圍環境所造成的破壞主要是基于煤礦開采所造成的很容易引起巖層移動，并因此而造成地表沉陷，地面上的建筑設施遭到損壞，農田也因此而被嚴重污染。礦區的生態環境問題因此而形成，其獨特性主要體現在矸石堆積、村莊遷徙，地下水供水不足而導致土地沙漠化。由于煤炭開采而破壞了土地資源，以地表出現現象以及壓占矸石山為主。
2.2 煤炭開采所造成的水資源污染
當實施煤炭開采的時候，礦物內所含有的有害元素很容易融入到地下水中，造成了嚴重的水源污染。實施“綠色開采”，可以對巖層移動實施有效控制，從而對巖層中的瓦斯流動以有效控制，不僅遏制了瓦斯事故的發生，而且還使瓦斯隱患得以消除。由瓦斯排放所造成的環境污染在一定程度上得以控制。煤炭開采過程中對周圍環境，尤其是水資源的污染是會造成水資源的破壞。疏干排水和導水裂隙的建立，會由于人為原因或者采動原因而造成的地下水資源污染。
2.3 矸石山的自燃現象嚴重地污染了空氣
矸石山存在著自燃現象，在燃燒過程中向空氣中釋放大量含有危害元素的氣體，從而導致了大氣環境嚴重污染，如煤層瓦斯抽放就是礦產開采中所形成的。實施“綠色開采”是采用回填技術和充填技術，將采空區填實，避免了孤島工作面存在，甚至于可以忽略沖擊地壓形成的概率。隨著礦井開采深度的增加，礦山壓力及沖擊地壓現象伴隨而來，雖然對沖擊地壓現象無法從根本上得以解決，但是會因為產生沖擊地壓而形成“孤島”工作的局面。
3 綠色開采的技術體系
在煤礦開采初期，自然生態環境是協調穩定的。當進入到生產階段后，以傳統的煤炭開采方式，煤矸石就要被排放到地面上，形成了“矸石山”。煤礦區的生態環境問題主要來源于此主要體現為地表建筑物塌陷，并出現不同程度的開裂農田遭到破壞，隨之而來的就是壓煤村莊搬遷。綠色開發技術體系中，較為常用的綠色開采技術主要為四種技術，即“矸石回填法”和“采區煤矸分離法”、“采區煤矸石洗選法”和“井下污水處理法”。
3.1 矸石回填法
“矸石回填法”是煤礦普遍采用的綠色開采技術之一。具體做法是運用專用鉆孔漏，將地面的煤矸石漏到井下，以專用列車將漏下的煤矸石運輸到采區矸石倉，經過破碎處理后，煤矸石經過充矸皮帶被運輸到采空區。煤矸石被充填到采煤工作平臺上，使矸石山所占面積很多，不僅充實采空區，而且地表無塌陷，
采用“矸石回填法”，就是要通過矸石回填，實現退矸還農。要實現矸石不升井的效果，就是要將矸石集中存放在矸石袋內，使用充矸溜子，將矸石袋帶入采空區。但是在地面鉆孔充矸工作中，還會受到自然因素的影響，比如暴風雨和颶風等等，都會對充矸工作有所限制。
3.2 采區煤矸分離法
在新開拓采區中，還要并列創建一個煤倉、矸石倉，以及運輸系統。運煤的時候，要將矸石倉關閉，原煤被直接灌入煤倉。當在掘進工作中，遇到了斷層或者穿煤層施工，往往巖石含量較多。在灌矸石倉的時候，要將煤倉關閉，漏下的矸石進入矸石分離系統后，還要通過矸石分離系統卸載。
3.3 采區煤矸石洗選法
如果在掘進的過程中，掘進工作面以半煤巖為主，當掘進運輸系統無法實習實現分離的時候，就可以將小型洗選裝備設立起來。煤與矸石的混合物可以被卸載到小型洗選裝備中以洗選的方式對煤與矸石進行區分，做好隔離工作。原煤運輸系統可以對煤進行分配，并將被分離出來的矸石進入矸石運輸系統。
3.4 井下污水處理法
當礦井下面有污水存在，要將這些污水集中排放到中央水倉后，利用中央水倉的倉口上所安裝的污水處理裝置對污水進行處置。井下污水處理法要與煤泥壓濾裝置配合使用。對于井下污水，運用煤泥壓濾裝置進行過濾，煤泥可以經過技術處理后，將其壓縮成煤餅。如果污水中仍然含有煤污水，則可以將污水輸入到污水處理裝置中凈化之后，就可以而運用中央水倉水泵向地上排列。此時，井下水中所含有的有害物質都被排除了，將其進行農田灌溉，對農作物生長具有一定的促進作用。
4 中國的煤礦開采技術中所存在的問題
中國在能源開發領域取得的不小的成就。特別是在近幾年來，各種能源技術，包括石油、天然氣以及風電、水電、核電等等都形成了突飛猛進的發展態勢。但是從中國的能源分配情況來看，煤依然是主要的能源消費。中國的煤炭行業作為基礎能源行業，直接關乎到國民經濟發展。煤炭開采過程中所出現的環境問題和安全問題，都將影響到煤炭行業的發展狀況。
4.1 環境問題
環境問題主要是指由于煤礦井下開采而導致水土流失、地面塌陷，加之廢水排放以及煤矸石對方，就會影響到當地的空氣質量。
礦井瓦斯是甲烷為主要成分的有害氣體，存在于煤層氣當中。煤礦發生重大安全事故，瓦斯是最主要的禍根，同時也是溫室效應氣體中的主要成分，其在全球變暖中所占有的份額大約為16%，雖然從含量的角度而言，僅次于二氧化碳，但是，由于甲烷而造成的溫室效應確是二氧化碳的20倍左右。中國在煤層資源上位居世界前列，但是由于煤層是透氣性低于安全標準要求，因此而很難在在開采前抽出。
4.2 安全問題
近幾年來，關于煤礦瓦斯爆炸的新聞時有出現。大規模的瓦斯爆炸很容易引起公眾對煤礦安全的擔憂。如果出現群死群傷的事件，就會使煤礦事故上升到社會實踐，并因此而成為專注的焦點。煤礦事故的發生存在著多種客觀因素。但是如果出現重特大傷亡事故，在反思事故發生原因的同時，還要對各級監督管理單位、經營單位以及科研服務單位進行審查。縱觀中國所發生的煤炭安全事故，主要表現為小煤礦無論是生產工藝，還是安全設備都相對落后，加之煤炭開采量大都會導致煤炭安全事故發生。此外，在人力資源管理上，由于沒有實施科學化管理而導致人才流嚴重流失，加之科技投入不足，技術管理不善，即便是煤礦安全總體形勢良好，也會由于安全投入和治理不到位，而使煤礦產量增加，而死亡人數正呈現上升的趨勢。
5 煤礦綠色開采技術
5.1 開采煤礦會影響到地下水分布情況
在開采煤礦的進程中，隨著破斷的關鍵層出現，區域內的地下水會形成地下水滲漏。此時，如果對裂縫處重新壓實，會使裂縫閉合，因而形成隔水帶。伴隨著雨水的增多，由于關鍵層破斷而形成的下降漏斗就會逐漸消失。下降漏斗在從形成到消失之間所形成的時間間隔，對地面生態具有一定的影響。
隨著煤層的開采，會有多個水位降落漏斗形成，第四含水層緊密聯系著煤系底層，因此而導致該含水層的水資源永久破壞。煤層的開采會有導水裂縫形成，很容易導致含水層的水位下降。可以確定，鉆孔孔底至煤層之間的距離與水位下降之間存在著必然的聯系。那么，為了在煤層開采的過程中，同時保護地下水資源，可以采用保水開采技術。在煤礦開采后，地表水會暫時性地形成下降的水漏，但是，在短時間內仍然能夠股恢復到原來的狀態。在實施保水開采技術的時候，還應該對水位的變化進行觀察，研究變化的水位影響到地表生物根系所發生的變化。此外，綠色開采技術還可以用于防治底板承壓水。
5.2 開采煤礦的同時開采瓦斯
中國的煤層具有較高的變質程度，不僅滲透率地，而且還具有較低的含氣飽和度。這種地質狀況對開采煤層瓦斯的采前預抽非常不利。正因為如此，中國的采前地面煤層氣井中，單井產達到穩定高產的極少。當進行煤礦開采的時候，受到巖層移動的影響，即便是煤層的滲透率很低，其滲透率此時也會猛增至數百倍之多，非常有利于瓦斯的移動和抽放。那么，在煤礦開采的過程中施行瓦斯共采不僅可以提高礦井的安全系數，而且還能夠將更為潔凈的能源開采出來。特別是高瓦斯煤層，將開采過程中而導致的巖層移動特點充分地利用起來，可以為中國的煤層開采開辟一條綠色開采途徑。
5.3 煤炭地下氣化的綠色開采技術
煤炭地下氣化對傳統采煤方式以根本性的變革。從技術性的角度而言，在熱化學反應下， 地下煤炭會發生轉化，形成可燃氣體。作為一項整體綠色開采技術，煤炭地下氣化不僅降低了居高難下工程量，而且還減輕了艱苦作業程度，使煤炭開采過程中所造成的環境污染程度有所降低，避免了由于煤炭燃燒而危害到生態環境。
到目前為止，煤炭地下氣化技術已經經歷了十多年的研究，除了較為完善的理論研究之外，還積累了大量的實踐經驗，為我國綠色煤炭開采技術的深化研究奠定了基礎，同時也促進了煤炭地下氣化技術的深入研究。基于目前煤炭地下氣化技術的研究成果以及在實踐應用領域中所存在的問題，該項技術要達到綠色開采的意義，就要進一步解決以下各項問題。
其一，煤炭地下氣化技術要具有應用價值，就要符合用戶的需求，因此，煤炭地下氣化要有所提升。其二，在進行煤炭地下氣化技術研究時，要將氣化燃燒的速度以及燃燒的位置作為控制技術的重點，并深入研究經過燃燒后，氣化爐體結構所產生的變化，并分析由此而帶來的地面沉降變化。其三，當地下煤炭氣化的時候，會有苯和酚等等致癌物質產生，其會對生態資源，特別是地下水資源產生不良影響，那么，如果使地下煤炭氣化的過程中不會導致苯和酚因擴散而污染環境，還是一項值得研究的重點課題。其四，煤炭燃燒后，會有大量的二氧化碳被釋放到空氣中，嚴重地污染了空氣環境，這也是造成地球溫室效應的一個重要因素。
6 煤礦綠色開采技術的發展前景
鑒于煤礦開采對地球環境所造成的不良影響，實施煤礦綠色開采技術，對生態環境保護具有重要的意義。煤礦開采是一項艱苦的工作，而實施煤礦綠色開發更是一項艱巨的任務。在進行開采的過程中，需要對煤礦所在地域進行勘測，并查驗煤礦的特點，以實施不同的綠色開采方式。
6.1 高瓦斯礦井可以采用煤礦與瓦斯同時開采的技術
高瓦斯礦井進行煤礦開采的危險系數是很高的，而瓦斯又是一種新的清潔能源。那么，在開采煤層的過程中，可以同時進行瓦斯開采，以將含有一定甲烷成分的瓦斯資源充分地利用起來，變害為利。從瓦斯在應用領域的價值來看，其不僅可以用來發電，作為居民生活燃料，而且還可用于化工原料和工業燃料。
當煤炭開采的時候，巖層運動的特點為瓦斯開采創造了有利條件。實施煤礦與瓦斯共同開采，不僅可以降低巷道內的瓦斯含量，而且還可以降低礦井瓦斯爆炸的發生率，使高瓦斯煤層變轉變成為低瓦斯煤層，對安全事故具有有效的預防作用。
6.1 運用保水開采方法，可以確保地表和地下水資源不受破壞
當進行煤層開采的時候，會出現巖層的關鍵層斷裂的現象，這樣就會在煤礦開采區域形成下降漏斗，導致地下水下滲。為了使得地下水位得以恢復，可以采用保水開采方法，即煤礦開采的過程中，采用合理的采煤工藝或者地面注漿技術，以確保地表水和地下水不會因巖層斷裂而遭到破壞。為了確保煤礦開采后，地下水位能夠順利恢復，可以采用重新壓實的方式，將軟弱的巖層裂縫封閉而形成隔水帶，使煤礦開采區域內的地下水干枯問題得以解決。重視保水開采技術的研究，可以保護水資源，同時還要對礦井水資源合理利用，并將其作為保水開采技術在礦區綠色開采的重點。
7 結語
綜上所述，地球的溫室效應成為了需要直接面對的問題。如果全球變暖，就會導致人類賴以生存的各項元素，包括空氣、水、食物以及土地等等，都會逐漸變少。人類的未來可持續發展與自然生態之間所存在的密切關系，已經越來越被世界各國所認識。煤礦作為我國的重點能源材料，以傳統的開采技術所造成的資源浪費以及環境污染已經成為了迫切需要解決的問題。綠色開采技術成為了解決煤礦開采中所造成的各種問題的有效途徑，其所發揮的作用不僅可以帶來良好的社會經濟效益，而且還促進了人與自然的協調可持續發展。
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關鍵詞：礦井 新技術 綠色開采
1 概述
隨著我國能源總需求和煤炭產量的不斷增長，人類的生存和社會發展將受到嚴重威脅，煤炭資源開采所帶來的礦區安全和生態環境問題將更為嚴重。因此，實現煤炭開采與礦區生態與環境的友好，即實施綠色開采，是實現我國煤炭工業可持續發展的必由之路。即立足于煤炭開采的源頭，通過對采煤方法和工藝，改變傳統采煤工藝造成的生態與環境問題，巖層控制以及相關技術、實驗研究平臺等的研究和建設，實現煤炭資源的環保、高效、高回收率和安全開采，從而實現采礦工業的可持續發展。
2 煤礦綠色開采及意義
2.1 什么是煤礦綠色開采
綠色開采是一個非常有前景且可持續發展的很好的資源開采方式。綠色開采涉及到兩個概念：一個是“綠色”，一個是“開采”。那么什么是煤礦綠色開采呢？所謂煤炭綠色開采，是針對煤炭大量開采造成的環境問題提出的。煤炭開采可能造成一系列環境問題，如煤礦瓦斯事故、井下突水事故、地表沉陷、滑坡、農田及建筑設施的損壞、煤矸石占用良田且造成環境污染等等。煤炭綠色開采，就是使煤炭開采對礦區環境的擾動量小于區域環境容量，實現資源開發利用最優化和生態環境影響最小化。簡單地講，就是合理利用資源，優化技術，高效、持續、協調的發展煤炭工業，減少對環境的破壞，取得最佳的經濟效益和社會效益。
2.2 煤礦綠色開采的意義
我國21世紀資源開發的全局性課題，是“資源開采-環境保護-礦區可持續發展”的平衡關系。其核心內容之一就是要實現“綠色開采”。“綠色開采”重大意義在于：
①綠色開采要求全面評價企業效益，綜合考慮生態環境。為實現生態大系統的可持續發展，要全面考慮社會效益與環境效益，這是在滿足企業追求自身經濟效益的前提下，綠色開采以生態大系統的觀念來看待、評價企業的經濟活動。
②綠色開采要求系統高效利用產品。在追求最佳經濟效益和社會效益的同時，綠色開采要求從廣義資源的角度看待在煤層附近的其他礦床等可用資源，以及礦區范圍內的煤炭、地下水、煤層氣、土地、煤矸石等，盡可能減少對環境的負面影響。
③綠色開采要求開采技術水平提升。綠色開采必然要求多層面、多角度的技術創新。我國煤炭行業生產集約化程度很低，長期走的是粗放型發展路子，整體技術水平較低。
工序有采煤機落煤、裝煤，運煤，液壓支架移架、運輸轉載、工人攉煤、爆破及放煤口放煤等。
3 綠色開采新技術
3.1 煤與瓦斯協調開采技術
由于我國煤層氣低滲透率的特點，利用煤層開采引起巖層的移動破壞增大煤層滲透性，在采煤的同時高效抽采卸壓瓦斯，是我國煤層氣開采的主要途徑。
①鉆機。
②瓦斯抽采方法的選擇原則。
③開采層瓦斯抽采技術。
④鄰近層瓦斯抽采技術。
⑤采空區瓦斯抽采技術。
⑥鉆場及鉆孔布置技術。
3.2 井下矸石充填技術
在煤炭生產中，需要將大量煤矸石排放到地面，占用了大量的土地；同時在提升過程中消耗了大量的人力、物力。隨著煤炭生產的發展，矸石山越堆越大，占地面積越來越大，既造成了環境污染，又給煤炭企業增加了經濟負擔。煤矸石是我國工業固體廢料中產生量、累計積存量和占地面積最大的固體廢棄物。
為了杜絕或減少煤矸石造成的環境污染，可采取采用矸石充填開采技術，包括將掘進出矸充填在井下廢棄的巷道或硐室內，或將掘進出矸直接用于采空區充填。
①采空區條帶充填技術
采空區條帶充填就是在煤層采出后頂板冒落前，采用矸石材料對采空區的一部分空間進行充填，構筑相間的充填條帶，靠充填條帶來支撐覆巖。只要保證未充填采空區的寬度小于覆巖關鍵層的初次破斷跨距，且充填條帶能保持長期穩定，就可有效控制地表沉陷。
②條帶開采冒落區注漿充填技術
目前，我國主要采用條帶開采技術來實現建筑物下壓煤（“三下”）開采，其主要缺點是煤炭采出率偏低，一般僅為30%～50%。
條帶開采冒落區注漿充填就是條帶開采情況下，通過地面或井下鉆孔向采出條帶已冒落采空區的破碎矸石進行注漿充填。同時利用充填材料與冒落區內矸石形成的共同承載體來縮短留設條帶的寬度，以達到提高資源回采率的目的。
3.3 煤炭地下氣化技術
煤炭地下氣化（Underground Coal Gasification，UCG）是指在煤層賦存地點直接獲得可燃氣體的過程，即在地下將固態礦物通過熱化學過程變為氣態燃料，然后由鉆孔排到地面，供給用戶。
由氣化原理可知，必須首先建造地下煤氣發生爐，即生產車間。為此有兩種準備方法：
①礦井式氣化方法
是從地面向煤層鑿出井筒后，用煤層平巷連通，點燃煤層，生產煤氣。缺點是避免不了井下作業；密閉井巷工作復雜，漏氣性大；氣化過程不易控制。
②無井式氣化方法
就是用鉆孔代替井筒，然后貫通兩個鉆孔，并點火形成火道，進行燃燒。燃燒工作就是煤的真正氣化過程。
3.4 減少井下排矸量
減少井下排矸量的措施：
①煤礦生產進行總體合理規劃。
②改革巷道布置方式，減少巖巷掘進量。
③合理選擇采煤方法及生產工藝。
④矸石充填不出井。
3.5 減少井下廢氣、粉塵污染
①井下抽放瓦斯綜合利用。
抽放分為本煤層抽放、鄰近層抽放、采空抽放、鉆孔抽放、巷道抽放、綜合抽放
②井下粉塵防治。
減塵（煤層注水、采空區灌水、濕式作業）、降塵（對產塵源噴霧灑水，巷道水幕凈化）、除塵（通風排塵，除塵裝置捕集除塵）、隔塵
③井下防滅火技術。
均壓防滅火、阻化劑、黃泥灌漿、注凝膠、注氮、三相泡沫、束管檢測系統
3.6 煤礦污水處理技術
①礦井水分類排放（巖溶水、礦井污水）。
②水采礦井的閉路循環。
③煤礦用化工原料污染治理。
3.7 建筑物下采煤與減沉技術
建筑物下采煤設計的基本原則，也是建筑物下采煤設計的基本原則，它是基于巖層控制的關鍵層理論提出的。為了保證建筑物下采煤具有較好的經濟效益，根據具體條件下覆巖結構與關鍵層特征，同時又確保地面建筑物不受到損害，來研究確定合理的減沉開采技術及參數。注漿減沉技術應用可行性分析的基礎，主要是確定覆巖中的關鍵層位置，掌握其離層與破斷特征參數，它們同時也是鉆孔布置與注漿工藝設計及減沉效果評價的基礎。
4 結束語
煤礦綠色開采技術對于美化礦區環境、改善能源結構、實現環境保護與能源同步發展等都具有重要意義。綠色采礦可以減少環境污染，還能帶來良好的社會經濟效益。資源與環境協調的綠色開采是解決煤炭開采環境問題的出路。綠色采礦是形成綠色礦業及礦區綠色家園的重要組成部分，煤礦綠色開采一定會發揮它應有的作用，相信隨著綠色開采的不斷發展和完善，將會為人類與自然的協調發展做出貢獻。
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關鍵詞：煤炭； 矸石 ；無煤柱開采
一、生產開采模式的主要技術內涵包括
1.采用凝石技術，以電廠粉煤灰等高能工程廢棄物與矸石等伴生資源組合，生成高強度充填材料，消除環境污染。
2.以矸石為主體材料充填采空區，實現無煤柱開采，控制地表沉陷等災害。
3.以矸石為主體材料填充護巷，達到控制瓦斯、沖擊地壓等事故災害的目的。
二、 煤炭資源是我國能源保障體系的重點
煤炭是我國的主體能源。2050年仍是我國的基礎能源。國家《能源中長期發展規劃綱要（2004-2020）》中明確提出“堅持以煤炭為主體，電力為中心，油氣和新能源全面發展”的能源戰略目標。煤炭在一次能源結構中的比例是2000年10%，2005年21%，2015年26.5%，2050年58%。
我國是一個以煤炭為主要一次能源的國家，在加快建設資源節約型、環境友好型社會的新形勢下，煤炭開發不僅要滿足國民經濟和社會發展的需要，而且更要高度重視生態環境的保護和建設，做到煤炭資源開采與生態環境保護建設協調發展，解決好煤炭資源開采過程中污染生態環境和浪費資源等問題，全面推進煤炭產業和生態環境保護建設的可持續發展，中國的能源保障體系才能健康、穩步地發展。
三、 煤礦安全形勢關系民生
2008-2012年的后5年，全國煤礦共發生事故6900起，死亡人數11639人，其中瓦斯事故發生671起，死亡3039人，分別占全國總數的9.7%、26.1%。我省煤礦共發生事故344起。死亡773人，其中瓦斯事故28起，死亡198人，分別占全省事故總數的8.1%、25.6%，占全國瓦斯事故總數和死亡總數的4.2%、6.5%。全國后五年比前五年瓦斯事故起數減少1362起，死亡人數減少5618人，全省后五年比前五年瓦斯事故起數減少56起，死亡人數減少876人。
盡管我省煤礦瓦斯 做了大量的工作，安全形勢總體比較平穩，但仍不能滿足當前煤礦安全生產的需要，2012年仍然發生瓦斯事故5起，死亡17人，安全生產仍然存在著突出的問題。
礦難關系到國計民生，礦難的發生影響到國家在社會上的地位。中國的煤炭是用鮮血換來的，《煤礦安全規程》是用鮮血寫成的。煤礦安全仍是重中之重，事故總量仍然較大，重特大事故時有發生，安全生產形勢依然嚴峻[4]。
隨著資源整合接近尾聲，大集團的進入使安全投入有了明顯提高，人們的安全思想有了質的轉變，但一些傾向性，苗頭性問題，需要引起警覺，采取針對性措施予以切實解決。
堅持預防為主，著力排查治理隱患，深化重點行業領域的安全整頓。堅持落實責任，推行煤礦生產新技術、新工具、新技術。著力強化和落實企業安全生產，使礦難不再重演。
四、節能減排，開采環境災害控制緊迫
中國煤炭開采面臨五大災害，隨著產能增加，煤炭開采深度延伸，瓦斯礦井占到70%，煤礦災害（沖擊地壓、頂板大面積來壓、礦震）動力災害范圍廣（發生動力災害的礦井超過100個）。
煤礦動力災害控制是國家中長期科技發展規劃優先研究主題，無煤柱開采是煤炭資源科持續發展的重要方向，同時也是解決煤礦重特大事故的有效手段。避免相關瓦斯事故的發生排除沖擊地壓和瓦斯煤層沖擊事故災害的可能性，避免火災和瓦斯爆炸事故。
1.無煤柱開采技術的概念：
（1）沿空掘巷。
（2）區段井巷無煤柱。
（3）沿空留巷。
（4）無煤柱開采技術。
（5）采空區充填。
（6）三下開采無煤柱。
（7）條帶充填。
2.無煤柱開采的優點：
（1） 抽采的瓦斯濃度高，可直接利用，實現節能減排，瓦斯利用成本大大降低，實現煤礦安全高效生產和環境保護的和諧發展。
（2） 采用凝石技術解決電廠粉煤灰及高能工程廢棄物的占地污染問題，生成高強度充填材料，達到節能減排的目的[3]。
（3） 資源高效利用，最大限度開采，增加回收率。
（4） 最大限度控制瓦斯、火災、沖擊地壓災害事故，沒有煤柱，給瓦斯抽放留了條件。
（5） 降低了煤巷的維護和掘進費用。
（6） 開采環境的災害得到控制。
因此，進行無煤柱開采技術研究是具有挑戰性、緊迫性、基礎性和綜合性的重大項目，對保障我國煤炭資源的大規模安全可持續開采具有重大意義。
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關鍵詞：綠色開采 內涵 途徑
0 引言
我國是一個富煤、貧油、少氣的國家，煤炭在一次能源中占70%左右。在我國一次能源結構中，煤炭將長期是我國的主要能源。隨著煤礦開采規模越來越大，相應地也帶來了許多生態問題，如造成大量農田以及建筑物被破壞，矸石堆積成山，河川徑流量減少，以及地下水供水水源嚴重干枯，土地沙漠化，由于開采而使礦物內的有害物質流入地下水中等。如何使煤礦的開采得到可持續的發展，這就需要采取合理的開采技術及有效的防治措施，走礦產資源開發利用與生態環境協調發展的綠色礦業之路，率先實現“低開采、高利用、低廢棄”集約化經營的行業可持續發展目標，建設綠色煤炭工業體系。本文就綠色開采技術的內涵以及我國煤礦開采對環境破壞的現狀做出分析，并提出必要的對策和建議。
1 煤炭綠色開采的概念和內涵
煤礦綠色開采，基本出發點是從開采的角度防止或盡可能減輕開采煤炭對環境和其他資源的不良影響，目標是取得最佳的經濟效益、環境效益和社會效益。
綠色開采的內涵是減少采煤對環境的破壞，形成一種使資源與環境相互協調的開采技術。主要表現在：改革開采技術減輕對水土的破壞和地表的擾動；減少廢棄物排放；礦山廢棄物的資源化利用，實現循環經濟。其中，巖層控制理論是基礎，改革開采技術是根本。
2 煤礦開采對環境的破壞
2.1 煤礦開采對水資源的破壞和污染 我國是世界上人均占有水資源量較低的國家，且水資源分布極不平衡，從含煤地區分布看，富煤地區往往也是貧水地區。全國91個國有重點煤礦中有75%的煤礦缺水，其中44%的煤礦嚴重缺水。煤礦開采過程中破壞了地下含水層的原始徑流，大量排出地下水，造成區域含水層水位下降，形成大規模地下水降落漏斗，直接影響到區域水文地質條件。開采產生的地表變形往往影響到地表水體，從而使部分溝泉水量減少甚至干涸，嚴重影響了當地居民正常的生產生活。例如神華公司的補連塔煤礦，礦井排水引起了地下水位大面積下降，造成補連河干涸；大柳塔煤礦采空區塌陷和礦井排水造成了大面積沙柳等草木枯死，土壤沙化。另一方面開采造成地表及地下水污染。礦井水中普遍含有煤粉、巖粉懸浮物及可溶性的無機鹽類，開采煤炭過程中，由于排水處理費用高，所以，大部分污染水未經處理就排掉，對地面水、地下水以及周邊的水系造成了污染，破壞了地下水資源，礦區生產造成的水污染已成為影響人民生活和當地經濟可持續發展的重要因素。
2.2 煤礦開采對土地資源的破壞 礦山開采包括露天和地下開采兩種方式:露天開采以剝離挖損土地為主，明顯地影響土地耕作和植被生長，改變地貌并引發景觀生態的變化；煤炭地下開采需要開掘大量的巖石巷道，煤炭開采過程中形成的巷道和采空區，引起頂板和圍巖的垮落和下沉，勢必波及地表，引起地表塌陷，村莊被毀壞。采煤塌陷還會引起丘陵、山地等發生山體滑落或泥石流，并危及地面水體、建筑物及鐵路與公路的安全。另外礦山開采伴隨產生大量矸石，這些矸石山占用了大量的土地資源，并形成粉塵、煙塵、污水等污染源，而且矸石中的硫化物及其他有害物質遇雨水后將產生酸性水，嚴重污染礦區土地資源。
2.3 煤炭開采污染大氣環境 煤礦開采過程中的大氣污染源主要來自礦井排出的煤層瓦斯和煤礦矸石山的自燃。煤矸石升井以后，煤矸石發熱自燃產生大量SO2、CO2、CO等有毒氣體，嚴重污染大氣環境，也損害了周圍居民的身體健康。礦井瓦斯中的主要成分甲烷是一種重要的溫室氣體，CH4產生的溫室效應是CO2的21倍。
3 實現綠色開采的途徑
3.1 保水開采 所謂保水開采就是采用合理的采煤工藝方法和地面注漿等措施，在煤炭開采過程中使地表和地下水資源不受破壞，實現礦井水資源的保護和綜合利用。煤層開采后，隨著上覆巖層中關鍵層的斷裂，在該區域內地下水將形成下降漏斗。例如山西大同礦區，頂板較多為厚堅硬巖層，煤層開采后，頂板裂縫從井下采空區貫穿地表，頂板上部含水層的水通過巖層裂縫漏失，造成區域地下水干枯。地下水位能否恢復，取決于工作面推進后上覆巖層中有無軟弱巖層經重新壓實，導致裂隙閉合而形成隔水帶。我國西北干旱缺水礦區應重視保水開采技術的研究，將保水開采作為礦區綠色開采的重點。西安科技大學相關學者正在開展隔水層穩定性研究，即通過合理控制巖層運動，實現隔水層“O”形集中裂縫帶的“裂隙彌散”，防止或減弱導水裂隙帶的形成。現階段保水開采技術發展還有一定的局限性，相信在弄清上覆巖層運移規律之后，該項技術一定會較大的進步。
3.2 減沉開采 減沉開采技術主要包括條帶開采與充填開采。條帶開采技術存在的主要問題是采出率低、浪費大量煤炭資源；而傳統的全部充填開采技術存在的主要問題是充填成本相對煤炭價格偏高、充填材料來源受限、充填量大、充填工藝不能適應煤礦高效開采要求。為了降低充填成本，基于“關鍵層理論”，相關學者提出了部分充填(條帶充填)控制開采沉陷的思路，并推廣應用。近年來，我國在兗州、撫順、大屯等礦區應用采空區上方離層裂隙注漿充填法也起到了減緩下沉速度和下沉量的作用，但開發廉價、性能優良的充填材料和提高對巖層移動控制規律的認識勢在必行。
3.3 煤與瓦斯共采 瓦斯是一種新能源，既可以用來發電，也可用作工業燃料、化工原料和居民生活燃料。因此若在開采高瓦斯煤層的同時，利用巖層運動的特點將煤層氣開采出來將是我國煤層氣開發的一條重要途徑。減少巷道內的瓦斯含量，有效預防事故發生，讓高瓦斯煤層變成低瓦斯煤層，實現安全生產。
3.4 煤矸石的綜合利用 煤礦企業減少矸石排放的主要措施是將巷道布置在煤層內，也可以根據煤矸石的特點，進行綜合利用。煤矸石分二類:一類是隨著礦井建設、開拓掘進而產生的矸石，俗稱“巖矸”，可以將井下巖巷掘進矸石不提升出井，將矸石充填到采空區，或進行巷旁與廢棄巷道充填及矸石充填置換井下煤柱等。另一類是煤炭洗煤加工而產生的附產品，如洗選黑矸、篩上物、煤泥等，此類矸石可用于發電、供熱，燃燒物還可用于制造磚、水泥、混凝土、砌磚、陶粒等。
3.5 煤炭地下氣化技術 煤炭地下氣化是一種整體綠色開采技術，我國于1958～1960年曾在16個礦區進行試驗。煤炭地下氣化的特點是把埋藏在地下的煤炭直接變為煤氣，通過管道把煤氣供給工廠、電廠等各類用戶，使現有的地下作業改為采氣作業，是開采煤炭的一種新工藝。目前我國的地下氣化技術仍處于工業試驗階段，有很多問題需要去研究和探索。
4 結束語
隨著社會經濟的發展，在可持續發展的總戰略目標下，實現“綠色礦業”是社會、經濟、環境共同的需要，是堅持以科學發展觀統領經濟發展全局，努力建設資源節約型、環境友好型社會，建設創新型國家的必然要求。要實現綠色開采，需要相關學者綜合研究和解決政策、技術等諸多難題，花大力氣開展相關技術和政策的研究和創新，另外國家還應在政策與稅收等方面對綠色開采加以支持。
參考文獻
[1]崔麗琴.綠色開采創新理念與礦區可持續發展.安全與環境學報[J].2006(6).
關鍵詞：綠色開采；巖層移動；技術
Abstract: at present, the coal mining technology in China is not optimistic, serious impact on the security and the ecological environment, the green mining coal technology will be the necessary direction of Chinese coal mine, coal mining technology system for green will realize the coal mining, and resource conservation and environment friendly provide important protection, to realize the sustainable development of the coal industry has important strategic significance.
Keywords: green mining; The strata movement; technology
中圖分類號：O741+.2文獻標識碼：A 文章編號：
一、中國煤礦開采存在的問題
1.1安全問題
中國煤礦的安全事故有著生產工藝落后、安全生產意識薄弱、科學技術投入不足、經營管理不善等諸多客觀原因；同時，由于煤炭的開采造成了上覆巖層的移動破壞，破壞了地下含水層原始的徑流通道以及瓦斯的流動，造成了許多煤與瓦斯突出、透水以及沖擊地壓災害事故的發生。礦井采掘引起的水土流失、地面塌陷、沙漠化以及煤矸石露天污染等生態環境問題也日益突出。
1.2環境問題
中國煤炭地下開采的采空區主要采用全部冒落法管理頂板，造成地面的塌陷和沉降，引發了井水水位下降，鐵路、橋梁和地面管網設施以及地面建筑的破壞，據統計，2010年中國有16000余座煤矸石山，歷年累計堆放的煤矸石量約45億t，約有140多座煤矸山具有自燃現象，占用土地面積約1．5萬km2，瓦斯及煤矸石自燃產生的硫化物直接排放造成了嚴重的大氣污染。
二、煤礦綠色開采體系和框架構建
錢鳴高院士從資源與技術的角度闡述了煤炭綠色開采的定義，即是從廣義資源的角度認識和對待煤、瓦斯、水、土地等一切可以利用的資源；基本出發點是從開采的角度防止或盡可能減輕開采煤炭對環境和其他資源的不良影響；目標是取得最佳的經濟效益、環境效益和社會效益。綠色開采的概念體現了煤礦開采在現有基礎理論、方法和技術上應遵循安全、
經濟和環保的原則，以人為本，創建資源節約、環境友好、低碳生活以及節能減排的新理念。煤礦的地下采掘活動造成的安全和環境問題源于采礦活動造成的巖層移動以及破壞，從而引起巖體周圍的應力場、地壓、節理裂隙場以及瓦斯水體運移場等的相關變化，因此，煤礦的綠色開采必須以先進的科學理論為基礎進行研究。目前，綠色開采理論依據主要有:關鍵層理論，采掘活動對巖層移動的影響及移動規律，開采后巖層節理裂隙分布發育規律，水與瓦斯在裂巖體中的滲流規律，巖體應力場分布規律及巖層控制技術等。
煤礦綠色開采的關鍵技術主要包括煤與瓦斯共采技術、充填與條帶開采和離層注漿減沉技術、保水開采技術、煤炭的地下氣化技術以及煤巷支護和矸石井下處理技術等，這些技術構成了煤礦綠色框架的關鍵部分。
三、煤礦綠色開采的主要技術
3.1保水開采
資料顯示，中國國有煤礦具有透水性危險的礦井占50%，且透水危險性越來越重。煤炭工業的發展依靠水資源的開發和利用，保水開采就是在采煤活動中對水資源進行保護和對礦井水進行資源化利用，特別是陜西、甘肅、內蒙古以及山西等缺水地區要注重對水資源的保護和利用，對于水資源豐富的地區要減少對水資源破壞的透水事故的發生，將保水開采技術作為綠色開采的重點。關鍵層理論認為，煤炭開采以后，破壞了原始的水體徑流，隨著上覆巖層中關鍵層的斷裂，在該區域內會形成地下水的下降漏斗。地下水能否恢復，取決于隨著工作面的推進，上覆巖層是否含有軟弱巖層經過重新壓實導致裂隙的閉合而形成隔水帶。若存在隔水帶，隨著各種地表水及地下水的補給，水位逐漸恢復。若無軟弱巖層，則不能形成有效的隔水帶，造成水資源的滲漏干涸，需對裂隙進行注漿處理，技術難度較大，要實現保水開采，還需進行大量的研究。
3.2煤與瓦斯共采
煤與瓦斯共采技術充分利用采煤過程中巖層移動以及破壞對瓦斯的卸壓作用提高瓦斯的抽采率，在煤層開采時形成采煤和抽采瓦斯2個完整的開采系統，即形成“煤與瓦斯共采”技術。實踐表明，一旦采掘活動引起巖層的移動，則會使滲透率很低煤層的滲透率增加數十倍，從而為瓦斯的運移和涌出創造條件，有利于瓦斯的抽采，而且抽采出的瓦斯作為一種潔凈能源，被廣泛地應用在工業各個領域。這對中國開展煤層瓦斯采前預抽是極為不利的，以袁亮院士為代表的科研項目組，提出的快速留巷Y型通風方式對卸壓瓦斯的抽采，實現了煤與瓦斯的共采技術，在克服低滲透性瓦斯難抽采現狀的同時，降低了瓦斯的安全隱患，改善了礦工的作業環境。實現煤與瓦斯的共采技術關鍵是提高煤層的透氣性以及抽采工藝的優化，以節理裂隙分布規律和煤層卸壓對瓦斯運移規律為理論基礎，加強煤與瓦斯共采技術的創新。尤其針對全國的高瓦斯煤層，需要在實踐中不斷進行技術創新，增強煤層滲透率，提高瓦斯抽采率，加強煤與瓦斯共采技術的研究，爭取最大限度地推廣該技術的應用。
3.3充填開采
充填綠色開采技術為解決“三下”壓煤問題、矸石山問題、地面沉降問題以及采空區瓦斯問題提供了有效的解決途徑。充填開采是將煤矸石、粉煤灰以及河砂等充填材料用于充填采空區，從而提高資源的利用率、控制地面沉降與塌陷，同時還可以消耗地面的固體廢棄物、建筑垃圾，降低對環境污染的綠色采煤技術。目前主要的充填方法按照充填材料的不同可分為水砂充填、矸石充填和膏體充填。水砂充填技術20世紀80年代起在中國開始應用，技術已經十分成熟，但水砂充填工藝復雜、設備、投資大充填系統復雜，難以實現大規模的應用，已經被逐漸淘汰。矸石充填可以減少礦井矸石山的堆放，提高回采率，減少對環境的污染，充填效果好，但是矸石充填會增加噸煤成本，大面積推廣需要大量的矸石。上述充填技術為解決“三下”壓煤和環境污染問題起到了積極的作用，在技術上仍需不斷完善、創新，在推廣應用上需要繼續推進，對節約資源、保護環境具有重要意義。
3.4煤炭氣化
煤炭的地下氣化是將煤炭通過熱化學反應在原地轉化為可燃氣體，而不用將其采出地面的綠色開采技術。該技術不僅減輕了礦工的勞動強度，而且降低了煤炭開采及煤炭燃燒對生態環境的破壞。但是該技術還不夠成熟，還存在可燃氣體熱值不高，氣化燃燒產生的致癌物質苯和酚對人體和環境造成危害等相關問題，因此，必須進一步研究和探討相關問題，使煤炭氣化技術日趨成熟。
3.5煤巷支護與矸石處理
煤巷支護對于實現煤礦的高效產能發揮重要作用，減少矸石量，就需要以煤巷取代巖巷，同時隨著開采深度的增加，以高應力、快速成巷和軟弱破碎圍巖為特征動壓巷道支護將成為研究的熱點，需要研發各種高效的煤巷支護技術。在煤礦的采掘過程中，巖石巷道的開掘不可避免，就需要矸石的井下處理系統，通過沿空留巷和在條帶煤柱內開掘矸石充填巷的方式實現無煤柱開采，從而實現煤礦
的綠色開采。
四、結束語
煤礦綠色開采是我國煤礦發展的必然方向，是和諧礦區建設的重要指導，有著以關鍵層理論為基礎的實施依據，框架體系內主要技術的發展將為我國煤炭開采中實現安全高效、經濟環保提供重要保障，達到煤炭行業“低開采、高利用、低排放”的可持續發展目標。
參考文獻：
