煤礦開采技術(shù)原理的淺談

1、煤礦開采技術(shù)原理的淺談         摘要：煤礦開發(fā)建設(shè)前基本與礦區(qū)周邊環(huán)境是和諧的，隨著近幾年的開采，強烈的人為活動使得周邊的環(huán)境發(fā)生了巨大變化，煤礦污染也成了重要污染源和危險源之一，筆者就對煤礦開采技術(shù)作出了淺談。關(guān)鍵詞：煤礦 優(yōu)化開采 依據(jù) 原理1 提出優(yōu)化開采依據(jù)在我國，目前多數(shù)煤礦企業(yè)中有很多弊病，諸多因素制約了煤礦企業(yè)的長遠發(fā)展，制約因素主要包括原材料消耗和環(huán)境污染比較嚴(yán)重、經(jīng)濟效益不高、缺乏科技含量、從業(yè)人員素質(zhì)較差、缺乏人力資源優(yōu)勢等。所以，根據(jù)煤礦發(fā)展的歷史及其現(xiàn)狀，要在資源節(jié)約和環(huán)境友好的新的

2、發(fā)展趨勢下對煤炭工業(yè)發(fā)展模式重新做規(guī)劃。當(dāng)前我國能源利用一種有效的發(fā)展模式就是循環(huán)經(jīng)濟，經(jīng)濟活動將組織成為一個有序、高效的“利用資源優(yōu)化發(fā)展循環(huán)再生”的閉合型物質(zhì)及能源循環(huán)的反饋流程，煤炭工業(yè)生產(chǎn)也能維持“低能耗、低物耗、無污染、高效率”的良性循環(huán)，煤炭企業(yè)與自然環(huán)境能夠達到良性發(fā)展的目的，把對自然環(huán)境的不利影響盡量降至最低，和以往煤炭企業(yè)的發(fā)展模式相比，該模式做了很大程度的改進，有效防止了“兩高一低”（高消耗、高污染、低效能）問題的出現(xiàn)，促進了企業(yè)發(fā)展和自然環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。對煤礦企業(yè)而言就是要推行“優(yōu)化開采”的發(fā)展模式，促進“可持續(xù)發(fā)展”戰(zhàn)略的實施。煤炭大量開采帶來的環(huán)境問題具體表現(xiàn)在下列

3、幾點：占用、破壞土地資源。這種破壞作用具體表現(xiàn)在地表塌陷及矸石山壓占方面；嚴(yán)重污染水資源。開采煤炭資源時，人為疏干排水及采動形成的導(dǎo)水裂隙含水層地下水資源，使破壞程度更為嚴(yán)重；為盡量避免煤炭開采對環(huán)境帶來的破壞，應(yīng)該制定相應(yīng)的保護措施，以促進煤炭企業(yè)不斷“優(yōu)化開采技術(shù)”。2 優(yōu)化開采含義與技術(shù)關(guān)鍵資源的定義在科技發(fā)達的今天變得更為寬泛：煤矸石、煤層氣（瓦斯）、煤炭地下水及其它礦床等都將成為可利用的有效資源。煤礦優(yōu)化開采技術(shù)使煤炭資源具備了更多可開發(fā)和利用的價值，包括進行煤炭開采時另外多種能源資源的開發(fā)和利用。防止或盡可能減輕煤炭開采對環(huán)境和其他資源帶來的不利影響，而且始終以和社會效益及經(jīng)濟效益

4、的最大化為奮斗目標(biāo)。而優(yōu)化開采的技術(shù)重點在于：大力發(fā)展地面的瓦斯抽放，達到“煤與瓦斯共開發(fā)”的目的；煤層地下氣化技術(shù)；煤層巷道精細化技術(shù)應(yīng)用和矸石利用技術(shù)；保護建筑和土地，達到“三下采煤”無影響的目標(biāo)，而且制定相應(yīng)的保護措施，如充填開采及離層注漿等技術(shù)；保護水資源，推行“保水開采”技術(shù)。3 優(yōu)化開采技術(shù)原理煤炭開采引起的巖層錯位運動對環(huán)境及安全帶來了不利影響。所以，必須以動煤巖層節(jié)理裂隙場分布規(guī)律作為“優(yōu)化開采技術(shù)”的基礎(chǔ)理論。采動引起上覆煤巖層與地表移動規(guī)律。瓦斯?jié)B流規(guī)律。煤巖體應(yīng)力場分布規(guī)律和巖層控制技術(shù)等。4 優(yōu)化開采主要內(nèi)容影響地下水的分布。一般的煤層賦存深度約為300m，含水層較豐富

5、，煤層開采后上覆巖層出現(xiàn)破斷現(xiàn)象，采空區(qū)區(qū)域內(nèi)的地下水會構(gòu)成下降漏斗，地下水隨之發(fā)生滲漏，上覆巖層的軟弱巖層的存在與否決定著地下水位的恢復(fù)情況，重新壓實后造成裂隙閉合而構(gòu)成隔水層。如果可以構(gòu)成隔水層，則地下水下降漏斗會因為大氣降水的持續(xù)供給而逐漸消失。按照具體的觀測情況來分析，含水層水位下降現(xiàn)象和由于煤炭開采造成的導(dǎo)水裂隙通道有緊密的聯(lián)系，所以，封閉導(dǎo)水裂隙是維持地下水位的一個關(guān)鍵性的措施。近幾年，為達到民用水及工業(yè)用水的需求，煤礦除凈化抽出地面的井下水作為工業(yè)用水外，當(dāng)?shù)孛裼盟懊旱V用水只能從遠處通過管子引水來緩解水資源匱乏的壓力。所以，為了使地下水資源不受到破壞，通過保水開采技術(shù)可以逐步解

6、決地下水位下降的問題。同時，水位下降也會影響到地表生物根系，這就需要更深入研究。此外，優(yōu)化開采及利用的原則也適用于底板承壓水的防治。         三下采煤與減沉技術(shù)。按照煤炭開采關(guān)鍵層理論，為使巖層變動情況得到有效控制，確保安全進行三下采煤，優(yōu)化開采技術(shù)及相關(guān)措施應(yīng)該運用到采煤設(shè)計上，嚴(yán)防煤巖失穩(wěn)造成頂板的下沉變形。為了達到在不破壞水資源和建筑物等的前提下追求經(jīng)濟效益的最大化，重點是根據(jù)上覆巖地質(zhì)情況與關(guān)鍵層的特點運用適宜的減沉開采技術(shù)及參數(shù)。離層注漿減沉技術(shù)也具有一定的實用性，上覆巖中的關(guān)鍵煤巖層位置的確定，

7、對離層和破裂斷開的參數(shù)、特點的了解，確保注漿減沉技術(shù)合理可靠，運用注漿工藝，科學(xué)的安排鉆孔位置。關(guān)鍵層初次破斷前離層區(qū)發(fā)育、離層量大，便于注漿充填，而一旦關(guān)鍵層初次斷裂斷開后，關(guān)鍵層下離層量快速減小，和關(guān)鍵層初次破斷相比，其只占1/31/4，加大了注漿難度。所以，一定要在關(guān)鍵層臨初次破裂斷開前進行離層注漿。此外，在優(yōu)化開采技術(shù)中采空區(qū)充填開采屬關(guān)鍵技術(shù)之一。通過充填采空區(qū)的方法能使由煤礦開采產(chǎn)生環(huán)境狀況得到改善，但是成本投入較大，而且充填開采的方式尚未廣泛應(yīng)用于平頂山地區(qū)。該方法的重點是成本投入及選擇充填材料。還要注意充填技術(shù)是否經(jīng)濟可行，比如開采、充填兩個系統(tǒng)是否協(xié)調(diào)一致；確保充填運輸系統(tǒng)的

8、暢通和材料力學(xué)的特征等，若想運用充填開采技術(shù)，使地表沉陷問題得到解決，首先要妥善處理以上問題將。煤與瓦斯共開發(fā)。我國煤層煤質(zhì)變質(zhì)程度高，為焦煤，有滲透率低和含氣泡合度高等特點，這對開展煤層瓦斯采前欲抽3個月的要求是相符的，因此，在我礦已回采的丁組、己組、戊組部分工作面，等工作面采空區(qū)預(yù)埋管道抽排瓦斯，其濃度和抽放量則較高且時間比較長，實踐表明，煤層開采一旦引起煤巖層移位破碎，即使是滲透率很低的煤層氣，滲透率也將增大幾十倍至幾百倍為瓦斯分子在煤巖層中移動和加大抽放量創(chuàng)造了條件。因此，若在開采時形成采煤和采瓦斯兩個完整系統(tǒng)，即形成“煤與瓦斯共開發(fā)”技術(shù)。近幾年我礦煤層氣開采利用瓦斯發(fā)電有效的促進了

9、煤礦安全生產(chǎn)和經(jīng)濟效益的提高。在平頂山我礦率先對煤與瓦斯預(yù)抽開發(fā)利用發(fā)電應(yīng)用，是成功的一個范例。煤巷精細支護與矸石利用。煤炭開采等采礦技術(shù)生產(chǎn)很多矸石，但將矸石輸送到到地面進行處理很容易破壞地面環(huán)境。所以若使矸石生產(chǎn)量得到控制，盡量在煤層中設(shè)置巷道是重點。大力推廣應(yīng)用錨桿支護，實施精細化管理，形成應(yīng)力場研究計算機一級煤巷錨桿支護理論，如沿空巷道維護方式與采動后巖體內(nèi)應(yīng)力重新分布及特殊層破裂斷開和形成的結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，其會對選擇的支護參數(shù)產(chǎn)生不利影響。矸石不出井與煤巷的維護有關(guān)，同時隨著礦井的延伸及深度的增加，就必須進行巖石巷開掘（如水平運輸石門延伸和井巷向深部延伸），而且不得不將矸石輸送至地面。但是，可以采取措施，將矸石變廢為寶，使其用于建筑材料、充填材料、或利用矸石發(fā)電等方面。我礦的頂矸石磚廠就為企業(yè)創(chuàng)造了一定的價值，是成功的范例。煤炭汽化與液化。煤炭地下氣化及其液化處理技術(shù)屬一種整體優(yōu)化開采技術(shù)。地下煤炭通過化學(xué)能和生物能的作用發(fā)生熱化學(xué)反應(yīng)，煤炭在原位就能轉(zhuǎn)變成可流動液體和可燃氣體，然后通過管道將轉(zhuǎn)化后的氣體和液體輸送到地面被利用。該措施可減少工程，非精工開采，避免污染，從而有效防止危害的產(chǎn)生。目前，國內(nèi)已有十多年的煤炭地下氣化處理技術(shù)的研究歷史和相關(guān)經(jīng)驗，這就為將來煤炭地下氣化與液化技術(shù)的研發(fā)和運用奠定了牢固的基礎(chǔ)，預(yù)計在20年后