《2022年煤矿绿色开采技术的研究与实践.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2022年煤矿绿色开采技术的研究与实践.docx（8页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、精选学习资料 - - - - - - - - - 煤矿绿色开采技术的讨论与实践1煤矿绿色开采的提出党的十六大报告明确提出“ 走出一条科技含量高,经济效益好,资源消耗低,环境污染少,人力资源优势得到充分发挥的新型工业化路子；”因此,必需充分考虑我国资源相对短缺,环境比较脆弱的基本特点,建立起适合我国国情的资源节省、环境友好的新型工业化 发 展 道 路；近期提出的循环经济 recycling economy 是指遵循自然生态系统的物质循环和能量流淌规律重构经济系统 ,将经济活动高效有序地组织成一个“ 资源利用绿色工业资源再生”的封闭型物质能量循环的反馈式流程,保持经济生产的低消耗、高质量、低废弃,
2、从而将经济活动对自然环境的影响破坏削减到最低程度；它不同于传统经济的“高开采、低利用、高排放 ”,而是达到 “ 低开采、高利用、低排放” 的可连续进展目标；明显,此处的 绿色工业” 是广义的概念,应由各个工业部门去实现；对矿业来说就是要实现“绿色矿业 ” ；“绿色矿 业”的 核 心 内 容 之 一 就 是 要 实 现“绿 色 开 采”；“ 绿色开采 ” 的内涵是努力遵循循环经济中绿色工业的原就,形成一种与环境和谐一样的 , 努 力 去 实 现 “ 低 开 采 、 高 利 用 、 低 排 放 ” 的 开 采 技 术 ；矿区在开发建设之前与四周环境是和谐一样的,而进行开发建设后,剧烈的人为活动便使
3、环境发生庞大的变化,由此形成了矿区特殊的生态环境问题,如造成农田以及建筑物破坏,村庄迁徙,矸石积累,使河川径流量削减,以及地下水供水水源干枯,在地面导致的土地沙漠化,由于开采而使矿物内的有害物质流入地下水中等；我国目前的煤矿生产是在以下两种情形下进行的 :一是生产成本不完全；如投入不足；技术装备落后；安全设施欠帐；工人工资太低；二是相关费用支付不全；如矿产资源费以及植被复原,地面塌陷与水缺失；污染治理等；提出并形成绿色开采技术是为了正视开采对环境造成的影响和破坏,并有清醒的熟悉与足够的估量,以便提出必要的计策和对政府提出必要的政策建议；煤炭开采形成的环境问题主要为: 1对土地资源的破坏和占用；
4、煤炭开采对土地资源的破坏损害,井下开采以地表塌陷和矸 石 山 压 占 为 主 , 而 露 天 开 采 就 以 直 接 挖 损 和 外 排 土 场 压 占 为 主 ；2对水资源的破坏和污染；煤炭开采过程中,进行的人为疏干排水和采动形成的导水裂隙对煤系含水层的自然疏干,破坏了地下水资源；同时开采仍可能污染地下水资源；3 对大气环境的污染；主要来自矿井排出的煤层瓦斯抽放和煤矿矸石山的自燃；以山西省为例,19491998 年共生产原煤 56 亿多 t,地面塌陷破坏面积达 666 000 多 h m2,其中 40%是耕地；研石山占地 2 000 多 h m2；至 1998 年煤炭地下采空面积达 1 30
5、0 km2 全省面积的 1 %；采煤破坏地下水 4.2 亿 m3 / a,地表水迁流削减,导致井水位下降或断流共计 3 218 个,影响水利工程 433 处,水库 40 座,输水管道 793 890 m ；造成 1 678个村庄, 812 715 口人, 108 241 头牲畜饮水困难；使原来缺水的山西环境受到进一步破坏 ； 平 均 每 采 万t 原 煤 造 成 塌 陷 土 地0.2 hm2, 每 年 新 增 塌 陷 地 约2 万h m2；矿井瓦斯即煤层气,它是比CO2 仍严峻的温室气体,也是导致煤矿重大安全事故的根源；据初步估量,我国2 000 m 浅范畴内具有30 - 35 万亿 m3煤层
6、气资源,居世界前列；但由于我国煤层透气性小,难以在开采前抽出；建国以来,我国煤矿发生煤与瓦斯突出事故名师归纳总结 1 500 余次,仅2001 年由于瓦斯事故的死亡人数达2 356 人,为煤矿总死亡人数的40%；第 1 页,共 4 页煤矿每年排放瓦斯70-190 亿 m3；同时瓦斯又是最好的清洁能源,因此必需加以利用,变害为宝；由此可见,提出并尽快形成煤矿的“绿色开采技术 ” 已迫在眉睫；事实上,笔者从20 世纪- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 90 岁月初已开头了有关“ 绿色开采技术”的讨论和实践；在长期讨论和实践的基础上,正式提出了煤矿绿色开采的内
7、理念及其技术体系体2；2绿色开采的涵与技术系从广义资源的角度论,在矿区范畴内的煤炭、地下水、煤层气瓦斯 、土地以至于煤研石 以 及 在 煤 层 附 近 的 其 他 矿 床 , 都 应 该 是 经 营 这 个 矿 区 的 开 发 对 象 而 加 以 利 用 ；而原先对矿井瓦斯的定义是: “矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体”；而在矿井水文地质类型划分中认为: “依据矿井水文地质条件、涌水量、水害情形和防治水难易程度,划为 类型 ”；明显,上述概念将原本为矿区资源的瓦斯和水单纯作为有害物来对待是不合适的；煤矿绿色开采以及相应的绿色开采技术,在基本概念上是从广义资源的角度上来熟悉和对待煤、
8、瓦斯、水等一切可以利用的各种资源；基本动身点是防止或尽可能减轻开采煤炭对环境和其他资源的不良影响；目标是取得正确的经济效益和社会效益；依据煤矿中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等,“ 绿色开采技术” 主要包括以下内容 :水资源爱护 形成“ 保水开采 ” 技术；土地与建筑物爱护形成离层注浆、充填与条带开采技术；瓦斯抽放 形成 “煤与瓦斯共采” 技术；煤层巷道支护技术与削减矸石排放技术；地下气化技术 ； 这 些 内 容 构 成 的 绿 色 开 采 技 术 体 系 简 要 表 达 如 图 1 所 示 ；开采引起环境与主要安全问题的发生都与开采后造成的岩层运动有关 岩体不破坏上述问题都不会发生 ,因此,
9、绿色开采的重大基础理论为 :采矿后岩层内的“ 节理裂隙场 ”分布以及离层规律；开采对岩层与地表移动的影响规律；水与瓦斯在裂隙岩体中的渗流规律； 岩 体 应 力 场 分 布 规 律 及 岩 层 控 制 技 术；3 基 于 关 键 层 理 论 的 绿 色 开 采 技 术 研 究 与 实 践采场老顶岩层“ 砌体梁 ” 结构模型是针对开采过程中的矿山压力掌握而提出来的；近年来,为明白决岩层掌握中更为广泛的问题,提出了岩层掌握的关键层理论 3 ；关键层理论提出的目的是为了讨论覆岩中厚硬岩层对层状矿体开采中节理裂隙的分布及其对瓦斯抽放与突水防治以及对开采沉陷掌握等的影响；因而,关键层理论将为绿色开采的讨论
10、供应理论平台；开采后,随着关键层的破断,在该区域内地下水将形成下降漏斗；地下水位能否复原,就打算于随着工作面的推动,上覆岩层中有否脆弱岩层事实上它是讨论地下水渗漏的 关键层 ” 经重新压实导致裂隙闭合而形成隔水带；把地下水视为资源,必需形成保水开采技术,即开采后地表水临时形成下降漏斗仍能复原到原先状态的开采技术；底板突水是在采动和水压共同作用下底板破坏所致,因此,底板突水机理及防治讨论应重视采动底板破坏规律的讨论；岩层掌握的关键层理论的原理可以用于采场底板突水治理讨论中,即在采场底板隔水层中,找出起主要掌握作用的岩层 隔水关键层,由此绽开相应的力学分析；在采场底板突水事故统计分析的基础上,对无
11、断层底板关键层的破断与突水机理及有断层底板关键层的破断与突水机理进行了讨论,据此提出了底板突水猜测预报的原理与方法,在淮 北 朱 庄 矿 6313 工 作 面 底 板 突 水 危 险 性 的 预 测 预 报 中 得 到 了 应 用 与 验 证 4,5 基于岩层掌握的关键层理论提出:将保证覆岩主关键层不破断失稳作为建筑物下采煤设计的基本原就；为了保证建筑物下采煤既具有较好的经济效益,同时又确保地面建筑物不受 到损害,关键在于依据详细条件下覆岩结构与关键层特点来讨论确定合理的减沉开采技术 及参数；确定覆岩中的关键层位置,把握其离层与破断特点参数,是注浆减沉技术应用可行性分析、钻孔布置与注浆工艺设计
12、及减沉成效评判的基础6,7 ；从理论上来说,充填采矿是解决煤矿开采环境问题的抱负途径；为了降低充填成本,基于岩层掌握的关键层理名师归纳总结 论,提出了部分充填条带充填 掌握开采沉陷的思路:仅充填部分采空区,只要保证未充填第 2 页,共 4 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 采空区的宽度小于覆岩主关键层的初次破断跨距,且充填条带能保持长期稳固,就可有效掌握地表沉陷；在关键层理论指导下,开展了多个矿井建筑物下条带采煤试验和巨厚火成岩下离层充填减沉试验,累计安全采出建筑物下压煤数百万t,取得了显著的经济与社会效益 ； 目 前 , 关 键 层 理 论 正 应
13、 用 于 多 个 矿 井 的 建 筑 物 下 采 煤 实 践 ；我国煤层 70%以上煤层的渗透率小于 为不利的；正由于如此,我国已钻的110-3 m2,这对我国开展煤层瓦斯采前预抽是极 200 多口采前地面煤层气井中,稳产高产井很少,单井产量超 3000 m3/ d 的也只有约 30 口8 ；而如何提高煤层采前渗透率是尚未解决的难题；实践说明,一旦煤层开采引起岩层移动,即使是渗透率很低的煤层,其渗透率也将增大数 十倍至数百倍,为煤层气运移和开采制造了条件；因而,卸压煤层气抽放将是我国煤层气 开采的重要途径；我国煤矿卸压瓦斯抽放工作始终在进行并取得了很大进展,但我国煤矿 抽放瓦斯的主要目的仍是为
14、了采煤的安全,而不是将瓦斯作为一种有用的资源进行开采,大部分矿井抽放瓦斯未能利用而直接排放到大气中；目前,我国卸压瓦斯抽放总体上仍存在抽出率低及钻孔工程量大的问题,瓦斯总体抽出率仅为23；如何基于岩层移动规律进行卸压瓦斯抽放方案的优化、提高瓦斯采出率将是我国煤矿卸压瓦斯抽放进一步讨论的主要方向；基于岩层掌握的关键层理论及煤矿绿色开采思想提出的“煤与煤层气共采”的基本观点为 :将煤层气作为一种资源,充分利用采煤过程中岩层移动对瓦斯卸压作用并依据岩层 移动规律来优化抽放方案、提高抽出率,在煤层开采时形成采煤和采煤层气两个完整的开采系统,即形成“ 煤与煤层气共采” 技术,煤矿从采掘部署上把瓦斯抽放当
15、作正规的开采工艺流程,从时间、空间与资金上给于保证,对抽放瓦斯进行利用；如在开采时形成采煤和 采瓦斯两个完整的系统,利用岩层运动的特点将煤层气高效开采出来,即形成“ 煤与瓦斯共 采” 技术；关键层理论所得出的节理裂隙场分布规律将对瓦斯抽出技术有重要参考作用；将 关键层理论及有关采动裂隙分布规律的讨论成果应用于我国卸压瓦斯抽放的讨论与工程实践,取得“了以下主要成果9-11: 1建立了卸压瓦斯抽放O形圈理论,它是指导卸压瓦斯抽放钻孔布置的理论依据,并已 在 淮 北 、 淮 南 、 阳 泉 等 矿 区 的 卸 压 瓦 斯 抽 放 中 得 到 成 功 实 验 与 应 用 ；2理论与实测讨论证明,上覆远
16、距离煤层能充分卸压,其卸压煤层气可通过“O”形圈大面积抽放出来；首次在桃园矿进行了上覆远距离卸压煤层气抽放的工业性试验,取得了较 好的抽放成效,为我国低透气性煤田煤层气开采开创了一条新途径；同时,该方法扩展了 开采下解放层的应用范畴,为煤与瓦斯突出的防治供应了新途径；该方法在我国很多矿区具备推广应用前景；3试验讨论说明,邻近开采煤层的下位关键层的破断运动对“ 导气 ”裂隙发育的动态过程起掌握作用；邻近层卸压瓦斯的涌出受控于“ 导气 ”裂隙发育的动态过程；对阳泉五矿15 煤综放面而言,在初采期,其上邻近层卸压瓦斯涌出呈四阶段特点；上邻近层卸压瓦斯抽放孔巷 布置应遵循如下原就:抽放孔 巷沿倾向位置
17、,在初采期应位于采空区中部,而在正常回采期间,应位于“ O形圈内；据此提出了阳泉五矿15 煤综放面邻近层卸压瓦斯走向高；抽巷布置的优化方案矸石不上井涉及到煤巷爱护问题,而且随着采深的增加,岩石巷的开掘将是不行防止；因此矸石不上井就存在一个矸石井下处理系统,结果成本如何.应当说,在经济原就下矸石的井下处理是绿色采矿问题；但矸石的井上处理就像地面复恳一样是环境治理问题,不属于绿色开采技术；煤炭地下气化是一种整体绿色开采技术；第一是如何使地下煤炭气化产生的致癌物质苯 和酚不扩散与污染和毒化地下水资源,其次是如何处理燃烧形成的大量二氧化碳对空气严 重 污 染 的 问 题 ； 否 就 煤 炭 地 下 气 化 就 失 去 了 绿 色 开 采 的 意 义 ；名师归纳总结 4绿色开采如干待研究问题第 3 页,共 4 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 下列问题将是绿色开 采有待进一步研究的主要 问题: 1采动破裂煤岩体中水与瓦斯流动规律研究；2 基于岩层移动与关键层理论的开采沉陷猜测与建筑物下采煤的定量设计方法；3适合煤矿特点的充填采矿材料与工艺系统； 4煤矿绿色开采技术的经济评判方法与法规；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 4 页