煤矿绿色开采技术.pdf

第32卷第4期中国矿业大学学报V01．32NO．4
2003年7月JournalofChinaUniversityofMining&TechnologyJu1．2003

文章编号：1000—1964(2003)04—0343—06

煤矿绿色开采技术

钱鸣高，许家林，缪协兴
(1．中国矿业大学能源科学与工程学院，江苏徐州221008；2．中国矿业大学理学院，江苏徐州221008)

摘要：提出了煤矿绿色开采的概念，阐述了它的内涵和技术体系．绿色开采的理论基础为：开采
后岩层中的关键层运动形成的节理裂隙与离层规律以及瓦斯与地下水在破断岩层中的渗流规
律．绿色开采技术的主要内容包括：保水开采、建筑物下采煤与离层注浆减沉、条带与充填开采、
煤与瓦斯共采、煤巷支护与部分矸石的井下处理、煤炭地下气化等．
关键词：绿色开采；关键层理论；岩层移动；绿色开采技术体系
中图分类号：TD82文献标识码：A

内的有害物质流人地下水中等．我国目前的煤矿生
1煤矿绿色开采的提出
产是在以下两种情况下进行的：一是生产成本不完
党的十六大报告明确提出“⋯⋯走出一条科技全．如投入不足；技术装备落后；安全设施欠帐；工
含量高，经济效益好，资源消耗低，环境污染少，人人工资太低．二是相关费用支付不全．如矿产资源
力资源优势得到充分发挥的新型工业化路子．”因费以及植被恢复，地面塌陷与水损失；污染治理等．
此，我们必须充分考虑我国资源相对短缺，环境比提出并形成绿色开采技术是为了使我们正视开采
较脆弱的基本特点，建立起适合我国国情的资源节对环境造成的影响和破坏，并有清醒的认识与足够
约、环境友好的新型工业化发展道路．的估量，以便提出必要的对策和对政府提出必要的
近期提出的循环经济(recyclingeconomy)是指政策建议．
遵循自然生态系统的物质循环和能量流动规律重煤炭开采形成的环境问题主要为：
构经济系统[1]，将经济活动高效有序地组织成一个1)对土地资源的破坏和占用煤炭开采对土
“资源利用一绿色工业一资源再生”的封闭型物质地资源的破坏损害，井工开采以地表塌陷和矸石山
能量循环的反馈式流程，保持经济生产的低消耗、压占为主，而露天开采则以直接挖损和外排土场压
高质量、低废弃，从而将经济活动对自然环境的影占为主．
响破坏减少到最低程度．它不同于传统经济的“高2)对水资源的破坏和污染煤炭开采过程
开采、低利用、高排放”，而是达到“低开采、高利用、中，进行的人为疏干排水和采动形成的导水裂隙对
低排放”的可持续发展目标．显然，此处的“绿色工煤系含水层的自然疏干，破坏了地下水资源．同时
业”是广义的概念，应由各个工业部门去实现．对矿开采还可能污染地下水资源．
业来说就是要实现“绿色矿业”．“绿色矿业”的核心3)对大气环境的污染主要来自矿井排出的
内容之一就是要实现“绿色开采”．煤层瓦斯和煤矿矸石山的自燃．
矿区在开发建设之前与周围环境是协调一致以山西省为例，1949～1998年共生产原煤
的，而进行开发建设后，强烈的人为活动便使环境56亿多吨，地面塌陷破坏面积达i00多万亩，其中
发生巨大的变化，由此形成了矿区独特的生态环境4o％是耕地．矸石山占地3万多亩．至1998年煤炭
问题，如造成农田以及建筑物破坏，村庄迁徙，矸石地下采空面积达1300km(全省面积的1)．采
堆积，使河川径流量减少，以及地下水供水水源干煤破坏地下水4．2亿m。／a，地表水迳流减少，导
枯，在地面导致的土地沙漠化，由于开采而使矿物致井水水位下降或断流共计3218个，影响水利工

收疆日期：2003—05—23
基金项目：国家自然科学基金项目(59674011)；[1家杰出青年科学基金项目(50225414)
．
作者筒介：钱鸣高(1932一)，男，江苏省无锡县人，中国矿业大学教授，博士生导师，中国工程院院士，从事采矿工程方面的研究．

中国矿业大学学报第32卷

程433处、水库40座、输水管道793．89km；造成1采矿后岩层内的“节理裂隙场”分布以及离层规律；
678个村庄，81．2715万人，10．8241万头牲畜饮2)开采对岩层与地表移动的影响规律；3)水与瓦
水困难．使本来缺水的山西环境受到进一步破坏．斯在裂隙岩体中的渗流规律；4)岩体应力场分布
平均每采万吨原煤造成塌陷土地0．2hm，每年新规律及岩层控制技术．
增塌陷地约2万hm．n
矿井瓦斯即煤层气，它是比CO还严重的温
室气体，也是导致煤矿重大安全事故的根源．据初岩层移动lI捧放矸石
步估计，我国2000m浅范围内具有30～35万亿
m。煤层气资源，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，我国煤矿发生源突流水事失故与IIl瓦瓦斯斯事污故染、环捧境放II筑土物地与损建害IIl米．卟=
煤与