赵官煤矿绿色开采技术

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赵官煤矿绿色开采技术

由于传统的采矿方式对生态环境造成了巨大伤害，通过技术创新和理念创新，大力倡导无煤柱开采和煤与瓦斯共采技术，抽采的瓦斯用于发电，升井的矸石用于制砖，并对井下污水进行净化利用，走出了一条节能减排绿色循环开采模式，该模式的成功应用也为其它矿区科学开发提供了借鉴和指导。



标签：采矿工程；绿色开采；煤与瓦斯共采；无煤柱开采

我国东部产煤地主要分布在平原地区，由于原先采矿工业体系的不完善及采矿方法的落后，井下矸石全部运至地面形成矸石山，矸石山不仅侵占了大量农田，污染了空气也对环境造成了损害，使得原始生态环境遭受极大破坏。与此同时，另一种重要的能源——瓦斯由于没有开发利用，随着采矿散逸到大气中，造成了资源浪费。因此，开展煤矿绿色开采技术的研究保护矿区生态环境、提高能源利用意义深远[1-3]。



随着绿色采矿概念的提出，我国的许多专家、学者等开始了对煤矿矸石处理、矿区水资源保护及开发、采空区塌陷预防与处理、瓦斯抽采利用技术等的研究[4-6]，并取得了显著成果。



基于以上研究成果，赵官煤矿以绿色开采、和谐开采为出发点，不断通过实践摸索出了一条节能减排绿色循环开采发展模式。该模式可为其它矿井开采提供借鉴和指导。



1 矿井概况

赵官煤矿位于山东省齐河县，以区内的赵官镇为中心，隶属于黄河北煤田，本井田为全隐蔽的华北型石炭、二迭系煤田。井田地表为平原，村庄、公路、河流密集。赵官煤矿主采7#煤层，煤层平均厚度0.9m，并且礦井东翼及下部瓦斯含量较高，达到7-12m?/t。



2 绿色开采需要解决的问题

2.1 减少区段煤柱损失，提高煤炭资源采出率

在长壁采煤法中，工作面之间一般都会留设区段煤柱，薄煤层区段煤柱一般8～15m，厚煤层区段煤柱一般25～30m，这无形中造成了大量的煤炭损失。因此，通过技术手段取消区段煤柱，对于提高矿井煤炭资源采出率意义重大。



2.2 地表减沉技术

由于矿井地处平原地区，且三下压煤量大，为尽最大可能的采出压煤资源，需要开展地表减沉技术的研究工作。






2.3 煤与瓦斯共采技术

矿井主采煤层瓦斯赋存量大，瓦斯作为一种清洁能源，应当通过技术手段加以利用，而传统的风排瓦斯和瓦斯抽放技术浪费了大量瓦斯资源。因此，开展煤与瓦斯共采技术的研究有利于矿井实现节能减排、节支降耗的目的。



2.4 井下矸石处理

井下矸石处理是绿色开采技术非常重要的一环。传统采矿过程中，矸石普遍运至地面堆积成矸石山，这首先造成了大量的农田被侵占，其次由于矸石山残煤自燃和粉尘飞扬造成了矿区大气污染。



2.5 水资源的保护、开发与利用

在煤炭开采过程中往往会引起含水层破断造成矿井涌水，矿井涌水大部分在没有经过利用的情况下就通过水泵排至地表；这首先破坏了地下水资源赋存及正常的运动规律，又造成了水资源的浪费。大量的矿井水排入地表水体会引起原有水生态环境恶化。因此，将水作为一种与煤炭同等重要的资源，并通过一定的技术手段进行保护和合理开发，提高矿井水的利用效率，对于实现矿区绿色开采具有重大意义。



3 绿色开采基本对策

3.1 应用无煤柱开采技术

无煤柱开采技术能有效提高煤炭资源采出率，赵官煤矿通过大力推广应用沿空留巷开采技术，尽最大限度的提高了煤炭资源采出率，缓解了矿井采掘接续紧张局面，延长了矿井服务年限。与掘巷相比，沿空留巷技术还取得了显著的经济效益。



3.2 试验、推广似膏体充填开采技术

为减少地表沉陷，选取2702采煤工作面进行了采空区似膏体充填开采技术的研究工作，并取得了较好效果。以后将继续推广应用。



3.3 建立瓦斯抽采和发电系统，将瓦斯变废为宝

赵官煤矿按照“以地面抽采系统为主、井下抽采系统为辅”的原则建立井上下“分源立体式高低负压抽采系统”。井上建成低压瓦斯抽采泵站和瓦斯发电站各1座，井下建成高压移动式瓦斯抽采泵站2座，其中，地面瓦斯抽采泵站用于抽采采空区瓦斯，井下移动泵站用于抽采本煤层瓦斯。矿井日瓦斯抽采纯量在14000m3左右，瓦斯日发电量在15000kWh左右。






3.4 矸石制砖，避免土地污染和环境破坏

针对井下矸石及井上矸石山问题，主要采取了三种方法。一是将原来布置在岩石中的巷道，如矿井主要运输大巷、采区进回风巷等置在煤层中，达到少出或不出矸石的目的。二是将采掘过程中产生的矸石作为采空区的充填材料。三是在地面建立砖厂，利用废弃的矸石制砖，变废为宝，逐步消耗掉地面矸石山。



3.5 矿井废水净化利用

矿井涌水及防尘用水流至水仓后由水泵排至地面主供水池，经净化处理后作为矿井静压供水水源和矿区绿化用水。



4 结论

赵官煤矿通过沿空留巷、煤与瓦斯共采、采空区充填、矸石处理和废水净化利用等绿色开采技术提高了矿井煤炭采出率，有效利用了清洁能源，减少了对矿区生态环境的破坏和污染。因此，绿色开采技术是未来煤炭资源开发的主流，应推广应用。



参考文献：

[1]钱鸣高，许家林，缪协兴.煤矿绿色开采技术[J].中国矿业大学学报，2003，32（04）：343-348.



[2]钱鸣高，缪协兴，许家林.资源与环境协调（绿色）开采及其技术体系[J].采矿与安全工程学报，2006，23（01）：1-5.



[3]钱鸣高，缪协兴，许家林等.论科学采矿[J].采矿与安全工程学报，2008，25（01）：1-10.



[4]卞正富，金丹，董霁红等.煤矿矸石处理与利用的合理途径探讨[J].采矿与安全工程学报，2007，24（02）：132-136.



[5]白海波，茅献彪，姚邦华等.潞安矿区煤水共采技术研究[J].岩石力学与工程学报，2009，28（02）：395-402.



[6]许家林，尤琪，朱卫兵等.条带充填控制开采沉陷的理论研究[J].煤炭学报，2007，32（02）：119-122.



作者简介：王艳艳（1987-），女，毕业于山东科技大学，硕士研究生。

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