绿色开采让煤矿不再千疮百孔在煤矿绿色开采技术理念的推动下,我国煤矿企业逐步告别粉尘污染、地表塌陷等对环境的***,人与自然、资源与环境的和谐发展让煤矿不再是人人“绕着走”的“禁区”。除了煤炭本身,堆积如山的煤矸石也是扬尘污染重要的源头。随着充填开采技术的广泛应用,过去堆积成山的矸石重新回到了地下。在以矸石回填等手段减少塌陷地产生的同时,一些煤炭企业正在加大力度对塌陷地进行治理,过去“千疮百孔”的采煤塌陷区披上了“花衣裳”。概率积分法预计地表沉陷参数：下沉系数q（下沉量与煤层法线厚度在铅垂方向的投影长度的比值。2016年4月,第32届世界园艺博览会在唐山南湖公园开幕。***50多个***和地区参展,参观人数超过1000万人次。然而很多人不知道的是,南湖公园曾经是唐山矿的采煤塌陷区,多年来污水横流、蚊蝇肆意,800万立方米的垃圾和粉煤灰堆积如山。上个世纪末,唐山市着手对南湖采煤沉降区进行综合治理,南湖公园开工建设。坡面植树,景观道路建设、依水扩湖……经过改造,采煤塌陷区上建成了一座水域面积11.5平方公里、绿地面积16平方公里的生态公园。下沉曲线的凹凸或内外边缘区分界点称为拐点，在理想条件下，拐点位于煤柱与采空区交界处的正上方，真实条件下一般要偏向采空区内侧。经过***绿色开采的推行，现在随处可以看到小桥流水、鸟语花香的景色,实现了“采动不***、沉陷不荒废、失地不失。即气体作用于孔隙壁的压力；2煤层***含量：单位体积或质量的煤在自然状态下所含有的***量；3煤层透气性系数：煤层对于***流动的阻力，煤层透气性系数越大，***在煤层中流动越容易技术途径：采前***抽采技术、采动卸压***抽采技术、老采空区***抽采技术充填开采岩层移动特点：1.采空区充填可以有效缓解采煤引起的矿山压力显现；2.采空区充填可以减少采动影响造成的顶板导水裂隙高度和底板的***深度；3.采空区充填可以减少地表移动和***底板突水的“下三带”理论：根据煤层底板***情况和岩溶水的导升情况，将采空区下方煤层底板岩层分为底板采动导水***带、底板阻水带和底板承压水导升带。1.底板采动导水***带：煤层底板受开采活动的影响产生的采动导水断裂范围，其发育深度影响因素有采煤方法、工作面长度、煤层采高、顶底板的岩性和结构；在德国70年代末已经出现了膏体充填技术的应用，90年代初又被应用在煤矿，进行工作面采空区的充填。2.底板阻水带：位于煤层底板采动导水***带以下、底部含水体以上具有阻水能力的岩层范围，此带内岩层由于受到支承压力的作用，可能产生弹性或塑性变形，但仍保持其连续性。3.底板承压水导升带：煤层底板承压含水层的水在水压和矿压的作用下上升到其顶板岩层中的范围，由于节理裂隙发育的不均匀，底板承压水导升带上界参差不齐，断层中的承压水导升带高度比一般岩层中大。矸石减排技术体系1.煤巷布置取代岩巷布置：在合适的煤层条件下，通过改革采煤方法和巷道布置系统，减少岩石巷道的开挖，尽可能布置煤巷代替岩巷；2.矸石井下处理：不将矸石运到地面，而是在井下通过转运将其储存在井下巷道和采空区内；而在中国，一百多年来尤其是***的60多年间，煤炭在一次能源中一直占据着70%的高比例。3：矸石综合利用：包括煤矸石发电、煤矸石建筑材料、生产农用肥料、制取新型材料超充分采动的地表移动盆地特征：1.地表移动盆地位于采空区正上方，盆地的形状与采空区对称；2.主断面上的地表下沉曲线分为三段或两段，采空区上方中间区下沉值，并且下沉均匀；采空区上方的内缘区下沉值不相等，地面向盆地中心倾斜，曲线呈凹形；煤柱上方的外边缘区下沉值不相等，地面向盆地中心倾斜，曲线呈凸形；3.下沉曲线的凹凸或内外边缘区分界点称为拐点，在理想条件下，拐点位于煤柱与采空区交界处的正上方，真实条件下一般要偏向采空区内侧。充填开采技术类别：1.采空区充填技术：一阶段.干式充填、二阶段.水力充填、三阶段.煤矿膏体采空区充填技术、高水材料充填技术和固体废物置换充填技术;2.离层区注浆充填开采技术；3.冒落区注浆充填开采技术：a.长壁开采冒落区注浆充填；b.房柱式冒落区注浆充填技术；在美国、澳大利亚等***，以房柱式开采法控制地表沉陷，他们的煤炭采出率也达到了近60%，地表下沉系数为0。c.条带开采冒落区注浆充填关键层理论：煤系地层形成了厚度不等、强度不同的多层岩层，其中一层至数层厚硬岩层在岩层移动中起主要的控制作用，这种对岩体活动全部或局部起控制作用的就是关键层。关键层理论主要学术思想：以关键层作为岩层运动研究的主体，用力学方法求解岩体内部在采动后的应力场和裂隙场的改变。由此对采场矿压、开采沉陷、采动岩体中水与***运移有统一的认识和完整的力学描述，为之后的煤矿绿色开采研究提出了新的理论依据。关键层理论创新点：1.将采动覆岩作为统一的研究整体，避免了以往相对分割的研究状况，实现了采场矿压、开采沉陷、采动岩体中水与***运移等方面研究的统一；2.抓住了岩层运动的主要矛盾，突出了***，避免了传统科学对岩层进行统计均化的不足。关键层的判断：判断采后上下位硬岩层的破断顺序。绿色开采的内涵是减少采煤对环境的***，为此形成一种使资源与环境相互协调的开采技术。近年来国内外许多***、学者对于矿产资源的开采、利用、环境、生态及可持续发展问题均有系统的研究，并提出绿色开采的概念。对于“绿色开采”尽管其表述各有不同，但总的来说，“绿色开采”即是一种综合考虑资源效率与环境的影响的现在开采模式，其目标是矿山开采过程中资源开发效率，对生态影响，并使企业经济效益与社会经济效益协调优化。而“绿色开采”的内涵是努力遵循循环经济中绿色工业的原则，形成一种与环境协调一致的，努力实现“低开采、高利用、低排放”的开采技术。而绿色煤炭工业的核心是实现煤炭的绿色开采，扩展途径是大力发展综合利用与深加工技术。绿色开采技术的理念提出后，已得到国际采煤界的认同。据了解，目前世界各产煤国煤炭行业集中度均高于中国，美国年产煤10亿吨左右，前4家公司占70%。2绿色开采的必要性从当前我国能源的现状可以发现，煤炭资源在今后的能源构成中仍旧占据主体地位，这就决定了煤矿开采的发展趋势必须符合循环经济和可持续发展经济的要求。所以在煤矿开采的过程中缓解供煤压力的途径不能仅仅局限于提高煤炭的产量，而是要通过循环经济意识的导入，科学地实现煤炭产业的可持续发展。对于“绿色开采”尽管其表述各有不同，但总的来说，“绿色开采”即是一种综合考虑资源效率与环境的影响的现在开采模式，其目标是矿山开采过程中资源开发效率，对生态影响，并使企业经济效益与社会经济效益协调优化。煤炭开采对环境的影响主要体现在如下几个方面：2.1大气的污染煤矿排放***及矸石山自燃释放大量的SO2、CO2、CO污染空气。矿井***CH4产生的温室效应是CO2的21倍。我国煤矿年排放***120亿立方米，平均利用率不到20%。2.2水资源的***煤炭开采过程中，***了地下含水层的结构，地下含水径流也被***，排出了大量的地下水。与此同时，地下含水层受开采影响，含水层水位也随即下降，出现了大规模漏斗形的地下水降落区，对该地区以及周围的水文地质条件造成直接而深远的影响。矸石井下处理：不将矸石运到地面，而是在井下通过转运将其储存在井下巷道和采空区内。开采过程中出现的地下变形，很多时候也会影响到地表的水体，例如：河流、湖泊、井泉等，造成了地表水的流失，有些水体甚至干涸，地下水系的***直接影响了周围区域植被的正常生长和人们的正常生活。2.3土地资源的***煤炭开采过程中引发的地表沉陷，水土的大量流失，矸石等固体废弃物在地表的大量堆积占地和对周围环境的污染，都严重***着土地资源。矿区地表沉陷***了大量土地资源，每万吨原煤大约会造成0.20～0.33hm2的地表沉陷，矿区地表总沉陷量已高达40万公顷。当前经济社会正处在优化结构、转型升级、提升质量、加快发展的重要时期。3绿色开采技术3.1控制地表形态变形的开采技术在经过多年的发展历程中，煤炭行业逐渐发展形成了充填、联合等多种开采方法。在波兰和德国充填开采法的应用较广泛，主要的充填方式采用水力和风力，对采空区用河砂、煤矸石和电厂粉煤灰等充填材料进行充填，充填后地表下沉系数为0.1～0.2。为了控制地表下沉，波兰采用条带开采配合使用水砂材料充填采空区，这一方法取得了较好的效果，在多座城市的煤炭资源开采过程中进行了成功的试验，采出率近60%左右。地表下沉系数为0.009～0.036。在美国、澳大利亚等***，以房柱式开采法控制地表沉陷，他们的煤炭采出率也达到了近60%，地表下沉系数为0.35～0.68。在德国70年代末已经出现了膏体充填技术的应用，90年代初又被应用在煤矿，进行工作面采空区的充填。该项技术所具有的技术优势和良好效果已经在许多***得到推广应用，如美国、加拿大、澳大利亚、南非等***，现已成为21世纪金属矿山充填技术的重要发展方向。目前，尽管我国的煤炭产量和消费已占世界的1/3，但整个煤炭行业距离经济有竞争力、充分考虑安全与环境保护的健康发展还有很多问题没有根本解决。3.2保水开采技术即为了使在煤炭开采过程中地表和地下水资源不受***，采用合理方法和措施，实现矿井水资源的保护及综合利用。为了减少开采过程中对地表和地下水的影响，更好地保护矿山，关键要控制好煤层上覆岩层中冒落带和导水裂缝带的发育高度。当它们未发展到水体时，水体不受疏降影响；2003年,中国矿业大学钱鸣高院士提出了煤矿绿色开采的概念和技术体系,随后明确了实现煤炭资源开采和环境保护协调发展的绿色开采研究目标,为我国绿色开采技术的研究指明了方向。当它们发展到水体时，水体会被疏降，有时还会向矿井渗漏，对矿井形成危害。该技术与控制地表沉陷开采技术有着一定的联系。这种技术的关键在于通过对岩层控制技术、开采方法等问题的研究，解决因煤炭开采造成的一系列环境问题。近几年，在我国的煤炭开采技术方面，研究人员为了减少对矿区的不良影响，将采动岩体渗流理论与控制岩层关键层理论结合起来，这也可谓是一项新的技术途径。3.3煤与***共采技术一直以来，***被大家看成是对矿井安全危害的因素，以前煤炭开采过程中对其处理的方法都是直接排入大气，这在一定程度上加剧了***的温室效应，同时这也是一种资源的浪费。煤层气即***，是一种、清洁的能源，蕴藏着巨大的经济效益和环境利益。在我国，煤层气储量非常丰富，有着较广阔的应用前景，但应用技术有待完善。这种气化技术具有其它技术不可比的特点，如***少、污染小、效益高、安全系数高等特点，尤其适用于回收报废矿井中的煤炭资源，“三下”及深部煤层的开采也可采用此技术。如果将***抽放出来加以综合利用，就能实现)