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摘要：随着科技发展，我国采煤方法已趋成熟，应用水平和理论研究的深度和广度都在不断提高。本文立足于煤炭开采的前沿科技，考察多方面矿山生产中的影响因素，并确定最优策略。终点分析矿山开采中绿色技术的应用。
关键词：矿山；开采技术；绿色
【分类号】：TD823
前言
世界各国领导人齐聚丹麦首都哥本哈根，协商如何共同遏制全球变暖，如何保护我们赖以生存的空气、水、土地和食物。然而会议没有达成全球亟需的气候保护协议，以不具法律约束力的《哥本哈根协议》草草收场，加剧了人们对全球气候恶化的担忧。如何应对全球气候变化，是每一个国家、每一个行业都有责任、有义务深入研究和思考的问题。
中国作为世界上主要的发展中国家，近些年在温室气体减排方面做了很多卓有成效的工作，全国各行业积极倡导和实施可持续发展、和谐发展观及循环经济等技术理念。正是在这个过程中，2003年钱鸣高院士提出了“绿色开采”的理念，为煤炭行业的发展指明了方向。
一、绿色开采理论体系与总体框架
绿色开采理念是在科学采矿三原则（安全、环保和经济）的指导下提出的，强调在现有采煤理论、方法和技术的基础上，发展与创新采矿科学技术，从广义资源的角度上认识和对待煤、瓦斯和水等一切可以利用的各种资源。其基本出发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，以期取得最佳的经济效益和社会效益。
煤矿开采引发的环境与安全问题无不源于采矿活动造成的岩层运动，进而引起周围岩体的应力场、节理裂隙场和瓦斯运移场等相关物理场的变化，因此，研究绿色开采技术必须以科学先进的岩层控制理论为基础，钱鸣高、缪协兴及许家林等人提出的关键层理论，为科学采矿的实施提供了理论基础。
在科学采矿的总体框架体系内，主要包括保水开采、煤与瓦斯共采、充填与条带开采和离层注浆减沉、煤巷支护和部分矸石井下处理以及煤炭地下气化等五大技术方向。
二、绿色开采的影响因素
1.自然因素包括煤层的地质构造、煤藏深度、煤化程度、煤层瓦斯的含量、煤矿所处的地点、煤的灰分、水分、挥发分、煤的结构，水文地质条件及煤中的矿物成分。
2.人为因素包括开采规模、采煤方法、开拓方式、通风系统的选择、采空区的处理、机械化程度及人员素质。
大规模的开采和开采技术的落后使得，自然生态环境的破坏日益加重，主要体现在以下几个方面上：
第一，水资源污染日趋加重。我国是一个水资源相对缺乏的国家，导致这一情况的根源是人口过多，人均水资源占有量较低。而煤矿在采用传统开采技术的过程中，对原本就缺乏的水资源又造成了更为严重的破坏，如果该问题得不到有效处理的话，可能会在50-100年之后，我国的水资源会濒临危机。传统开采技术对水资源的污染主要是脱硫处理不当或是处理工艺不达标造成的，当大量含有酸性的洗煤水流入到河流当中后，便会使水资源受到污染，若是动物喝了这样的水再被人吃了便会引发各种疾病；
第二，土地资源被大面积破坏。传统的煤矿开采一般分为井下和地上两种方式，地上开采即露天采掘，其主要是对蕴含在地表当中的煤炭资源进行开采，而大面积的开采造成了这些地方的土体被破坏，有些甚至无法在作为耕地之用。井下采掘由于开采技术的问题，实际开采中往往会产生出大量的煤矸石，并且还有可能引起地表塌陷，煤矸石的大量堆放使原本就稀缺的土地资源被严重占用、地表塌陷的后果更是不可预计；
第三，大气污染。传统的煤矿开采技术需要对瓦斯气体进行大量抽放，这样一来便造成了大量瓦斯散发到大气当中，从而使大气被严重污染，若是在一定范围内瓦斯气体的浓度超标，不仅有可能导致爆炸，而且还会威胁人体健康。综上所述，为了既确保我国的煤炭年产量，又减少煤矿开采对自然生态环境造成的污染，必须寻求一种高产、高效、安全、环保的开采技术。煤矿绿色开采技术的提出，为这一问题的解决提供了有力条件。下面本文就几种目前较为常见且效果较好的绿色开采技术对煤矿中应用进行介绍。
三、绿色开采的技术
1.采空区充填开采技术。
采空区充填开采技术是绿色开采技术的重要组成部分，尤其在经济发达地区解决建筑物下开采更应受到重视。从理论上来说，充填采矿是解决煤矿开采环境问题的理想途径，但由于目前充填采矿的成本相对偏高，限制了该项技术在煤矿的试验与应用。在市场经济条件下，充填技术的关键是充填材料的选取及如何降低成本。另外就是充填技术本身，它应该包括充填系统与开采系统的协调；充填运输系统的畅通；充填后材料的力学特性等。顺利解决上述问题将根本改变将来我国经济发达区域的开采技术。为了降低充填成本，基于岩层控制的关键层理论，提出了部分充填（条带充填）控制开采沉陷的思路：仅充填部分采空区，只要保证未充填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定，就可有效控制地表沉陷。
2.煤与瓦斯共采。
瓦斯是一种新能源，既可以用来发电，也可用作工业燃料、化工原料和居民生活燃料。因此若在开采高瓦斯煤层的同时，利用岩层运动的特点将煤层气开采出来将是我国煤层气开发的一条重要途径。减少巷道内的瓦斯含量，有效预防事故发生，让高瓦斯煤层变成低瓦斯煤层，实现安全生产。
3.保水开采。
保水采煤在不同的矿区有不同的技术内涵，缺水矿区要以水资源保护和利用为主；大水矿区，要以减少水资源破坏和防治水灾害为主。因此，保水开采包含水资源保护、水资源利用（煤水共采）和水灾害防治等多项重要内容。煤矿开采过程中破坏了地下含水层的原始径流，大量排出地下水；采空区上方导水裂隙带与地下水体贯通，形成大规模地下水降落漏斗，造成区域含水层水位下降，直接影响到区域水文地质条件。采动影响稳定后产生的地表沉陷往往影响到地表水体（河流、湖泊、井泉等）的原来形态，造成部分沟泉水量减少甚至干涸；影响当地居民正常的生产生活，进而影响区域植被生长，甚至土地沙漠化。我国大部分矿区处在干旱半干旱地区，而每年采煤破坏地下水22亿m3，可见保水开采具有重要的意义。
4.煤矸石的综合利用。
煤矿企业减少矸石排放的主要措施是将巷道布置在煤层内，也可以根据煤矸石的特点，进行综合利用。煤矸石分二类：一类是随着矿井建设、开拓掘进而产生的矸石，俗称“岩矸”，可以将井下岩巷掘进矸石不提升出井，将矸石充填到采空区，或进行巷旁与废弃巷道充填及矸石充填置换井下煤柱等。另一类是煤炭洗煤加工而产生的附产品，如洗选黑矸、筛上物、煤泥等，此类矸石可用于发电、供热，燃烧物还可用于制造砖、水泥、混凝土、砌砖、陶粒等。
5.煤炭地下气化技术。
煤炭地下气化是一种整体绿色开采技术，我国于1958～1960年曾在16个矿区进行试验。煤炭地下气化的特点是把埋藏在地下的煤炭直接变为煤气，通过管道把煤气供给工厂、电厂等各类用户，使现有的地下作业改为采气作业，是开采煤炭的一种新工艺。目前我国的地下气化技术仍处于工业试验阶段，有很多问题需要去研究和探索。
6.减沉开采。
减沉开采技术主要包括条带开采与充填开采。条带开采技术存在的主要问题是采出率低、浪费大量煤炭资源；而传统的全部充填开采技术存在的主要问题是充填成本相对煤炭价格偏高、充填材料来源受限、充填量大、充填工艺不能适应煤矿高效开采要求。为了降低充填成本，基于“关键层理论”，相关学者提出了部分充填（条带充填）控制开采沉陷的思路，并推广应用。近年来，我国在兖州、抚顺、大屯等矿区应用采空区上方离层裂隙注浆充填法也起到了减缓下沉速度和下沉量的作用，但开发廉价、性能优良的充填材料和提高对岩层移动控制规律的认识势在必行。
参考文献
[1] 缪协兴，刘卫群，陈占清.采动岩体渗流理论[M].科学出版社，2004，121—130
[2] 范立民.论保水开采问题[J].煤炭地质与勘探，2005，（5）
[3] 徐睿，谢亚涛，周坤鹏.煤炭绿色保水开采[J].矿业快报，2008，（6）：32
关键词：矿山；开采技术；绿色
【分类号】：TD823
前言
世界各国领导人齐聚丹麦首都哥本哈根，协商如何共同遏制全球变暖，如何保护我们赖以生存的空气、水、土地和食物。然而会议没有达成全球亟需的气候保护协议，以不具法律约束力的《哥本哈根协议》草草收场，加剧了人们对全球气候恶化的担忧。如何应对全球气候变化，是每一个国家、每一个行业都有责任、有义务深入研究和思考的问题。
中国作为世界上主要的发展中国家，近些年在温室气体减排方面做了很多卓有成效的工作，全国各行业积极倡导和实施可持续发展、和谐发展观及循环经济等技术理念。正是在这个过程中，2003年钱鸣高院士提出了“绿色开采”的理念，为煤炭行业的发展指明了方向。
一、绿色开采理论体系与总体框架
绿色开采理念是在科学采矿三原则（安全、环保和经济）的指导下提出的，强调在现有采煤理论、方法和技术的基础上，发展与创新采矿科学技术，从广义资源的角度上认识和对待煤、瓦斯和水等一切可以利用的各种资源。其基本出发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，以期取得最佳的经济效益和社会效益。
煤矿开采引发的环境与安全问题无不源于采矿活动造成的岩层运动，进而引起周围岩体的应力场、节理裂隙场和瓦斯运移场等相关物理场的变化，因此，研究绿色开采技术必须以科学先进的岩层控制理论为基础，钱鸣高、缪协兴及许家林等人提出的关键层理论，为科学采矿的实施提供了理论基础。
在科学采矿的总体框架体系内，主要包括保水开采、煤与瓦斯共采、充填与条带开采和离层注浆减沉、煤巷支护和部分矸石井下处理以及煤炭地下气化等五大技术方向。
二、绿色开采的影响因素
1.自然因素包括煤层的地质构造、煤藏深度、煤化程度、煤层瓦斯的含量、煤矿所处的地点、煤的灰分、水分、挥发分、煤的结构，水文地质条件及煤中的矿物成分。
2.人为因素包括开采规模、采煤方法、开拓方式、通风系统的选择、采空区的处理、机械化程度及人员素质。
大规模的开采和开采技术的落后使得，自然生态环境的破坏日益加重，主要体现在以下几个方面上：
第一，水资源污染日趋加重。我国是一个水资源相对缺乏的国家，导致这一情况的根源是人口过多，人均水资源占有量较低。而煤矿在采用传统开采技术的过程中，对原本就缺乏的水资源又造成了更为严重的破坏，如果该问题得不到有效处理的话，可能会在50-100年之后，我国的水资源会濒临危机。传统开采技术对水资源的污染主要是脱硫处理不当或是处理工艺不达标造成的，当大量含有酸性的洗煤水流入到河流当中后，便会使水资源受到污染，若是动物喝了这样的水再被人吃了便会引发各种疾病；
第二，土地资源被大面积破坏。传统的煤矿开采一般分为井下和地上两种方式，地上开采即露天采掘，其主要是对蕴含在地表当中的煤炭资源进行开采，而大面积的开采造成了这些地方的土体被破坏，有些甚至无法在作为耕地之用。井下采掘由于开采技术的问题，实际开采中往往会产生出大量的煤矸石，并且还有可能引起地表塌陷，煤矸石的大量堆放使原本就稀缺的土地资源被严重占用、地表塌陷的后果更是不可预计；
第三，大气污染。传统的煤矿开采技术需要对瓦斯气体进行大量抽放，这样一来便造成了大量瓦斯散发到大气当中，从而使大气被严重污染，若是在一定范围内瓦斯气体的浓度超标，不仅有可能导致爆炸，而且还会威胁人体健康。综上所述，为了既确保我国的煤炭年产量，又减少煤矿开采对自然生态环境造成的污染，必须寻求一种高产、高效、安全、环保的开采技术。煤矿绿色开采技术的提出，为这一问题的解决提供了有力条件。下面本文就几种目前较为常见且效果较好的绿色开采技术对煤矿中应用进行介绍。
三、绿色开采的技术
1.采空区充填开采技术。
采空区充填开采技术是绿色开采技术的重要组成部分，尤其在经济发达地区解决建筑物下开采更应受到重视。从理论上来说，充填采矿是解决煤矿开采环境问题的理想途径，但由于目前充填采矿的成本相对偏高，限制了该项技术在煤矿的试验与应用。在市场经济条件下，充填技术的关键是充填材料的选取及如何降低成本。另外就是充填技术本身，它应该包括充填系统与开采系统的协调；充填运输系统的畅通；充填后材料的力学特性等。顺利解决上述问题将根本改变将来我国经济发达区域的开采技术。为了降低充填成本，基于岩层控制的关键层理论，提出了部分充填（条带充填）控制开采沉陷的思路：仅充填部分采空区，只要保证未充填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定，就可有效控制地表沉陷。
2.煤与瓦斯共采。
瓦斯是一种新能源，既可以用来发电，也可用作工业燃料、化工原料和居民生活燃料。因此若在开采高瓦斯煤层的同时，利用岩层运动的特点将煤层气开采出来将是我国煤层气开发的一条重要途径。减少巷道内的瓦斯含量，有效预防事故发生，让高瓦斯煤层变成低瓦斯煤层，实现安全生产。
3.保水开采。
保水采煤在不同的矿区有不同的技术内涵，缺水矿区要以水资源保护和利用为主；大水矿区，要以减少水资源破坏和防治水灾害为主。因此，保水开采包含水资源保护、水资源利用（煤水共采）和水灾害防治等多项重要内容。煤矿开采过程中破坏了地下含水层的原始径流，大量排出地下水；采空区上方导水裂隙带与地下水体贯通，形成大规模地下水降落漏斗，造成区域含水层水位下降，直接影响到区域水文地质条件。采动影响稳定后产生的地表沉陷往往影响到地表水体（河流、湖泊、井泉等）的原来形态，造成部分沟泉水量减少甚至干涸；影响当地居民正常的生产生活，进而影响区域植被生长，甚至土地沙漠化。我国大部分矿区处在干旱半干旱地区，而每年采煤破坏地下水22亿m3，可见保水开采具有重要的意义。
4.煤矸石的综合利用。
煤矿企业减少矸石排放的主要措施是将巷道布置在煤层内，也可以根据煤矸石的特点，进行综合利用。煤矸石分二类：一类是随着矿井建设、开拓掘进而产生的矸石，俗称“岩矸”，可以将井下岩巷掘进矸石不提升出井，将矸石充填到采空区，或进行巷旁与废弃巷道充填及矸石充填置换井下煤柱等。另一类是煤炭洗煤加工而产生的附产品，如洗选黑矸、筛上物、煤泥等，此类矸石可用于发电、供热，燃烧物还可用于制造砖、水泥、混凝土、砌砖、陶粒等。
5.煤炭地下气化技术。
煤炭地下气化是一种整体绿色开采技术，我国于1958～1960年曾在16个矿区进行试验。煤炭地下气化的特点是把埋藏在地下的煤炭直接变为煤气，通过管道把煤气供给工厂、电厂等各类用户，使现有的地下作业改为采气作业，是开采煤炭的一种新工艺。目前我国的地下气化技术仍处于工业试验阶段，有很多问题需要去研究和探索。
6.减沉开采。
减沉开采技术主要包括条带开采与充填开采。条带开采技术存在的主要问题是采出率低、浪费大量煤炭资源；而传统的全部充填开采技术存在的主要问题是充填成本相对煤炭价格偏高、充填材料来源受限、充填量大、充填工艺不能适应煤矿高效开采要求。为了降低充填成本，基于“关键层理论”，相关学者提出了部分充填（条带充填）控制开采沉陷的思路，并推广应用。近年来，我国在兖州、抚顺、大屯等矿区应用采空区上方离层裂隙注浆充填法也起到了减缓下沉速度和下沉量的作用，但开发廉价、性能优良的充填材料和提高对岩层移动控制规律的认识势在必行。
参考文献
[1] 缪协兴，刘卫群，陈占清.采动岩体渗流理论[M].科学出版社，2004，121—130
[2] 范立民.论保水开采问题[J].煤炭地质与勘探，2005，（5）
[3] 徐睿，谢亚涛，周坤鹏.煤炭绿色保水开采[J].矿业快报，2008，（6）：32