試論我國煤礦的綠色開采技術
工程技術
作者：梁誌偉
【摘要】針對傳統煤炭開采方式給自然環境與人文環境造成的破壞，本文介紹了綠色開采技術的概念與現狀，並著重介紹了保水開采技術、煤與瓦斯共采技術、充填開采技術、煤炭地下氣化技術等綠色技術的特點與應用，它對我國建設資源節約型社會具有重要指導意義。
【關鍵詞】綠色開采；保水開采技術；煤與瓦斯共采技術；充填開采技術；煤炭地下氣化技術
引言
傳統煤炭開采方式會在不程度上給自然環境與人文環境造成汙染和破壞。首先，開采產生的大量矸石通過礦車托運到地表，浪費了廣闊的土地資源，且有自然發火的危險，不利於人們的生命財產安全；其次，傳統方式破壞了原岩結構，容易造成瓦斯逸散，給煤炭生產埋下了安全隱患；再者，傳統開采容易造成礦區地表深陷，進而影響周邊居民的生產與生活。
基於以上認識，半個世紀以來我國許多專家和學家開展了對如何提高煤炭安全生產效率、節約生產成本並改善生態環境的研究，其中中國礦業大學錢鳴高院士是最具有代表性的人物之一，他早在2003年便提出了綠色開采的概念與技術體係。綠色開采技術指的是通過研究采煤工藝、方法、岩層控製等相關技術，對煤炭開采工藝進行改進，從而提升煤炭開采的環保性、高效性和安全性，以提高煤炭采出率，和避免開采過程造成的地表沉陷、大氣汙染、水汙染等問題。其技術體係主要包括以下內容：水資源保護—“保水開采”；瓦斯抽放—“煤與瓦斯共采”；土地與建築物保護—“充填開采”；排放矸石占用土地汙染環境—“煤炭地下氣化”等。
1、保水開采技術
保水開采在定義上與防治潰水存在差別，防治潰水是煤礦開采時防止水潰入工作麵從而保證工作麵安全高效的開采，而保水開采是避免采空區上下岩層移動破壞，從而保持原來的水文地質條件。不同的煤層覆蓋條件，不同地區的煤炭開采給水資源所造成的影響各不相同。很多地區煤礦開采是在河流、湖泊甚至海下進行采煤，顯然這些地區煤礦開采對水資源的影響較小。有一些地區，煤礦開采後對水文地質的影響不大，煤礦開采後暫時可能會形成下降漏鬥，但隨著地表雨水的供應，下降漏鬥會慢慢變小並最終消失。而在另一些地區，煤礦開采後會使水文地質發生巨大變化，造成水資源的巨大損失，給生態環境造成巨大的破壞。
保水開采技術作為整個綠色開采係統的一個非常重要的部分，是解決水資源問題的根本途徑。它是以關鍵層理論、礦山岩層移動規律及岩層裂隙岩體滲流理論作為理論指導，通過留設防水煤柱和注漿加固的方式來控製導水通路的發展，能有效延緩潛水的滲流速率並保證隔水層的穩定，從而達到保水開采的目的。近年來，保水開采技術被普遍運用到工程實踐中，並取得不錯的效果，同時，工程應用也推動了保水開采技術的發展，使得其應用範圍得到不斷的拓展。
2、煤與瓦斯共采技術
瓦斯主要成分是烷烴，其中甲烷占絕大多數，另有少量的乙烷、丙烷和丁烷，此外一般還含有硫化氫、二氧化碳、氮和水氣，以及微量的惰性氣體，又稱煤層氣，它既是礦井有害氣體也是潔淨能源。“有害”是指瓦斯濃度達到一定數值後能與空氣結合產生大爆炸，嚴重威脅著煤礦生產安全，而“潔淨”是指瓦斯作為一種燃料不會給環境造成影響。因此，在經過徹底研究了瓦斯的兩麵性之後，我們應該利用它的經濟價值和社會價值來服務於礦區生產。其主要技術途徑有：
1）采前抽采。采前抽采的方式有穿層鑽孔采前抽采、順層鑽孔抽采和枝狀長鑽孔抽采等，是通過卸壓機理而實現，它能有效地改善煤礦安全生產環境，但還是存在一些技術上的難題，如在煤體透氣性差的區域采前抽采效果不太理想。
2）煤與瓦斯共采。該技術主要采用卸壓瓦斯抽放方式，由於采動影響圍岩的應力會重新分布，此時瓦斯會從重高應力區向低應力區流動，我們可以運用這個原理通過鑽孔或埋管將瓦斯抽出。抽放瓦斯的部位通常可設在鄰近層、采空區、掘進巷道等區域。