浅析煤矿开采技术及绿色开采技术.docx
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浅析煤矿开采技术及绿色开采技术
浅析煤矿开采技术及绿色开采技术
【摘要】在自然资源中,煤矿资源是重要的组成部分。
社会经济建设步伐的加快,使矿产资源需求量逐年提高,煤矿资源因此而导致过度开采,不仅造成了矿产资源短缺,而且严重地破坏了自然生态环境。
为了能够降低自然资源的消耗,“循环经济”这一概念被提出来,倡导资源合理再利用,实现资源再生和生态环境的可持续发展。
“煤矿绿色开采”的概念随之被提出来,其目的是在煤矿开采的过程中,要降低消耗,降低废弃物排放量,建立高质量可再利用的生产模式,以减少矿产开发对周围环境的影响。
本论文针对煤矿绿色开采技术进行研究,着重探讨绿色开采措施,并提出具有实际应用意义的应对策略。
【关键词】煤矿;绿色开采;充填开采
全球变暖问题是人类目前最为担忧的问题,人类对自然资源的盲目消耗、全球气候的变化等等,都是各个国家、各个行业需要承担的责任。
中国作为发展中国家,在世界中占有重要的地位。
近些年来,中国积极倡导循环经济、低碳经济,为经济社会的可持续发展做了诸多卓有成效的工作。
在此基础上“绿色开采”作为煤炭开采的技术理念被提出来,同时也为煤炭行业的健康发展指明了方向。
1“绿色开采”的内在涵义
工业的发展,导致自然生态失衡的状况屡次发生。
基于自然生态的保护以及人类的自然资源循环再利用等等相关方面的考虑,“绿色开采”作为循环经济中的一项重要原则被提出来。
1.1“绿色开采”的界定
绿色开采是企业快速稳定发展的基本途径,能够降低煤炭开采所造成的生态环境破坏,那么绿色开采作为煤炭工业在发展进程中的必由之路,要求煤炭开采中要确保与环境发展的和谐性。
基于煤炭开采的过程中对自然环境必然会造成不良影响,就需要将“绿色开采”作为一个开放而复杂的系统,其中的重要构成元素中,除了基础理论是有必要掌握的,同时还要考虑到煤炭开采的技术工艺、煤炭绿色开采系统的优化以及有关政策法规等等。
虽然这些元素分属于不同的研究领域,但是处于“绿色开采”系统当中,就要从整体性的角度,运用联系的观点思考该系统中的不同元素的影响以及相互之间的关系,以降低煤炭开采对环境的不良影响,不仅提高了煤炭企业的经济效益,而且还创造社会效益。
1.2绿色开采与环境友好关系的建立
煤矿企业实施绿色开采,就是将煤炭开采与周围的生态环境建立环境友好关系。
在煤炭开采的过程中,要将煤矿开采的可持续发展理念建立起来,从煤炭开采的源头出发,深入研究采煤工艺技术,同时对新开发的技术实施必要的试验研究,以控制好岩层,并采取相关技术将传统的煤炭开采工艺改变,根据煤矿开采的实际逐渐完善工艺技术,以避免由于煤矿开采而造成环境破坏。
为促进中国采矿业的健康稳定发展,就要在煤炭资源开采的过程中,遵循环境保护、高效回收且安全系数很高的开采技术。
2实施“绿色开采”的重要意义
2.1煤炭开采的过程中会引起岩层移动,导致生态环境问题出现
在煤炭开采的过程中,对周围环境所造成的破坏主要是基于煤矿开采所造成的很容易引起岩层移动,并因此而造成地表沉陷,地面上的建筑设施遭到损坏,农田也因此而被严重污染。
矿区的生态环境问题因此而形成,其独特性主要体现在矸石堆积、村庄迁徙,地下水供水不足而导致土地沙漠化。
由于煤炭开采而破坏了土地资源,以地表出现现象以及压占矸石山为主。
2.2煤炭开采所造成的水资源污染
当实施煤炭开采的时候,矿物内所含有的有害元素很容易融入到地下水中,造成了严重的水源污染。
实施“绿色开采”,可以对岩层移动实施有效控制,从而对岩层中的瓦斯流动以有效控制,不仅遏制了瓦斯事故的发生,而且还使瓦斯隐患得以消除。
由瓦斯排放所造成的环境污染在一定程度上得以控制。
煤炭开采过程中对周围环境,尤其是水资源的污染是会造成水资源的破坏。
疏干排水和导水裂隙的建立,会由于人为原因或者采动原因而造成的地下水资源污染。
2.3矸石山的自燃现象严重地污染了空气
矸石山存在着自燃现象,在燃烧过程中向空气中释放大量含有危害元素的气体,从而导致了大气环境严重污染,如煤层瓦斯抽放就是矿产开采中所形成的。
实施“绿色开采”是采用回填技术和充填技术,将采空区填实,避免了孤岛工作面存在,甚至于可以忽略冲击地压形成的概率。
随着矿井开采深度的增加,矿山压力及冲击地压现象伴随而来,虽然对冲击地压现象无法从根本上得以解决,但是会因为产生冲击地压而形成“孤岛”工作的局面。
3绿色开采的技术体系
在煤矿开采初期,自然生态环境是协调稳定的。
当进入到生产阶段后,以传统的煤炭开采方式,煤矸石就要被排放到地面上,形成了“矸石山”。
煤矿区的生态环境问题主要来源于此主要体现为地表建筑物塌陷,并出现不同程度的开裂农田遭到破坏,随之而来的就是压煤村庄搬迁。
绿色开发技术体系中,较为常用的绿色开采技术主要为四种技术,即“矸石回填法”和“采区煤矸分离法”、“采区煤矸石洗选法”和“井下污水处理法”。
3.1矸石回填法
“矸石回填法”是煤矿普遍采用的绿色开采技术之一。
具体做法是运用专用钻孔漏,将地面的煤矸石漏到井下,以专用列车将漏下的煤矸石运输到采区矸石仓,经过破碎处理后,煤矸石经过充矸皮带被运输到采空区。
煤矸石被充填到采煤工作平台上,使矸石山所占面积很多,不仅充实采空区,而且地表无塌陷,
采用“矸石回填法”,就是要通过矸石回填,实现退矸还农。
要实现矸石不升井的效果,就是要将矸石集中存放在矸石袋内,使用充矸溜子,将矸石袋带入采空区。
但是在地面钻孔充矸工作中,还会受到自然因素的影响,比如暴风雨和飓风等等,都会对充矸工作有所限制。
3.2采区煤矸分离法
在新开拓采区中,还要并列创建一个煤仓、矸石仓,以及运输系统。
运煤的时候,要将矸石仓关闭,原煤被直接灌入煤仓。
当在掘进工作中,遇到了断层或者穿煤层施工,往往岩石含量较多。
在灌矸石仓的时候,要将煤仓关闭,漏下的矸石进入矸石分离系统后,还要通过矸石分离系统卸载。
3.3采区煤矸石洗选法
如果在掘进的过程中,掘进工作面以半煤岩为主,当掘进运输系统无法实习实现分离的时候,就可以将小型洗选装备设立起来。
煤与矸石的混合物可以被卸载到小型洗选装备中以洗选的方式对煤与矸石进行区分,做好隔离工作。
原煤运输系统可以对煤进行分配,并将被分离出来的矸石进入矸石运输系统。
3.4井下污水处理法
当矿井下面有污水存在,要将这些污水集中排放到中央水仓后,利用中央水仓的仓口上所安装的污水处理装置对污水进行处置。
井下污水处理法要与煤泥压滤装置配合使用。
对于井下污水,运用煤泥压滤装置进行过滤,煤泥可以经过技术处理后,将其压缩成煤饼。
如果污水中仍然含有煤污水,则可以将污水输入到污水处理装置中净化之后,就可以而运用中央水仓水泵向地上排列。
此时,井下水中所含有的有害物质都被排除了,将其进行农田灌溉,对农作物生长具有一定的促进作用。
4中国的煤矿开采技术中所存在的问题
中国在能源开发领域取得的不小的成就。
特别是在近几年来,各种能源技术,包括石油、天然气以及风电、水电、核电等等都形成了突飞猛进的发展态势。
但是从中国的能源分配情况来看,煤依然是主要的能源消费。
中国的煤炭行业作为基础能源行业,直接关乎到国民经济发展。
煤炭开采过程中所出现的环境问题和安全问题,都将影响到煤炭行业的发展状况。
4.1环境问题
环境问题主要是指由于煤矿井下开采而导致水土流失、地面塌陷,加之废水排放以及煤矸石对方,就会影响到当地的空气质量。
矿井瓦斯是甲烷为主要成分的有害气体,存在于煤层气当中。
煤矿发生重大安全事故,瓦斯是最主要的祸根,同时也是温室效应气体中的主要成分,其在全球变暖中所占有的份额大约为16%,虽然从含量的角度而言,仅次于二氧化碳,但是,由于甲烷而造成的温室效应确是二氧化碳的20倍左右。
中国在煤层资源上位居世界前列,但是由于煤层是透气性低于安全标准要求,因此而很难在在开采前抽出。
4.2安全问题
近几年来,关于煤矿瓦斯爆炸的新闻时有出现。
大规模的瓦斯爆炸很容易引起公众对煤矿安全的担忧。
如果出现群死群伤的事件,就会使煤矿事故上升到社会实践,并因此而成为专注的焦点。
煤矿事故的发生存在着多种客观因素。
但是如果出现重特大伤亡事故,在反思事故发生原因的同时,还要对各级监督管理单位、经营单位以及科研服务单位进行审查。
纵观中国所发生的煤炭安全事故,主要表现为小煤矿无论是生产工艺,还是安全设备都相对落后,加之煤炭开采量大都会导致煤炭安全事故发生。
此外,在人力资源管理上,由于没有实施科学化管理而导致人才流严重流失,加之科技投入不足,技术管理不善,即便是煤矿安全总体形势良好,也会由于安全投入和治理不到位,而使煤矿产量增加,而死亡人数正呈现上升的趋势。
5煤矿绿色开采技术
5.1开采煤矿会影响到地下水分布情况
在开采煤矿的进程中,随着破断的关键层出现,区域内的地下水会形成地下水渗漏。
此时,如果对裂缝处重新压实,会使裂缝闭合,因而形成隔水带。
伴随着雨水的增多,由于关键层破断而形成的下降漏斗就会逐渐消失。
下降漏斗在从形成到消失之间所形成的时间间隔,对地面生态具有一定的影响。
随着煤层的开采,会有多个水位降落漏斗形成,第四含水层紧密联系着煤系底层,因此而导致该含水层的水资源永久破坏。
煤层的开采会有导水裂缝形成,很容易导致含水层的水位下降。
可以确定,钻孔孔底至煤层之间的距离与水位下降之间存在着必然的联系。
那么,为了在煤层开采的过程中,同时保护地下水资源,可以采用保水开采技术。
在煤矿开采后,地表水会暂时性地形成下降的水漏,但是,在短时间内仍然能够股恢复到原来的状态。
在实施保水开采技术的时候,还应该对水位的变化进行观察,研究变化的水位影响到地表生物根系所发生的变化。
此外,绿色开采技术还可以用于防治底板承压水。
5.2开采煤矿的同时开采瓦斯
中国的煤层具有较高的变质程度,不仅渗透率地,而且还具有较低的含气饱和度。
这种地质状况对开采煤层瓦斯的采前预抽非常不利。
正因为如此,中国的采前地面煤层气井中,单井产达到稳定高产的极少。
当进行煤矿开采的时候,受到岩层移动的影响,即便是煤层的渗透率很低,其渗透率此时也会猛增至数百倍之多,非常有利于瓦斯的移动和抽放。
那么,在煤矿开采的过程中施行瓦斯共采不仅可以提高矿井的安全系数,而且还能够将更为洁净的能源开采出来。
特别是高瓦斯煤层,将开采过程中而导致的岩层移动特点充分地利用起来,可以为中国的煤层开采开辟一条绿色开采途径。
5.3煤炭地下气化的绿色开采技术
煤炭地下气化对传统采煤方式以根本性的变革。
从技术性的角度而言,在热化学反应下,
地下煤炭会发生转化,形成可燃气体。
作为一项整体绿色开采技术,煤炭地下气化不仅降低了居高难下工程量,而且还减轻了艰苦作业程度,使煤炭开采过程中所造成的环境污染程度有所降低,避免了由于煤炭燃烧而危害到生态环境。
到目前为止,煤炭地下气化技术已经经历了十多年的研究,除了较为完善的理论研究之外,还积累了大量的实践经验,为我国绿色煤炭开采技术的深化研究奠定了基础,同时也促进了煤炭地下气化技术的深入研究。
基于目前煤炭地下气化技术的研究成果以及在实践应用领域中所存在的问题,该项技术要达到绿色开采的意义,就要进一步解决以下各项问题。
其一,煤炭地下气化技术要具有应用价值,就要符合用户的需求,因此,煤炭地下气化要有所提升。
其二,在进行煤炭地下气化技术研究时,要将气化燃烧的速度以及燃烧的位置作为控制技术的重点,并深入研究经过燃烧后,气化炉体结构所产生的变化,并分析由此而带来的地面沉降变化。
其三,当地下煤炭气化的时候,会有苯和酚等等致癌物质产生,其会对生态资源,特别是地下水资源产生不良影响,那么,如果使地下煤炭气化的过程中不会导致苯和酚因扩散而污染环境,还是一项值得研究的重点课题。
其四,煤炭燃烧后,会有大量的二氧化碳被释放到空气中,严重地污染了空气环境,这也是造成地球温室效应的一个重要因素。
6煤矿绿色开采技术的发展前景
鉴于煤矿开采对地球环境所造成的不良影响,实施煤矿绿色开采技术,对生态环境保护具有重要的意义。
煤矿开采是一项艰苦的工作,而实施煤矿绿色开发更是一项艰巨的任务。
在进行开采的过程中,需要对煤矿所在地域进行勘测,并查验煤矿的特点,以实施不同的绿色开采方式。
6.1高瓦斯矿井可以采用煤矿与瓦斯同时开采的技术
高瓦斯矿井进行煤矿开采的危险系数是很高的,而瓦斯又是一种新的清洁能源。
那么,在开采煤层的过程中,可以同时进行瓦斯开采,以将含有一定甲烷成分的瓦斯资源充分地利用起来,变害为利。
从瓦斯在应用领域的价值来看,其不仅可以用来发电,作为居民生活燃料,而且还可用于化工原料和工业燃料。
当煤炭开采的时候,岩层运动的特点为瓦斯开采创造了有利条件。
实施煤矿与瓦斯共同开采,不仅可以降低巷道内的瓦斯含量,而且还可以降低矿井瓦斯爆炸的发生率,使高瓦斯煤层变转变成为低瓦斯煤层,对安全事故具有有效的预防作用。
6.1运用保水开采方法,可以确保地表和地下水资源不受破坏
当进行煤层开采的时候,会出现岩层的关键层断裂的现象,这样就会在煤矿开采区域形成下降漏斗,导致地下水下渗。
为了使得地下水位得以恢复,可以采用保水开采方法,即煤矿开采的过程中,采用合理的采煤工艺或者地面注浆技术,以确保地表水和地下水不会因岩层断裂而遭到破坏。
为了确保煤矿开采后,地下水位能够顺利恢复,可以采用重新压实的方式,将软弱的岩层裂缝封闭而形成隔水带,使煤矿开采区域内的地下水干枯问题得以解决。
重视保水开采技术的研究,可以保护水资源,同时还要对矿井水资源合理利用,并将其作为保水开采技术在矿区绿色开采的重点。
7结语
综上所述,地球的温室效应成为了需要直接面对的问题。
如果全球变暖,就会导致人类赖以生存的各项元素,包括空气、水、食物以及土地等等,都会逐渐变少。
人类的未来可持续发展与自然生态之间所存在的密切关系,已经越来越被世界各国所认识。
煤矿作为我国的重点能源材料,以传统的开采技术所造成的资源浪费以及环境污染已经成为了迫切需要解决的问题。
绿色开采技术成为了解决煤矿开采中所造成的各种问题的有效途径,其所发挥的作用不仅可以带来良好的社会经济效益,而且还促进了人与自然的协调可持续发展。
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