周曉彬

（汾西礦業(yè)集團公司 中興煤業(yè)，山西 交城030500）

循環(huán)經(jīng)濟是指遵循自然生態(tài)系統(tǒng)的自然循環(huán)和能量流動規(guī)律重構(gòu)經(jīng)濟系統(tǒng)，將經(jīng)濟活動高效有序地組織成一個“資源利用一綠色工業(yè)一資源再生”的封閉型物質(zhì)能量循環(huán)的反饋式流程，保持經(jīng)濟生產(chǎn)的低消耗、高質(zhì)量、低廢棄，從而將經(jīng)濟活動對自然環(huán)境的影響和破壞降低到最低程度。綠色開采是綠色礦業(yè)的核心內(nèi)容之一[1]。綠色開采技術(shù)主要包括以下內(nèi)容：①水資源保護一形成“保水開采”技術(shù)；②土地與建筑物保護一形成離層注漿、充填與條帶開采技術(shù)；③瓦斯抽放一形成“煤與瓦斯共采”技術(shù)；④煤層巷道支護技術(shù)與減少矸石排放技術(shù)；⑤煤炭地下氣化技術(shù)。

1 煤礦綠色開采的重要性及意義

隨著礦山的開發(fā)，礦區(qū)排放大量廢水，它們主要來自礦山建設(shè)和生產(chǎn)過程中的礦坑排水，矸石堆受雨水淋濾、滲透溶解礦物中可溶成分的廢水，各種設(shè)備、車間、油庫等油類的污染源，地面雨、雪水或地表水體通過井口、地面塌陷區(qū)、斷層、裂隙等各種滲漏通道而進入井下的水，井下各種作業(yè)用水、漏水，廢舊巷道及老窯的積水及勘探鉆孔滲漏水等。礦井長年累月大量疏排地下水，破壞了地下水的天然平衡狀態(tài)。當?shù)V山排水量和供水量大于地下水補給量時， 地下水位持續(xù)下降，造成水資源枯竭，礦業(yè)工業(yè)城市出現(xiàn)了困擾人們的水荒，從而影響工礦企業(yè)和城市的發(fā)展。環(huán)境是人類賴以生存和健康發(fā)展最重要的基本生態(tài)環(huán)境之一，我國地下水污染問題表現(xiàn)為大城市和重工礦城市地下水次生污染十分明顯。

隨著礦山的開發(fā)和利用，礦山環(huán)境問題和因其引起的各種次生地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象已逐步顯露端倪，有的還造成嚴重后果[2]。 因此，“資源開采—環(huán)境保護一礦區(qū)可持續(xù)發(fā)展”的平衡關(guān)系，是進行資源開發(fā)所面臨的全局性課題。煤炭資源“綠色開采”是符合這一平衡關(guān)系的礦區(qū)開發(fā)模式，稱之為可持續(xù)發(fā)展的“綠色礦區(qū)”模式，其核心內(nèi)容之一就是要實現(xiàn)綠色開采。 綠色開采的重大意義在于：

（1）綠色開采要求開采技術(shù)水平提升。 我國煤炭行業(yè)整體技術(shù)水平較低，長期走粗放型發(fā)展路子，生產(chǎn)集約化程度很低。綠色開采必然要求多層面、多角度的技術(shù)創(chuàng)新。 （2）綠色開采要求系統(tǒng)高效利用產(chǎn)品。綠色開采要求從廣義資源的角度看待礦區(qū)范圍內(nèi)的煤炭、地下水、煤層氣、土地、煤矸石以及在煤層附近的其他礦床等可用資源，在追求最佳經(jīng)濟效益和社會效益的同時，盡可能減少對環(huán)境的負面影響。（3）綠色開采要求全面評價企業(yè)效益，綜合考慮生態(tài)環(huán)境。 綠色開采以生態(tài)大系統(tǒng)的觀念來看待、評價企業(yè)的經(jīng)濟活動，實現(xiàn)生態(tài)大系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。 這自然要求企業(yè)在追求自身經(jīng)濟效益的同時，要全面考慮社會效益與環(huán)境效益。

2 煤礦綠色開采技術(shù)的應(yīng)用與成效

煤礦綠色開采以及相應(yīng)的綠色開采技術(shù)，在基本概念上是從廣義資源的角度上來認識和對待煤、瓦斯、水等一切可以利用的各種資源，基本出發(fā)點是防止或盡可能減輕開采煤炭對環(huán)境和其他資源的不良影響，目標是取得最佳的經(jīng)濟效益和社會效益[3]。

2.1 保水開采

保水開采就是在采煤的過程中對地下水資源進行保護并對礦井排水進行資源化利用。我國西北干旱缺水礦區(qū)應(yīng)重視保水開采技術(shù)的研究，將保水開采作為礦區(qū)綠色開采的重點。 保水開采技術(shù)體系如下圖1 所示。

圖1 保水開采技術(shù)體系

煤層開采后，隨著上覆巖層中關(guān)鍵層的破斷，在該區(qū)域內(nèi)地下水將形成下降漏斗。地下水位能否恢復(fù)，取決于隨著工作面的推進，上覆巖層中無軟弱巖層經(jīng)重新壓實導(dǎo)致裂隙閉合面形成的隔水帶。若有隔水帶，則隨著雨水的再次補給，下降漏斗將隨之消失，地下水位也隨之恢復(fù)。 而它對地面生態(tài)的影響則決定于漏斗形成與消失的時間間隔。我國西北部分地區(qū)煤層頂板為厚層堅硬巖層，表土層薄，煤層開采后頂板破、斷裂縫從井下采空區(qū)貫穿地表，原有頂板含水層的水全部通過巖層裂縫漏失，造成區(qū)域淺層地下水資源枯竭。 只有對巖層裂縫進行人工注漿封閉、阻斷地表雨水滲漏，才能逐步恢復(fù)原有含水層[4]。

2.2 煤與煤層氣（瓦斯）共采

煤與煤層氣（瓦斯）共采就是將煤炭和賦存于煤層中的瓦斯都作為礦井的資源加以開采，實現(xiàn)兩種資源的共同開采。 我國高瓦斯礦區(qū)應(yīng)重視煤與煤層氣（瓦斯）技術(shù)的研究，將煤與煤層氣（瓦斯）共采作為礦區(qū)綠色開采的重點。煤層氣開采方法分為煤層采前預(yù)抽和采動卸壓抽采。針對煤礦瓦斯供應(yīng)量的不穩(wěn)定，周期也不很長的問題，德國開發(fā)了集裝結(jié)構(gòu)的移動式綜合供暖發(fā)電廠，將所有供暖發(fā)電設(shè)備裝在集裝箱中，既有利于減少投資風險、縮小電廠空間、少占地，又能加快建廠速度。

2.3 減沉開采

所謂減沉開采就是減少開采所引起的地表深陷，以保護土地資源和地面建筑物。 我國東部礦區(qū)及糧食與煤炭復(fù)合主產(chǎn)區(qū)應(yīng)重視 減沉開采技術(shù)的研究，將減沉開采作為礦區(qū)綠色開采的重點。 減沉開采技術(shù)體系如下圖2 所示。

圖2 減沉開采技術(shù)體系

充填技術(shù)是解決“三下”開采技術(shù)的重要組成部分，在國外它與采礦技術(shù)密切相關(guān)，目前我國充填技術(shù)的使用成本高，但如果將“充填體—上覆巖層—主關(guān)鍵層”視為統(tǒng)一結(jié)構(gòu)體來應(yīng)對地面建筑，并使其達到最低廉的成本，它將對地面有良好的控制效果，順利解決上述問題，將根本改變將來我國在經(jīng)濟發(fā)達區(qū)域的開采技術(shù)。

2.4 矸石減排

矸石減排就是減少煤礦矸石排放量、消除矸石山的堆積。 我國所有煤礦都應(yīng)重視矸石減排技術(shù)研究。 首先是少出或不出矸石，以煤巷取代巖巷，涉及到煤巷維護問題，需要不斷研發(fā)煤巷高效支護技術(shù)。矸石井下處理就是將井下巖巷掘進矸石不提升出井，通過建立井下矸石轉(zhuǎn)運、儲存與充填系統(tǒng)，將矸石充填到采空區(qū)，或進行巷旁與廢棄巷道充填及矸石充填置換井下煤柱等。矸石綜合利用包括將地面矸石作為減沉充填或復(fù)墾充填材料、矸石制磚、矸石發(fā)電等。

3 煤礦綠色開采的發(fā)展對策與前景分析

3.1 礦區(qū)開發(fā)要進行總體規(guī)劃

礦區(qū)開發(fā)可行性研究、礦區(qū)總體規(guī)劃、礦井運行可行性研究、礦井初步設(shè)計等應(yīng)對綠色開采做出詳細論述。主管部門要依據(jù)國家和行業(yè)法律、法規(guī)、政策和標準對可行性研究中有關(guān)綠色開采的內(nèi)容進行嚴格審查，對不符合規(guī)定的設(shè)計和規(guī)劃實行環(huán)保一票否決制[5]。

3.2 改革巷道部署，減少巖巷掘進量

采取“多做煤巷，少做巖巷”的原則，從根本上減少矸石排放量。全煤巷開拓部署方式已經(jīng)成為國內(nèi)外礦井建設(shè)的優(yōu)選設(shè)計方案，它不僅有利于煤炭的綠色開采，而且建設(shè)投資少，見效快，建井期間就可出煤。

3.3 合理選擇開采工藝

煤炭開采工藝直接影響原煤質(zhì)量和地面環(huán)境保護。應(yīng)根據(jù)煤層賦存條件和生產(chǎn)技術(shù)條件，在生產(chǎn)安全、高產(chǎn)高效的原則下，選擇合理的開采工藝。這不僅減少了巷道工程量，簡化了開采程序，實現(xiàn)了工作面高產(chǎn)高效，而且減少了分層開采時矸石的混入量。對于特厚煤層，則推行放頂煤開采，選擇合理的放煤工藝，將有鏟降低含矸率。

4 結(jié)論

總之，目前我國在煤礦綠色開采技術(shù)的應(yīng)用方面還有很長的路要走，由于受傳統(tǒng)開采方法的和眼前利益的影響，部分煤礦企業(yè)還處于高污染高排放的開采階段，因此國家和有關(guān)部門應(yīng)給予資金和技術(shù)的大力支持，以推動煤礦綠色開采技術(shù)的快速發(fā)展。

［1］劉見中,申寶宏,姜鵬飛,周宏偉,任懷偉,吳剛.提高我國煤炭科學(xué)產(chǎn)能的技術(shù)對策[J].煤炭科學(xué)技術(shù)，2013（01）：21-24.

［2］公建祥,梁京園.低氣壓風力管道輸送技術(shù)在煤礦矸石充填過程中的應(yīng)用[J].煤炭技術(shù)，2013（03）：93-95.

［3］郭力,何朋立.采空區(qū)充填效果的隨機規(guī)律研究[J].金屬礦山，2013（04）：36-39.

［4］李順云,董昶.基于計算機技術(shù)的煤礦綠色開采[J].煤炭技術(shù)，2012（05）：66-68.

［5］姚寶志.煤礦井下矸石充填技術(shù)與地面減沉效果[J].煤礦安全，2012（06）：47-49.