煤矿绿色开采技术
新时代煤矿绿色开采技术研究
新时代煤矿绿色开采技术研究资源短缺、环境污染已牵制我国经济发展，绿色开采成可持续发展的唯一出路。
同时，矿山安全形势虽有改善，但重特大安全事故屡有发生。
采用安全高效绿色开采技术也成为必然。
基于此，本文通过对煤矿绿色开采技术进行研究，新时代煤矿绿色发展建言献策。
标签：煤矿;绿色开采;环境保护“绿色矿山”是遵照国家政策法规办矿，从集约利用矿产资源和环境保护出发，以规范管理、技术创新、节能减排、土地复垦等为手段，以实现经济效益、环境效益、社会效益、资源效益相互协调统一为目的，将可持续发展理念贯穿于矿山建设、生产的全过程。
一、绿色开采的理念与内涵绿色开采将环境影响和破坏降到最低，实现绿色矿业，建立绿色开采技术体系。
绿色开采技术的内涵和特点：（1）广义定义矿产资源、地下水、土地、尾矿等;（2）减捂巧采对环境的破坏目前，资源短缺、环境污染已牵制我国经济发展，绿色开采成可持续发展的唯一出路。
同时，矿山安全形势虽有改善，但重特大安全事故屡有发生。
采用安全高效绿色开采技术也成为必然。
缘色开采联系清洁生产，涉及开采与持续发展、开采与环境协调。
钱鸣高院士首先提出了绿色开采技术体系和关键层理论，岩层控制的关键层理论为绿色开采研究提供了一个理论平台。
他之后的专家继往开來，完善煤炭资源绿色开采技术体系，见图1煤炭资源绿色开采技术体系。
煤炭作为最基础的能源，为大众生活提供了便捷，但是其带来的大气污染、水污染、噪音污染等问题也不能忽视。
通过推行煤炭绿色开采技术，可以从源头上减少废弃物的排放，减少了对环境的破坏，还能一定程度上提高煤炭开采量和开采效率。
另外，煤炭绿色开采技术还能对瓦斯等有毒废气进行回收处理，消除废气中存在的有害物质，使得一些废弃物可以得到二次利用，减少了资源的浪费。
煤矿绿色开采技术可以降低开采的难度，提高工作效率，有利于煤矿企业的长远发展和经济利益的提升。
二、煤矿绿色开采的相关技术2.1保水开采技术保水开采是指在煤炭开采过程中保护周边水域不受污染的绿色开采技術。
关于煤矿绿色开采技术的探讨
关于煤矿绿色开采技术的探讨
马飞 王庆（ 郑州鹤郑矿业投资管理有 限公 司， 河南 郑州 ４ ５ ０ ０ ０ １ ）
摘
要： 本文针对煤矿开采过程 中所 造成 的环 境等问题 进行分析 ， 探讨 了煤矿绿色开 采技术 ， 为煤矿绿色开采技术 革新 提出可行
建议 。 关键词 ： 煤矿 开采 ； 技术革新 ； 绿色 开采
２ ． 环境 污 染（ 包括 自然环境 和社 会环境 ）
１ ） 水 污染 、 水 位下 降 在 煤矿 开采 过程 中 ， 很 容易 产 生 废水 ， 而且 矿 井 中 的废水里含有大量的悬浮物等 ， 污染物的浓度较高， 特 别 是流 经含 硫铁 矿煤 层 的矿 井 时 污染 浓 度 更 高 。如 果 直接排人地面或河流流域 ， 将严重污染地 面的水体 ， 一 旦污染的水体流人农 田， 水体流入住户 ， 将会造成不可 估 量 的破 坏 。 由于 煤 矿 在 开 采 的 过 程 中 ， 破 坏 了 原 始 的水体径流 ， 随着上覆岩层中关键层的断裂会产裂隙 ， 在 该 区域 内的 隔水 带 会 破 坏 ， 造 成 水 资 源 沿着 裂 隙 渗 漏， 造成地表水及地下水无法正常补给水位下降 。 ２ ） 地 表下沉 煤矿的地下采掘活动不断增大 ， 使采空区增多 ， 造 成岩层移动以及破坏 ， 引起岩体周 围的应力场 、 地压 、 节理 裂 隙 等 的相 关 变 化 ， 从而造 成地面沉 降与塌 陷。 这些都会对地面建筑物 、 水体 、 道路等受到影响。 ３ ） 大 气环 境 的污染 问题 由于 在煤 矿开 采 的过程 中所 排 出 的煤 矸 石 一般 情 况下都会就近堆放。所 以， 随着堆放 的煤矸石存量 的 逐步 增加 ， 石 堆 场 所 占 的面 积 也 随 着 时 间 的延 长 而 逐 步 扩大 。在煤 矸 石 经 雨 蚀 、 风化 、 自燃 后 ， 使 其 土 地 表 面 风化层 的物质 ， 在风 力作 用 下 进入 大 气 层 ， 造 成 大气 环境 的严 重 污染 。 ４ ） 植 被破 坏 由于煤 矿 的开采需 要 大 量 的破 坏 地 表 ， 砍 伐木 材 。 据统计 ， 一个主要经营煤炭开采 的城市 ， 仅煤矿开采业 年就需消耗掉 ｌ ０ 万立方米左右的木材 ， 这就从客观
浅析采矿工程中的绿色开采技术
浅析采矿工程中的绿色开采技术摘要：在随着我国社会经济和科学技术持续的发展下，也为了进一步提高采矿工程开发的水平，必须扩大了采矿开采的深度以及开发规模，但同时也对自然生态环境造成严重破坏。
为了减少污染且，相关企业必须了解绿色开采技术，要积极研究并运用煤矿绿色开采技术。
基于此，本文主要探讨绿色开采技术的价值，然后通过对常见的绿色开采技术进行应用分析。
关键词：采矿工程；绿色开采技术；应用引言当前，我国社会经济发展依然无法脱离采矿能源支持，一旦采矿能源无法稳定供应，将严重影响人们的生产生活，因而切实保障采矿开采效率非常关键。
新时代，我国采矿产业供应链正在不断完善，在对各行业发展起着重要作用的同时，也对采矿行业的未来发展提出了更高的标准和要求。
立足于实际，采矿能源开采过程中仍然存在一些问题，尤其是其对于环境的污染和破坏已成为当前亟需解决的重点难题。
为贯彻落实可持续发展理念，真正实现绿水青山就是金山银山，在开采过程中必须重视应用绿色开采技术，并且借助对于采矿绿色开采技术的宣传、介绍以及推广应用，使其不仅能为实现合理开发现有采矿能源提供先进的技术支持，也能为与节约能源和保护生态环境等工作之间形成统筹协调的良好局面创造有利条件。
1采矿工程绿色开采技术的概念采矿工程绿色开采技术是指在开采煤炭的过程中为遵循可持续发展原则和生态规律，尽量避免造成环境污染和生态破坏而使用的具有环保性、高效安全性、可持续性，且能将生态、资源和经济效益三者结合起来的一种采矿工程开采技术。
相较于传统采矿工程开采技术，煤矿绿色开采技术具有以下几个更深层次的内涵和特点：1)采矿工程绿色开采技术要求从广义角度重新审视煤、瓦斯、地下水、矸石及废土、废石、废渣等一切资源，通过制定合理的方案对这些资源进行再利用，以实现资源的最大化利用，同时减少资源浪费和环境污染。
2)采矿工程绿色开采技术要求从源头减少乃至消除对环境造成的破坏。
具体来说，就是在开采过程中确保开采范围内水流动与循环不受影响，且科学合理地回收并处理瓦斯等有毒气体和酸性废气，从源头减少安全隐患。
我国煤矿智能绿色开采技术现状与进展
我国煤矿智能绿色开采技术现状与进展摘要：在新的历史条件下，把新的信息技术和传统的煤炭工业生产紧密地联系在一起，是一项重要的工作。
煤矿智能化是煤炭工业技术革新在新时期下的重大需求和重要发展方向。
煤矿智能化掘进建设的目的是为了实现掘进作业的智能、高效、安全、健康作业，以达到最终的无人/少人掘进。
本文主要对我国煤矿智能绿色开采技术现状与进展进行论述，详情如下。
关键词：智能煤矿；绿色；开采技术引言煤炭大规模高强度开采造成一系列采动损害和生态环境问题，如地表沉陷、突水溃沙、瓦斯涌（突）出、地下水系统破坏和环境损害等，严重破坏了煤炭资源开采与矿区生态环境保护协调发展。
生态环境低损伤、资源绿色开采需求日益凸显。
1智能绿色开采现状智能绿色开采本质上是在安全高效开采基础上顺应自然生态规律，依靠智能化开采技术优化开采工艺，促进资源开采与生态环境保护协调发展，实现煤炭规模开采的高利用、高安全、低排放和生态系统原态的高保真度。
从广义资源和生态环境角度，智能绿色开采的内涵是依托透明化自感知、自学习、自适应、自调整型智能化开采技术将煤层，以及伴生的瓦斯、水、煤矸石等进行开发利用和保护，在煤炭开采和自然生态规律之间建立复合的生态约束机制，最大限度保持自然生态系统原态稳定，防止或尽可能减轻煤炭开采对自然生态环境的不良影响，实现采矿与生态环境相协调的智能化开采活动。
智能绿色开采技术总体架构逻辑设计具体包括：（1）将物联网、大数据、人工智能、云计算、移动互联网、自动控制、机器人装备等与现代矿山开发技术相融合，构建综采智能工作面、智能矿山充填、智能瓦斯抽采等绿色开采技术模块，通过智能绿色开采技术实现瓦斯、地下水等对矿山安全生产有害资源的智能共采和保护，实现煤矸石、粉煤灰、CO2等对环境有害资源的综合利用。
2我国煤矿智能绿色开采技术进展2.1AI智能视频识别技术智慧矿山AI智能识别整体解决方案包含三层架构系统:即集团管理层、煤矿管理层、业务场景层。
煤矿绿色开采
1、煤矿绿色开采的概念、内涵煤矿绿色开采以及相应的绿色开采技术,在基本概念上是从广义资源的角度上来认识和对待煤、瓦斯、水、土地等一切可以利用的各种资源；基本出发点是从开采的角度防止或尽可能减轻开采煤炭引起的安全问题及对环境和其他资源的不良影响；目标是取得最佳的经济效益、环境效益和社会效益。
煤矿绿色开采的特点之一从广义资源的角度论，在矿区范围内的煤炭；地下水；煤层内所涵的瓦斯；土地以至于煤矸石以及在煤层附近的其他矿床都应该是经营这个矿区的开发对象而加以利用。
煤矿绿色开采的特点之二从开采的角度采取措施，从源头消除或减少采矿对环境的破坏；而不是先破坏后治理。
煤矿绿色开采的特点之三开采引起环境与主要安全问题的发生都与开采后造成的岩层运动有关。
2、煤矿开采一起的安全环境危害（1）开采沉陷破坏土地与地面建筑物;(2)煤矿突水灾害与水资源破坏；（3）煤矿瓦斯灾害与瓦斯排放污染大气；（4）煤矸石露天排放问题。
3、地表移动变形的预计方法，掌握概率积分法，对该方法的原理、基本参数、基本方法要清楚，如概率积分法预计地表沉陷时需要用到的参数有哪些？基本原理：（1）将矿山岩体看成为一种松散介质，开采引起的岩层与地表移动过程类似于松散介质的移动过程，该过程是一个服从统计规律的随机过程，可用概率论的方法揭示；（2）可将整个开采范围分解成无穷多个无限小的开采单元，单元开采下沉盆地的下沉曲线为正态分布密度函数；（3）整个开采范围对地表的影响相当于无穷多个单元开采对地表造成的影响之和，可以用概率分布密度函数曲线的积分来完成。
基本参数：任意点的位置x；主要影响半径r；地表下沉系数η；水平移动系数b。
基本方法:预计地表移动和变形时，只需计算出最大值，再以预计点的x/r为印数查表，求得分布函数的值，再把相应的最大值与分布函数值相乘即得。
4、地表移动变形指标:下沉、水平移动、倾斜、曲率、水平变形。
5、变形控制技术原理:变形控制技术就是根据不同的受保护对象，通过合理布设开采工作面，如合理设计工作面长度与推进方向以及工作面之间的相对位置、回采顺序等，让各工作面开采的相互影响能得到有利叠加，使叠加后的变形值小于受保护对象的允许变形值，以达到减小开采对受保护对象影响的目的。
煤矿绿色开采技术的
山西焦煤集团应用绿色开采技术的案例
总结词：大同煤矿集团作为中国重要的煤炭生产基地，积极推广和应用绿色开采技术，取得了显著的成效。
详细描述
1. 高效开采技术：大同煤矿集团采用了高效开采技术，通过优化采煤工艺和提高装备水平，提高了单产和资源回收率。
2. 煤矸石利用：大同煤矿集团对煤矸石进行了综合利用，将其用于生产建筑材料、发电等，减少了固体废物的排放和对环境的影响。
技术挑战
目前，煤矿绿色开采技术面临着诸多技术挑战，如开采效率低、开采成本高、资源浪费严重等。
解决方案
研发新的绿色开采技术，如低能耗、高效率的开采设备，智能化、自动化的开采技术等，以提高开采效率，降低开采成本，减少资源浪费。
技术挑战及解决方案
管理挑战
煤矿绿色开采技术的管理面临着诸多挑战，如安全管理不规范、资源利用不合理、环保措施不到位等。
煤与瓦斯共采技术
利用瓦斯抽采技术，将煤层中的瓦斯抽取并加以利用，既可减少瓦斯对环境的影响，又可提高煤炭开采的安全性和经济效益。
充填开采技术
采用充填材料（如矸石、砂石等）对采空区进行充填，以控制地表沉陷、减轻对环境的压力。
政策支持前景
国家鼓励绿色开采
政府将加大对煤矿绿色开采技术的支持和政策扶持力度，鼓励企业采用绿色开采技术，减少对环境的影响。
煤矸石综合利用技术能够将废弃的煤矸石进行综合利用，减少对环境的污染。同时，也可以实现资源的综合利用，提高经济效益。
技术应用
技术优势
03
煤矿绿色开采技术应用案例
总结词：山西焦煤集团作为中国最大的焦煤生产企业和煤炭出口基地，成功应用绿色开采技术，实现了煤炭资源的可持续开发利用。
详细描述
1. 采煤工艺优化：山西焦煤集团通过对采煤工艺进行优化，采用了先进的薄煤层开采技术和自动化采煤设备，提高了煤炭资源的利用率和回收率。
矿业工程研究论文：露天煤矿绿色开采技术探讨4篇
矿业工程课题研究论文露天煤矿绿色开采技术探讨 4 篇【摘要】近年来，我国煤炭事业得到了空前的发展，煤炭行业已经成为国民经济的主要产业，在国民经济中的地位越来越重要。
科学发展观要求露天煤矿开采技术必须具有环保性和科学性的特点，露天煤矿的传统开采方法有不少的缺点，开采过程中的污染非常严重。
所以露天煤矿的发展前途必然取决于绿色开采技术的的运用。
【关键词】露天煤矿绿色开采技术【摘要】近年来，我国煤炭事业得到了空前的发展，煤炭行业已经成为国民经济的主要产业，在国民经济中的地位越来越重要。
科学发展观要求露天煤矿开采技术必须具有环保性和科学性的特点，露天煤矿的传统开采方法有不少的缺点，开采过程中的污染非常严重。
所以露天煤矿的发展前途必然取决于绿色开采技术的的运用。
【关键词】露天煤矿；绿色开采；技术一、露天煤矿绿色开采的重要作用绿色开采技术的根本目的在于改变现有的露天煤矿的生产方式，减少煤炭资源的浪费，减少煤炭开采对大气、水和土壤的污染，从而实现可持续发展的战略。
露天煤矿的绿色开采技术是煤矿开采事业长久发展的必要要求。
当今世界，全球能源危机不断加剧，自然资源储量越来越少。
传统的露天煤矿开采技术无论是对于资源还是环境的可持续发展都非常不利，这就更加剧了能源的不足的现状，煤矿事业的发展面临前所未有的挑战，这种现状迫切需求露天煤矿绿色开采技术的的浮现和革新，它可以提高煤矿的生产效率，增加煤炭产业的经济效益，不断促进煤炭事业的发展，所以说绿色开采技术的浮现符合煤炭事业的发展要求。
露天煤矿的绿色开采技术是科学发展观的重要体现。
煤矿的绿色开采技术是针对能源危机和环境污染提出的，传统的露天煤矿的开采技术对于大气、水、土壤资源的危害是不可挽回的，科学发展观的提出就为露天煤矿开采技术的革新提供的一个机遇，绿色开采技术的出现正是符合科学发展观的要求，它是科学发展观在煤矿开采事业的尝试，所以说它是科学发展观的重要体现。
二、基于自移式破碎站开采技术在对露天煤矿进行开采中，采用自移式破碎机这种新型采矿工艺，不仅可以大幅度降低在露天矿山中汽车的使用数量，还可以明显提高露天煤矿开采的生产效率，降低露天煤矿开采的生产成本，减少汽车废气的排放以及汽车轮胎的消耗，不仅可以保护大气环境还可以有效改善露天煤矿周围的环境，有着积极的使用价值。
关于煤矿开采技术专业向智能绿色开采方向转型的思考
关于煤矿开采技术专业向智能绿色开采方向转型的思考我们需要看到传统煤矿开采所带来的诸多问题。
传统的煤矿开采主要依靠人工作业，存在着高风险、低效率和高能耗等问题。
在煤矿开采过程中，常常发生事故，给矿工的生命安全带来威胁。
传统开采方式也对环境造成了严重的污染，包括大量的废水、废石、废气等对周围生态环境的破坏。
传统开采方式也存在能源的浪费和资源的低效利用。
这些问题的存在，使得煤矿开采技术专业需要进行转型和升级。
智能绿色开采是煤矿开采技术的未来发展方向。
智能化技术的应用，可以有效提高矿山的安全生产水平，降低劳动强度，提高开采效率。
通过物联网、大数据、人工智能等技术手段，可以实现对矿山生产全过程的数字化、信息化管理，提高生产效率和生产安全。
智能化技术的应用可以使得煤矿开采更加智能化、精准化，从而降低生产成本和能源消耗。
通过自动化设备替代传统的人工作业，可以降低安全事故的发生率和劳动密集度，提高矿山的开采效率。
利用先进的采矿技术，可以最大限度地挖掘煤炭资源，提高煤矿资源的综合利用率。
在绿色开采方面，可以采用高效的资源回收技术，例如采用高效的矿山排水处理技术、矿山环境治理技术等，降低煤矿开采对周围生态环境的破坏。
可以推广清洁煤技术，减少煤矿开采对大气环境的污染，积极开发利用煤矿瓦斯等可再生能源，推动煤矿开采朝着低碳、绿色、可持续的方向发展。
为了实现煤矿开采技术专业向智能绿色开采方向转型，需要多个方面共同努力。
首先是政府的引导。
政府需要加大对智能绿色开采技术的研发和应用的支持力度，建立健全相关政策法规，鼓励企业和科研院校开展智能绿色开采技术的研发和推广。
其次是企业的积极作为。
煤矿企业需要意识到智能绿色开采是未来发展的趋势，加大技术改造和设备更新的力度，引进先进的智能化设备和绿色环保技术，提高生产效率和产品质量的减少对环境的影响，实现可持续发展。
再次是科研院校和专业人才的培养。
科研院校需要加强与企业合作，开展智能绿色开采技术的研究和开发，培养符合智能绿色开采行业需求的专业人才，为行业的发展注入新的活力。
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煤矿绿色开采技术摘要:提出了煤矿绿色开采的概念，阐述了它的内涵和技术体系.绿色开采的理论基础为:开采后岩层中的关键层运动形成的节理裂隙与离层规律以及瓦斯与地下水在破断岩层中的渗流规律.绿色开采技术的主要内容包括:保水开采、建筑物下采煤与离层注浆减沉、条带与充填开采、煤与瓦斯共采、煤巷支护与部分歼石的井下处理、煤炭地下气化等.关键词:绿色开采;关键层理论;岩层移动;绿色开采技术体系中图分类号:TD 82文献标识码:A1煤矿绿色开采的提出党的十六大报告明确提出“……走出一条科技含量高，经济效益好，资源消耗低，环境污染少，人力资源优势得到充分发挥的新型工业化路子.”因此，我们必须充分考虑我国资源相对短缺，环境比较脆弱的基本特点，建立起适合我国国情的资源节约、环境友好的新型工业化发展道路.近期提出的循环经济(recycling economy)是指遵循自然生态系统的物质循环和能量流动规律重构经济系统[1]，将经济活动高效有序地组织成一个“资源利用－绿色工业－资源再生”的封闭型物质能量循环的反馈式流程，保持经济生产的低消耗、高质量、低废弃，从而将经济活动对自然环境的影响破坏减少到最低程度.它不同于传统经济的“高开采、低利用、高排放”，而是达到“低开采、高利用、低排放”的可持续发展目标.显然，此处的“绿色工业”是广义的概念，应由各个工业部门去实现.对矿业来说就是要实现“绿色矿业”.“绿色矿业”的核心内容之一就是要实现“绿色开采”矿区在开发建设之前与周围环境是协调一致的，而进行开发建设后，强烈的人为活动便使环境发生巨大的变化，由此形成了矿区独特的生态环境问题，如造成农田以及建筑物破坏，村庄迁徙，矸石堆积，使河川径流量减少，以及地下水供水水源干枯，在地面导致的土地沙漠化，由于开采而使矿物内的有害物质流入地下水中等.我国目前的煤矿生产是在以下两种情况下进行的:一是生产成本不完全.如投入不足;技术装备落后;安全设施欠帐;工人工资太低.二是相关费用支付不全.如矿产资源费以及植被恢复，地面塌陷与水损失;污染治理等.提出并形成绿色开采技术是为了使我们正视开采对环境造成的影响和破坏，并有清醒的认识与足够的估量，以便提出必要的对策和对政府提出必要的政策建议.煤炭开采形成的环境问题主要为:1)对土地资源的破坏和占用煤炭开采对土地资源的破坏损害，井工开采以地表塌陷和矸石山压占为主，而露天开采则以直接挖损和外排土场压占为主.2)对水资源的破坏和污染煤炭开采过程中，进行的人为疏干排水和采动形成的导水裂隙对煤系含水层的自然疏干，破坏了地下水资源.同时开采还可能污染地下水资源.3)对大气环境的污染主要来自矿井排出的煤层瓦斯和煤矿研石山的自燃.以山西省为例，1949-1998年共生产原煤56亿多吨，地面塌陷破坏面积达100多万亩，其中40%是耕地.研石山占地3万多亩，至1998年煤炭地下采空面积达1 300 km²(全省面积的1写).采煤破坏地下水4. 2亿m³/a，地表水逸流减少，导致井水水位下降或断流共计3 218个，影响水利工程433处、水库40座、输水管道793. 89 km;造成1678个村庄，81. 2715万人，10. 824 1万头牲畜饮水困难.使本来缺水的山西环境受到进一步破坏.平均每采万吨原煤造成塌陷土地0. 2 hm²，每年新增塌陷地约2万hm².矿井瓦斯即煤层气，它是比CO2还严重的温室气体，也是导致煤矿重大安全事故的根源.据初步估计，我国2 000 m 浅范围内具有30-35万亿m³煤层气资源，居世界前列.但由于我国煤层透气性小，难以在开采前抽出.建国以来，我国煤矿发生煤与瓦斯突出事故1500余次，仅2001年由于瓦斯事故的死亡人数达2 356人，为煤矿总死亡人数的40％.煤矿每年排放瓦斯70-190亿m³.同时瓦斯又是最好的清洁能源，因此必须加以利用，变害为宝.由此可见，提出并尽快形成煤矿的“绿色开采技术”已迫在眉睫.2绿色开采的内涵与技术体系从广义资源的角度论，在矿区范围内的煤炭、地下水、煤层气(瓦斯)、土地以至于煤矸石以及在煤层附近的其他矿床，都应该是经营这个矿区的开发对象而加以利用.而原来对矿井瓦斯的定义是:“矿井中主要由煤层气构成的以甲烷为主的有害气体”.而在矿井水文地质类型划分中认为:“根据矿井水文地质条件、涌水量、水害情况和防治水难易程度，划为……类型”.显然，上述概念将原本为矿区资源的瓦斯和水单纯作为有害物来对待是不合适的.煤矿绿色开采以及相应的绿色开采技术，在基本概念上是从广义资源的角度上来认识和对待煤、瓦斯、水等一切可以利用的各种资源;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;目标是取得最佳的经济效益和社会效益.根据煤矿中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等，绿色开采技术主要包括以下内容:1)水资源保护－形成“保水开采”技术;2)土地与建筑物保护－形成离层注浆、充填与条带开采技术;3)瓦斯抽放－形成“煤与瓦斯共采”技术;4)煤层巷道支护技术与减少歼石排放技术;5)地下气化技术.这些内容构成的绿色开采技术体系简要表达如图1所示。
开采引起环境与主要安全问题的发生都与开采后造成的岩层运动有关(岩体不破坏上述问题都不会发生)，因此，绿色开采的重大基础理论为:1)采矿后岩层内的“节理裂隙场”分布以及离层规律;2)开采对岩层与地表移动的影响规律;3)水与瓦斯在裂隙岩体中的渗流规律;4)岩体应力场分布规律及岩层控制技术.3岩层控制的关键层理论采场老顶岩层“砌体梁”结构模型是针对开采过程中的矿山压力控制而提出来的.近年来，为了解决岩层控制中更为广泛的问题，提出了岩层控制的关键层理论[2-4].关键层理论提出的目的是为了研究覆岩中厚硬岩层对层状矿体开采中节理裂隙的分布及其对瓦斯抽放与突水防治以及对开采沉陷控制等的影响.3.1相邻硬岩层间相互作用的复合效应关键层复合破断研究表明，一定条件下相邻两层关键层会同步破断.如假设相邻两关键层岩性相同，厚度分别为h1，h2，各自承担的岩层组厚度分别为Σh2,Σh3，则按梁的破断距计算公式可导出h1与h2同时垮落应满足的条件为Σh3+h2＝(Σh2+h1)(h2/h1)² (1)例如:h2是h1的2倍，则Σh3 + h2只要等于或大于Σh2 + h1的4倍，h2和h1将同时垮落.此时，虽然h2远大于h1，但上部关键层将不会产生离层.3. 2关键层初次破断前的离层与采动裂隙“O”形圈1)沿工作面推进方向，关键层下离层动态分布呈现两阶段发展规律:即关键层初次破断前，随着工作面推进，离层量不断增大，最大离层位于采空区中部.关键层初次破断后，关键层在采空区中部离层趋于压实，而在采空区两侧仍各自保持一个离层区.工作面侧的离层区是随着工作面开采而不断前移的，工作面侧离层区最大高度仅为关键层初次破断前最大离层量的1/3一1/4(参见图2).从平面看，在采空区四周存在图3所示一沿层面横向连通的离层发育区，称之为采动裂隙“O”形圈.2)沿顶板高度方向，随工作面推进离层呈跳跃式由下往上发展.首先，第1层亚关键层下出现离层，当其破断后其下离层呈“O”形圈分布;此时，上部第2层亚关键层下出现离层，当其破断后其下离层呈“O”形圈分布，如此发展直至主关键层.3)贯通的竖向裂隙是水与瓦斯涌人工作面的通道，对“导气”裂隙发育动态过程的研究表明，在开采初期，下位关键层的破断运动对“导气”裂隙从下往上发展的动态过程起控制作用，导气裂隙高度由下往上发展是非均速的，随关键层的破断而突变.当采空区面积达一定值后，“导气”裂隙的分布也同样呈“O”形圈特征，它是正常回采期间邻近层卸压瓦斯流向采空区的主要通道. 上述成果对对“注浆减沉”及“卸压瓦斯抽放”的钻孔布置起指导作用.3.3关键层对地表移动的影响实验及实测研究结果都证明[5]，主关键层对地表移动过程起控制作用，主关键层的破断将导致地表快速下沉，地表下沉速度随主关键层周期性破断而呈现跳跃性变化.关键层破断后对地表变形的影响将与表土层的厚度有关.从而形成基于关键层理论的建筑物下采煤设计新原则.4绿色开采技术的主要内容4.1开采对地下水分布的影响煤层开采后，随着关键层的破断，在该区域内地下水将形成下降漏斗.地下水位能否恢复，则决定于随着工作面的推进，上覆岩层中是否有软弱岩层(事实上它是研究地下水渗漏的“关键层”)经重新压实导致裂隙闭合而形成隔水带.若有隔水带，则随着雨水的再次补给，下降漏斗也将随之消失.它对地面生态的影响则决定于漏斗形成与消失的时间间隔.淮北矿区冲积层中的第四含水层(简称四含)与煤系地层相连，煤层开采后四含水位持续下降，形成了多个水位降落漏斗.目前淮北临涣矿区四含水位下降范围已达40 km²，造成了四含水资源的永久破坏.以临涣矿西风井85-02四含水文观测孔为例，1985年水位是97. 2 m, 2001年水位降至205.8 m,16年间水位下降了108. 6 m.实际观测表明，含水层的水位下降与开采形成的导水裂隙通道紧密相关.图4为淮北朱仙庄矿84-15四含水文观测孔水位变化曲线，2000年3月以前水位缓慢下降，200。
年3月开始84-15钻孔邻近的84采区开采，导致了钻孔水位的急剧下降.黄县煤矿在进行含水砂层下采煤试验中，在1201面沿走向布置一组观测钻孔，在回采前后及整个回采过程中进行了为期一年的水位观测，结果如图5及表1所示[6].由表1可见，水位降与钻孔孔底到开采煤层距离有关.由图5可见，孔1水位短暂变化后水位恢复原状，而孔2，孔3，孔4，孔5的水位下降后有所恢复，但在观测期未能恢复原状，而孔6则完全漏失了.因此，为了保护地下水资源，形成的保水开采技术应能使地下水位仅发生孔1所示的变化.在一般地区要把地下水视为资源，在我国西北地区必须形成保水开采技术，即开采后地表水暂时形成下降漏斗仍能恢复到原来状态的开采技术.另外还应该进一步观察和研究水位变化对地表生物根系的影响.对于底板承压水的防治，也同样应遵循绿色开采原则.4.2建筑物下采煤与减沉技术1)基于关键层理论的建筑物下采煤设计新原则基于岩层控制的关键层理论提出，可将保证覆岩主关键层不破断失稳作为建筑物下采煤设计的基本原则.为了保证建筑物下采煤既具有较好的经济效益，同时又确保地面建筑物不受到损害，关键在于根据具体条件下覆岩结构与关键层特征来研究确定合理的减沉开采技术及参数.2)离层注浆减沉技术确定覆岩中的关键层位置，掌握其离层与破断特征参数，是注浆减沉技术应用可行性分析、钻孔布置与注浆工艺设计及减沉效果评价的基础[7].关键层初次破断前的离层区发育、离层量大，易于注浆充填;而一旦关键层初次破断后，关键层下离层量明显变小，仅为关键层初次破断前的1/3-1/4(参见图2)，注浆难度增加.因此，离层注浆必须在关键层临初次破断前进行.钻孔布置及最佳的注浆减沉效果应保证关键层始终不发生初次破断.4.3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.4.4煤与瓦斯共采我国煤层普遍具有变质程度高、渗透率低和含气饱和度低的特点，70%以上煤层的渗透率小于1× 10-3μm²，这对我国开展煤层瓦斯采前预抽是极为不利的.正因为如此，我国已钻的200多口采前地面煤层气井中，稳产高产井很少，单井产量超3000 m³/d的也只有约30口[8].实践表明，一旦煤层开采引起岩层移动，即使是渗透率很低的煤层，其渗透率也将增大数十倍至数百倍，为瓦斯运移和抽放创造了条件.因此若在开采时形成采煤和采瓦斯两个完整的系统，即形成“煤与瓦斯共采”技术则不仅有益矿井的安全，而且采出的还是洁净能源.因此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.在“煤与瓦斯共采”技术方面，岩层运动中的关键层理论所得出的节理裂隙场分布、离层规律将对上邻近层瓦斯动态涌出与下解放层开采最大卸压高度的影响等瓦斯抽出技术有重要参考作用[9].4.5煤巷支护技术与减少矸石排放采矿引起的矸石排放对环境形成影响，而减少矸石排放的主要措施是将巷道设置在煤层内.巷道维护是煤矿的永恒主题.过去，鉴于煤巷围岩是大变形且不可抗拒，因此维护原理是:“大断面预留量－可缩性支架－巷旁充填”.目前推行锚杆支护，首先是能否在煤巷中全面使用锚杆支护.显然，我们要形成“应力场测定－数值计算－支护设计－现场测定”完整技术以及煤巷锚杆支护理论.例如，沿空巷道的维护方式与采动后岩体内的应力重新分布及关键层的破断和形成的结构有关.而且直接影响支护参数的选择(例如锚杆不完全受拉而是受剪切)，因而要形成抗剪切锚杆.矸石不上井涉及到煤巷维护问题，而且随着采深的增加，岩石巷的开掘将不可避免.因此矸石不上井就存在一个研石井下处理系统，结果是成本如何?另一种考虑能否将研石在地面处理，变废为宝，如变为建筑材料，充填材料等，终究矸石的地面处理要比井下处理简单得多.应该说，在经济原则下矸石的井下处理是绿色采矿问题.而矸石的井上处理就像地面复恳一样是环境治理问题，不属于绿色开采技术4.6煤炭地下气化煤炭地下气化是一种整体绿色开采技术.它是将地下煤炭通过热化学反应在原位将煤炭转化为可燃气体的技术，是对传统采煤方式的根本性变革.不仅极大地减少了井下工程及艰苦作业，而且消除了煤炭开采对环境的污染和煤炭燃烧对生态环境的不利影响和危害.煤炭地下气化技术在近10余年来经余力教授等的实践积累了一定的经验，为今后发展我国煤炭地下气化打下了良好技术基础.今后地下气化技术应解决:1)提高热值和生产适合于用户的气体;2)建立起一套行之有效的测控系统，重点放在燃烧位置和燃烧速度的控制技术上;3)燃烧后地下气化炉体结构变化及地面沉降状况的研究;4)如何使地下煤炭气化产生的致癌物质苯和酚不扩散、不污染和毒化地下水资源.其次是如何处理燃烧形成的大量二氧化碳对空气的污染.否则煤炭地下气化就失去了绿色开采的意义.5结语绿色采矿首先要将岩层运动对工作面的影响转为研究开采后岩层运动对岩体内形成空隙的影响，以及瓦斯、地下水的渗流规律.另外，几个重要标志是:1)将瓦斯作为资源，变害为利，在采煤的同时形成地面或井下瓦斯共同开采系统;2)根据岩层的组成，确定保水采煤的地层判别以及相宜的开采方法;3)根据具体条件，形成充填、条带开采、离层区注浆等保护建筑物及地表的技术;对东部发达地区城镇下采煤，充填与条带开采是必然的选择，因而如何降低充填成本与提高充填技术是科学研究的方向;4)形成在煤层内维护巷道的技术，减少矸石排放量;5)形成煤炭地下气化技术，并研究其对地下水环境的影响.参考文献:[1]中国科学院可持续发展战略组.中国现代化进程战略构想[M].北京:科学出版社，2002.[2]钱鸣高，缪协兴，许家林.岩层控制中的关键层理论研究[J]•煤炭学报，1996,21(3):225-230.[3]许家林.岩层移动与控制的关键层理论及其应用 [D].徐州:中国矿业大学，1999.[4]钱鸣高，缪协兴，许家林，等.岩层控制的关键层理论 [M].徐州:中国矿业大学出版社，2000.[5]许家林，钱鸣高.关键层运动对覆岩及地表移动影响的研究[J].煤炭学报，2000,25(2):122-126.[6]刘天泉.煤矿地表移动与覆岩破坏规律及其应用[M].北京:煤炭工业出版社，1981.146-147.[7]许家林，钱鸣高.覆岩注浆减沉钻孔布置的研究[J];中国矿业大学学报，1998, 23(2):28-30.[8]黄盛初，朱超，刘馨，等.中国煤矿区煤层气开发产业化前景[A].煤炭信息研究院主编.2001年煤矿区煤层气项目投资与技术国际研讨会论文集[C].上海:2001,11,5一11[9]许家林，钱鸣高.地面钻井抽放上覆远距离卸压煤层气试验研究[J].中国矿业大学学报，2000, 29(1):78-81。