采矿新技术(7)绿色开采技术
新时代下可持续发展的绿色矿山开采技术
40采矿工程M ining engineering新时代下可持续发展的绿色矿山开采技术陆 宇（河南省自然资源投资集团有限公司，河南 郑州 ４５００００）摘 要：依托我国对矿产资源的需求，矿物价格居高不下，导致矿山企业加大开采规模和数量，不断增加矿产资源供给量，虽然在一定程度上满足了市场发展需求，但也增大各类地质灾害发生的概率。
而且，在矿产资源开采过程中，受到各类因素的影响，如果没有制定科学合理的开采方案，没有选择出合理的开采技术，往往只会增大开采中的风险因素，极其容易产生重大安全事故，对矿山企业带来严重的经济损失。
为确保矿产资源开采行业健康发展，同时满足市场上矿产资源有效供给，我国开始提出绿色矿山开采，既可以满足可持续发展的要求，也可以符合矿产企业对经济效益的追求。
因此，矿产资源在开采过程中，应当全面落实可持续发展的要求，加大绿色矿山开采技术的使用，能够有效降低地质灾害产生概率，既可以保障矿区作业人员的生命安全，也可以保障矿区周围居民的生命安全，以此推动我国矿山企业实现高质量发展。
关键词：可持续发展；绿色矿山；开采技术中图分类号：Ｆ４２６．１ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００２－５０６５（２０２３）１５－００４０－３Green mining technology of sustainable development in the new eraLU Yu（Ｈｅｎａｎ Ｎａｔｕｒａｌ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ Ｉｎｖｅｓｔｍｅｎｔ Ｇｒｏｕｐ Ｃｏ．， ＬＴＤ．， Ｚｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５００００， Ｃｈｉｎａ）Abstract: Ｒｅｌｙｉｎｇ ｏｎ ｏｕｒ ｃｏｕｎｔｒｙ ｄｅｍａｎｄ ｆｏｒ ｍｉｎｅｒａｌ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ， ｔｈｅ ｐｒｉｃｅ ｏｆ ｍｉｎｅｒａｌ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｒｅｍａｉｎ ｈｉｇｈ ａｌｌ ｔｈｅ ｔｉｍｅ， ｌｅａｄｉｎｇ ｍｉｎｉｎｇ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｓｃａｌｅ ａｎｄ ｑｕａｎｔｉｔｙ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ， ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ｓｕｐｐｌｙ ｏｆ ｍｉｎｅｒａｌ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ， ａｌｔｈｏｕｇｈ ｉｔ ｈａｓ ｍｅｔ ｔｈｅ ｍａｒｋｅｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｄｅｍａｎｄ ｔｏ ａ ｃｅｒｔａｉｎ ｅｘｔｅｎｔ， ｂｕｔ ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ ｔｈｅ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ａｌｌ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｉｓａｓｔｅｒｓ． Ｍｏｒｅｏｖｅｒ， ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ ｍｉｎｅｒａｌ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ， ｉｔ ｉｓ ａｆｆｅｃｔｅｄ ｂｙ ｖａｒｉｏｕｓ ｆａｃｔｏｒｓ． Ｉｆ ｔｈｅｒｅ ｉｓ ｎｏ ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ ａｎｄ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｍｉｎｉｎｇ ｐｌａｎ ａｎｄ ｒｅａｓｏｎａｂｌｅ ｍｉｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， ｉｔ ｗｉｌｌ ｏｎｌｙ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｒｉｓｋ ｆａｃｔｏｒｓ ｉｎ ｍｉｎｉｎｇ， ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｖｅｒｙ ｅａｓｙ ｔｏ ｐｒｏｄｕｃｅ ｍａｊｏｒ ｓａｆｅｔｙ ａｃｃｉｄｅｎｔｓ ａｎｄ ｂｒｉｎｇ ｓｅｒｉｏｕｓ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｌｏｓｓｅｓ ｔｏ ｍｉｎｉｎｇ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ． Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｈｅａｌｔｈｙ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｍｉｎｅｒａｌ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｍｉｎｉｎｇ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ａｎｄ ｓａｔｉｓｆｙ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｓｕｐｐｌｙ ｏｆ ｍｉｎｅｒａｌ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｍａｒｋｅｔ ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ， ｏｕｒ ｃｏｕｎｔｒｙ ｂｅｇｉｎｓ ｔｏ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｇｒｅｅｎ ｍｉｎｅ ｍｉｎｉｎｇ， ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｎｏｔ ｏｎｌｙ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ， ｂｕｔ ａｌｓｏ ｃｏｎｆｏｒｍ ｔｏ ｔｈｅ ｐｕｒｓｕｉｔ ｏｆ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｂｅｎｅｆｉｔｓ ｏｆ ｍｉｎｅｒａｌ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ． Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ， ｉｎ ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｍｉｎｅｒａｌ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ， ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｆｕｌｌｙ ｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅ ｕｓｅ ｏｆ ｇｒｅｅｎ ｍｉｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ， ｗｈｉｃｈ ｃａｎ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｇｅｏｌｏｇｉｃａｌ ｄｉｓａｓｔｅｒｓ ａｎｄ ｅｎｓｕｒｅ ｔｈｅ ｌｉｆｅ ｓａｆｅｔｙ ｏｆ ｍｉｎｉｎｇ ｐｅｒｓｏｎｎｅｌ ａｎｄ ｒｅｓｉｄｅｎｔｓ ａｒｏｕｎｄ ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ， ｓｏ ａｓ ｔｏ ｐｒｏｍｏｔｅ ｔｈｅ ｈｉｇｈ－ｑｕａｌｉｔｙ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｃｈｉｎｅｓｅ ｍｉｎｉｎｇ ｅｎｔｅｒｐｒｉｓｅｓ．Keywords: ｓｕｓｔａｉｎａｂｌｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ； Ｇｒｅｅｎ ｍｉｎｅ； Ｍｉｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ收稿日期：２０２３－０５作者简介：陆宇，男，生于１９８４年，汉族，湖北咸宁人，本科，工程师，研究方向：矿产开采加工。
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。
219529196_试析绿色开采技术在金属矿山开采中的运用
2023年 4月下 世界有色金属199收稿日期：２０２３－０２作者简介：王毅，男，生于１９８９年，宁夏固原人，本科，工程师，研究方向：水文地质、工程地质、环境地质。
在社会经济、科学技术持续发展背景下，进一步提高金属矿山开发的机械化水平，扩大了金属矿开采深度以及开发规模，但同时也对自然生态环境造成严重破坏。
为进一步提高金属矿开采效率，降低金属矿开采对自然环境影响，促进环境、经济、资源实现协调发展，需要采取有效措施充分开发利用矿产资源，减轻资源开采对环境造成的不利影响。
1 绿色开采技术体系分析1.1 高效化高效化是开展深部开采的技术基础，在信息技术持续发展中，构建智慧矿山成为当前主要任务，智能化、自动化、机械化成为矿业领域主流趋势。
绿色开采技术通过多学科技术融合，面对金属矿山，利用计算机网络以及信息技术开发新型采矿工艺，探索绿色高效采矿技术，帮助改善环境恶化问题，促进矿山开采持续发展。
机械化方面，金属矿机械化开采是以降低人工作业强度、提升开采效率为目标，促进金属矿开采朝着集中化、大型无轨化以及液压化方向发展。
无人化即针对金属矿机械化开采设备实施无人化改造，融合控制技术、信息技术以及遥感手段，支持井下无人作业。
自动化方面，金属矿相关自动化开采技术即电气自动化和机电自动化，借助基础编程程序，能够重设各类控制模块，辅助井下工人实施各种高难度作业。
智能化技术即融合专家系统、软件、传感、电子通信、控制以及信息技术，实现高层次控制目标。
1.2 无废化无废化属于金属矿开发核心，金属矿开采废物通常源自于三种层面，首先矿山初期建设开拓中形成各类废石；其次，矿山开采中，在切割、采准以及回采贫化等方面同样会混入废石；最后的选矿、冶炼等环节同样会形成各类炉渣以及尾渣。
针对上述现象采取无废化技术，能够从矿石开采层面降低尾废数量，提升资源利用率，顺利回收各种尾废。
无废开采技术下，能够从开采源头入手控制废弃物形成，通过创新现有采矿工艺，革新采矿方法，进一步提升矿石回采率，降低尾废产量。
绿色开采技术在金属矿山开采中的应用
绿色开采技术在金属矿山开采中的应用摘要：矿产是国家可持续发展战略物资，在国家社会发展的关键时期，加强技术工艺优化，能助力能源结构调整、能源供给侧结构性改革。
基于此本文就绿色开采技术在金属矿山开采中的应用进行阐述，以供参考。
关键词：绿色开采技术;采矿工程;实践应用;1传统开采技术对环境的污染1.1对于水资源的影响而言矿山资源开采过程中往往会接触到地下含水层，这会导致水资源原始流出方位和位置之间有所变化，导致地下水外溢到地表，而矿产资源富足区域的地下水资源泛滥，会直接导致该区域内含水层水资源量的急剧缩减，从而造成地下水位的快速下降和地表水土变形等诸多问题。
尤其是在部分采用传统开采技术的区域内，直接绕过了含水层外流以提高采矿效率，很容易导致地下水资源的大规模缩减，影响周边农业发展及居民生活。
1.2对土地资源影响而言在矿产资源的开采过程中，采矿用地的破坏问题较为明显，伴随着采矿深度不断增加，原有采矿量提升，导致土地资源开采范围不断扩大，土壤侵蚀、土壤结块、土壤沉降、土壤荒漠及废弃物体的堆积等土地资源问题愈发严重，对周边土壤与生态环境造成不可逆的损害。
据统计，目前绝大部分的土地资源破坏问题，都直接或间接地指向采矿项目。
在采矿过程中，地表会堆积大量固体废弃物，不仅会污染周边的生态环境，造成矿产资源的大幅度浪费，还会影响居民的生活，造成土壤荒漠化和土地结板结块等严重问题，亦有可能进一步导致生态环境的恶化和沙尘暴等环境问题的出现。
1.3对大气环境影响而言采矿工程开采深度的不断增加，会导致有毒有害气体更容易被排放。
一定浓度的二氧化碳、二氧化硫等气体在大气中叠加，会造成较严重的温室效应或酸雨现象。
滞后的开采技术还会导致排放大量的有害气体，使温室效应进一步加剧，增加沙尘暴和龙卷风等自然灾害发生的频率。
此外，温室效应造成的酷暑，还会引发人们心血管和呼吸疾病等发病率的提高，严重影响周边居民的身体健康。
2绿色开采技术在金属矿山开采中的应用2.1保水技术保水法是绿色矿业开发技术，在实际应用中具有举足轻重的地位。
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。
煤矿绿色开采技术
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。
试析采矿工程中绿色开采技术的相关应用
25矿山建筑Mine building试析采矿工程中绿色开采技术的相关应用杨 磊（中煤科工集团北京华宇工程有限公司，北京 100120）摘 要：随着煤矿资源需求量的逐步增加，环境问题也变得越来越突出，为了解决采矿工程引发的一系列环境问题，提高煤矿资源的采集效率，确保采矿事业和国家经济的可持续发展，必须要对传统的采矿技术进行改进，倡导绿色开采，通过先进的绿色开采技术来实现经济与环境的和谐发展。
关键词：采矿工程；绿色开采技术；应用中图分类号：TD802 文献标识码：A 文章编号：11-5004（2019）06-0025-2收稿日期：2019-06作者简介：杨磊，生于1987年，男，汉族，吉林榆树人，本科，工程师，研究方向：采矿工程。
采矿行业对于国家的能源事业发展和经济建设有着巨大作用，随着社会生产力的进步，矿产资源的消耗也在不断加速，在采矿过程中的煤矿、金属和非金属为了满足社会生产需要而被大量开采。
但是落后的开采技术一方面影响着开采效率，另一方对环境也造成了严重影响，随着采矿工程的发展，绿色开采也进入了人们的视野，如何合理的、科学的进行矿产资源的开采工作，对于能源行业的发展、环境问题的治理以及可持续发展有着重要意义。
1 绿色开采技术的价值绿色开采技术在采矿工程中有着广泛的应用，主要原因在于其推广度和覆盖面较大，绿色开采技术的应用对于提高采矿效率、促进社会发展、提高能源行业改革有着积极的作用。
特别是在煤炭开采方面，绿色开采技术一方面能够降低煤矿开采对环境带来的破坏影响，另一方面能够提高煤炭采集的效率，实现绿色的可持续发展。
可以看出，将绿色开采技术应用到采矿工程中，能够让煤矿资源的开采变得更有效率，同时降低造成的负面影响，对节约能源、实现可持续发展有着重要意义。
因此，绿色开采技术在采矿工程中有着广泛和实际的应用价值[1-3]。
2 采矿工程引起的问题随着我国国民经济水平的提高，能源行业在经济发展中的地位逐渐凸显，能源行业为经济建设提供了极大的推力。
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。
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中国煤矿瓦斯抽采量的增长情况
4500 4000
阳泉、淮南、水城、盘江、松藻、 晋城、抚顺 、淮北等10个矿业集 团年抽采量超过1亿立方米
3500 3000 2500
山西、辽宁、安徽、重庆等5个省 市年抽采量超过2亿立方米
2000
1500 1000 150
500 1965
0
328 1985
600 1995
4400 2007
三、煤与瓦斯共采技术
全国煤矿百万吨死亡率
四、保水采煤技术
——以神东矿区为例 1. 全矿区保水采煤分区与保水对策 2. 控制隔水关键层结构与渗流稳定 3. 水资源转移存储与综合利用 4. 主要技术特点
四、保水采煤技术 1. 全矿区保水采煤分区与保水对策
❖ 水文地质结构系统分析与保水分区
水
文
弱水区
地 质
泉域水源地区
结
构
烧变岩富水区
多层隔水层结构Ⅰ
分
有水区
区
无隔水层水区
高位隔水层结构Ⅱ
有隔水层水区
低位隔水层结构Ⅲ
隔水层侧切结构Ⅳ
隔水层缺失结构Ⅴ
图1 矿区水文地质结构类型分区
四、保水采煤技术
❖ 5种隔水层结构
含水层 砂质泥岩(隔水)
砂岩 泥岩(隔水)
Ⅰ 多层隔水层结构
含水层 砂岩
泥质岩(隔水)
天然气、水电、核电、风电等清洁能源消费量占能源消费总量的 23.4%，提高1.3个百分点。
2018年煤炭消费量占能源消费总量的59%
一、煤炭资源环境与安全问题
2. 煤矿瓦斯灾害与瓦斯排放
高瓦斯及煤 与瓦斯突出
低瓦斯
中国在地下2000 m范围内具有 30~35万亿m3煤层气资源,每年排放 煤矿瓦斯70~190亿m3。
一、煤炭资源环境与安全问题
3. 煤矿突水灾害与水资源破坏
我国60%的矿区为石碳 二叠系含煤地层,其中80%受 到严重的突水危险。
现在，我国每年排出 矿 井 水 60 亿 m3 左 右 ， 只 利 用 25%左右，造成矿区水源枯竭、 水与生态环境的破坏。
一、煤炭资源环境与安全问题
4. 煤矸石的露天排放问题
3. 水资源转移存储与综合利用
❖ 利用采空区转移存储顶板水
采用顶板水转
矿
井
移并利用采空区矸
水
石吸附过滤净化方 洁
A
净
法，水质指标达到 水
A
工业和农业用水标
A —A
准，实现年废水复
用1700万m3。
四、保水采煤技术
❖ 向下伏储水层转移顶板水
280mm 130mm
滤水管
第四系 松散层
130mm
滤水 管
主要内容
一、煤炭资源环境与安全问题 二、绿色开采技术的基本框架 三、煤与瓦斯共采技术 四、保水采煤技术 五、矸石充填采煤技术
一、煤炭资源环境与安全问题
1. 近年来全国煤炭产量状况 2. 煤矿瓦斯灾害与瓦斯排放 3. 煤矿突水灾害与水资源破坏 4. 煤矸石的露天排放问题
一、煤炭资源环境与安全问题
地面钻井抽采 穿层钻孔抽采 走向巷道抽采 倾向巷道抽采 水平长钻孔抽采
三、煤与瓦斯共采技术
采中抽采(边采边抽)
回采工作面抽采
掘进工作面抽采
地面钻井抽采 穿层钻孔抽采 顺层钻孔抽采 煤层巷道抽采
采空区埋管抽采
巷帮钻孔抽采 迎头钻孔抽采 相邻巷道抽采
三、煤与瓦斯共采技术
采后抽采 采空区抽采
地面钻井抽采 密闭插管抽采 密闭钻孔抽采
我国现有矸石山1600余 座 ， 堆 积 量 超 过 45 亿 t ， 占 地超过15000 hm2。目前每 年产矸量超过3.5亿t。
矸石山除了占用大量的 土地资源外，还会严重污染 空气和地下水，甚至存在爆 炸危险。
二、绿色开采技术的基本框架
煤矿绿色开采
采动岩体结构运动理论
采动裂隙岩体渗流理论
煤与瓦斯共采
-80 -40 0 40 80 120 160 200 采场推进距离 (m)
0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00
-80 -40 0 40 80 采场推进距离 (m)
120 160 200
(a) 采场推进40m
(b) 采场推进60m
图6 采空区上方垂直渗流速度分布图
四、保水采煤技术
（一）矸石充填采煤技术
2. 总体技术框架
矸石直接充填置换“三下”压煤总体技术框架
矸石分选与输送
井下 地面
掘进矸石
井
下
煤流矸石
分 矸
系
统
老矸石山
投
料
系
固体废物
统
井 下 矸 石 仓
井 下 矸 石 运 输
矸石充填置换煤
综采矸石充填 普采矸石充填 巷采矸石充填
（一）矸石充填采煤技术
3. 主要技术研究内容 ❖ 项目研究的难点之一
H
Hz
充填开采
顶板下沉
等价采高
❖ 矸石充填开采岩层移动控制稳定性判据 Hmax——建筑物H变z 形≤能H承m受ax的最大允许采高。
（一）矸石充填采煤技术
❖ 矸石的松散与压实性能
自制实验系统
n
k
2.0
g1
1.8
g3
1.6
g5
1.4
1.2
1.00
10
20
30
40
σ/ MPa
矸石碎胀系数与压应力
0.5
g1
突水
否 是否发生 渗流失稳
是
不突水 突水
复合隔水 关键层
图4 隔水关键层判断流程图
四、保水采煤技术
❖ 采动覆岩裂隙演化与渗流规律
垂直渗流速度 (m/s) 垂直渗流速度 (m/s)
(a) 采场推进40m
(b) 采场推进60m
图5 采动覆岩渗流矢量分布图
0.05 0.04 0.03 0.02 0.01 0.00
四、保水采煤技术
4. 主要技术特点
（1）提出了神东矿区水文地质结构的五种类型，即： 弱含水区、泉城水源区、烧变岩富水区、无隔水层区和 有隔水层区五种，并给出了相应的保水采煤技术对策。
（2）系统研究给出了神东矿区开采地质条件下隔水关 键层的结构与渗流稳定性判据，揭示了覆岩导水裂隙贯 通高度与渗流规律，依此开发了控制隔水关键层结构稳 定保水采煤、控制采动导水裂隙通道闭合保水采煤和局 部区域充填支撑方式保水采煤等技术。
0.4
g3
g5 0.3
0.2
0.1
0
10
20
30
40
σ/ MPa
矸石孔隙率与压应力
（一）矸石充填采煤技术
❖ 矸石充填开采支架工作载荷计算公式 pz 0.2 ~ 0.3 p
pz——充填开采支架载荷； p——全高开采支架载荷。
相似材料模拟系统
（一）矸石充填采煤技术
❖ 矸石充填开采等价采高Hz的理论计算公式
以上各种方法的组合构成了
煤矿瓦斯的综合抽采
三、煤与瓦斯共采技术 2. 采动卸压瓦斯抽采
地表
首采煤层
三、煤与瓦斯共采技术
弯 曲 下 沉 带
裂 隙 带
冒
落
带
机巷
底
鼓
破
碎
带
地表 风巷 首采煤层
三、煤与瓦斯共采技术
弯 曲 下 沉 带
裂 隙 带
冒
落
带
机巷
底
鼓
破
碎
带
地表
走向高抽巷
风巷 首采煤层
三、煤与瓦斯共采技术
煤矿瓦斯灾害依然突出， 2019 年 全 国 煤 矿 发 生 死 亡 事 故 170 起、死亡316人，分别下降24.1％ 和5.1％；继2018年百万吨死亡率 首次降到0.1后，2019年继续下降 10.8 ％ ， 为 0.083 ， 瓦 斯 事 故 死 亡 人数占30％；2004年底至2005年初， 大平煤矿、陈家山煤矿、孙家湾煤 矿曾经接连发生3起一次死亡百人 以上特大瓦斯事故。
保水采煤
矸石充填采煤
绿色开采技术框架
三、煤与瓦斯共采技术
1. 瓦斯抽采方法分类 2. 采动卸压瓦斯抽采 3. 煤与瓦斯共采效果
三、煤与瓦斯共采技术 1. 瓦斯抽采方法分类
煤矿瓦斯抽采方法
采前抽采 （预抽）
采中抽采 （边采边抽）
采后抽采
三、煤与瓦斯共采技术
采前抽采(预抽)
本煤层抽采
邻近层抽采
地面钻井抽采 穿层钻孔抽采 顺层钻孔抽采 交叉钻孔抽采 煤层巷道抽采
——建立矸石充填开采岩层控制理论
岩层移动控制目标 绝对不移动
控制移动量
充填技术控制目标
充入与开采等量的矸石
建筑物损伤破坏：搬迁 建筑物局部损伤：修补 建筑物微小损伤：无需修补
理论上 需解决 的问题
1. 不同矸石充填量对应的地表变形值 2. 同一矸石充填量对应的地表最大变形值
（一）矸石充填采煤技术
❖ 矸石充填开采等价采高的概念
萨拉乌苏组 含水层
直罗组砂岩 延安组砂岩 裂隙含水层
富水性
保水方法和 关键技术
强 保护区范围内限采
强
侧向保水煤柱
弱-强
保护隔水关键层、 转移存贮等
弱
常规开采
四、保水采煤技术
2. 控制隔水关键层结构与渗流稳定
❖ 隔水关键层结构与渗流稳定性
结构稳定判据
n1
n
n
s
刚度：
Eihi3 ihi ＜ Eihi3 ihi
第四系 松散层
套管 滤水管
不同粒径的滤料
直罗组 与延安 组上段
2-2煤层