开采对策（精选十篇）
开采对策 篇1
1 矿山开采的环境问题
1)矿山开采不仅规模较小,也缺乏环保意识不同矿山的矿产资源存储量不同,目前我国以中小型矿山为主,导致矿山开采规模较小;再加上市场环境的影响,国内矿产资源的价格不断增加甚至出现了成倍增长的现象,利润的刺激使得越来越多的私营企业加入到矿山开采的行业中。由于自身矿产开采经验的限制和环保意识的缺乏,导致私营企业在进行矿山资源开发时存在很多不合理的现象(如存在非常严重的资源浪费现象);与此同时,矿山开采过程中存在开采点多、开采面广的特点,一旦遇到大风天气,就会出现尘土飞扬的现象,给周围环境造成了较大影响。
2)矿山开采秩序混乱很多矿山开采企业在进行矿山开采过程中存在采富弃贫、采大弃小和采易弃难的现象,导致矿山资源开采乱象得不到有效的治理。特别是在一些小型矿山开采过程中存在着非法开采和越界开采的现象,导致矿产资源出现了非常严重的浪费现象。矿山开采过程中很多矿产资源被随意丢弃,也给当地环境造成了较大的破坏。
3)选址不合理,废水肆意排放很多矿山依山傍水,这样在采矿过程中产生的废水能够方便的进行排放,降低了采矿企业的生产成本。通常情况下采矿企业选择挖掘沉淀大坑或者直接排入江河的方法,给周围环境造成了较大的污染;大量采矿废水的排入导致江河湖泊中的泥沙量增加,河床也出现了逐年抬升现象,如果不及时进行淤泥的处理,就会造成非常严重的河道安全隐患,同时也会影响江河湖泊中的水质情况。另外,一些小型矿山在开采过程中产生了非常严重的噪声和粉尘污染,给周围居民的生活造成了较大的危害。与此同时,矿山开采产生的矿渣被随意堆砌,占用了大量的农田,影响了农业生产的正常进行。
4)矿山资源利用率较低据相关资料统计,当前我国矿产资源的利用率仅为30%左右,而国外发达国家矿产资源的利用率达到了70%左右。这就意味着矿山开采出来的很多资源被浪费了,采矿废弃物的综合利用率也较低。
2 矿山开采环境问题的对策
为了矿山矿产资源的合理开采,同时实现对环境的保护,必须要对现有矿山开采模式和利用方法进行优化。根据多年矿山开采工作的经验,给出以下几个方面的对策:
1)进一步实现矿权制度的改革由于我国矿产资源开采制度的不完善,导致现阶段我国矿产资源开采企业数量非常多,这些企业有从事多年矿产资源开发的国有企业,也有半路转型的私营企业。由于各类开采企业的经济条件和技术实力不同,在矿产资源开发过程中对资源的利用率不同;特别是一些私营企业,受其自身开采技术的限制,只能对需要的矿产资源进行采集,其它附加矿产资源只能够被丢弃。因此,在未来发展过程中要进一步实现矿权制度的改革、实现对企业资质的认真审核,以确保开采企业都具有较高的技术,从而实现资源的综合利用。
2)进一步提高矿产开采项目的环保审查所有矿产资源的开采必须要满足当地环保部门的要求,并且在开采过程中对其环保规章制度的执行情况认真检查和审核,确保所有开采企业都能够达到国家环保标准,从源头上实现对破坏环境行为的制止。同时,相关部门还要严格规范采矿权审批制度,特别是新办矿山企业,要对其矿山开采的环境影响因素和地质情况进行认真审查,对存在重大环境危害的矿山一票否决其开采权。
3)进一步开展矿山资源再利用很多矿产企业在开采过程中将自己有用的矿产资源提取之后,将剩余矿产资源直接丢弃,导致其资源利用率非常低。因此,在未来发展过程中可进一步利用矿山循环再造技术,实现对尾矿资源的重新提取,得到其它类型的矿产资源。矿山循环再造技术的使用,一方面能够提高矿山开采企业的经营效益,另一方面还能够降低尾矿废弃物从而减少对环境造成的污染。
4)做好废弃荒山的生态恢复工作通过对我国矿山资源的调查,矿产资源含量低是其开采过程中遇到的主要问题,这也导致我国矿山资源的复垦率较低;再加上开采企业开采后没有进行任何处理,矿山持水保肥能力变差,氮、磷、钾以及其它有机质的含量降低,加上废弃尾矿中的重金属含量较大,影响了矿山中植物的生长。因此,在未来发展过程中要增加荒山的治理工作,切不可开采后丢之弃之、任其自然发展;而是应该采取表土转换、植树造林、微生物修复以及灌溉和施肥等措施,实现对已开采矿山的生态环境修复,使其能够逐渐恢复到未开发之前的生态环境。
5)实现矿山废水的循环利用矿产资源的开采需要使用大量的水资源,并且产生大量废水,不论是挖坑自然沉淀还是直接排入江河湖海都给水资源的可持续发展带来一定的不良影响。因此,在未来发展过程中应该开展矿山废水资源的循环利用,如采用相应的废水处理技术使其达到国家规定的废水排放标准;或者将矿山开采产生的废水进行处理后,重新用于矿产资源的冶炼,降低矿山开采对水资源的消耗量。
同样,为了降低矿山开采过程中产生的废气污染,可以采用湿式爆破、路面洒水以及种植防护林等措施,降低矿山开采过程中大量灰尘在空气中的污染扩散。
6)加强环保执法力度大部分矿产资源分布在人烟稀少的西部山区,交通条件和开采环境都比较恶劣;加上环保部门的工作人员很少深入到大山深处,对矿山开采企业的环保制度执行情况缺乏应有的检查和监督,导致环保规范成为形式,没有真正落实到实处。因此,在今后环保部门的工作中,要采取各种措施调动环保执法部门工作人员的积极性,使其真正深入到矿山开采现场进行执法检查,确保开采企业能够严格按照国家环保规章制度采取相应的环保措施。同时,对于环保措施不到位或者没有进行任何环保举措的企业,给出相应的经济处罚,并追究相关责任人的法律责任。
3 结论
通过上面的论述,可知当前我国矿产资源开采过程中存在着非常严重的环境污染问题,在后续开采过程中要加强对矿山生态环境的保护。采用先进的矿山开采和环境治理技术,以提高矿山资源的综合利用率和环境污染的治理力度,一方面降低矿山开发造成的固体废弃量,另一方面也可实现矿山生态环境的恢复。环境问题的解决还要依靠各种法律法规的支持,加强对各种地质灾害的预警,有计划的实现对矿山开采环境污染问题的治理。环境保护是一项长期工作,在治理过程中切不可急功近利。
参考文献
[1]王亚男.我国露天煤矿开采引发环境问题及解决对策[J].工业B,2015(41):286,288.
[2]王柏莉,仇昕昕,仇旭,等.我国石灰石矿山开采生态环境问题及环保对策建议[J].工程勘察,2011,39(4):48-51.
[3]许付仁,许智博.鞍山市矿山开采存在的环境问题及整治对策[J].科技创新与应用,2013(34):118.
探讨煤矿开采引起的环境问题及对策 篇2
摘要：煤矿区是以煤炭开采为主要生产活动的区域，在其生产过程中将会产生大量的废气、废水及固体废物。基于煤矿区开采对自然环境污染产生的主要问题进行分析，并根据现状提出了相应的对策，以便于治理矿区自然环境的污染状况。
关键词：煤矿区；开采；环境问题；对策
我国是一个煤炭生产大国,近年来随着国民经济的增长,对煤炭的需求量也进一步提高。我国约75%的工业燃煤、65%的化工原料、85%的民用燃料,都来自煤炭工业。煤炭资源的开发利用对我国国民经济和社会的持续、快速健康发展具有极其重要的支撑作用。开发煤炭资源在建设有中国特色社会主义现代化强国进程中具有十分重要的意义。近年来,随着我国经济较快速的增长,煤炭生产量和消费量迅速增加,煤炭生产量、消费量增长满足了经济发展的需要,同时对环境产生了较大影响,解决好煤炭生产、利用与环境的关系,已经成为社会是否能够可持续发展的大事。有关资料表明:煤矿开采而带来的土地破坏就达50万hm²,且每年新增塌陷面积约为2.4--2.6万hm²;每年采矿排放废水达25亿吨;煤层瓦斯抽放每年达50--70亿立方米;我国有237座煤矸石山曾发生过自燃,目前仍有134座煤矸石在自燃、我国矿山固体废弃物总积存量约230亿吨等等。这些都给矿区及矿区周围居民的生产和生活带来极大的危害，也带来一系列的环境问题,使矿区生态环境遭到严重破坏,甚至威胁到我们整个生态圈。因此,我们对煤矿生产开发中的环境灾害进行分析研究,制定合理的治理对策,采取相应的措施,如何实现煤炭开采和环境保护的和谐发展,是摆在我们眼前的一个急需解决的问题。
一、煤矿环境灾害分析
煤炭是我国主要能源，对经济建设和社会发展具有重要的作用，是我国可持续发展战略实施的资源保证。但是，在煤炭开采过程中,由于忽视生态环境保护,使水资源短缺、水质污染、水土流失、土壤沙化、土地塌陷、空气污染、噪声污染等一系列问题非常突出,给我国生态环境造成了很大的威胁,严重制约着我国社会经济的可持续发展。煤矿生产开采中可能引起的环境灾害如下:
1,煤矿开采引起地面塌陷。
煤矿开采引起的地面塌陷是煤矿矿区一种极为普遍的地质灾害。地面塌陷对矿区的开发和农业生产环境的危害都是非常大的。随着采煤量的增加,塌陷面积将逐步扩大。每年由于煤炭开采形成的地面塌陷就约达2.4--2.6万hm²。
岩层深处的煤采用地下开采方法。当煤层被开采挖空后，上覆岩层的应力平衡被破坏，导致上岩层的断裂塌陷，甚至地表整体下沉。塌陷下落的体积可达开采煤炭的60％～70％。地表塌陷直接导致了地面建筑的损坏;影响居民的居住和生活、影响农田耕种、造成粮食减产;地表沉陷后，较浅处雨季积水、旱季泛碱，较深处则长期积水会形成湖泊；塌陷裂缝使地表和地下水流紊乱，地表水漏入矿井，还使城镇的街道、建筑物遭到破坏。开采沉陷盆地会形成地表常年积水,导致土地的盐碱化、荒漠化等等。
2，煤矿开采引起工程地质损害。
煤矿开采中引起的工程地质工程损害主要是因为矿物被开采后,上覆岩层内部剧烈移动变形传递到地表,破坏地表斜坡的原始平衡导致的。常常表现为地表裂缝、塌陷坑、岩溶塌陷、山体滑坡、崩塌、冲击地压、矿震、煤与瓦斯突出等灾害。
接近地表的煤层采用露天开采方法。露天采煤时，先挖去某一狭长地段的覆盖土层，采出剥露的煤炭，形成一道地沟。然后将紧邻狭长地段的覆盖土翻入这道地沟，开采出下一地段的煤炭，依次类推。其结果，平原采煤后矿区地表形成一道道交错起伏的脊梁和洼地，形如“槎 1
板”；丘陵采煤后出现层层“梯田”。露天煤矿开采后使植被遭到破坏，地表丧失地力，地面被污染，水土流失严重，整个生态平衡被打破。
3，煤矿开采引起水环境损害。
煤炭开采除了造成采空塌陷外，还危及地下水资源，会引起各种水迁移运动所造成的各种损害（如渗漏、水土流失、冲刷、污染等），加剧缺水地区的供水紧张。随着煤炭开采强度和延伸速度的不断加大提高，矿区地下水位大面积下降，使缺水矿区供水更为紧张，以致影响当地居民的生产和生活。另一方面，大量地下水资源因煤系地层破坏而渗漏矿井并被排出，这些矿井水被净化利用的不足20％，对矿区周边环境又造成了新的污染，严重影响了社会经济的可持续发展。同时地下水位的严重下降，也使区域内的作物大面积减产，抗御自然灾难能力下降，严重危害农业生产。水环境的破坏,会造成地面植被破坏、水土流失加剧、大面积山体滑坡、影响了矿区及周围的地下水与地表水水质,导致矿区周围生态环境恶化等。煤炭开采过程中的矿井水、洗煤水和矸石淋溶水等未经完善净化就被直接排放，对四周水环境造成了严重的污染。煤炭中通常含有黄铁矿（FeS2），与进入矿井内的地下水、地表水和生产用水等生成稀酸，使矿井的排水呈酸性。此外，矿区洗煤过程中也排出含硫、酚等有害污染物的酸性水。大量的酸性废水排入河流，致使河水污染。
4，煤矿开采引起大气损害。
煤矿开采大气损害主要有大气烟尘污染和有害气体污染。大气烟尘主要来自于煤矿爆破、矿山矿物运输、燃煤过程中排放的煤烟、粉尘。烟尘量中的“炭黑”只有0.6um,大量的“炭黑”聚集在一起,吸收太阳的热能,加热周围空气,形成降雨,从而改变区域大气环流和水循环。矿山有害气体主要以SO2、NOX、CO2为主的化合物以及矸石山自燃产生的各种有害气体。给矿区的空气质量及人们的身体健康带来极大的危害。
煤的开采、装卸、运输过程中，难免有大量细小的煤灰、粉尘飞扬，使矿区空气中的固体颗粒悬浮浓度增大，严重危害人体健康及矿区生态环境。开采出来的煤堆或地壳煤层经常会自动地缓慢燃烧。煤的自燃不仅浪费有价值的资源，而且释放一氧化碳、硫化物等有害气体，严重污染空气。
5，噪声污染
煤矿区地面及井下各种噪声大、震动强烈的设备多如空气压缩机、风机、凿岩机、风镐、采煤机，据华北一些煤矿的调查测试，90dB以上的设备占70%，其中90～100dB的占45%，100～130dB的占25%。因此，矿山机械噪音被认为是矿区声环境污染的首要原因，其次，伴随着煤矿的不断发展，煤矿与外界的联系日益密切，车流量不断增加、载货汽车的吨位不断提高，交通噪音逐渐成为矿区噪音污染的又一主要原因。这种污染不仅损害作业职工的身心健康，对附近的居民区也有严重的影响。
6，煤矿开采产生固体废物。
煤矿生产过程中伴有大量的煤矸石外排,其利用低,大量堆积构成煤矿矿区特有的固体废物污染,给矿区的环境治理带来极大困难。
二、煤矿环境灾害的对策分析
煤矿环境灾害发生面广,灾害种类多,发生频率大、危害大,地面开采塌陷、滑坡、水土流失等治理难度大,经济损失高。为了更好地保障矿区生活设施与人民群众生命财产的安全,必须高度重视矿区环境的管理与环境保护,高度重视人们在煤炭开采中所引起的致灾因素的变化,加强环境工程管理,保持煤炭开发、加工、利用与治理过程中的环境良性循环。因此,对煤矿开发中可能引起的环境灾害,我们要找出规律,进行分析,采取对策:
1，做好煤矿环境规化。
煤矿环境规化就是对煤矿开发过程对环境的损害进行全面系统的评价,并对煤矿环境的保护确定规化目标、管理目标和规化防治措施。通过全面系统的环境规化,协调环境与发展的关系。实行环境规化管理,首先是研究制定环境规划,使之纳入煤矿经济和社会发展规划中,然后以环境规划来指导煤矿环境保护工作,并在实际操作过程中对环境规划进行调整和优化,实现生产与环境双赢。
完善、修改煤矿开采的有关标准、规范，使煤矿开采的环境管理和治理具有可操作性、规范，使矿山环境管理和治理具有可操作性、针对性和科学性。实现煤矿开采从勘察、建设、生产、闭坑全过程的管理和监督有法可依。实现煤矿开采环境的改变—破坏—恢复—重建的良性循环，促进可持续发展。这就从源头避免、减少了环境问题的危害和地质灾害的发生。2，要建立煤矿环境质量管理体系。
环境质量体系管理是指为了提高和保持矿山环境质量而进行的各项管理工作。包括大气环境质量管理、水环境质量管理、土壤环境质量管理等。环境质量管理就是包括建立煤矿环境质量标准体系并正确实施环境质量标准;建立评价环境质量的指标体系;建立环境质量的监控系统;根据环境状况和环境变化趋势的信息进行环境质量评价,及时了解矿山环境质量状况,采取相应的措施,减少环境事故的发生。
在已有法律条款的基础上，紧密结合矿区环境的特点，建立起符合我国国情的矿区环境保护法律法规体系和技术标准体系，这一体系应覆盖矿区发展的全过程，对新上矿山项目的环境影响评价、在采矿山的环境保护和报废矿山的环境重建以及如何推进环境补偿机制，都应给出明确的法律规定，建议国家有关部门通过举行论证会、听证会或其他形式，征求有关专家和公众的意见，尽快研究、制订煤炭开采对环境进行补偿新办法，加速改善矿山生态环境，做到在保护中开发、在开发中保护，实现经济、社会、环境的协调发展。
4，预防为主
长期以来我们的做法是在造成环境破坏后才去治理，而不是预防环境侵害的发生。各个煤矿非要等到造成严重的环境后果才大量投入进行弥补而不是预防。各个企业在给煤炭定价时就应该把防范和治理环境的费用计算在其中。为解决矿山生态环保的难题，有关环保部门应该建立健全矿山生态环境保护长效监管机制，严格矿山开采准入制度；完善矿山生态环境保护法规，加强矿山生态环境监管能力建设；进一步明确矿区生态环境治理责任，建立多渠道投资机制；采取多种形式加强宣传教育，增强全民资源忧患意识，在全社会形成保护矿山生态环境的舆论氛围。
5，采取环境保护技术措施。
a.减少污染物的排放量。
煤矿的主要污染有大气污染、废水污染、固体废物污染。
矿山环境大气污染一般表现为煤烟型,是由于煤炭燃烧和矸石山自燃造成的。据监测结果,一吨煤燃烧排放烟尘6--11千克,其危害是相当大的。所以要改变矿山燃料的构成或改变煤的燃烧方式、采取集中供暖、对煤矸石进行压实法堆积,避免矸石自燃;减少有害气体的排放。b.建立矿井水和生活污水净化处理站。
对煤矿水资源进行循环利用和矿区废水的净化利用。针对各矿矿井水的水质特点,采取相应的废水处理工艺,使处理后的矿井水做为矿井补给水源,减少污染物的排放。
c.煤矿固体废弃物堆放数量多。
由于受经济、技术因素的影响,目前还不能对固体废弃物进行完全的资源化利用。因此我国提出了以“资源化”、“无害化”“减量化”作为控制固体废弃物污染的技术政策。对煤矿来说,煤矸石可以制成内燃砖,也可以经过分选后当作沸腾炉用煤,还可作为矸石电厂燃料,对余下的不能处理的煤矸石可以进行石灰灌浆、粘土覆层处理,避免矸石山自然。d.减轻开采地质灾害。
采取综合治理的开采技术,对地表塌陷及时复垦,严格控制开采灾害的发生。
6,采用科学的开采技术
a,清洁开采技术
在减少废弃物方面，改革巷道布置与支护，少开岩石巷多做煤巷，从总体上消除或减少矸石排放量；矸石井下处理技术（如宽巷掘进、沿空留巷、矸石充填等）。在减少有害气体排放方面，如实行煤层气预开发和井下瓦斯抽放等。
b,推行减沉开采技术
地表沉陷控制主要有两种技术途径。一是以支撑煤柱为核心的技术，二是以充填体为核心的技术。
对支撑煤柱方案，主要原则是选择优化的煤柱留设方式，在容许地表下沉范围内最大限度采出煤炭资源。在我国，主要采用条带法开采，地表下沉系数为0.1～0.3。这一方案面临的问题是开采效率较低，难于实现综合机械化。房柱式采煤法在美国、澳大利亚等国家应用广泛，这种开采方法采用连续采煤机等现代装备，采煤效率较高，在适宜的条件下值得推广应用。
对充填体控制岩层移动的方案，原理是充分利用上覆岩层移动过程中可能产生的充填空间，注入充填材料，使充填体和岩层相互作用而形成一个稳定平衡结构，从而抑制岩层移动向地表发展。根据充填体所处的位置，可分为采空区充填和岩层内离层注浆充填。采空区充填即以充填材料置换煤炭，若充填及时、密实和工艺得当，可以使开采后上覆岩层不出现冒落带，从而显著减少地表下沉值。覆岩离层注浆减沉是一项较新的技术，它是从地面通过钻孔向开采过程的覆岩离层注浆，具有不干扰井下生产，且注浆成本相对较低的优点，这一技术与其他技术相结合，为地表沉陷控制开辟了广阔的前景。
c,矿井水资源的保护和再利用
减少开采对水资源的影响，首先要减少进入矿井的总体水量。如地面修建疏排水设施，减少地表水、大气降水入渗补给矿井的水量。留设防水煤岩柱、注浆构筑挡水帷幕等也是减少矿井水量的有效途径。矿井水的资源化是一个重要的发展方向。煤矿的采选生产供排水沟系统，应尽可能采用循环系统，努力节约水资源，控制污染物排放浓度和排放量。
参考文献：《中国水土保持》07年04期，张锦瑞陈娟浓岳志新石焱
《应用能源技术》07年08期，呼国臣
《赤子》09年06期，张刚柱
《中华民居》11年07期，徐寿林
开采对策 篇3
关键词：煤炭；露天煤矿；环境问题；防治对策
中图分类号： TD824 文献标识码： A 文章编号： 1673-1069（2016）28-92-2
0 引言
随着经济的快速发展，社会各界对于煤炭资源的需求量不断增加，煤炭行业为了提高经济效益，不断加大开采力度，忽略了资源开采活动对自然环境造成的破坏问题，严重威胁矿区的生态安全。露天开采是煤矿行业开采活动中应用较为广泛的形式，虽然在一定程度上能够降低生产成本、提高生产效率，但对周围生态环境造成的破坏也是十分严重的，例如土地流失、大气污染、水体污染等问题，使得生态系统退化，制约了社会经济的可持续发展。对此，相关部门必须提高重视程度，采取有效对策解决煤矿开采中的环境问题，实现经济效益、社会效益与环境效益的协调统一。
1 露天煤矿开采环境问题简析
露天煤矿开采的基本含义就是剥离覆盖在矿体上的土石结构，将矿体从上向下分为若干梯段，从而在露天环境下进行煤矿开采。露天煤矿开采主要涉及穿孔爆破、采装、运输、排土等环节，在这个过程中引发了多种环境问题，概括为以下几点：
1.1 过度开采对土地的破坏
露天煤矿开采对土地资源造成了严重破坏，主要包括采掘场造成的土地挖损问题，外排土场和工业场地对土地的占用问题等。露天煤矿开采最基础的工作就是穿孔爆破，往往对原始土表的结构造成严重破坏。土地挖损问题指的是由于开采活动对浅层土壤以及地表形态造成破坏，使得该区域的生物种群受到影响，破坏了生态系统的稳定性。此外，露天煤矿开采过程中建设运煤轨道、选煤场、排土道路、排水管道等，需要占用大量的土地，同时挖损造成的废弃岩石被堆放外排土场，也占压了很多土地，破坏了地貌功能和地表植被。总之，挖损和占压严重干扰了该区域生态平衡，使得地貌、植被等受到破坏。
1.2 大气环境的污染
露天煤矿开采过程中由于地表剥离、爆破、装运、卸载、排土等环节会产生大量的粉尘，会造成严重的大气污染。储煤场堆放大量的煤炭资源，但是由于为露天工程，因此挡风抑尘相关设施的设置不足，在风力的作用下，不仅会产生很多的煤尘，污染大气环境，而且会造成煤炭资源的损失、浪费。露天煤矿开采区还会产生一氧化碳、二氧化硫等有害气体，其主要来源为煤矸石的自燃。此外，工业场地的锅炉、热风炉由于没有安装脱硫除尘装置，也会排放大量的烟尘、二氧化硫等有害物质，对大气环境造成污染。
1.3 地表水和地下水资源污染
露天煤矿开采过程中矿坑中的污水、排土场的淋溶水、工业场的生产废水等严重威胁地表水和地下水的水质。首先，矿坑中的水含有大量的重金属离子，其中很多属于有毒物质，由于矿坑水不经过科学处理被随意排放，对周围的地表水造成污染，影响周边居民的生活用水；其次，排土场的煤矸石由于降水生成的淋溶水中含有碱金属、碱土金属、硫等有害物质，流入地表水会造成水体污染，同时深入地下水层，也会造成地下水资源的污染；最后，工业场地排除的生产废水具有很强的污染性，包括石油类、化学药剂、悬浮物等污染因子，没有经过处理直接排放到外界环境，造成地表水和地下水污染，严重影响周边的土壤及地表植被。
1.4 废弃矿坑对环境的影响
在新中国成立初期成立的露天煤矿，其储藏的煤炭资源基本被开采完成，造成很多的废弃矿坑问题。在煤矿开采的过程中往往形成规模较大的矿坑，受到地表水、地下水的作用，同时地质结构也不断变化，使得这些废弃矿坑出现水土流失、塌陷、滑坡、泥石流等地质灾害，对矿物周围的工厂以及居民的正常生产、生活造成影响，不仅产生一定的经济损失，还会威胁周边地区的生态环境和地质环境。
2 露天煤矿开采环境问题防治对策
2.1 土地的复垦再利用
为避免土地资源的浪费，露天煤矿在开采过程中，要积极采取有效措施，加强对土地资源的保护和利用，具体可以从以下几点入手：第一，重新规划老矿区，通过分区复垦的方式，实现煤矿产业工人的及时转产，虽然前期需要投入较大的资金，但是经过几年的改善就可以创造经济效益，不断扩大复垦规模，形成良性循环；第二，积极建设内部排土场，减少对土地的占用问题，避免对外界环境造成的地质破坏，保证矿区的安全生产活动顺利进行。因此，在未来的露天煤炭开采方案设计中，必须加强对土地复垦和内部排土建设的规划研究。
2.2 大气环境问题的防治
防治大气环境问题需要从防治粉尘和二氧化硫等有毒气体两方面入手。首先，加强矿区周围的绿化，在排土场和运输道路两侧种植防护林，并且运输煤矿、砂石、渣土等的车辆要进行顶部遮盖，减少粉尘污染，同时，储煤场要装设防尘抑尘网，避免煤尘的流失；其次，工业场区的锅炉、热风炉等要尽量选用节能环保的型号，并且安装脱硫除尘设施，应用低灰分、低硫分的燃煤，并结合少量多次的添煤原则，减少烟尘以及二氧化硫等有害物质的排放，从而避免大气污染；最后，露天煤矿开采要减少用油设备，增加用电设备，采用连续工艺、倒堆工艺代替单斗电铲一汽车运输的间断工艺，降低原油损耗，减少机械设备产生的尾气污染。
2.3 综合利用矿区水
我国煤矿开采区域存在缺水问题，并且矿区水源处理不当也会造成水体污染，因此实现矿区水的综合利用具有重要意义。目前，很多露天煤矿开采区域的矿坑水没有经过科学处理直接排放，不仅污染了地表水和地下水，还会造成水资源的浪费。对此，煤矿开采企业要积极制定方案，加强矿区水的综合利用，例如储备一定矿坑水用于露天煤矿内的灭火，也可以用于矿区内的道路洒水降尘。此外，还要建立小型的污水处理厂，对排土场的淋溶水以及工业场产生的废弃污水进行净化处理，同时还可以净化周边居民的生活废水，是一项利国利民的工程。
2.4 加强废弃矿坑的开发
目前，很多国家已经认识到废弃露天煤矿造成的环境危害，并积极采取有效措施，加强重建工程，促进生态恢复。从废弃矿坑的安全问题进行考虑，可以对其边坡进行加固处理，防止水土流失、泥石流等自然灾害问题的发生。此外，还要结合废弃矿坑的具体情况进行综合利用，对于储存较多矿坑水的废弃矿坑，可以改造成水库，经过净化处理的废水，可应用于其他用途，缓解煤矿城市的水资源匮乏问题，实现资源可持续发展；具有一定深度的废弃矿坑可作为填埋垃圾的场所，但要做好防渗措施，避免垃圾淋溶水造成地下水污染问题，同时注意对垃圾进行分类处理，进行分层填埋或者分类填埋。还可以将废弃矿坑作为旅游观光景点，这需要加强废弃矿坑与排土场的整体开发与综合利用，与当地人文特征相结合，形成独特风景区。
3 结束语
总而言之，露天煤矿开采是煤炭产业的重要工程，作为一种不可再生资源，在不断提高生产效益的同时，长期的开发活动已经引起了造成了很多的环境污染问题，露天采煤对环境的最直观的影响就是大面积的表层剥离直接破坏了地面景观和生态环境，包括土地、大气、水资源等方面的污染，我们必须从注重分析性思维向分析性、协调性、综合性思维转化，从单项技术、分科发展、常规观测想复合技术、现代信息手段、多学科综合系统发展转化；追求最优的经济效益、社会效益和环境效益；实现露天煤矿开采与环境保护协调发展，实现社会经济可持续发展。对此，相关的煤炭企业要提高重视程度，积极采取有效对策，处理好资源开发与环境保护之间的关系，实现环境效益与经济效益双赢，促进煤炭行业的可持续发展。
参 考 文 献
[1] 邱文，郭东罡，上官铁梁.浅析山西乡镇煤矿的生态环境问题及防治对策[J].环境科学与管理，2009，04：152-156.
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开采对策 篇4
弓长岭井下铁矿中央区深井从1956—1969年曾经发生过4次大规模的地压活动。其中第一次发生于1956年8月20日,以原通硐区+100 m水平113号采场为中心,扩散到180~-60 m水平,各中段沿走向范围214~365 m。历经20天,停产半年之久,造成1号盲竖井因天轮破坏而报废;第二次发生于1958年6月14日,比第一次地压活动沿走向扩大100 m,沿倾斜延伸两个中断,由于这两次地压活动的发生、发展,损失矿量1 160万t富矿。20 m水平以上各中断相继冒顶封闭,并导致采矿方法由充填法改为留矿法;第三次发生于1963年8月19日,后台180 m的主风扇陷入采空区,给国家造成20万的经济损失,并切断了运输系统和通风系统,被迫重掘运输巷道530 m;第四次发生于1969年8月份,后台三井180 m,150 m,120 m,90 m四个中断,03、05、07、09、11五个采场,因第六层铁矿体与第四层铁矿体之间为绿泥片岩夹层较薄(局部仅2~3 m),且第六层铁矿与第四层铁矿均已采空,因采空后失去稳定后倒塌,造成上述各中断巷道局部冒顶,导致停产一个月,损失矿量20万t,重掘巷道100余米。
1 地质概况
弓长岭铁矿床二矿区是前震旦纪“鞍山群”沉积变质式铁矿床,位于弓长岭复背斜的北翼,矿区西端以寒岭断层为界,东端以F1断层为界,矿床由相互平行的六层矿体组成,如图1所示。矿石类型主要为磁铁石英岩,其中贫矿结构致密坚硬,抗压能力强,抗压强度为120~260 MPa。富矿分为平炉矿和高炉矿,抗压强度为124~170 MPa。弓长岭铁矿床二矿区地质构造复杂,断层种类繁多,生成的时间也不同,矿床的西北端及东南端被大的横断层切削,矿床内横断层也特别发育,西北端寒岭横断层与复背斜西部第一大横断层其走向为北东,近于直立,引起矿体错动,但是对采准工程破坏性不大。
2 崩落法开采地压活动规律浅析
采用无底柱分段崩落开采倾斜和急倾斜矿体时地压活动基本规律可以分3个组成部分:矿块底部结构地压显现基本规律;围岩崩落基本规律;矿体下部压力增加的基本规律。对于矿块底部结构地压显现基本规律该文不做讨论,只阐述后两者规律。
2.1 围岩崩落的基本规律
应用崩落法开采倾斜和急倾斜矿体时,随着崩落矿石的放出,围岩就逐渐崩落塌陷,首先是上部岩石,以圆拱的形式向上冒落,且拱顶偏向上盘(也就是沿着最大下沉角向上冒,弓长岭铁矿最大下沉角为85°),待其达到地表,拱顶四周岩石向下滑落,形成一个崩落的楔形体,并随着开采深度的增加楔形体逐渐下滑,形成陷落带。
由于回采阶段不断下降,致使上下盘围岩失去支撑,并以棱柱体形式向矿体方向滑动。棱柱体内虽有裂缝,但仍是一个完整体。在地表发生多条裂缝(这些裂缝受其地质构造面控制),并形成下沉台阶,如图2所示。
地表这些裂缝都是沿原走向逆断层和斜交走向断层开裂,岩石崩落角随着开采深度的增加而逐渐减小,下盘围岩到一定深度后停止崩落,而上盘围岩一直崩落到和岩石内摩擦角相等或更大些才停止崩落,此时称为临界崩落深度,再往深部崩落角反而变陡,并只发生冒落拱,其冒落高度达不到地表,如图3所示。上盘围岩崩落一般比回采水平滞后1~2个阶段,通常上盘围岩崩落角在40°以上,下盘在45°以上,矿体两端在80°左右,如图4所示。
由于崩落矿石和围岩自重的作用及上下盘滑动棱柱体的综合作用,再加上此区域地段构造复杂,在绿泥片岩中还有透镜体这些都近于散体状态,极易产生松脱冒落。在已掘13万延米的采准巷道中,现已有1.3万延米巷道发生了冒落现象,严重影响回采工作正常进行。
2.2 矿体下部压力增加的基本规律
采用崩落法开采的矿山,当开采深度大于300~400 m时,在回采工作面影响范围内,位于下盘岩石靠近矿体的沿脉巷道就会遭到破坏,是因为下盘岩石不仅受崩落矿石重力作用,而且还要承受上盘滑动棱柱体经崩落的矿石和岩石传递到下盘围岩压力,发生应力集中,在这种情况下,应将运输巷道布置在离矿体稍远些,以避开支撑压力区,离矿体的距离,应根据实际经验,或用实测方法来解决。
3 开采对策研究
鉴于目前弓长岭铁矿崩落法开采的实际问题,该文认为亟待解决的技术措施有以下几方面。
3.1 运输巷道、设备井、聚矿井位置的合理布置
(1)对应力集中的宽度应进行实测,以保证以上井巷布置在矿体下盘应力集中区以外。
(2)以上井巷位置不应选择在构造复杂的地带(即断层交汇的地点)。这些地点应力易于聚中,也容易释放。原来有些井巷位置布置在断层的交汇处,如六井和七井原3 m×3 m规格现在已达6 m×6 m规格;又如-100~-160 m井巷位置虽木已成舟,但对-220~-360 m还是有益的。
(3)下盘运输巷道布置在Fe5层铁矿体中不合理。Fe5层矿体宽度和巷道宽基本一致,根据巷道应力分布曲线可知,巷道两角剪应力为最大,因此,最容易沿层面和断面下滑,这就给地压活动和冒顶创造了方便的客观条件。
总之,使用崩落法开采方法的矿井,在选择井巷位置时,绝不能只图运输距离近的便宜,从而造成高昂的巷道维护费用,或缩短使用寿命的弊病,这是百害无一利的。
3.2 加强采准工程允许暴露时间研究
-100~-160 m的采准工程掘进时间过长,有的竟达到10年之久,由于暴露时间过长,因此,巷道发生了变形,甚至冒顶封闭巷道,破坏非常严重,给今后的开采带来了很大的困难,甚至无法回采。所以,要加强采准工程允许暴露时间,正确处理采准和回采在时间和空间衔接关系,以有利于今后的开采。
3.3 确定合理的开采顺序
对于-160 m崩落法开采,究竟采用前进式开采,还是后退式开采,或从最危险不稳定的地区先采,这些问题应做进一步深入研究。
3.4 加强井巷安全维护措施研究
(1)目前巷道支护方式包括喷锚支护、混凝土支护等。弓长岭铁矿只采用打灰方式支护,因此对于支护方式应进一步深入研究。
(2)在合理的时间进行井巷支护,这是一个很关键的问题。要做到安全可靠、经济合理的支护,应对井巷变形加强监测并在变形前进行支护,以确保支护的有效性。
4 结语
该文基于弓长岭铁矿开采现状,结合矿山开采实际与管理经验,对弓长岭铁矿崩落法开采地压活动规律进行了分析研究,并针对目前弓长岭铁矿崩落法开采的实际问题,提出了技术措施。
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开采对策 篇5
露天矿山分台阶开采与分层开采技术研究
【摘 要】世界煤炭资源的开采以露天开采方式为主，露天开采分为台阶式开采和分层开采两种方式，本文详细讨论了两种方法的相同点和不同点，并分析了每种方法的适用条件。 【关键词】露天矿山;技术研究 世界煤炭生产是以露天开采方式为主的，而我国目前露天煤矿的产量占全国煤炭生产总量的比例仅5%左右[1]。这主要由于煤炭资源赋存的地质条件异常复杂，符合露天开采的煤炭资源数量较少。根据不完全统计，我国适合露天开采的煤炭资源比例约占总资源的7-10%之间，远低于美国、俄罗斯、澳大利亚、印度60%～75%的水平，而其中70%为褐煤，主要分布在内蒙、新疆和云南。20世纪70年代改革开放以后，5大露天煤矿，即安太堡、黑岱沟、霍林河、伊敏河、元宝山露天矿的建设标志着我国露大煤矿建设进入一个新的阶段。进入新世纪后，我国规划的13座大型煤炭基地中，神东、晋北、蒙东(东北)、云贵、黄陇(华亭)、陕西等基地都将建设大型露天煤矿。其中，仅蒙东要建7个5000万吨级大型煤炭基地，包括胜利一、二、二号、白音华、伊敏河、宝日希勒一号和二号等。另外还有神府、哈尔鸟素和原有五大露天煤矿的改建及二、三期扩建也在进行中。根据当前发展趋势的初步预计，我国露天煤矿产量占全国煤炭生产总量的比例将由2000年的4%增加到2010年的10%左右，2020年将达到15%，可以说露天煤矿在我国的发展正处于迅猛增长期和前所未有的发展机遇期，前景可观。 1.露天矿山分台阶开采技术 露天开采时，通常是把矿岩划分成一定厚度的水平分层，自上而下逐层开采，并保持一定的超前关系，在开采过程中各工作水平在空间上构成了阶梯状，每个阶梯就是一个台阶或称为阶段，这种开采方式叫做台阶式开采。台阶是露天采矿场的基本构成要素之一，是进行独立剥离和采矿作业的单元体[2-3]。台阶构成要素如图1所示。 1-台阶上部平盘;2-台阶下部平盘;3-台阶坡面;4-台阶坡顶线;5-台阶坡底线;a―台阶坡面角;h-台阶高度 图1 台阶构成要素示意图 台阶朝向采空区一侧的倾斜面叫台阶坡面。它与水平面的夹角叫台阶坡面角(见图1中的3和a)。 台阶上部平台与坡面的交线叫坡顶线(见图1中的4)。 台阶下部平台与坡面的交线叫坡底线(见图1中的5)。 台阶上部平台与下部平台间的垂线高度叫台阶高度(见图1中的h)。开采时，将工作台阶划分成若干个条带逐条顺序开采，每一个条带叫做采掘带。各台阶上部平盘和下部平盘是相对的，一个台阶的`上部平盘同时又是其中一个台阶的下部平盘。台阶的命名，通常是用开采该台阶的下部平盘(即装运设备站平盘)的标高表示，故常把台阶叫某水平。 特点： (1)自上而下分台阶顺序开采，必须有上山公路的修筑，公路要开拓到运输平台，采装设备在运输台阶上进行铲装，适合上规模的露天矿山开采、采掘设备要求比较高，分多个工作面开采时，相互之间必须错开一定的距离。 (2)实施中深孔爆破时，高度最多不得超过挖掘机举高的1.5倍(根据岩层硬度系数定)。台阶高度与岩体稳定性和采掘设备能力密切相关。 (3)运输平台宽度，根据设备定，终了平台一般为3m，清扫平台一般为6m。 2.分层开采技术 分层式矿床开采是指将开采设计的每一个台阶都作为一个独立分层，每个分层中都包含许多平面尺寸相同但高度可以不同的网块，不同分层中网块高度可根据工程、工艺需要变化，但网块平面尺寸相同[4-5]。 将所有分层按对应的平面坐标系及高程次序顺序地迭加在一起 ，就构成了该区域的矿床开采地质模型。这是一种一维可变、两维固定的块段矿床模型。分层式矿床开采地质模型建立的过程是：根据开采程序制定的台阶划分原则形成各台阶的初始台阶界面;按选采和工艺要求调整台阶界面;根据各地质界面与各台阶上、下盘界面的空间位置关系确定各台阶、各网块中分类矿岩含量;将各台阶模型按空间次序组合成矿床开采地质模型。 2.1台阶界面确定 台阶划分主要取决于开采工艺、设备规格及矿床赋存条件。台阶的划分应有利于发挥设备效率、提高矿石质量(满足选采要求)及保证作业安全。一般地，露天开采的台阶有三种划分方式：按水平分层划分台阶;按倾斜分层划分台阶;按混合分层划分台阶(部分倾斜分层，部分水平分层)。 因每个台阶界面均由其下盘界面及上一台阶的下盘面( 或地表面) 围成，故确定台阶界面的关键是确定台阶下盘界面。 最后确定台阶下盘界面;按选采及工艺要求对初定的台阶界面进行调整。 2.2台阶中分类矿岩量的确定 根据各地质层面与各台阶界面的空间位置关系确定各台阶各网块的分类矿岩含量。台阶界面与地质分层面有如下六种基本关系：台阶位于地质分层中;地质分层位于台阶中;台阶夹地质分层顶板;台阶夹地质分层底板;台阶在地质分层之下;台阶在地质分层之上。在该台阶范围内逐网块进行计算。对于每一地质分层，均考察其与本台阶界面的位置关系，若地质分层与本台阶有相交或包含(被包含)关 系，则进一步确定相交或包含高度。 据此确定出本台阶各网块内的分类矿岩厚度、量。若独立可采矿层顶、底板位于台阶中，还需扣除采掘贫化损失厚度。台阶中的每一网块，都记录其分类矿岩量。 特点： (1)自上而下分层顺序开采，是在不分台阶开采的情况下，目前能够保证开采安全的唯一可行的开采方式。由于该开采方式不分台阶，可以省去上山公路的修筑，节省大量的投资，适合小型露天采石场规模小、采掘设备简单、赢利能力弱的特点。同时由于该开采方式设有分层凿岩平台，与在坡面上凿岩相比，可保证凿岩作业安全。 (2)实施中深孔爆破时，分层高度不得超过20米。分层高度与岩体稳定性和采掘设备能力密切相关，限制分层高度是基于开采安全和效率两方面考虑。 (3)分层凿岩平台宽度不得小于4米。分层平台宽度过窄，凿岩作业场地面积不足，作业过程中易发生坠落事故。当然，分层平台也不宜过宽，否则爆碴不能全部直接抛掷到装岩平台，需要在分层平台转运，这样会增加生产成本，降低作业效率，也就失去了分层开采的意义。 3.结语 (1)露天矿台阶式开采自上而下分台阶顺序进行，必须有上山公路的修筑，公路要开拓到运输平台，采装设备在运输台阶上进行铲装，适合规模比较大的露天矿山开采、采掘设备要求比较高，分多个工作面开采时，相互之间必须错开一定的距离。 (2)露天矿分层开采自上而下分层顺序开采，是在不分台阶开采的情况下，目前能够保证开采安全的唯一可行的开采方式。由于该开采方式不分台阶，可以省去上山公路的修筑，节省大量的投资，适合小型露天采石场规模小、采掘设备简单、赢利能力弱的特点。同时由于该开采方式设有分层凿岩平台，与在坡面上凿岩相比，可保证凿岩作业安全。 【参考文献】 [1]国家能源局发展规划司.科学发展的2030年国家能源战略研究报告(征求意见稿)[M].2009. [2]才庆祥，洪宇.露天煤矿高效开采新技术[M].中国矿业大学出版社，2008. [3]骆中洲.露天采矿学(上册)[M].中国矿业学院出版社，1986. [4]牛成俊.现代露天开采理论与实践[M].北京：科学出版社，1990. [5]杨荣新.露天采矿学(下册)[M].北京：煤炭工业出版社，1986.
开采对策 篇6
关键词煤层气;开采利用现状;对策分析
中图分类号TE37文献标识码A文章编号1673-9671-(2010)022-0160-01
煤层气是指成煤母质在煤化作用过程中形成并储集于煤层及煤层邻近岩层中的非常规天然气,也称煤层吸附气、煤层甲烷或煤层瓦斯。其一般组分为CH4、C02、02,N2、CO、H2S、NOx,是一种优质、洁净和高效的能源。贵州以“西南煤海”著称,全省煤炭资源远景储量2410亿t,保有储量为498亿t,是江南其他12个省区的总和,居全国第5位,具有储量大、煤种全、埋藏浅、分布聚、组合好的特点。煤层中还蕴藏有丰富的可供开发煤层气。煤层含气量高,预测煤层气资源量为3.15万亿m3,占全国总量的22%,仅次于山西,居全国第2位,具有储量大、分布集中、品味高等优点。
1贵州煤层气利用现状
贵州作为中国南方产煤大省,煤炭资源丰富,在煤层中蕴藏有大量可供开发利用的煤层气。其中富甲烷(CH4含量≥8m3/t)的煤层气占全省总资源量的92.7%;埋深1500m以浅目前开采技术可采深度的煤层气达2.56万亿m3,占全省总量的81%。全省煤层气的分布,基本与矿区的分布一致,相对集中于西部,以六盘水煤田最丰,次为织(金)纳(雍)煤田与黔北煤田。
贵州煤层气已有初步开发利用,自20世纪70年代开始,全省18个国有重点煤矿中的16个矿井,在陆续建立瓦斯(煤层气)抽放系统过程中,相继在六枝与水城、盘县地区11对矿井建立了煤层气抽取利用系统,供民用、发电等。2009年贵州省煤层气发电站总数达16座,但开发利用目前尚处于小规模的状态。现在我省煤层气的开采处于煤层气勘探开发试验初期和煤层气井下抽放利用阶段并正向煤层气勘探开采试验全面展开和井下规模抽放利用阶段过渡发展。
2开采技术现状及对策分析
2.1煤层气的抽采
贵州煤层气主要还处于采煤的同时进行抽采的阶段。今后在抽采方面主要从以下几个方面加强研究:1)广泛采用瓦斯综合抽放技术,提高开采层瓦斯抽放率,不仅对矿井的安全有利,而且采出的还是洁净能源;2)煤与瓦斯共采技术的开发研究.有利于提高矿井的综合生产和利用能力;3)研制功率大、故障率低、打钻效率及成孔率高的新型钻机及配套设备,加强瓦斯抽放检测、监控技术及装备的研究和开发。使其实现自动化、智能化、可视化和网络化;4)加强计算机在煤层气抽采方面的模拟化研究,节省开支。
2.2煤层气钻井开采
贵州目前煤层气采用钻井开采得比较少,而从贵州煤层气资源的分布、开采条件和资源品质分析,具备大规模开发的资源优势,煤层气发电、煤层气液化等开发项目开发前景广阔。
由于贵州地质条件复杂,煤层气钻井开采的技术在引进的同时还应该加强对自身特点的研究,找到一条适用于贵州煤层气开采的最优方法。因此合理设计贵州煤层气开采的煤层钻井程序和钻井工艺。是确保实现在贵州建成高产、高效煤层气矿井的前提。目前。煤层气钻井有采空区钻井、水平钻井和垂直钻井3种方式。但钻井的投资都比较高,不利于商业化的投资。由于激光有着巨大的能量,从长远来看.我们可以研究激光在煤层气钻井中的应用。还可以研发智能化钻井.智能化钻井可以在地质条件比较复杂的情况下进行。
3贵州煤层气开发的意义
煤层气与煤共生且是一种重要的洁净新能源,对其进行开发利用有项目的意义:1)有利于贵州的煤矿安全生产。由于贵州境内的煤矿绝大多数是高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井,大力进行煤层气的抽采利用,从根本上可以降低煤矿瓦斯安全隐患,对于促进煤矿安全生产有着重要作用;2)有利于环境保护。煤层气是洁净能源,大力开发利用煤层气可降低对煤炭的使用,有利于降低二氧化硫和甲烷的排放,减少酸雨灾害和温室效应;3)有利于缓解能源供需紧张的形式。能够进一步稳固贵州作为国家能源基地的地位,改善能源结构,缓解能源供需矛盾。
4解决贵州煤层气开发利用问题的建议
4.1加大政策支持力度
温家宝总理明确指出:“开发和利用煤层气既可治理瓦斯,又可利用能源,一举两得,应该加大科研、勘探、开发的力度”。为加快推进煤层气的勘探开发和综合利用,国家已将大型油气田和煤层气开发纳入16个重大科技专项之一,下发了《关于加快煤层气(煤矿瓦斯)抽采利用的若干意见》等一系列文件,出台了鼓励煤层气开发利用的许多优惠政策。省政府要将国家出台的这些政策落实到位,鼓励有条件的企业研究和开发利用煤层气,并应安排专项资金引导和重点支持对煤层气的勘探、开发利用项目。优先安排煤层气发电上网,并按发电量予以优价收购和给以按财税[2007]16号要求的补贴。将电力、化工等相关产业与煤层气开发利用同步规划,以确保煤层气产业发展上下游一体化,相关产业一体化,电力、化工等相关产业在同等条件下应优先考虑和安排煤层气开发利用项目。
4.2加强对煤层气的勘探开发力度和技术投入
加强对煤层气赋存规律、勘探与开采技术等方面的研究工作,着力解决因地质构造造成的开采难度大的问题,同时投入先进的技术以提高煤层气开发利用的效率与工艺,以降低开发成本和减少环境污染。
4.3调整产业规划和加快煤层气输送管网的建设
争取调整我国《中西部地区外商投资优势产业目录》,将贵州煤层气勘探,开发利用列入进去,以吸引外资投资开发贵州煤层气。我省输气管网基本建设相当薄弱。煤层气输送管网应纳入我省的中、长期发展规划,投资建设区域性煤层气输配管网工程和城市煤层气利用管网工程,为煤层气的开发利用创造条件。
4.4贯彻落实好国家和省里出台的有关规定
如:按照贵州省人民政府出台的黔府办发[2008]83号文件中的对煤层气(瓦斯)利用的规定,从2008年起,贵州省凡批准设计年生产能力在30万吨以上的高瓦斯、煤与瓦斯突出煤矿,其瓦斯综合利用均须与安全设施同时设计、同时施工、同时验收及使用,竣工验收时,必须实现瓦斯利用。
5结语
煤层气的开发利用不仅可以解决我省“富煤、贫油、少气”的能源结构,使我省又多了一种清洁的能源,缓解我省能源紧张的局面,减少因大量用煤产生的大气污染和温室气体的排放,实现我省经济的又好又快发展,而且可以对高瓦斯和煤与瓦斯突出占大部分区域的贵州有很好的减少煤矿安全事故的作用,有利于和諧矿区和和谐社会的建设。
参考文献
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作者简介:
煤矿深井开采面临的问题与对策 篇7
关键词：深井开采,煤与瓦斯突出,高温热害,煤自然发火,冲击矿压,巷道维护
1 概况
世界采矿国家一般认为,矿井开采深度超过600 m即为深井开采。但对于南非、加拿大等采矿业发达的国家,矿井深度达到800~1 000 m才称为深井开采;德国将采深800~1 000 m的矿井称为深井,采深超过1 200 m的矿井称为超深井开采;日本把深井的“临界深度”界定为600 m,而英国和波兰则将其界定为750 m。我国大多数专家认为,采深<400 m称为浅井,400~800 m的称为中深井,800~1200 m称为深井,≥1 200 m称为特深井。
我国煤炭总储量的70%以上埋藏在600 m以下,已探明的有2.95万亿t煤炭埋藏在1 000 m以下,占总储量的53%。目前我国煤矿正以8~12 m/a的速度向深部延深,其中华东地区以10~15 m/a的速度向深部延深,未来我国进入1 000 m以下深部开采的煤矿将越来越多。
江苏境内进入千米以下开采的煤矿有8对。矿井进入深井开采以后,煤与瓦斯突出、冲击矿压、高温热害、煤炭自然发火等自然灾害日益严重,安全管理难度不断增加。而我国目前对深井开采面临的问题还处于研究和探索阶段,现有的安全生产法律法规、部门规章、技术操作规程等也都是矿井浅部开采的经验总结和操作规范,能否适用于深井开采,还缺乏理论和实践依据。因此,研究深井开采灾害及其防治具有十分重要的意义。
2 深井开采面临的主要问题
2.1 瓦斯治理难度大
随着矿井开采深度的增加,瓦斯治理主要面临下列问题:(1)矿井瓦斯等级升级,瓦斯治理难度加大。江苏有3对煤矿随着开采深度的增加,由原来的低瓦斯矿井升级到高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井。(2)随着矿井开采深度的加大,地应力增大,易发生动力灾害。江苏3个煤与瓦斯突出矿井中,夹河煤矿采掘活动在-1 200 m水平,张集煤矿采掘活动在-1 260 m水平,庞庄煤矿张小楼井采掘活动在-1 166 m水平,矿井采深均在1 200 m左右。在这样深的开采条件下,发生冲击矿压和煤与瓦斯突出耦合型的动力灾害危险大大增加。(3)防突技术存在缺陷。目前我国煤矿在深部水平开采的瓦斯基础参数还相对较少,煤层瓦斯的赋存规律还没有完全掌握。《防治煤与瓦斯突出规定》中的区域性指标主要依据采深800 m以上的技术成果,是否适合开采1 000 m以下的条件,还缺乏理论和实践依据。(4)老空区瓦斯威胁。煤矿开采时间较长,井下老空区较多,虽然对其进行了封闭,但有的密闭墙易被压垮,如维修不及时,会造成采空区瓦斯泄漏引发瓦斯事故。
2.2 煤矿采掘作业地点空气温度高
江苏(徐州)矿区的恒温带深度为30 m左右,温度为16℃左右,地温梯度约2.5℃/hm左右。随着开采深度增加,地温热害日益突出,成为煤矿新的重要灾害。江苏有8个矿(井)实际开采深度超过了1 000 m,岩体原岩温度达40℃左右,仅用通风降温的方式,部分采掘地点温度仍超过规定。在未使用降温系统之前,有些煤矿多次发生因热害导致的人员中暑、诱发疾病事件。
2.3 采煤工作面自然发火严重
江苏辖区煤矿开采的煤层均有自然发火倾向性,自然发火期为3~6个月。近几年来,一些煤矿采煤工作面采空区煤炭自然发火严重。这除了与开采条件有关外,还与矿井进入深部开采后煤岩原始温度升高有直接关系。
2.4 冲击矿压威胁越来越大
江苏辖区有7个矿井发生过冲击矿压现象,历史上共发生冲击矿压事故近40余起,其中较为严重的冲击矿压事故有30起,共造成10人死亡、7人重伤、30多人轻伤。同时造成不同程度的巷道、通风设施、支护材料和机械设备等损坏,这些矿井现采深均在1 000 m左右。随着开采深度的增大,冲击矿压威胁将会愈来愈突出。
2.5 支护困难
由于矿井开采时间较长,开采深度较大,加上地质构造复杂等因素,深部开采矿压显现剧烈,巷道变形、破坏严重,巷道失修率高,传统的支护工艺已不能满足巷道支护和安全生产的要求。
3 解决深井开采问题的对策
3.1 坚持“以人为本”的安全生产理念
针对深井开采面临的问题,尽管企业在探索解决对策上做了积极努力,但还难以从根本上解决问题,必须以科学发展观为引导,树立安全红线意识,坚持“以人为本”的安全生产理念。(1)实事求是地面对复杂的自然条件,科学下达煤炭生产任务和各项计划指标,从容组织生产,杜绝不顾条件单纯追求产量、效益的做法,把“安全第一”落到实处。(2)坚持管理、装备、培训并重的原则,加大安全投入,大力推广应用新技术、新工艺、新材料、新装备,提高装备水平和质量标准化动态达标水平,提高本质安全度。加强对从业人员深井开采针对性知识的培训,提高从业人员的技术素质和应急救援能力。(3)加大科技投入,积极研究探索解决问题的途径,完善矿井生产系统和抗灾系统,提高开采的技术可靠性和矿井的综合抗灾能力。
3.2 瓦斯综合治理措施
(1)完善瓦斯抽采系统,提高瓦斯抽采能力。按照大流量、高负压、分源瓦斯抽采的要求,建立完善的地面及井下瓦斯抽采系统。
(2)多种抽采方式并用,提高瓦斯抽采效果。煤矿瓦斯抽采主要采用本煤层抽采和采空区抽采2种方式。本煤层抽采方式有预抽回采区域煤层瓦斯,预抽煤巷掘进条带煤层瓦斯;采空区抽采方式有回采工作面上隅角抽采、采空区埋管抽采和高位抽采。突出区域煤巷掘进和石门揭煤工作面,采取预抽掘进(揭煤)区域条带煤层瓦斯区域防突措施[1]。
(3)采深增加后按规定进行矿井煤与瓦斯突出危险性和矿井瓦斯等级鉴定工作。提高瓦斯治理钻孔装备水平,认真落实2个“四位一体”综合防突措施。
(4)石门揭煤时采用水力射流切割技术快速打钻消突,提高石门揭煤防突的可靠性。
(5)加强盲巷及采空区的日常巡查、气体检查,及时封闭盲巷和采空区,及时维修被压裂、压垮的密闭墙。
3.3 井下高温热害防治措施
深井开采井下空气温度高,湿度大,采掘作业地点的空气温度超标,传统的通风降温方法已经不能达到理想效果,必须采取其他辅助降温措施。目前江苏境内矿井主要使用机械制冷技术,取得了较好的效果,主要方式有以下几种:(1)HEMS降温系统。2007年徐矿集团与中国矿业大学(北京)合作研究开发了该区域性机械降温系统。采掘工作面使用该系统降温以后,空气温度下降3~5℃,空气湿度也相应降低,大大改善了职工作业场所的气候条件。(2)地面真空制冰降温系统。孔庄煤矿2013年采用南非井下降温技术,建立了地面真空制冰降温系统(制冰机型VIM850),对矿井深部开采高温区域进行降温。(3)井下局部机械制冷降温系统。井下使用局部降温系统后,掘进工作面干球温度由原来最高的30℃降低至25℃,湿球温度由原来最高的29.8℃降低至26℃,降温效果明显。
3.4 防治采空区煤炭自然发火措施
(1)采煤工作面回采期间防灭火措施。(1)根据工作面的地质条件、设备性能等,合理选定工作面的长度、切眼位置、采高等参数,保证工作面合理的推进速度。(2)改善采煤工艺,减少采空区遗煤,特别是尽量不要留顶煤回采。(3)工作面通风系统尽量不采用U+L型进、回风系统,尽量使工作面维持U型通风系统,减小向采空区的漏风量。(4)工作面回采期间,进、回风隅角设临时挡风墙或挡风帘,其宽度要大于巷道的宽度,减小向采空区的漏风量。(5)为防采空区周围上、下巷和切眼位置附近的遗煤自然发火,工作面推进过程中,在上巷或下巷预埋管,待埋管进入采空区一定深度后,通过该管向采空区注胶泥,切断采空区周围的“O”型漏风通道。(6)通过预埋管对采空区自然发火危险区域注N2、CO2等惰性气体。(7)对采空区注浆,包括注高分子材料、凝胶、粉煤灰等。
(2)采煤工作面回收期间防灭火措施。(1)加快回收速度,将回收时间控制在煤的自然发火期以内[2]。(2)适当减小工作面风量,并在工作面进、回风隅角打密闭墙,墙面喷涂堵漏风,尽量减少向采空区的漏风量。(3)对采空区自然发火危险带注N2、CO2等惰性气体,缩小煤炭氧化自燃的范围[3,4]。(4)采空区注浆(胶泥、粉煤灰等)。(5)工作面回收采用全风压通风时,应预留通风道,保持通风道畅通,以减小采空区漏风压差。(6)封闭进风道,利用局部通风机通风。(7)支架上部顶煤、架后遗煤注凝胶等防灭火剂。注凝胶量应足以填塞顶煤及架后遗煤裂隙,保证在工作面与采空区间形成1道凝胶墙,将工作面与采空区隔开。
(3)加强采煤工作面煤炭自然发火预测预报。确定煤炭自然发火的标志性气体,建立自然发火预测预报制度和煤炭自然发火监测系统,发现问题及时采取措施。
3.5 防治冲击矿压措施
(1)按要求进行冲击矿压鉴定与评估。进入新采区或工作面施工之前,组织专业人员对该区域冲击地压因素进行分析,确定是否属于冲击地压危险区。
(2)在冲击矿压危险区进行采掘活动时,应严格按开采设计编制、冲击等级评估、冲击危险区域划定、防范措施制定、冲击危险预测预报、解危方式、解危效果检查等基本程序进行,并编制专门设计和安全技术措施。
(3)合理采掘布局,减少人为造成的应力集中。采区巷道应布置在稳定的岩层中或无冲击矿压危险的适宜煤层中;煤层群开采时,优先考虑开采保护层;尽量少开联络巷,避免形成孤岛煤柱;交叉巷道的夹角最好成直角;采掘头面布置要避免相互之间有动压影响;煤柱留设不要对以后的开采留下隐患。
(4)加强冲击矿压预测预报。目前辖区煤矿防冲预测预报的主要方法包括冲击矿压危险性鉴定、电磁辐射检测、钻屑法检测、微震监测、KJ550冲击矿压在线监测等,可根据需要使用。
(5)对高应力区进行解危。对有冲击威胁的掘进工作面,一般采用大直径钻孔对前方和两帮煤体超前卸压的措施,经检验消除冲击危险后方可掘进。掘进迎头前方要保持5 m以上的卸压保护距离。对有冲击危险的已有巷道,可采用在煤巷两帮和底板煤层施工卸压钻孔的措施卸压解危。对评估为强冲击危险的煤层先进行打钻卸压,再进行效果检验,直至消除冲击危险性。对评估为中等或弱冲击危险的煤层先进行冲击指标预测,当冲击危险指标超限时,及时打钻卸压直至消除冲击危险性。对应力集中的区域,可采取对煤层顶、底板进行深孔爆破预裂措施,消除冲击危险[5,6]。
3.6 加强巷道支护的措施
深井开采采用常规的巷道支护手段不能满足安全生产的要求。近几年来,一些煤矿与高校合作,开展对不同巷道的支护研究,改进巷道的支护方式,取得了较好的支护效果。(1)反底拱支护。对服务年限较长、巷道围岩条件较差、巷道变形量大的深部软岩巷道,尤其是巷道底鼓量特别大的巷道,采用反底拱支护,即在扩巷修护加固过程中首先采取全断面锚网梁索喷及注浆加固支护,然后套环形棚,最后浇灌底板支护。(2)加密锚索支护。对服务年限较长、巷道围岩条件较差、巷道变形量和底鼓量不是太大的深部软岩巷道,仅采用正常间排距进行锚网梁索喷支护难以取得满意的支护效果,采用局部加密锚索加强支护,多用于巷道维修。(3)注浆加固支护。对采用锚网索喷支护后巷道变形量不是太大、仅出现局部喷体开裂现象的深部软岩巷道,采用向巷道周帮松散软岩体内注水泥浆加强支护。(4)底板网壳支护。对服务年限较长,巷道围岩条件较差、巷道顶帮变形量不是太大,但巷道底鼓量突出的深部软岩巷道,采用底板挖底拱、打锚杆、浇灌钢筋混凝土的底板网壳支护。(5)煤巷长短锚索支护。对煤巷过应力集中区、过老硐等特殊地段,顶板采用长短锚索进行加强支护。对过断层等围岩条件较差的地点采用锚网加套棚的双重支护方式。
4 建议
(1)加强深井开采基础资料的收集、分析等技术工作。注重对煤层瓦斯基础参数和瓦斯赋存规律、保护层开采及卸压瓦斯抽采方法、抽采参数及抽采效果、区域性瓦斯治理预测和效果检验的指标体系等方面的资料收集和分析,优化抽采参数,提高抽采效果。注重生产过程中冲击矿压能量指标、煤粉量指标、巷道变形指标等的观测与分析,提高解危效果和预测检验的可靠性。注重各环境下作业场所温度、湿度参数的变化规律分析,提高降温系统的效果。
(2)进一步加大科技攻关力度。深井开采在我国是一个新的课题,现行的瓦斯突出、冲击地压等参数指标是否适用于深井开采还在探索之中。要加强深井开采瓦斯抽采参数、底板岩巷穿层钻孔和顺层钻孔相结合的区域瓦斯抽采方法、瓦斯治理过程的实时跟踪及智能预警和控制系统、瓦斯抽采钻孔封孔技术、冲击地压预测指标、深部软岩的支护技术、深部降温降湿等项目的科技攻关,提高灾害防治水平。
(3)保证安全生产投入。深部开采灾害重、治理成本高,尤其是在目前煤炭市场低迷的形势下,必须保证安全生产投入,实现安全开采。对开采技术难度大、经营亏损的矿井,建议暂时放弃开采。
参考文献
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[3]周凤增.CO2灭火技术在开滦集团公司的应用实践[J].煤矿安全,2006(5):23-26.
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[5]张周全,吴兴荣,陈立高.煤矿冲击矿压控制技术[M].北京:煤炭工业出版社,2008.
开采对策 篇8
关键词：“剃头”下山开采,安全隐患,下行通风,风流逆转
1“剃头”下山开采的概念
所谓的“剃头下山”开采, 是指在下山开采过程中, 主要进、回风巷仍在继续向下延伸时, 就组织工作面进行开采或掘进的一种开采模式。在这种开采模式下, 采区的主要进、回风巷尚未贯通, 通风、供电、排水等系统均没有形成和完善, 就已经开始布置采煤工作面进行生产, 属于一种边开拓、边采掘的开采模式。
2“剃头”下山开采的形成原因
“剃头”下山开采模式是在一定的历史条件下形成的, 并受许多客观因素的影响, 归结起来, 主要有以下几方面的原因:
2.1 经济原因。
前些年煤炭市场疲软, 企业生产经营遇到前所未有的困难, 很多煤矿企业无力拿出大量资金对开拓延伸工程及通风防治水工程进行投入;2001年以来, 煤炭经济有所好转, 有些集团公司虽然加大了对开拓工程的投入, 但也只是杯水车薪, 难以有效解决该问题;另外, 由于受各种因素的影响, 不能实现矿井水平的正常更替, 为了保证出煤量, 维持经济效益稳定, 各矿不得不在通风系统尚未完善的情况下就组织工作面进行生产。
2.2 开采方式影响。
采煤工作面开采强度增大, 产量提升速度更快, 井巷工程欠帐紧张的局面无法得到有效的缓解。
2.3 瓦斯原因。
有些矿井为瓦斯高突矿井, 给开拓掘进工作带来了很大的困难, 开拓掘进速度明显变慢, 并大量增加了用于瓦斯防治的开拓掘进巷道。
2.4 水害原因。
随着开采深度的增加, 水害威胁越来越大, 增大了开拓难度, 增加了用于疏放水及防治水的开拓工程量。
2.5 矿压影响。
随着采区向深部延深, 生产战线长, 矿压显现加剧, 巷道失修率高, 前掘后修, 巷道维护大量挤占了开拓力量。
2.6 地质条件影响。
部分矿井采区由于地质条件的变化, 如构造多、煤层变薄、受相邻煤矿的越界开采等原因, 采区开采储量锐减, 造成井巷工程欠帐更多。
3“剃头”下山开采存在大量事故隐患
“剃头”下山开采模式, 虽然在一定程度上暂时缓解了出煤量的不稳定问题, 但是其中却存在着大量的安全隐患:
3.1 排水、运输、瓦斯抽排以及通风系统不完善
剃头下山开采多数是因采场接替紧张而造成的非正常开采, 首采面投产时开拓系统尚未完工。有的下山采区不是一次设计到位, 采区巷道不断变化, 使生产环节和通风系统趋于复杂, 因此, 系统抗灾能力差, 在排水、运输、瓦斯抽排以及通风系统方面存在着很大的安全隐患。
3.2 采区内存在多个采、掘工作面, 安全隐患大
剃头下山开采方式, 回采工作面生产、下山掘进开拓与下阶段回采工作面巷道的掘进等工作都需要同时进行, 在一个区域工程多, 出现多个掘进面, 较多的人员在一个抗灾能力较弱的区域内工作, 势必带来事故发生的潜在危险。
3.3 通风设施多, 通风系统安全可靠性降低
工作面回采准备与下山的开拓延伸, 在下山与下山之间、下山与水平大巷之间、开拓延伸的下山下部与承担通风、运输的任务的下山上部之间, 新工作面的顺槽掘进工作面与下山之间等都需要设立通风设施, 一个区域内通风设施多, 通风系统就复杂, 安全可靠性就大幅降低;因施工队伍多, 回采、掘进同步作业, 因此采区内行人、运煤、运料, 风门频繁开关, 且易遭到损坏, 通风设施易失效引起风流短路, 进而造成工作面甚至整个采区缺风、无风, 引起瓦斯超限。
3.4 下行通风存在许多的安全隐患
下山开采中作为主进风的下山巷道必然要采用下行通风。上行通风时, 新鲜风流自进风上山进入采区, 清洗工作面的乏风后, 经回风上山流入回风道, 新风流和乏风流均向上流动, 沿倾斜方向的风路较短。下行通风时, 新风由进风下山进入采区, 清洗采煤工作面后的乏风要经下山流回回风道, 风流在进风下山和回风下山内流动方向相反, 通风路线长;且进风下山和回风下山相距较近, 属于平行反向流动, 风压差大, 故漏风严重, 通风效率低;而且进、回风路线之间交叉点多, 通风设备多, 管理困难。下行通风在灾变 (发生爆炸或火灾) 条件下容易产生风流逆转, 因为爆炸或火灾产生的热空气所形成的热风压与通风机作用相反, 特别是在下山剃头开采的条件下, 通风压力小, 热风压的作用就特别容易起主导作用, 造成风流逆转, 这时, 灾变气流就会侵入到邻近的工作区域, 如果逆流到进风巷道, 就会随风流迅速侵入到工作面等人员集中的场所, 造成大范围的人员伤亡。因而, 下行通风的抗灾能力比上行通风要弱得多;如果矿井有煤与瓦斯突出危险, 那对于下行通风更应该慎之又慎, 因为突出的瓦斯如果浓度很大, 极易产生瓦斯逆流, 使某些场所瓦斯浓度超限, 万一发生爆炸后, 灾害波及的范围就很容易扩大。
3.5 下山采区逃生困难
下山采区中人员逃生必须走上坡路, 比走下坡路需要更多的逃生时间, 遇到突发事故, 逃生难度相当大。煤矿事故中, 在下山施工的工作面作业人员都因缺少逃生路线, 逃生困难, 很多人员死于一氧化碳中毒窒息。
4“剃头”下山开采解决措施
要消除“剃头”下山开采, 可以从以下几个方面着手:
4.1 转变观念, 强化安全意识, 树立“安全
第一, 生产第二”的思想, 即使牺牲生产, 也要先把安全问题解决, 要认识到只有确保安全才是产量提高的有效前提。所以, 进一步转变观念, 强化企业领导、员工的安全意识, 加强安全管理, 对于煤矿安全生产是非常重要的。
4.2 矿井设计规划时, 应该合理布置采掘
关系, 实现正常更替, 防止因采掘关系紧张造成不合理开采, 而形成“剃头”下山开采现象, 导致事故隐患的出现。同时, 加大对井巷工程的投入, 集中力量解决井巷开拓问题, 完善开拓系统, 形成完整的通风系统、排水系统之后, 再进行采煤工作面的生产。
其它原因影响巷道掘进开拓, 也能够在较短时间内, 完成巷道掘进, 从而跟上采煤工作面的推进速度, 保证二者进度协调一致。
结束语
开采对策 篇9
1、水土流失
水土流失是矿山开采过程中最重要的环境地质灾害。水土流失多表现为土地沙漠化、石漠化现象的不断加剧。造成这种现象的原因多是不合理的进行矿产资源开发与利用。开采矿山开采前期对山地丛林的滥砍滥伐也是很重要的原因。水土流失问题带来的直接影响就是土壤肥力下降、良田损毁、环境恶化。与此同时, 在水土流失的过程中, 泥沙淤积河流堵塞也是不可避免的。这对相关流域的田地灌溉以及防洪防旱都造成了不同程度的影响。河流堵塞也降低了水库的发电效益, 对居民的生产生活也有很大的影响。水土流失及随之而来的相关问题严重制约了相关城市的经济发展, 同时也制约着城镇居民的生产生活水平的持续提高。
2、水土污染
水土流失问题多发生在山地丘陵等地质地貌区域, 而水土污染则更多的是发生在程式化进程中。城市在不断发展的过程中, 随之而来的废气、废水、废渣严重的污染着人们的生产生活环境。不断升起的废气既是城市发展的见证, 也是城市污染的重要表现;大量的废水在排向河流的过程中既污染了河流也影响着人们的生活环境;还有各种废渣, 通过工业废水以及生活污水渗进地表, 污染土地质量。据不完全统计, 绝大部分的河流水污染事件是由于上游的工业废水排放不当造成的。2005年著名的松花江污水案即是由于附近的石油石化公司爆炸造成污染物流入第二松花江引起的。从松花江污水案事件中, 相关部门更应该注意水土污染事件的严重性。
3、地面塌陷与地面沉降
矿山开采过程中的地面塌陷包括两种情况, 一种是采空塌陷一种是岩溶塌陷。采空塌陷在矿山开采过程中较为常见。这种塌陷大多是呈带状分布在岩体边缘, 塌陷的坑一般比较笔直且塌陷也十分深, 最深可达30米。采空塌陷受接触带、破碎带的影响很深, 采空塌陷一旦发生将会造成十分严重的后果。熔岩塌陷也是地面塌陷的一种, 在广西桂林等地十分常见。这种塌陷往往是由于矿产资源开采过程中地下水不合理采用有关。矿山开采中这一环境地质灾害的发生所造成的影响是十分严重的。它不仅会毁坏田地, 还会影响公路铁路地基下沉, 不利用经济的可持续发展。地面沉降也是矿山开采过程中环境地质灾害的一种。它一般发生在长期抽取地下水的区域。
4、山体滑坡与泥石流
山体滑坡是矿山开采过程中尤其应该注意的一项地质灾害。滑坡简而言之就是斜坡上的泥土或岩体在地球重力作用下沿着斜坡作整体或局部向下运动的现象。矿山开采过程中的山体滑坡规模比之于暴雨之下的山体滑坡规模小, 但危害却更为巨大。矿山开采过程中的滑坡严重危害着相关工程以及工人的生命安全。甚至一些滑坡的隐患也在很大程度上威胁的人民群众的生命财产安全。滑坡一旦发生, 其造成的直接间接危害是难以估计的。矿山开采由于其特殊的地质地貌更是极容易发生这一类灾害。在矿山开采的过程中一旦遇到雨水, 与山体滑坡紧密相连的就是泥石流。泥石流造成的危害也是不容忽视的。
二、矿山开采中环境地质灾害防范对策
1、加强地质灾害防范意识宣传
加强矿山开采地区的地质灾害防范宣传是预防相关灾害的重中之重。相关人员必须做到在战略战术上重视地质灾害的防治。首先要转变思想, 不要一味地重视矿山开采带来的经济效益, 更应该注重其负面效益。只有这样才可以真正做到危害最小化利益最大化。在矿山地区加强相关工作人员的安全意识, 确保其安全上岗。在当地, 相关宣传更应该深入人民群众中去。让人民群众了解灾害、重视灾害、预防灾害。相关工作人员更应该运用多种形式, 尤其是应该积极合理的运用新闻媒体进行社会宣传。通过多种多样的地质灾害防范宣传活动, 相关部门应引起全社会的广泛关注, 加强对地质灾害的重视, 从而为更有效的地质灾害预防做出贡献。
2、建立科学治理模式
在矿山开采过程中应该建立科学合理的治理模式。这种治理不仅仅是矿山开采本身的治理, 更包括矿山开采所带来的相关问题的治理。在建立科学治理模式的过程中尤其应该注重环境地质灾害问题与矿山开采经济发展之间的矛盾。只有这样才可以真正从实际出发建立切实有效可行的治理体系。在矿山开采过程中不可一味依靠矿产资源发展经济, 更应该用发展的眼光, 建立可持续的经济增长点。尤其应该注意兴修水利, 在水源的涵养以及林木资源的保护方面更应该有所侧重。借此从根本上遏制水土流失、上体滑坡等灾害的发生。只有这样才可以建立和谐的生态环境, 从而发展可持续经济。
3、做好环境地质灾害监测体系
做好环境地质灾害的监测体系是做好防灾减灾工作的重中之重。建立健全环境地质灾害的应急处理体系是矿山开采过程中重要目标之一。在矿山开采过程中应该进行深入分析, 及时有效的进行相关资料的研究, 使得开采工作更为科学合理的进行。只有在全面掌握矿山矿产资源开采过程中可能发生的一切事宜, 才能真正有利于矿山开采的长远发展。尤其是应该有针对性的, 根据各类地质灾害制定有效的预防与应对措施。
三、结语
在矿山开采过程中, 环境地质分析是不可缺失的重要环节。其中制定具有针对性的治理措施更是相关工作人员的工作重点之一。我国地大物博, 相关资源极为丰富, 然而仍旧不能坐吃山空, 应该为子孙后代做好长远打算。充分认识到我国地广人多的社会现实, 只有这样才可以更好地为我国的经济建设作出贡献。就矿山开采方面来说, 我国更应该注重可持续发展战略, 促进经济的长远发展。
参考文献
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[2]周涛发:《21世纪地球的科学发展展望与我国地球科学的发展对策》, 《中国地质》, 1999. (8) 。
放顶煤开采影响因素及对策分析 篇10
综放开采中煤炭回采率的高低, 是该工艺性能优劣评价的重要参照指数。回采率越低则代表不必要的资源浪费越严重。一般而言, 引起综放开采煤炭回采率偏低的因素多种多样, 如地质条件、放煤方法、工作面布置、综放支架类型、日常管理等。在这些影响因素中有一些借助有效的人为管控可得到有效消除, 例如采用无煤柱开采等, 展开此方面相关研究对于提升综放工作面工作效率和工作质量, 推动煤矿企业经济效益与环境效益的提升意义重大。本文从地质与开采两方面介绍影响顶煤冒落性的主要因素。
1 地质赋存因素
1.1 开采深度
井下煤炭开采中, 煤层赋藏深度对工作面顶板及巷道围岩的压力有着密切关联。伴随开采深度的增加, 煤层内部应力随之增大, 其可能造成的破坏力也会不断增强。如图1顶煤变形示意图所示, 综放工作面前方煤壁所具备的支撑压力对于工作面上部煤层的变形、垮落等有着直接影响, 煤层埋深越大, 上覆岩层对煤层作用力越大, 进而会对煤层放出时的破碎度造成显著影响[1]。
1.2 煤层强度
煤层强度是描述煤层在外界作用力影响下自身破坏难易程度的指数, 是由煤层裂隙发育状态、煤层厚度、煤体强度等多个要素共同影响的综合性参数。煤层强度越高, 则将其破碎所需的压力也就越强, 放顶开采的难度也就越高。
1.3 顶煤裂隙发育
煤层在长时间地质演化过程中, 在各种地质运动影响下, 其内部不可避免地会出现各种裂隙。对煤层进行综放开采时, 这些裂隙的发展、贯通及新裂隙的生成就是影响顶煤破碎下落的关键因素。一个煤层当其裂隙发育完善时, 煤体更易在外力作用下充分破碎, 从而便于放出。
1.4 夹石层
在厚煤层中往往会含有数量及厚度不一的夹矸。若矸石层位于采高范围内则不会对顶煤放出造成影响;若矸石层位于采高范围外, 则其厚度与强度的大小就会对顶煤的破碎性及放出效果造成直接影响。此外, 矸石层在顶煤中的位置也会对放顶效果造成显著影响。一般而言, 当矸石层在中下部且不充当伪顶时, 其较易放出, 对放顶的影响有限。但当矸石层作为伪顶存在时, 多会造成顶煤的悬而不落, 从而严重影响工作面采煤效率。
1.5 顶板岩层
煤层顶板包含煤层上部的直接顶与老顶两部分岩层。这两者中, 直接顶在放煤时只会对顶煤的放出效果造成影响, 而不会影响顶煤破碎性;而老顶则正好相反, 其在顶煤放出时会对顶煤的破碎性造成直接影响。一般来说, 老顶越坚硬, 其来压步距越大, 来压时压力越高, 顶煤破碎性越好。
2 放顶煤工作面开采技术
除煤层地质赋存因素影响外, 开采工艺对放顶煤冒放性也有着直接影响, 如开采放煤步距、采放比、支架放煤口位置等。合理确定放顶煤开采技术参数对提高顶煤冒放性、降低顶煤损失、提高煤炭回收率有重要意义。对放顶煤冒放性影响较大的开采因素主要包括以下几方面[2]。
2.1 采放比
顶煤冒放性会随着采放比的增加而增大, 尤其在特厚煤层开采中, 适当增加采放比有助于提高煤炭回收率。采放比对顶煤冒落性主要是通过超前支承应力进行影响, 图2所示为不同采放比情况下超前支承压力变化情况。增加顶煤采放比后, 顶煤支承压力峰值增大并向煤层开采方向前移, 塑形破坏变形区范围扩大。其形成机理为:随采放比的增加, 顶煤内应力弹性区域所受垂直与水平应力差值将会增加, 使得弹性区剪切应力值变大并超过煤层承受极限, 推动应力峰值前移, 从而加速了顶煤的破碎过程。
煤层采高计算可通过式 (1) 进行:
式 (1) 中, γ为顶煤塑形破坏系数;Mc为机采高度, m。
顶煤塑形破坏与煤层采高存在着一定的比例关系, 其随机采高度增加而变大, 因此, 增加煤层采高能增加顶煤回收率, 但受机械设备条件限制, 煤层采高增加幅度有限;且煤层采高增大的同时也增加了顶板控制难度。在确保顶煤冒落效果与顶板安全的前提下, 合理确定顶煤采放比, 软煤中采放比可适当缩小, 中硬煤层可酌情增加[3]。
2.2 放煤步距
放煤步距是确定放顶煤开采工艺中顶煤的落放距离, 其对已破碎顶煤的回收率有着直接影响。放煤步距的确定需综合考虑多方面因素, 包括支架型号、顶煤厚度、垮落角等。在合理确定放顶煤采放比的前提下, 理想的放煤步距是使破碎顶煤和沿着采空区方向的岩石同时到达放煤口, 放煤步距过小与过大将对煤炭资源回收造成较大影响。图3所示为不同放煤步距下顶煤放落情况。
分析图3可知, 放煤步距过大时, 上部冒落矸石不能从放煤口放出, 其势必会影响下一开采周期中顶煤的冒落与回收;而放煤步距过小, 冒落矸石将占住放煤口, 顶煤不能放出。放煤步距计算公式为:
式 (2) 中, L为放煤步距, m;h为顶板到放煤口的垂直距离, m。
2.3 放煤口位置与尺寸
放顶煤工作面液压支架也是影响顶煤的冒放性关键因素之一, 尤其是支架放煤口位置与尺寸大小, 会对煤层放出形态与速度产生影响。按照在支架放煤口位置的不同, 支架可分为高位、中位与低位, 放煤工艺设计需根据需求选择适宜的支架类型。支架放煤口形状多为长方形, 其尺寸由长、宽决定, 而一般单架放煤口尺寸相对较小, 放煤口大小可通过2架或多架同时调节实现。
3 提高顶煤回收率对策
综采放顶煤煤炭损失率一般在17.06~17.69之间, 其中放顶煤损失率占到了13.35~13.54, 其余两端头、初末采、割煤等损失相对较少。因此, 控制顶煤损失是增加放顶煤工作面效益的重要措施, 其关键在于控制顶煤冒放性。由于顶煤冒放性受多方面因素限制, 包括地质因素 (煤厚、顶板岩性、煤层性质等) 与开采因素 (支架类型、放煤步距、放煤工艺、工作面管理等) , 而地质因素为非可控因素, 因此提高放顶煤工作面煤炭回收率的主要措施为控制放顶煤开采工艺, 可行的提高煤炭回收率措施有三方面:
a) 合理选择放顶煤支架。根据煤层厚度及其特性、顶板岩性等情况选择合理支架类型;
b) 确定合理的放煤工艺参数。综合考虑多方面因素, 通过对比分析等方式确定最优工艺参数;
c) 加强工作面管理, 提升放煤工作面操作水平与工艺具体实施情况[4]。
4 结语
放顶煤具有其它开采工艺无法比拟的优势, 但由于影响顶煤冒放性因素较多, 对顶煤资源回收造成较大影响。影响放顶煤开采的因素主要为地质因素与开采技术因素, 地质因素为非可控因素, 但也可通过相应措施改变某项放顶煤地质特性。开采技术因素中采放比会影响顶煤支承压力峰值大小及其分布, 对顶煤塑形裂隙发育与变形破碎造成影响;放煤步距与放煤口位置、尺寸会影响顶煤冒放性, 工艺设计中需根据实际情况进行确定。除合理确定工艺参数外, 放顶煤工艺设计中要在支架设备选型、工作面管理等多方面入手, 提升工作面资源回收率。
参考文献
[1]祝凌甫, 闫少宏.大采高综放开采顶煤运移规律的数值模拟研究[J].煤矿开采, 2011 (1) :11-13.
[2]吴彦霞.综放工作面顶煤冒落影响因素分析[J].煤炭与化工, 2015, 38 (6) :85-87.
[3]刘全, 涂敏, 付宝杰.综放工作面采放比对顶煤采出率影响规律研究[J].煤炭科学技术, 2013 (3) :55-58.