浅谈煤矿开采沉陷防治和控制的技术

第一篇：浅谈煤矿开采沉陷防治和控制的技术

浅谈煤矿开采沉陷防治和控制的技术

山脚树矿南井

黄如平

摘要：本文针对煤矿开采对矿区环境、地表破坏的影响，并以减轻危害程度为目标，根据各个矿区应合理的应用采矿方法和工艺，来防治和控制开采沉陷。关键字：开采沉陷

土地复垦

沉陷控制

煤炭的大规模开采对矿山及其周围环境造成了严重的破坏日益突出，开采沉陷造成的矿区环境灾害主要有土地塌陷或积水，农田减产或绝产、道路塌陷、房屋变形破坏等，这都是开采引起的岩层移动，是造成矿区塌陷灾害和区域变形的根源，有效控制和减轻地面塌陷程度是解决此问题的根本之路。随着煤炭形式的好转，各集团公司都加大了环境的防治和治理，对煤炭事业来说，功在当代，利在千秋。

一.沉陷的防治技术途径

沉陷破坏的防治技术途径可以从两方面考虑；（1）对开采沉陷的控制，即通过合理选择采矿方法和工艺、合理布置开采工作面、采取井下充填法、覆岩离层带空间充填等措施，来减少地表下沉，控制地表下沉速度和范围，达到保护地表和地面建、构筑物与耕地的目的。（2）开采沉陷破坏的恢复和整治，运用土地复垦技术和建筑物抗采动变形技术，对开采沉陷破坏的土地进行整治和利用。

1.1.1全部充填开采

在煤炭采出后顶板尚未冒落之前，用固体材料对采空区进行密实充填，使顶板岩层仅产生少量下沉，以减少地表的下沉和变形，达到保护地面建、构筑物或农田的目的。其中水沙充填是充填采煤法中减少地表下沉效果作好的方法，其次是风力充填和矸石自溜充填。但充填采矿法需要专门的充填设备和设施，还需要有充足的充填材料。矿井初期投资大，吨煤成本相应的增加。

1.1.2条带开采

根据煤层和上覆岩层组合条件，按一定的采留比，在被开采的煤层中采出一条，保留一条。由于条带开采仅是部分地采出地下煤炭资源，保留了一部分煤炭以煤柱形支撑上覆岩层。从而减少覆岩移动，控制地表的移动和变形，实现对地面建、构筑物的保护。但该方法采出率低、巷道掘进多，工作面效率低。

1.1.3覆岩离层带充填

根据采空区上方覆岩移动形成三带的岩移特性，在煤炭采出后一定时间间隔内，用钻孔往离层带空间高压注浆，充填，加固离层带空间，将采动的砌体梁结构加固为稳定性较好的连续梁结构，使离层带的下沉空间不再向地表传递，以减少或减缓地表下沉，保护地面建、构筑物或农田。但该技术难度大，再近一步研究。

1.1.4限厚开采

根据矿区地形、水文地质条件和建、构筑物抗变形能力，以不产生地表积水和满足建筑物所要求的保护等级为依据，确定可开采的煤层厚度，开采是仅回采这一厚度的煤，其余各煤层均不开采，以实现减少下沉保护地面建、构筑物及土地的目的。但该技术采出率低，仅在薄煤层中应用有一定的使用价值。

1.1.5协调开采

厚煤层分层开采时，合理设计各工作面的开采间距，相互位置与开采顺序，使开采一个煤层（工作面）所产生的地表变形和开采另一个煤层（工作面）所产生的地表变形相互抵消或抵消一部分，以减少采动引起的地表变形，保护地面建、构筑物。但该技术要保持一定的错距，因此组织生产难度较大。我国尚未开展这种工业性实验。

1.1.6 “采-注-采“三步法开采

充分利用覆岩结构对岩层移动的控制作用，应用荷载置换的原理，进行小条带开采-注浆充填固结采空区-剩余条带开采的三步法开采，有效的对岩层移动和地表沉陷的控制，解决了大面积开采地表沉陷控制、提高了煤炭的回采率，保护了地面建、构筑物，但也存在工艺复杂，成本较大等缺点。

二.土地复垦技术

2.2.1煤矸石充填复垦和粉煤灰充填复垦

（1）地下开采产生的大量煤矸石运到地表排放，既占地有污染环境。利用煤矸石作为充填材料，即可使采煤破坏的土地得到恢复，又能减少矸石的额占地。

（2）利用电厂的废弃物--粉煤灰充填沉陷区复垦土地，可以化两害（沉陷区、粉煤灰）为三利（电厂、煤矿、农民三放面有利）。

2.2.2平地和修建梯田复垦

对积水沉陷区、潜水位较低的边坡地带，可采取平整土地、改造成梯田的方法复垦利用。梯田的水平宽度和梯坎高度，应根据地面坡度抖缓、土层薄厚、工程量大小、作物种类、耕种机械化程度综合考虑确定，田间坡度的大小和坡向，应根据原始坡度的大小、有无灌溉条件、复垦土地用途来决定。

2.2.3输排法复垦

开挖排水渠道，将沉陷区浅积水引入河流、湖泊、坑塘、水库等，作为蓄水用，是沉陷水淹地重新得到耕种。

2.2.4深挖垫浅复垦

运用人工或机械方法，将局部积水或季节性积水沉陷区下沉大区域挖深，适合养鱼、蓄水灌溉等，用挖出的泥土充填开采沉陷较小的地区，使其成为可种植的耕地。

2.2.5积水区综合利用技术

对地面大面积积水和积水深度很大的沉陷区，科学的综合利用，发展网箱养鱼、围栏养鱼、蓄洪作灌溉水源、建造水上公园等。

2.2.6固体微生物复垦技术

煤矸石添加适量微生物活化剂，经过一个植物生长期（约6个月）就可建立起稳固的植物生长层，形成熟化的土壤。

三.结束语

开采沉陷是造成矿区环境地质灾害的直接原因，有效控制和减轻地面沉陷程度是避免开采沉陷环境灾害的基本途径。充填采煤法是减少地表下沉效果作好的方法，近年在山东有些矿区正在做膏体充填的实验，这种方法可使采场没有或减少垮落带，能更好的减少地表下沉。但它的技术含量很大，输送倍线大，管路易阻塞，如果成功那将是煤矿开采的一次技术革命。

开采沉陷对土地资源的影响和破坏是难以避免的，所以各个煤矿应该应用根据自己的实际情况和条件合理应用防止和控制开采沉陷技术和土地复垦技术，矿区生态复垦技术等多学科知识，对地表塌陷进行综合治理和开发利用，才能更好地保护地表、矿区的环境、农民的利益。

第二篇：开采沉陷总结

从采空区到地表覆岩坏范围逐渐增大，跨落袋，破坏强度逐渐减弱，裂隙带和弯曲下沉带；划分为三带五区:：垂坠下移区，垂直上移区，垂直与水平移动区，力区。

地板下移区和开采支撑压覆岩移动破坏形式：弯曲，跨落，片帮，滑移，滚动，底鼓。主断面：是指与开采边界方向垂直，并通过地表最大下沉值的垂直剖面。稳态移动盆地划分为三个区域：性区，压缩区和拉伸区

中下沉盆地的角度参数：边界角：开采达到或接近充分采动是，主断面上盆地边界点和采空区边界移动盆地点连续与采空区外侧水平线的夹角； 移动角移动盆地主断面上临界变形点和采：开采达到或接近充分采动时，空区边界点连线与采空区外侧水平线的夹角；近充分采动时，裂缝角采空区上方地表最外：开采达到或接侧位置裂缝和采空区边界点连线与采空区外侧水平线的夹角；沉角：在移动盆地的倾斜主断面上，最大下采空区的中点与地表下沉盆地中点的连线与矿层下山方向水平线的夹角。启动距：地下开采达到一定范围之后，岩层移动开始波及地表，开始移动时工作面的推进距离。通常降地表启动距通常约为平均采深的1/4-1/2.地标移动时间：沉量大于等于10mm从地表开始移动）到地表移动停（下止*连续6个月内地表下沉量小于等于影响地表移动变形的主要地址采矿30mm)d 持续时间。

因素：1.岩石力学性质对覆岩移动破坏的影响，陷分布的影响2岩石力学性质对开采沉3松散层对地表移动的影响4矿层倾角的影响5采深与采高的影响影响7开采范围的影响6开采方法和顶板管理的8开采速度的的影响9重复采动的影响。

移动变形规律位于覆岩的中上部时，:1.当覆岩中的关键层关键层的断裂失稳对地表移动变形的变化影响很大；动变形越小；2.通常开采速度越快，3.当开采速度小于地表的移2m/d-3m/d时，开采期间的短期的停滞对地表保护物影响不大；表动态变

4.采动地形与采深采高比H/m有关。

开采沉陷预计理论有法，理论模型方法，经验方法：影响函数方 半无限开采：沿着工作面推进方向x区间工作面推进方向的开采尺寸足够大，0到正无穷上被开采，而沿垂直使之达到充分采动。（1.2--1.4H）Wmax=mncosa

采高m下沉系数n煤层倾角a；采深H主要影响半径r主要影响角正切拐点偏移距tanB:r=H/tanB

d：开采煤层到边界拐点的水平距离I=w覆岩内部移动变形规律’，u=Bi，k=w”，：

1.从上至下影响范围逐渐增大，破坏强度逐渐减弱，主要影响半径以非线性变化2,拐点位置由下至上逐渐向采空区方向移动3曲率与水平变形值逐渐远离拐点位置。条带开采的设计原则

：1保留条带的宽高比不小于2个充填条采或不小于的强度和长期的稳定性5个跨落条采2保留条带要有足够3条带开采的宽度一般小于开采煤层埋深的1/4煤层数目不超过，4覆岩中存在控制性关键层时，3层，6煤层倾角较大时，采用倾斜条带开采，7开采深度较大时，置。采用变条带采，留宽度布观测站：就是在开采影响范围内的地表，一定要求设立一系列互相联系的观岩层内部或其他研究对象上，按测点。

观测站设计说明书内容站的目的和任务2设站地的地形第：1简历观测五以及地址采矿条件，3开采沉陷参数点的数目位置编号4观测线的长度位置和测点控制5测点控制点的构造以及理论方法6观测内容；所用仪器与矿区控制网的连接方法精度要求；联测的起始数据，定期观测的时间方法精度要求；有关地表采动影响的测定和编录方法观测成果的整理方法分析步骤。7经费估算 8观测站工作氛围：连接测量，全面测量和日常观测。3s技术指：全球定位系统 GPS，遥感RS和地理信息系统GIS。

地表移动观测站的设计原则测线应设在地标移动盆地的主断面：

1、观上；

2、设站地区在观测期间不受邻近采动的影响；大于地表移动盆地的范围；

3、观测线的长度要

4、测点的密度应与采深和设站的目的相适应；地范围以外，5、测站的控制点要设在移动盆埋设要牢固，在冻土地区，控制点底面应在冻土线0.5m以下。数值计算模拟方法：

有限元法、边界元法、离散元法。

有限元法分析的六部分：离散法；

2、选择位移模式；

1、结构的3、分析单元的力学特性；

4、计算等效节点力；建立整个结构的平衡方程；

5、集合所有单元的刚度方程，6、求解未知节点位移和计算单元应力。采动地表与岩层移动的研究方法：现场观测研究和室内模拟实验研究。模拟研究方法：优点：

1、在特定的条件下，题，简单易行。作了简化，2、可以研究在实际突出研究重点问观测中很难实施的工作，如陡峭山区的观测工作，岩体内部的观测工作。

3、根据不同的研究方案，进行反复试验，以确定最优的开采方法。缺点：1会导致错误的结论。、如果模拟的模型简化构造不当，2、模拟的岩体参数的选择与原岩状态中的岩体参数有一定的差别。不能取得很大，模拟试验的边界效应

3、由于模型一般很难确定。

相似材料模拟分析基本原理：模型的缩小或放大；

2、作适当的简

1、化；

3、相似系数的确定原理；

4、相似原理。单值条件和相似判据：

几何相似、物理相似、初始状态相似、边界条件相似。相似材料的三种类型

：模拟混凝土坝的相似材料、模拟岩石的相似材料、模拟地质构造的相似材料。骨料，砂子，黏土；胶结材料：熟石原材料：灰，水泥，树脂。“三下”建筑物下开采方法：建筑、铁路。水体下。：

1、充填开采方 法；

2、部分(条带)开采方法；

3、协调开采方法。开采技术和方法 ：包括开采方法、建筑物加固方法、岩层离层充填减沉方法。波兰建筑物下开采特点：

规模大、安全可靠性大、经济效益显著、有完整的采矿及其赔偿。非采矿引起的地表移动对建筑物的影响：自然因素：与湿度有关的地基土的物理性能变化、滑移、湿陷性黄土的湿陷作用。地壳运动、山体人为因素：地基或基础质量不好、建筑物的结构设计有缺陷、或建造工程质量低。建筑材料质量差

开采沉陷对房屋的损害类型：下沉对房屋的损害、倾斜对房屋的损害、地表移动对房屋的损害、地表水平移动对房屋的损害、剪切变形对房屋的损害、扭曲对房屋的损害。协调开采方法：减小开采边界影响的 叠加、多工作面协调开采、对称开采方法。控制开采方法：

限高开采方法、间歇开采方法。

建筑物加固防护措施：冲勾、设置变形缝、设置钢拉杆、设置变形缓设

置基础联系梁、设置钢筋混凝土锚固板、堵砌门窗洞。建筑物维修补强技术

：梁柱补强技术、基础调整与托换技术、墙体补强技术。铁路下开采的主要安全技术措施

：开采技术措施、开采过程中的维护措施。高陡边坡条件下可能引发滑坡时，开采过程中的维护措施：

1、在开采前必须进行护坡处理；

2、因水平拉伸、或纵向挤压引起轨道隆起悬空，压缩引起两条轨道距发生变化，或引起轨道线路一些构件的损坏时，必须随时进行调整；线路坡度变化过大时，3、路基下下陷引起必须进行路基护坡及垫高处理。

4、当两条轨道的高差超过轨高度高出40mm125mm，或曲线的外轨比内时，必须进行调整处理。

水体下安全开采的基本要求：止上覆水和泥沙溃入井下，保证在不

1、防过多增加排水费用的前提条件下，尽量不恶化劳动条件，故。

2、要在安全生产的同时，尽可不出现淹井等事能多地回收矿产资源。

3、有些情况下，水库等）以及河溪湖滨的水工建筑。还要有效地保护地面水体（人工 安全煤岩柱的类型：安全防卫煤岩柱、柱。安全防砂煤岩柱、安全防塌煤岩水体下开采技术措施：

1、试探开采：先远后近，简单后复杂；先厚厚薄，2、分区开采：同一井先深后浅，先田内隔离采区进行开采，建立若干单独井田同时开采；方案。

3、合理选择开采保护煤柱设计方法：垂直断面法、垂线法、值法。数字标高投影法、临界变形

第三篇：煤矿开采技术

煤矿开采技术

主要课程：计算机文化基础、Visual Basic程序设计、工程制图、工程力学、电工技术基础、测量学、煤矿地质学、机械设计基础、井巷施工技术、矿山压力及其控制、流体力学与流体机械、采掘机械、采煤学、矿井通风与安全、矿井提升运输、矿山电工、计算机绘图、煤矿安全法规、矿山电工学、土力学与地基基础、露天开采概论、露天矿爆破工程、露天矿线路工程、边坡稳定、露天采掘机械、露天矿运输设备、露天采矿工艺、露天矿设计原理、矿山供电等。

就业方向：可在矿山企业、科研院所、政府机构等企、事业单位就业。主要从事矿区规划设计、矿山安全技术、生产技术、安全监察、科学研究等工作。

★ 矿井通风与安全

主要课程：计算机文化基础、Visual Basic程序设计、工程制图、电工与电子技术、采煤概论、工程流体力学、工程热力学与传热学、燃烧学、安全工程学、矿井通风与空气调节、瓦斯防治与开发技术、火灾防止理论与技术、粉层防止理论与技术、水防止理论与技术、安全监测监控技术及应用、煤矿安全法规、矿山电工学、管理学原理、环保概论、电气安全管理、通风与净化工程、危险货物运输管理等。

就业方向：可在煤矿、金属矿、非金属矿从事矿山通风安全和环境保护技术管理工作；也可在上述系统的科研、设计、教学、管理部门从事科学研究、矿山设计、教学、安全监察等工作；还能在工矿企业中从事采暖通风技术工作。

第四篇：煤矿开采技术与灾害防治（范文）

毕 节 职 业 技 术 学 院

毕业论文

题目：煤矿开采技术与灾害防治

系 别：工矿建筑系 班 级：09矿<3>班 姓 名：龙 浩

学 号：200903010332 撰写时间：2012年5月 指导老师：熊 文 谦

摘 要

在当今社会发展的新形式下,煤矿开采技术的进步和完善始终是采矿学科发展的主题。在发展现代采煤工艺的同时,继续发展多层次、多样化的采煤工艺,建立具有中国特色的采煤工艺理论。我国采煤方法已趋成熟,放顶煤采煤的应用在不断扩展,应用水平和理论研究的深度和广度都在不断提高

我国半数以上的煤矿矿井开采属于易自然煤层，矿井水灾一直是突出的矿井灾害之一，虽然近年有所下降，但与世界几个采煤国家相比，差距依然很大，这其中绝大部分是由于人为原因造成的事故；煤矿水灾的防止主要取决于人的能力和相关仪器，此文使用大量资料阅读和思考的方法，主要描述煤矿水灾在人的能力及仪器范围内是可以防止和治理的方法，通过因果关系的辩证原理论述了煤矿水灾的防止，得出了煤矿水灾的防止、发生、治理的结论。

搞好煤矿瓦斯灾害的预防工作，首先要提高干部职工对瓦斯及其危害性的认识，其次要抓好四道防线管理工作：第一，即加强矿井通风和瓦斯抽放管理；第二，即加强防火管理；第三，即加强瓦斯监测监控系统管理；第四，即加强职工培训，建设一支高素质的瓦斯管理队伍。

关键词：水灾；科学技术；防止；煤矿;采煤工艺;控制技术;机械化开采；瓦斯

目录

1引言.......................................................................................................................1

2、煤矿开采技术......................................................................................................1 2.1采煤方法和工艺...................................................................................................1 2.1.1缓倾斜薄煤层长壁开采......................................................................................1 2.1.3各种综采高产高效综采设备保障体系.................................................................1 2.2深矿井开采技术...................................................................................................2 2.3“三下”采煤技术................................................................................................2 2.4优化巷道布置,减少矸石排放的开采技术...............................................................2 2.5采场围岩控制技术...............................................................................................2 2.5.1进一步完善采场围岩控制理论...........................................................................2 2.5.2放顶煤开采岩层和支架—围岩相互作用机理......................................................2 2.5.3支护质量与顶板动态监测技术...........................................................................3 2.5.4冲击地压的预测和防治......................................................................................3

3、水灾....................................................................................................................3 3.1什么是水灾..........................................................................................................3 3.2发生水灾的原因..............................................................................................3 3.2.1地表水水灾................................................................................................3 3.2.2孔隙水水灾................................................................................................4 3.2.3裂隙水水灾................................................................................................4 3.3水灾的征兆........................................................................................................4

4、水灾防治.............................................................................................................5 4.1防治水灾的措施.................................................................................................5 4.2水灾事故的避灾措施..........................................................................................6 4.3抢救原则...........................................................................................................6 6.总结.......................................................................................................................9 参考文献：............................................................................................................10 致

谢.....................................................................................................................11

1引言

矿井在建设和生产过程中，地面水和地下水通过各种通道涌入矿井，当矿井涌水超过正常排水能力时，就造成矿井水灾。矿井水灾，是煤矿常见的主要灾害之一。而一旦发生水灾，不但影响矿井正常生产，而且有时还会造成人员伤亡，淹没矿井和采区，危害十分严重。所以做好矿井防水工作，是保证矿井安全生产的重要内容之一。下面，通过对水灾事故的诱发原因、对策以及事故处理的分析，提出一套矿井防治水措施，为煤矿持续、安全生产提供一定的理论依据。

2、煤矿开采技术 2.1采煤方法和工艺

开发煤矿高效集约化生产技术、建设生产高度集中、高可靠性的高产高效矿井开采技术以提高工作面单产和生产集中化为核心,以提高效率和经济效益为目标,研究开发各种条件下的高效能、高可靠性的采煤装备和工艺,简单、高效、可靠的生产系统和开采布置,生产过程监控与科学管理等相互配套的成套开采技术,发展各种矿井煤层条件下的采煤机械化,进步改进工艺和装备,提高应用水平和扩大应用范围,提高采煤机械化的程度和水平。2.1.1缓倾斜薄煤层长壁开采

主要研究开发:体积小、功率大、高可靠性的薄煤层采煤机、刨煤机;研制适合刨煤机综采的液压支架;研究开发薄煤层工作面的总体配套技术和高效开采术。

2.1.2缓倾斜厚煤层一次采全厚大采高长壁采

应进一步加强完善支架结构及强度,加强防倒、防滑、防止顶梁焊缝开裂和四连杆变、防止严重损坏千斤顶措施等的研究,提高可靠性,缩小其与中厚煤层(采高3m左右)产高效指标的差距。

2.1.3各种综采高产高效综采设备保障体系

要实现高产高效,就要提高开机率,对“支架—围岩”系统、采掘运设备进行监控。今后研究的重点是:通过电液控制阀组操纵支架和改善“支架-围岩”系统控制,进一步完善液压信息、支架位态、顶板状态、支护质量信息的自动采集系 1

统;乳化液泵站及液压系统运行状态的检测诊断;采煤机在线与离线相结合的 “油-磨屑”监测和温度、电信号的监测;带式输送机、刮板输送机全面状态监控。2.2深矿井开采技术

深矿井开采的关键技术是:煤层开采的矿压控制、冲击地压防治、瓦斯和热害治理及深井通风、井巷布置等;需要攻关研究的是:深井围岩状态和应力场及分布状态的特征;深井作业场所工作环境的变化;深井巷道(特别是软岩巷道)快速掘进与支护技术与装备;深井冲击地压防治技术与监测监控技术;深矿井高产高效开采有关配套技术;深矿井开采热害治理技术与装备。2.3“三下”采煤技术

提高数值模拟计算和相似材料模拟等,深入研究开采上覆岩层运动和地表沉陷规律,研究满足地表、建筑物、地下水资源保护需要的合理开采系统和优化参数,发展沉降控制理论和关键技术,包括用地表废料向垮落法工作面采空区充填的系统;研究与应用各种充填技术和组合充填技术,村庄房屋加固改造重建技术,适于村庄保护的开采技术;研究近水体开采的开采设计、工艺参数优化和装备,提出煤炭开采与煤矿城市和谐统一的开采沉陷控制、开采村庄下压煤、土地复垦和矿井水资源优化等关键技术。

2.4优化巷道布置,减少矸石排放的开采技术

改进、完善现有采煤方法和开采布置,以实现开采效益最大化为目标,研究开发煤矿地质条件开采巷道布置及工艺技术评价体系专家系统,实现开采方法、开采布置与煤层地质条件的最优匹配。2.5采场围岩控制技术

2.5.1进一步完善采场围岩控制理论

以科学合理、优化高效的岩层控制技术来保证开采掘活动的安全、高效、低成本为目标,深入总结我国几十年的矿山压力研究成果,以理论分析(解析法)、现代数学力学(统计分析预测、数值法)和实测法相结合运用先进的计算机技术,深入研究各种煤层地质及开采条件。

2.5.2放顶煤开采岩层和支架—围岩相互作用机理

研究放顶煤开采力学模型、围岩应力、顶煤破碎机理、支架—顶煤—直接顶—基本顶相互作用关系;运用离散元等方法研究顶煤放落规律,提出放顶煤优化准则和提高顶煤回收率的途径。

2.5.3支护质量与顶板动态监测技术

在总结缓倾斜中厚长壁工作面开展支护质量与顶板动态监测方面,应进一步在坚硬顶板、破碎顶板、急倾斜、放顶煤工作面开展支护质量与顶板动态监测,同时应不断完善现有的监测技术,发展智能化监测系统,改进监测仪表,使监测仪表向直观、轻便、小型化方向发展。2.5.4冲击地压的预测和防治

通过计算机模拟研究冲击性矿压显现发生的机理;进一步完善冲击性矿压显现监测系统,发展遥控测量和预报技术,完善冲击性矿压综合防治措施的优化选择专家系统。

3、水灾 3.1什么是水灾

矿井在建设和生产过程中，地面水和地下水通过各种通道涌入矿井，当矿井涌水超过正常排水能力时，就造成矿井水灾。矿井水灾（通常称为透水），是煤矿常见的主要灾害之一。一旦发生透水，不但影响矿井正常生产，而且有时还会造成人员伤亡，淹没矿井和采区，危害十分严重。所以做好矿井防水工作，是保证矿井安全生产的重要内容之一。

矿井水源分为地表水和地下水

矿井附近有江河、湖泊、池塘、水库、沟渠等积水，以及季节性雨水时，当水位暴涨，超过矿井井口标高而涌入井下，或由裂隙、断层或塌陷区渗入井下造成水灾.3.2发生水灾的原因

3.2.1地表水水灾

矿井附近有江河、湖泊、池塘、水库、沟渠等积水，以及季节性雨水时，当 3

水位暴涨，超过矿井井口标高而涌入井下，或由裂隙、断层或塌陷区渗入井下造成水灾，这种水源叫地表水。受这种水危害的情况，一般有以下几种：一是位于低洼地带的矿井，由地表水冲破矿井周围围堤而流入井口，或由于歼石山、炉灰等堆积位置选择不当，被洪水或雨水长年冲刷到附近的江河当中，使河床增高或造成河水超过堤或拦洪坝直接进入井口。这种地表水来势凶猛，而且伴随许多泥沙、砾石。如防备不当，常造成淹井事故；二是地表水与松软的沙砾岩层相通，当井筒掘进穿透冲积层含水层时，地表水将顺着砂砾岩层的裂隙涌入井下造成淹井；三是地表水与煤层顶底板的含水层相连通或由断层沟通，地表水通过含水层或断层进入井巷，致使发生水灾事故；四是煤层采掘以后，冒落带一旦进入老窑或与地表水系沟通，也会发生地表水涌入矿井，造成水灾事故 3.2.2孔隙水水灾

当煤层被松散含水的流砂层、砂层、砂砾层、卵石层、粘土砂层所覆盖，在开采第一水平时，煤岩柱留设不够，往往是冒裂带直接进入松散层，或是松散层底部存在富水含水层，开采前水文地质条件不清，没有按含水层下回采条件留设煤柱，回采后水、砂或泥溃入井下；超限出煤，破坏煤岩柱或在煤岩柱中开拓巷道、硐室，破坏了隔水煤岩柱的完整性，年久渗水，冒落坍塌，使冲积层水或流砂、泥流溃入井下，淤塞巷道甚至造成淹井。3.2.3裂隙水水灾

水源为砂岩、砾岩等裂隙含水层的水。这些煤层顶部常有厚层砂岩和砾岩，其中裂隙发育，如与上覆第四纪冲积层和下伏奥陶系含水层有水力联系时，可导致严重水灾事故以及建井时期发生淹井事故。若砂岩层缺乏补给水源时，则涌水很快很快变小甚至疏干。3.3水灾的征兆

在煤矿建设和开采过程中，常会受到水的危害。煤层或岩层透水之前，一般都有以下一些征兆。煤层发潮,无光彩，发暗。煤层本来是干燥而光亮的，有水渗透就会发潮变暗。

煤壁“挂汗”。积水透过微孔裂隙凝聚在煤壁表面而呈现水珠，像人流汗一

样，称“挂汗”。

煤层温度变冷。有了积水的煤层，人抚摸时会感觉到发冷，时间越长越冷。工作面发凉。因为散发在空气中的热，都被有水的煤层渐渐的吸收和传导出去了，所以人们进入工作面时，就感觉到发凉，时间越长越凉。

煤层里有“吱吱”的水叫声。因为大的水压能把水裂缝中挤压出来，所以发出水叫声，人只要靠近煤壁一听，就可以听出这种声音，如果听到较大的水叫声，水吼声，空洞泄水声，这是积水流动时引起的，临近有透水危险的征兆。

4、水灾防治 4.1防治水灾的措施

重视矿井防治

矿井随着开采时间的推移，开采范围和开采深度的不断延伸，采空面积的不断增加，与周边小煤矿开采关系的恶劣变化，各种安全隔离煤柱、隔水煤柱被不断开采破坏，私挖乱采对露头煤和风氧化带隔水地层的破坏，地层导水通道的大量增加，水力联系的范围也在不断扩大等因素，造成矿井水文地质条件由当初的相对简单变得日趋复杂。但矿井决策层和管理层仍把其当作简单类型对待，稍有麻痹大意，水灾淹井事故就可能发生。因此矿井管理层认清矿井水文地质条件的复杂性，重视矿井防治水安全工作。

建立观测系统

生产矿井必须分水平，分采区建立水文观测站，并按规定时间进行观测。对观测数据进行定性、定量综合分析，及时掌握水文地质动态变化情况。对有水患的地方及时进行预报和向上级有关部门汇报，提出合理处理意见和制定有效防治措施。

做好预报工作

矿井必须做到有水情水患分析预报，月度有水情水患分析预报，特殊情况水文地质预报。预报过程中加强采掘工程与地表水体（水库、河流等）的水力联系分析，加强生产地点与浅部积水采空区和上覆煤层积水采空区的水力联系分

析，加强工作面与相连煤矿的积水分析，加强工作面与地面废弃老窑积水情况的水力联系分析，对生产地点的水害隐患逐一排查，从而做出准确可靠的预测预报。

合理使用人才

将一些懂地测防治水技术，工作踏实成熟，经验丰富，责任性强，德才兼备的专业技术人员推向有关领导岗位，使他们分兵把口，确保矿井水灾事故消灭在萌芽状态之中。4.2水灾事故的避灾措施

当现场人员被涌水围困无法退出时，应迅速进入预先筑好的避难硐室中避灾，或选择合适地点快速建筑临时避难硐室避灾。如系老空透水，则须在避难硐室处建临时挡墙或吊挂风帘，防止被涌出的有害气体伤害。进入避难硐室前，应在硐室外留设明显标志。

在避灾期间，遇险矿工要有良好的精神心理状态，情绪安定、自信乐观、意志坚强。要坚信上级领导一定会组织人员快速营救；坚信在班组长和有经验老工人的带领下，一定能够克服各种困难，共渡难关，安全脱险。要做好长时间避灾的准备，除轮流担任岗哨观察水情的人员外，其余人员均应静卧，以减少体力和空气消耗。

避灾时，应用敲击的方法有规律、间断地发出呼救信号，向营救人员指示躲避处的位置。

被困期间断绝食物后，即使在饥饿难忍的情况下，也应努力克制自己，决不嚼食杂物充饥。需要饮用井下水时，应选择适宜的水源，并用纱布或衣服过滤。

长时间被困在井下，发觉救护人员来营救时，避灾人员不可过度兴奋和慌乱。得救后，不可吃硬质和过量的食物，要避开强烈的光线，以防发生意外。4.3抢救原则

矿井一旦发生水灾事故，事故地点人员应按《矿井灾害预防处理计划》的规定及时汇报调度室，并通知、组织受灾影响范围人员按避灾路线撤离灾区。矿调度室接到事故电话后应向矿领导汇报，通知救护队及相关部门。成立救灾指挥部，有组织按步骤处理灾害。救灾指挥部成立后，应迅速判定水灾性质、了解水灾点、影响范围、搞清事故前人员分布、统计撤离出井人员，分析被困人员躲避地点；根据水灾量大小和矿井排水能力，积极采取排、堵、截水的技术措施。如果是老窑积水，积水量受老窑井巷空间限制，可选择排水方法处理涌水；如果是地表水透入井下，往往有充足的补给水源，应首先采取措施拦截地面补给水通道，然后加强井下涌水的排放。当然，井下水灾情况复杂，可根据具体情况采取某种或几种措施同时并用。同时，条件允许，必须尽快恢复灾区通风，防止瓦斯和其它有害气体积聚和发生熏人事故。排水后，进行侦察抢险时，要防止冒顶，掉底和二次水灾事故的发生。发生水灾事故后常常有人被困井下，指挥人员仍应本着”救人是第一任务”的原则，争时间抢速度，采取有效措施使他们早日脱险。水灾事故发生后，应正确判断遇险人员可能躲避的地点，科学分析该地点是否具有人员生存的条件，然后积极组织力量进行抢救。当躲避地点比外部水位高时，遇险人员可能生存，对于这些地点的人员，应利用一切可能的方法向他们输送新鲜空气、饮料和食物，以延长待救时间。

5、瓦斯 5.1提高认识

提高认识，就是要通过学习、培训，提高每个干部职工对瓦斯的认识，特别是对瓦斯危险性的认识。掌握瓦斯的物理性质、化学性质、瓦斯爆炸的3个条件，瓦斯事故前的预兆、特点和规律，掌握灾害预防、事故抢险、矿山救护的基本知识和一般技能，增强安全意识和自主保安能力。通过提高认识，确立正确的安全指导思想，正确处理安全与生产的关系；坚持“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针，坚持“先抽厚采、监测监控、以风定产”十二字方针，构建“十六字”的煤矿瓦斯综合治理工作体系。优化矿井生产布局，在确保安全的前提下，合理组织生产。5.2防治瓦斯的四道防线

通风是排除瓦斯的最主要手段，井下所有采掘工作面、峒室等巷道都必须保证风量和风速，满足稀释瓦斯到《煤矿安全规程》的规定界限，杜绝瓦斯事故。首先，对于采煤工作面应预防上隅角的瓦斯超限，保证工作面的风量。采煤工作

面是负压通风，合理的通风系统是保证工作面风量的基础。整个矿井的生产和通风是相匹配的，为了避免采掘工作面的风量供给不足，首先应该采掘平衡，不要将矿井的采掘活动的安排过于集中。其次，各采区在开拓工作面时，应该先掘中部车场，避免造成掘进与工作面的串联通风及掘进工作面之间的串联通风。再次，应加强掘进工作面通风管理。掘进工作面通风是煤矿井下最容易出现安全问题的地点，特别是在更换、检修局部通风机或风机停止运转时，必须加强管理，通风部门与机电部门要协调好工作，以保证工作的顺利进行和恢复工作时的安全。高瓦斯矿井，为防止局部通风机停风造成的瓦斯积聚，必须使用“三专”（专用变压器、专用供电线路和专用开关）“、两闭锁（”风电闭锁、瓦斯电闭锁），局部通风机要挂牌指定专人管理理，严禁非专门人员操作局部通风机和随意开停局部通风机；在停风前，必须先撤出掘进工作面的人员并切断电源。另外，在通风设施上，一定要搞好各种通风设施的动态管理，克服通风设施跑风、漏风等影响通风的问题；二是搞好盲巷、密闭等的动、静态管理，尤其要抓好通风设施的工程质量，工程质量要达到质量标准化，确保通风系统完善、合理可靠，便于调整风量，把瓦斯浓度控制在安全浓度以下。5.2.2加强防火管理

加强防火管理除了严禁带火种入井外，还要严格控制井下火源的产生。预防机械着火，主要是加强机械保护投入和日常管理，重点防范摩擦起火，提高机械检修质量，加强润滑，杜绝设备不完好时运转；不能忽视托辊、堆煤保护和机电无油化等问题。预防电气着火：各种电气保护如接地保护、过载保护、短路保护等必须齐全、灵敏、可靠；是继电整定要科学、合理，确保非正常状态下保护动作；加强电气设备的防爆管理，各种电气设备防爆率达到100%；各种缆线严禁出现失爆现象，井下消防系统、消防材料和消防设施应规范齐全。5.2.3加强瓦斯监测监控管理

通过定点和不定点，24小时不间断的监测手段，对瓦斯的状态形成一个可视网，出现异常能及时发现，迅速采取有效的措施，防止瓦斯灾害事故的发生。监测监控大体可分静态和动态两种。静态监测监控的重点是管好、用好现有安全监测监控，利用现有的科技手段，对风量、风速、瓦斯以及一氧化碳等有害气体 8

进行监测和监控；利用瓦斯断电报警仪、三专两闭锁等设施解决瓦斯超限时的断电停机、瓦斯超限报警、停风就断电的问题。同时，监测人员通过监视屏幕，不间断监视瓦斯动态情况。动态监测监控的重点是光学瓦检仪、便警仪的管理和使用。瓦检人员按规定要求检查、测试瓦斯等气体。专职瓦检员、班组长、跟班干部、下井领导都应参与瓦斯检查，坚强现场管理，关键是抓好包括静态设施设备在内的各类仪表、传感器的定期检查、校验工作，保证灵敏度、可靠性。安全监测监控还需要进一步改进，应把井下各类风门的开闭状态纳入监测监控管理，积极推广新工艺、新技术，依靠先进的监测监控搞好瓦斯的动态管理。5.2.4建设一支高素质的瓦斯管理队伍

搞好瓦斯管理必须有一支业务技术过硬的职工和管理队伍。管理队伍建设应抓好以下方面：健全机构，从人员上要不断充实，目的是健全和加强管理；是爱岗敬业、安全教育，提高每个职工的安全意识和岗位责任意识，也是搞好思想建设的重点内容；是加强业务技术培训，职工培训是队伍建设的基础，尤其是特殊岗位人员，如监测工、瓦检员、测风员等，对其进行业务技术培训，提高业务水平，坚持装备、管理、培训并重的原则，应该常抓不懈。6.总结

总之，在矿井建设和生产过程中，研究矿井水的最终目的是搞清水的来龙去脉并与之作斗争，以便根据矿井具体条件，订出合理的措施，从而预防和消除矿井水的威胁。而矿井防水之所以被认为是一种积极措施，是因为它在许多方面，可以解决只靠排水所不能解决的问题，同时在经济上更为有利，这正是在矿井水防治工作中坚持“以预防为主、防治结合”的原因所在。如，防水可以减少矿井涌水量，节省排水费用，为采掘工作创造安全有利的劳动条件，提高劳动生产率，并能防止一切偶然事故的发生。

参考文献：

《矿井灾害防治》2012年5月10日使用

《矿井灾害防治技术手册》2012年5月10日使用

《煤矿灾害事故现场救护实用手册》2012年5月10日使用 《矿井瓦斯防治》2012年5月10日使用 《煤矿开采技术》2012年5月10日使用

致

谢

首先感谢老师的教导，今天是即将踏入社会的时候，默然回首大学生活就要结束了，感慨良多！今天是我们学习写毕业论文的一次作业但也让人感到了离别的感伤。谢谢所有老师对我的教导。也许我在学校学习的时间即将没有了，但我需要学习的东西还有很多很多，那，需要我自己去学习了，在也不能在老师身边接受您的淳淳教导了，所以我要对父母和老师真心的说一句：“谢谢您们！”。

第五篇：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:A 1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