山东科技大学毕业设计论文
论 文 题 目 深井薄煤层地质条件下绿色开采技术
的应用与研究
班 级 2011级 姓 名 闫 磊 工作单位 济宁矿业集团霄云煤矿 地 址 济宁市金乡县肖云镇霄云煤矿
深井薄煤层地质条件下绿色开采技术的应用与研究
摘要：绿色开采技术的提出其目的在于改变当前我国煤矿开采中“高开采、低利用、高排放”的局面，实现行业可持续发展的目标。本文主要介绍了当前我国深井薄煤层地质条件绿色开采技术的应用的现状及应用前景。主要包括保水开采技术、煤与瓦斯共采技术、减少矸石排放和矸石填充技术、煤炭地下气化技术的主要理论依据和应用实例及发展前景。 关键词：绿色开采 薄煤层开采 减矸开采 矸石充填 煤炭地下气化
Abstract
The green mining technology being proposed,the goal lies in the change current our country coal mining “high mining uses, the high emissions, lowlythe aspect”, achieves the profession sustainable development goal. This article mainly briefed the current our country green mining technology application present situation and the application prospect. Mainly includes guarantees the water mining technology, the coal and the gas altogether picks technical, the reduced gangue emissions and the gangue packing technology, the coal underground vaporization technology main theory basis and the application example and the prospects for development.
Keywords: Green mining Guarantees water mining The coal and the gas altogether pick Reduces gangue mining Waste filling Coal underground vaporization
1 绪论
1.1深井薄煤层地质条件下绿色开采技术可行性课题的提出及意义 1.1.1工作面概况及绿色开采技术课题的提出 一 、 1301工作面概况 1、工作面位置及范围
1301工作面位于主井口西南936m，距离副井口西南990m，该工作面东为回风上山，距离为90m, 岩性以砂质泥岩和粉砂、细砂为主，岩石硬度一般，个别地段岩石较破碎，三煤顶板岩性为细砂岩，岩石较硬，煤层底板以泥岩和粉砂岩为主，三煤为黑色，条痕色为灰黑色，以亮煤为主，暗煤丝炭次之，上部为硬质煤，块状结构。中部为泥岩夹矸，下部为碎煤，底部煤质较差。为半亮型煤, 该巷道沿煤层掘进。
2、工作面煤层赋存情况：
地面标高（m）:+37.1, 工作面标高（m）: -772.1m～-927.1m, 主采煤层3煤，平均厚度3.49米，煤层厚度变化较大。工作面工业储量120.9万吨，可采储量80.9万吨，所采煤层为3煤，为黑色块状及粉未状，煤岩类型为半光亮---半暗型，煤层结构复杂，含矸3-6层，夹矸分别为细质砂岩、粉砂岩和泥岩为主，煤体层序较乱。
3、工作面地质构造及顶底板情况
根据最新的三位物探资料来看,该巷道共将揭露3条正断层，分别为DF61-2、DF61-4、DF61-5，断层落差都在0～18米之间，对掘进有一定影响，注意的是断层附近岩石较为破碎，加强支护是保证安全的有力措施。从之前的回风上山巷道掘进见煤情况看，三煤顶底板都已经揭露，但都无涌水，故掘进时对工作面影响不大。随着巷道的掘进遇见煤层之后，根据以往勘探资料以及三位物探资料煤层顶底板都含水，特别是顶板砂岩水，因此在掘进过程中应做好“先探后掘”措施。
4、开采技术条件
1301工作面回采期间绝对瓦斯涌出量为5m/min～10m/min。工作面煤尘爆炸指数44.57％，煤尘具有爆炸危险性；工作面煤层干燥疏松，极易自燃，自然发火期3～6个月，最短30天，属容易自然发火煤层。1301工作面采用走向长壁后退式综采采煤方法，自行跨落法管理顶板。回采工艺过程：割煤—移架—推前溜—放顶煤—拉后溜。
矿区在开发建设之后，矿区周围的环境经过强烈的人为活动发生了巨大变化，因此形成了许多环境问题。矿区开发对环境的影响主要有以下几个方面：
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1）对土地资源的破坏和占用。煤矿开采对土地资源的破坏主要表现在煤矿地下开采造成地表塌陷，在地下开采的过程中形成的采空区和巷道，破坏力原有的应力平衡状态，引起顶板和围岩的垮落、下沉、并向上部发展。随采空区的扩大，在地表形成塌陷。截止1996年，全国因煤炭开采引起的地表塌陷破坏的土地近36万亩，其中30%为平原区的良田，在华东、华北地区尤为严重。露天开采则以直接挖损和外排土场压占为主。
2）煤炭开采过程中产生的大量矸石。煤矿生产的主要特点之一是工作地点不停的转移向前移动采出煤炭。为了能使工作连续、稳定的进行，就必须在回采的同时，开掘大量的岩石巷道，为回采工作准备出新的工作点，这就不可避免的要产生大量的矸石。目前对矸石的处理是运至地面形成大量的矸石山。
3）煤炭开采过程中产生大量的瓦斯。瓦斯对大气环境的温室效应有严重的影响，而且其浓度的提高会使空气对流层中的臭氧增加，平流层中的臭氧减少，导致太阳辐射到地球的紫外线增加，会诱发人类皮肤癌患者增加。
4）煤炭开采对水资源的破坏。煤炭开采过程中排放大量的污水，人为的疏干排水和采动形成的倒水裂隙对煤系含水层的自然疏干，破坏的地下水资源。
5） 煤炭生产过程中产生大量的粉尘。大量的粉尘不仅对工人的身体产生很大的不良影响，而且排放的地面还会引起大气环境的污染。
20世纪80年代初联合国呼吁“必须研究自然的、社会的、生态的、经济的以及利用自然资源过程中的基本关系，确保个球持续发展。”至此.“可持续发展”的概念在个球范围内引起各界人士的广泛关注与认同。我国在党的十六大报告上明确提出“?走出条利技含量高，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。”我国煤炭行业仍以粗放式经营为主要特征。要改变“高开采、低利用、高排放”的局面，实现行业的可持续发展的标，绿色开采是条有效途径。
1.1.2煤矿绿色开采技术意义
“资源开采-环境保护-矿区可持续发展”的平衡关系，是我国21世纪资源开发的全局性课题，即煤炭“绿色开采”，符合这一平衡关系的矿区开发模式，称之为可持续发展的“绿色矿区”模式。其核心内容之一就是要实现“绿色开采”。“绿色开采”重大意义在于：
1）绿色开采要求开采技术水平提升。我国煤炭行业整体技术水平较低，长期走的是粗放型发展路子，生产集约化程度很低。绿色开采必然要求多层面、多角度的技术创新。
2）绿色开采要求系统高效利用产品。绿色开采要求从广义资源的角度看待矿区范围内
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的煤炭、地下水、煤层气、土地、煤矸石以及在煤层附近的其他矿床等可用资源，在追求最佳经济效益和社会效益的同时，尽可能减少对环境的负面影响。
3）绿色开采要求全面评价企业效益，综合考虑生态环境。绿色开采以生态大系统的观念来看待、评价企业的经济活动，实现生态大系统的可持续发展。这自然要求企业在追求自身经济效益的同时，要全面考虑社会效益与环境效益
4）实施绿色开采技术有助于进行煤炭开采企业管理功能的提升，提高管理效率、降低管理成本、优化劳动组合、消除管理中的某些消极因素，控制人力资源成本，提升企业的可持续发展能力。
5）实施绿色开采技术有助于解决开采过程中的环境污染，加强矿区的生态环境保护。 6）实施煤炭绿色开采技术，对于完善相关的理论研究，加强学科建设，培养科技人员具有十分重要的意义。同时，对于完善煤炭资源的保护、保证煤炭可持续发展具有十分重要的意义。
1.2深井薄煤层地质条件下绿色开采技术的内涵及技术体系
1.2.1深井薄煤层地质条件下绿色开采技术的内涵
绿色开采的内涵是努力遵循循环经济中的绿色工业的原则，形成一种与环境协调一致的，努力去实现“低开采、高利用、低排放”的开采技术。
所谓循环经济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，讲经济活动高效有序的组织成一个“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的最低程度。它不同于传统经济的“高开采、地利用、高排放”，而是达到“低开采、高利用、高排放”的可持续发展目标。
从广义的角度讲，在矿区范围内的煤炭、地下水、煤层气、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利用。
1.2.2煤矿绿色开采技术体系
煤炭绿色开采不仅仅是一个概念，它涉及到煤炭资源开采整个过程中的清洁生产，贯
穿于生产规划设计、生产方式选择、生产要素布置、生产效率提高、资源综合开发以及实现矿山开采与环境协调的整个过程。进行绿色开采需要正:确处理开采与持续发展、开采与环境协调等关键科学问题。由此，可以提出煤矿绿色开采的技术体系（图1.1 煤矿绿色开采技术体系）
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