浅谈“三下”压煤充填开采技术
[摘要]文中讲述了当前“三下”压煤充填开采采用的干式充填、水力充填及胶结充填挖掘水平和特点，充分分析了煤矿填充水平国内外发展现状，展望了“三下”压煤充填挖掘能力的前进目标。
【关键词】充填开采；“三下”压煤；绿色开采
绿色挖掘水平是煤矿充填开采技术的主要构成成分，合理高效回采煤炭能源、达到资源可持续发展的主要保证便是煤矿胶结充填开采，煤矿胶结充填挖掘已经渐渐变成煤炭行业的重要环节，其不仅可以使优质煤炭能源回收过程中带来更加丰厚的经营利益，更能提升能源的高效使用率、有利于降低环境负担，起到保护环境的作用。
1、“三下”压煤充填开采方法
“三下”压煤往往聚集布局在工业根基良好、挖掘情况优异、煤炭依赖性较强的经济兴旺区域。干式充填、水力充填和胶结充填是“三下”压煤根据加添原料及运输形式不同所形成的三种充填方式。
1.1干式充填
全球矿山最古老的充填方式采用的是干式充填，它的基本道理是把露天采石场或废石场收集的土壤、砂石、工业废渣、块石等干式加添原料，根据要求的块度构成将收集来的原材通过爆破、筛选分类及混和后，靠人或者机器运用地面传送及井下阶段水平传送将其送到充填井或采空区，经过溜放或储存加添，达到能够挤压蓬松充填体的挖掘水平[1]。采掘、制造、储存及运输和堆积干式加添原料到采空区的装备、设备、构建物和井巷工程的总和构成干式充填体系。
应用干式充填采矿法进行回采作业的过程中，要使开采来的矿石和它下层的加添原材分开，两者的中间应该放上隔断原材，用来降低采矿的贫化及损耗。这种隔断原料必须拥有高强度、低成本和应用重复率高等特征。干式充填体系具有多环节作业、低充填水平、很重的粉尘、充填体固密程度不达标等缺点，但其具有投资少的优点，现在只有小型的矿山和处理采空区，其他的地区较少应用干式充填体系。
1.2水力充填
水力充填就是自1990年以后兴起的一种新兴技术，发展至今已经相当成熟，该充填系统以其适应性强，运送成本不高、输送效率高等特点，被国内外的矿场所使用。其主要工作流程是通过自然压头或泵站，以水为介质，通过设备站沿着管道或者与管道相连接的已经钻好的孔，把矸石、河砂、破碎砂、尾砂或水淬炉碴等水力充填材料输送和充填到采空区[2]。水力充填的基本原理是，首先将充填体脱水，通过外力进行输送，输送的距离最短的几十米，最远的高达上千米，在输送过程中，有专门的排水设施可以将水全部的排出。水力充填主要由分级脱水设备，砂仓、砂浆制备设施，输送管道、采场脱水设施和井下排水和排泥设施。该设施最重要的工艺和设施是管道水利输送和充填管理。输送管理的直径要根据受临界流速、合理流速和水力坡度的不同而确定大小。正常情况下，如果充填材料是以脱泥尾砂或天然砂，充填料浆的固体质量浓度没有高于70%，可以采用自流输送的方法；如果充填倍线较小时，可以使用料泵输送的方法。
1.3胶结充填
胶结充填自开发以来，其不光具有输送速度快、一次充填量大、使用工艺简
专论与综述 煤矿绿色开采技术的研究与实践 钱鸣高,许家林,缪协兴 (中国矿业大学,江苏徐州221008) [摘 要] 阐述了煤矿绿色开采的提出、概念及绿色开采技术体系。绿色开采技术的主要内容应包括: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、煤巷支护与部分矸石的井下处理、煤炭 地下气化等,介绍了基于岩层控制的关键层理论开展的绿色开采技术 研究与实践成果。 [关键词] 绿色开采;关键层理论;岩层移动 [中图分类号] TD823 [文献标识码] A [文章编号] 1003-6083(2004)01-0001-04 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,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”。 “绿色开采”的内涵是努力遵循循环经济中绿色工业的原则,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。 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 基金项目:国家自然科学基金资助项目(59674011,50374066);国家杰出青年科学基金项目(50225414)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,井下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抽放和煤矿矸石山的自燃。 以山西省为例,1949～1998年共生产原煤56亿多t,地面塌陷破坏面积达666000多hm2,其中40%是耕地。矸石山占地2000多hm2。至1998年煤炭地下采空面积达1300km2(全省面积的1%)。采煤破坏地下水4.2亿m3/a,地表水迳流
附录A 绿色开采的现状及重要性 摘要：分析了研究煤炭资源绿色开采的必要性和意义，对煤炭资源绿色开采的内涵作了 进一步的阐述，介绍了绿色开采技术体系框架及其研究进展，从煤炭经济与管理角度， 分析了实现绿色开采存在的困难，并提出了相应的政策建议。 关键词：煤炭资源；绿色开采；循环经济；关键层 引言 在我国一次能源结构中，煤炭将长期是我国的主要能源，煤炭工业能否健康发展是事关我国能源安全和经济可持续发展的重大问题。目前，尽管我国的煤炭产量和消费已 占世界的1/3，但整个煤炭行业距离经济有竞争力、充分考虑安全与环境保护的健康发展还有很多问题没有根本解决。资源与环境协调开采是解决煤炭开采环境问题的根本出路。 关于资源与环境的几点认识：①环境是一种资源，自然环境是亿万年来自然力作用的结果。 有些稀缺公共资源，破坏后很长时间得不到恢复，具有不可逆性。②环境通过各种各样过程转化 为人类生产和消费产生废弃物的能力称为环境的自净能力，也称为环境容量。③矿产资源与土地、水、植被等环境要素紧密相关，大规模地开采将直接构成对环境的威胁和破坏。④过去由于环境 资源没有进入经济系统的分析过程，导致环境不断恶化，环境资源稀缺程度不断提高，由此，生 产与环境协调的技术创新就成为社会的，甚至市场的必然需求。 1.煤炭与主体能源
制约我国经济发展的突出瓶颈是能源，由于我国的资源赋存情况，能源资源储量中 煤约占92％，石油占2.9％，天然气占0.2％，水电占4.7％。近期我国煤炭生产与消费 占整体能源的70％，而油气仅占20％。发展可再生能源是能源战略的选择，但太阳能与风能能量密度极低，高度分散，利用成本高。有人认为高度分散的太阳能、风能和生物 质能应服务于农村和小城镇。因此，进入常规还有一个过程，而煤炭在近几十年仍然是 我国的主体能源，我国 2005年生产煤炭21.9亿t，规划 2010 年为25亿t ，2020年为28亿吨。为此，在考虑发展可再生能源的同时，应该下大力气解决煤炭开发与利用中出 现的问题。 由于经济高速发展，大量使用煤炭，由此突显对环境的影响，煤炭能否成为主体能 源关键要解决煤炭开发与利用对环境的影响。由于没有一个国家有完整的办法可以惜鉴，因此必须依靠政府和企业投入大量的资金、科技人员和研究机构在科学技术和经济管理 上做出实质的创新性成果，而且要跟上经济发展对煤炭利用的需求，否则环境的承受能 力和温室气体对气候的影响将限制煤炭成力主体能源，也将影响经济的快速发展。 作力以煤炭开采为主的煤炭企业面临的两大任务是：为国家“安全生产煤炭”和形 成“煤炭开发与环境协调发展”的技术，最终将矿区建成绿色家园。 2 煤炭开采的现实与绿色开采的提出 2.1 资源开采的两种情况 资源开采的两种可能：①人类的索取超过了自然的生产力，生态资本出现赤宇，人类将 自食其果。②在向自然索取的同时，遵循自然规律，时刻不忘回馈自然和养护自然，从 而在人类和自然之间建立起复合的生态平衡机制。经济学家指出：“真正文明”的产出，
绿色开采的概念与技术体 系参考文本 In The Actual Work Production Management, In Order To Ensure The Smooth Progress Of The Process, And Consider The Relationship Between Each Link, The Specific Requirements Of Each Link To Achieve Risk Control And Planning 某某管理中心 XX年XX月
绿色开采的概念与技术体系参考文本使用指引：此安全管理资料应用在实际工作生产管理中为了保障过程顺利推进，同时考虑各个环节之间的关系，每个环节实现的具体要求而进行的风险控制与规划，并将危害降低到最小，文档经过下载可进行自定义修改，请根据实际需求进行调整与使用。 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 巷支护与部分研石的井下处理，煤炭地下气化等。 另外，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。 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，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。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和破坏减少到最低限度。它不同于传统经济的高开采、低利用、高排放”，而是要达到“低开采、高利用、低排放”的可持续发展目标。对矿业来说就是要实现绿色矿业”，其核心内容之一就是要实现绿色开采”。 “绿色开采”的内涵是努力遵循循环经济中绿色工业的原则，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。 矿区在开发建设之前与周围环境是协调一致的，开发建设后，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，如造成农田及建筑物破坏、村庄迁徙、矸石堆积，河川径流量减少、地下水供水水源干
综述 我国目前煤矿充填开采技术现状 闫少宏,张华兴 (煤炭科学研究总院开采设计研究分院,北京100013 [摘要]分析了我国顶板控制方法,提出充填控制方法将是资源与环境友好开采的好途径。 总结了目前我国两类充填方法,一是巷柱式充填法;一是长壁式充填法。认为充填开采要推广须进行部分充填、可控制性下沉理论研究,在减少充填材料消耗的同时,尽可能降低充填工艺对回采的影响,并使地表下沉在合理的范围内,从而为充填设计提供理论指导;同时要研发充填材料与装备,如输送机、充填支架等。 [关键词]充填开采;顶板控制;巷柱式开采;充填支架 [中图分类号]T D823183[文献标识码]A [文章编 号]100626225(20080320001203 St a tus 2quo of F illi n g M i n i n g Technology i n Coa lM i n es of Ch i n a Y AN Shao 2hong,ZHANG Hua 2xing (Coal M ining &Designing B ranch,China Coal Research I nstitute,Beijing 100013,China Abstract:Roof contr ol methods were analyzed and filling contr ol was regarded as a good one for envir on ment in this paper .There are t w o kinds of filling methods in China currently .One is r oad way filling and another is l ong 2wall filling .For popularizati on of filling,Part filling and contr ollable subsidence theory must be researched .I nfluence of filling technique on m ining must be reduced and surface sub
综述 我国现代煤矿充填技术发展及其分类 李 杨，杨宝贵 （中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院，北京100083） ［摘要］充填开采既是“三下”压煤开采的常用技术途径，又是煤矿绿色开采技术体系的重 要组成部分。在简述我国充填开采技术的基础上，对现代煤矿充填技术应用进行了新的分类，对泵送高浓度胶结材料充填、巷道迎头抛矸机胶带充填、采空区架后刮板输送机漏矸充填、混凝土膏体材料充填4种充填技术应用进行了介绍，并分析了现行煤矿充填技术的缺陷及发展方向。 ［关键词］ 充填开采；应用分类；充填技术 ［中图分类号］TD823.7 ［文献标识码］A ［文章编号］1006-6225（2011）05-0001-04Stowing Mining Technology Development and Classification of Chinese Modern Coal Mine LI Yang ，YANG Bao-gui （Resources ＆Safety Engineering School ，China University of Mining ＆Technology （Beijing ），Beijing 100083，China ） Abstract ：Stowing mining is common technology approach of mining coal under river ，railway and building ，and is also important com-ponent of green mining technology system On the basis of introducing Chinese stowing mining technology ，this paper re-classified mod-ern stowing technologies 4stowing technologies including stowing of cementitous material with high consistency by pump ，refuse stowing by belt in roadway ，stowing by scraper behind support ，stowing with concrete paste material were introduced The shortcomings of cur-rent stowing technologies and development tendency were analyzed as well Key words ：stowing mining ；application classification ；stowing technology ［收稿日期］2011－08－11 ［基金项目］国家自然科学基金项目（51104162）；国家科技支撑计划课题（2009BAB48B02） ［作者简介］李杨（1982－），男，河北唐山人，在读博士，主要研究方向煤矿绿色开采，充填开采。 随着煤炭资源的大量开采，村庄下压煤问题越 来越突出，严重影响着许多煤矿企业的正常生产。据统计，目前我国仅统配煤矿的生产矿井“三下”（建筑物下、铁路下、水体下）压煤就达13.79Gt 。几乎每个矿井都有“三下”压煤，一般都占矿井储量的10% 40%，华东矿区有的矿井高达60%以上。因此，在保证地表建（构）筑物安全的前提下，基于提高“三下”压煤的采出率和合理处理固体废弃物的问题，开发充填采煤新技术，已成 为国家及煤矿企业急需解决的重大技术难题［1－2］ 。我国充填工艺与技术的发展，经历了废石干式 充填、分级尾砂和碎石水力充填、混凝土胶结充填、以分级尾砂和天然砂作为充填料的细砂胶结充填、废石胶结充填、高浓度全尾砂胶结充填和膏体泵送胶结充填的发展过程 ［3］ 。充填开采是建筑物 下压煤开采的最理想技术途径，其优点是煤炭资源的采出率高，但由于受成本高、充填工艺复杂等因素的制约，没有得到大范围的使用。近几年，随着煤矿充填技术的不断发展，充填技术在煤矿开采中的应用也越来越广泛。 1我国现代煤矿充填技术应用分类 对于现代煤矿充填技术的应用分类可以分为减 沉充填开采和其他充填技术应用两大类。减沉充填开采也就是通常所说的充填采煤，一般应用于解放“三下”压煤，合理处理固体废料，控制地表下沉等；其他充填技术指不涉及减沉开采部分，包括混凝土膏体材料充填沿空留巷，高水速凝材料充填密闭等技术。 1.1减沉充填开采技术应用分类 按照充填量和充填范围占采出煤层的比例，对于现代减沉充填开采技术的应用分类可以分为全采全部充填与全采部分充填。1.1.1 全采全部充填开采 全采全部充填开采即在煤层采出后顶板未冒落前，对所有采空区域进行充填，充填量和充填范围与采出煤量大体一致，其完全靠采空区充填体支撑上覆岩层控制开采沉陷。 该种开采方法在金属矿山得到了广泛的应用。由于采空区充填采矿法是一种采出率高、贫化率低 1 第16卷第5期（总第102期） 2011年10月煤矿开采Coal mining Technology Vo1.16No.5（Series No.102） October 2011 DOI:10.13532/https://www.doczj.com/doc/b57485432.html,11-3677/td.2011.05.027
我国煤炭资源绿色开采及其建议 摘要：煤炭是重要的不可再生能源，对经济、社会发展有巨大作用。随着社会 发展，能源需求与日俱增，煤炭资源开采量逐年增加。与此同时，日益严峻的环 境形势给煤炭行业发展带来一系列问题。由于我国长期处于粗放发展模式下，煤 田开采相关技术水平并不高，长期的粗放经营影响依然存在，集约化生产还有很 长的路要走，绿色化开采技术推行还面临许多问题。本文就此研究煤矿开采面临 的问题、煤矿绿色开采技术与发展建议。 关键词：煤炭；绿色开采；技术；建议 1.煤矿开采面临的问题 （1）从采煤对环境的影响考虑，挖空地下部分容易导致地面沉陷、坍塌，破坏水土结构，甚至可能引起沙漠化。开采煤炭要排出废水，会对土地、水体造成 污染。而煤矸石自燃或大量堆积也会影响空气质量与土壤，从而对矿区环境造成 破坏。 （2）煤矿开采事故频发，在媒体发达的今天，造成了严重的社会影响。由于开采会影响岩土状态，岩层遭破坏后可能会导致瓦斯气体、地下水体在间隙间逸散、流动，可能会导致瓦斯中毒、井下突水。这些问题不止严重影响作业人员生 命安全，还会造成财产损失。 （3）随着浅层煤炭资源的大量开发，资源总量减少，煤炭开采向更深处、地质条件更复杂地区发展，矿洞承压更大，地质活动对矿洞影响更明显，救援更困难、损失更大，而煤炭至今依然是不可或缺的能量来源，如何平衡社会日益增长 的能源需求与采矿安全、环境保护，成为必须解决的问题。 2.煤矿绿色开采技术 2.1瓦斯和煤共采技术 回顾煤矿企业的历史不难发现，粗放型管理导致的瓦斯爆炸事故给矿工的人 身安全和企业的发展都带来了严重灾难。现如今，随着绿色开采理念地提出，瓦 斯和煤共采技术得到了极大的重视。然而，由于我国煤储层大多数渗透率低于1，气体饱和度小，不利于预先采集。因此，若能最大程度地运用煤矿开采过程中岩 层移动对渗透系数的增加作用，将能大大提高瓦斯抽取效率，实现高产、稳产。 并且能够有效地改善矿井中的空气构成，预防因瓦斯爆炸引起的矿难事故。 2.2采空区填充技术 对煤矿采挖后形成的空洞进行及时、有效地填充能够很大程度上降低形成地 表塌陷的概率。然而由于经济、技术以及材料的制约，只有少数发达地区的煤矿 企业能够做到有计划地、协调性地进行开采和填充作业。同时，基于开采成本因素，这种填充通常表现为对关键部位的条形填充。然而，随着采空区的扩大，这 种加固方法并不安全稳定，应尽可能地因地制宜，如应用采挖中得到的煤矸石进 行直接填充，或者在资金充裕的前提下应用新的填充技术，都可以使采空区的持 久稳定性得到提高，创造环境保护和持续采矿的双赢新局面。 2.3建筑物下采煤与减沉技术 煤矿的分布方向具有不确定性，而且由于我国建筑的密集程度高，因而出现 建筑物下压煤的概率非常之大。如何有效地利用这一部分资源也是煤矿绿色开采 技术的一大研究分支。在开采过程中，要按照岩层控制理论的指导，以不破坏关 键层为主要原则，将结构关键层的各种特性参数分析透彻，先行作出可行性的开 采计划。随着计划的推进，对关键层的破断、离层等相关指标要严密监控，以便
实际全矿性永久煤柱损失包括哪几种？ 答：设计规定不回收的工业广场煤柱储量；设计规定不回收的主、付、风井井筒保护煤柱储量；设计规定不回收的全矿井或为一个采区以上服务的大巷保护煤柱储量；井田边界保护煤柱；安全隔离煤柱储量；含水层或积水老窑防水煤柱储量；设计规定的永久性“三下”煤柱储量。 四部委印发煤矿充填开采工作指导意见 中国证券网讯（记者郭晓萍）能源局网站4日消息，为推进煤炭生产方式变革，解决“三下”（建筑物下、铁路下、水体下等）压煤和边角残煤等资源开采问题，提高煤炭资源开发利用水平，改善矿区环境，促进煤炭工业健康发展，建设和谐社会，国家能源局、财政部、国土资源部和环境保护部研究制定了《煤矿充填开采工作指导意见》。 意见提出的主要目标为，安全保障程度不断提高。通过充填开采、以矸换煤，为“三下”压煤和边角残煤等资源回收创造安全生产条件。资源节约效果逐步显现。实施充填开采的“三下”煤炭资源，中厚煤层采区回采率达到85%以上，薄煤层采区回采率达到90%以上；对留设煤柱和边角残煤实施以矸换煤开采的，回采率达到70%以上。矿区生态环境明显改善。地面基本实现无矸石山堆存，地表变形和次生地质灾害得到有效控制，地下水系和地面生态环境破坏程度大幅度降低。 全文如下 煤矿充填开采工作指导意见 为推进煤炭生产方式变革，解决“三下”（建筑物下、铁路下、水体下等，下同）压煤和边角残煤等资源开采问题，提高煤炭资源开发利用水平，改善矿区环境，促进煤炭工业健康发展，建设和谐社会，根据《中华人民共和国煤炭法》、《中华人民共和国矿产资源法》、《中华人民共和国循环经济促进法》等法律法规的要求，研究制定本意见。 一、现实背景和重要意义 （一）煤矿开采技术亟待创新。我国人均煤炭资源拥有量较少，“三下”压煤量较大，矿井正常生产接续受到影响；常规垮落法煤炭开采方式引发地表沉陷和地下水及含水层破坏，造成地表建筑物损毁；大量矸石直接外排堆存，占压土地、污染环境。这些问题亟待通过开采技术创新予以解决。 （二）充填开采技术逐步成熟。充填开采是随着回采工作面的推进，向采空区充填矸石、粉煤灰、建筑垃圾以及专用充填材料的煤炭开采技术。近年来，部分煤矿企业积极探索并实施了煤矸石等固体材料充填、膏体材料充填、高水材料充填等多种充填工艺技术，集成创新了较为成熟的充填开采技术和装备，提高了资源回收率，取得了良好的社会和环境效益，具备了一定的推广应用条件。 （三）实施充填开采具有重要意义。实施充填开采，可以减少井下采空区水、瓦斯积聚空间，降低采空区突水、瓦斯爆炸、有害气体突出、浮煤自燃等事故发生可能性，抑制煤层及顶底板的动力现象，提高矿井安全保障程度；可以充分回收“三下”压煤和边角残煤，延长矿井服务年限；可以大量消化矸石，减轻煤炭开采对地表的影响，减少耕地占用和矿区村庄搬迁，保护和改善矿区生态环境，促进资源开发与生态环境协调发展。 二、指导思想和主要目标 （四）指导思想。贯彻落实科学发展观，以建设绿色生态和谐矿区为目标，以科技进步为支撑，以“三下”压煤地区和环境敏感地区为重点，加强政策引导，强化规范管理，因地制宜，不断创新，大力推广充填开采技术，促进安全有保障、资源利用率高、环境污染少、综合效益好和可持续发展的新型煤炭工业体系建设。
中国煤炭资源现状中国是世界第一产煤大国，也是煤炭消费的大国。1996 年中国煤炭探明可采储量居世界第三位，全行业年煤炭开采量达到近10 亿吨。煤炭行业已经成为国民经济高速发展的重要基础。中国煤炭状况：在我国的自然资源中，基本特点是富煤、贫油、少气，这就决定了煤炭在一次能源中的重要地位。与石油和天然气比较而言，我国煤炭的储量相对比较丰富，占世界储量的11.60%。我国煤炭资源总量为 5.6 万亿吨，其中已探明储量为１万亿吨，占世界总储量的11%。建国以来，煤炭在全国一次能源生产和消费中的比例长期占70%以上。据有关部门预测，到2005 年，全国一次能源生产量为12.3 亿吨标准煤，其中煤炭为7.85 亿吨标准煤(折合11 亿吨原煤)，仍占63.8%。专家预测，在本世纪前30 年内，煤炭在我国一次性能源构成中仍将占主体地位。我国的煤炭资源分布广泛但不均匀。全国除上海外，其他省（区）、市均有探明储量。从地区分布看，储量主要集中分布在山西、内蒙古、陕西、云南、贵州、河南和安徽，七省储量占全国储量的81.8%，分布呈现“北多南少”“西、多东少”的特点。当前我国煤炭行业产业的低机械化带来的采煤效率低下，煤炭企业占用劳动力过多，煤炭开采安全等突出问题日渐严重；煤炭行业的低进入壁垒以及高退出壁垒使得我国煤炭行业竞争无序，较低的产业集中度也造成了国际竞争力的下降。因此，加快调整产业结构，促进我国煤炭行业的健康、可持续发展，成为我国煤炭行业工作的重点。近年来，煤炭行业在国家一系列政策措施的支持下，坚持以发展为中心，以结构调整为主线，通过实施关井压产、关闭破产和安全专项整治，使煤炭供需总量基本平衡，经济运行持续好转，呈现恢复性增长的强劲势头。但是，煤炭行业存在的一些深层次矛盾和问题还没有从根本上解决。这里，我主要是从“煤炭产业集中度低”这一方面进行具体的说明。与发达市场经济国家相比，我国煤炭行业的市场集中度很低。据了解，目前世界各产煤国煤炭行业集中度均高于中国，美国年产煤10 亿吨左右，前 4 家公司占70%；澳大利亚年产煤近 4 亿吨， 5 位公司占71%；前印度年产煤 4.5 亿吨， 1 家公司占90%。然而，我国高度分散的市场结构加剧了小矿与大矿之间激烈的资源争夺战，为现代化矿井建设和大规模机械化开采留下了巨大的隐患，进而导致我国煤炭市场的供需失衡，煤炭产业效率极低的规模结构，影响了我国煤炭企业的国际竞争力严重制约了煤炭产业发展，造成了有限煤炭资源的巨大浪费。（1）产品附加值低，经济效益低。炭开采业发达，煤炭加工业滞后；产品初级加工较发达，深加工、精加工较欠缺，产业链条短；产品品种单一，产业发展过于依赖初级产品；煤炭加工转化率低，投入产出率低，产业自我积累能力低下，经济效益不佳。具体表现在：筛选、洗选、炼焦、发电在煤炭加工转化的整体数量中占有绝对比重，而深度加工产品极低。一些科技含量较高的清洁能源产品和技术，如工业型煤，干法洗煤、水煤浆、煤焦油深加工、煤层气开发等基本上还停留在初级阶段。（2）.煤炭企业管理水平低，劳动力素质低。几年，在旺盛市场需求刺激下，一些大中型煤矿超能力、超强度生产，采易弃难，造成采掘衔接紧张，资源回收率低，矿井服务年限下降，埋下事故隐患，导致重特大事故频发。煤炭行业从业人员多是富余人员、待业青年、农转非家属，文化水平普遍较低。产业结构调整后，不能尽快适应新的产业在技术方面和管理方面的要求，使经济增长的数量和质量不协调，严重制约了煤炭企业优化调整产业结构的步伐。
关于煤矿充填式开采与无煤柱开采方式的调研报告 陕西旬邑青岗坪矿业有限公司 为了缓解煤炭资源日趋紧张的局面，安全开采“三下”压煤，协调煤炭资源的回收与地面沉陷，处理矸石地面堆积造成的环境问题，充填式顶板控制方法及无煤柱开采方法逐渐受到人们的重视。2013年8月7日由华能煤业公司副总经理、总工程师郑铁骑同志带队，各矿业公司总工程师和技术负责人等一行13人赴河北省冀中能源邢东煤矿和亨建矿参观学习调研了井下采空区充填及无煤柱开采应用技术。现将调研情况汇报如下： 一、充填式开采 （一）冀中能源充填式开采发展概况 冀中能源股份有限公司针对大量“三下”压煤问题，煤矸石粉煤灰排放、环境损害及土地资源问题，在邢东矿首先试验成功井下巷道矸石充填技术，率先成功研发建筑物下综合机械化充填采煤技术，即在充填液压支架后顶梁的掩护下，利用矸石粉煤灰及高水材料实现了采空区的充分充填，从而有效抑制覆岩下沉破裂和地表变形量，解放大量呆滞煤炭资源。成功设计了充填综采的新方法、新工艺，实现了采煤与充填并举，开创了建筑物下综合机械化充填采煤技术的新途径，攻克了巷道充填系统、充填工艺、充填装备等相关难题，研制了专用于巷道矸石充填的抛矸机，实现了矿井矸石不升井，将邢东矿打造成全国第一座没有矸石山的绿色矿井。截止目前已经实现充填巷道5816米，充填矸石85828立方米，臵换井下煤炭资源53万吨。经济和社会效益非常显著。 （二）冀中能源充填式开采的理论 冀中能源成功的充填理论和实践证明：支架支护强度和充填体密实度是充填采煤控制岩石拉应力和容许沉降空间的关键因素，控制着直接顶下沉变形。经过研究上部岩层弯曲变形各变量之间的关系，确定了不同岩性条件下的液压支架支护参数和充实密实度，控制了上覆
煤炭绿色开采 摘要：绿色开采的理念是针对煤炭大量开采造成的环境问题提出的，本文阐述了煤炭绿色开采的重要性和现实意义，介绍了当前我国煤炭绿色开采的现状，分析了影响矿山发展绿色开采的关键因素，既自然因素、技术因素和法律体系因素，对科学采矿具有一定的指导意义。 关键词：绿色开采;内涵;必要性;现状;关键因素保水开采;煤与瓦斯共采;充填开采;煤炭地下气化 煤碳是工业的粮食，改革开放以来，在我国的能源结构中煤炭约占70%到75%，我国是世界上少有的以煤碳为主要能源的国家。近年来，随着煤炭的大量开采，资源的不断消耗，矿山生产已对环境造成了严重的破坏，因此，要想高效可持续发展就必须大力实施绿色开采，一时间，绿色开采成为了热点话题。当前，我国的“绿色开采”尚处于起步阶段，诸多技术环节还有待完善，影响矿山绿色开采的关键因素也需进一步探讨和解决。 根据我国的能源资源状况,煤炭作为我国最重要的一次性能源,在未来几十年内,其在能源构成中的主体地位将不会改变。2020年我国煤炭消费量将达到40亿t。 煤炭开采造成岩层移动破坏,引起岩层中水与瓦斯的流动,导致煤矿瓦斯事故与井下突水事故;煤炭开采引起岩层移动,进而造成地表沉陷,导致农田、建筑设施的损坏;煤炭开采形成的大量堆积在地面的矸石,既占用良田,又造成环境污染;随着我国矿井开采深度的不断
增加,矿山压力显现及冲击地压等动力灾害发生的频次增加,强度增大,危及矿井的安全生产。上述问题若得不到有效解决,在未来几十年内,随着能源总需求和煤炭产量的不断增长,煤炭资源开采所带来的矿区安全和生态环境问题将更为严重,人类的生存和社会发展环境将受到严重威胁。因此，提倡绿色开采，发展绿色开采对环境保护、减少浪费、高效可持续发展具有举足轻重的作用，同时，对我国煤炭事业的未来具有积极的推动作用和科学意义，总之，绿色开采已迫在眉睫。 何为“绿色开采”？煤矿绿色开采是从广义资源的角度上来认识和对待煤、瓦斯、水、矸石、土地、拌生矿产等一切可以利用的各种资源。基本出发点通过绿色开采技术的应用，使煤炭开采对矿区环境的扰动量小于区域环境容量，实现资源开发利用最优化和生态环境影响最小化。简单的讲就是合理利用资源，优化技术，高效、持续、协调的发展煤炭工业，减少对环境的破坏。取得最佳的经济效益和社会效益。 由于科学技术的原因，我国的绿色开采起步比较晚，生产力水平还比较地下，多数企业仍把经济利益放在第一位，绿色开采的思想意识淡薄。对于开采现状，生产力低、利用率低、安全性差、污染破坏严重的现象仍然存在。近年来，煤炭企业纷纷重组整合，经过全面优化生产，上述问题有所改观，但要想实现真正的绿色开采还需全员动员，从思想上转变认识，努力提高技术，从而走新型工业化道路，建设绿色矿山体系。
煤矿绿色开采技术的研究 与实践 Revised by Hanlin on 10 January 2021
煤矿绿色开采技术的研究与实践[摘要]阐述了煤矿绿色开采的提出、概念及绿色开采技术体系。绿色开采技术的主要内容应包括: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、煤巷支护与部分研石的井下处理、煤炭地下气化等，介绍了基于岩层控制的关键层理论开展的绿色开采技术研究与实践成果。 [关键词]绿色开采;关键层理论;岩层移动 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，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(recyclingeconomy)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[’}，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”。 “绿色开采”的内涵是努力遵循循环经济中绿色工业的原则，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。 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:
控制煤矿开采沉陷的部分充填开采技术探析 发表时间：2020-04-02T06:19:21.391Z 来源：《防护工程》2019年22期作者：邹玉龙 [导读] 我国的经济不断发展，各行各业也因此得到进一步的发展。煤矿产业作为我国重点产业之一，对于国家的发展有着十分重要的影响，就目前情况看来，我国大部分地区对煤矿开采的整体规模正在逐渐的增加。 邹玉龙 龙口煤电有限公司梁家煤矿山东龙口 265700 摘要：我国的经济不断发展，各行各业也因此得到进一步的发展。煤矿产业作为我国重点产业之一，对于国家的发展有着十分重要的影响，就目前情况看来，我国大部分地区对煤矿开采的整体规模正在逐渐的增加。不过在实际的煤矿开采过程当中会受到很多因素的影响，往往会导致相关企业的经济利益受到影响，为此，要对煤矿采掘技术进行充分的分析，结合实际的情况而使用有效的技术进行开采，这样能够让沉陷煤层部位的全面开采进行严格的控制。所以下文将对控制煤矿开采沉陷的部分充填开采技术谈谈自己的几点体会，以供参考。 关键词：控制；充填开采技术；沉陷部分；煤矿开采 1.煤矿开采沉陷及充填开采技术进行研究的重要意义 现如今在进行煤矿开采过程中仍然存在沉陷问题，为了切实有效地解决和避免出现这种问题就应当深入地对煤矿开采技术进行研究与探索，就目前来讲较为有效的开采技术主要是部分充填开采技术。在实际煤矿开采过程中一旦发生沉陷问题则应当对其地表建筑物做重建或拆迁处理，与此同时还应当阻断煤矿开采作业以避免造成更大经济损失。另外，国家有关文件规定不可以牺牲自然资源为代价来换取经济发展，一旦发生煤矿沉陷问题则会对周边生态环境造成毁灭性损害，这与我国相关政策相背离。在这种形势下，我们应当全面加强对煤矿开采技术地研究和开发，在煤矿开采过程中运用部分充填开采技术可以较好地解决好沉陷问题，同时还可以充分利用所开采出煤矿矸石或城市固体垃圾回填入矿坑内，这样一来可以很好地避免了煤矿废弃物污染问题，进而对生态环境起一定保护作用，最终实现社会与经济效益共同发展的战略目标，部分充填开采技术地运用有效地推进了我国煤矿事业地健康、稳定发展，实现绿色开采。 2.充填开采的基本技术原理 所谓的充填开采技术，简单的来说就是对沉陷矿区使用特定类型的浆液来进行填充，这样能够让采矿过程当中的安全性得到有效的保障。通过实际的调查发现，在进行充填开采的过程当中会涉及到较多的技术方法，在这些技术当中最为典型的就是膏体充填、浓度低及浓度高的胶结体充填。总的来说，在充填过程当中如果出现采空区，相关工作人员要使用浓度较高的膏体充填材料进行充填工作；相反，如果出现冒落部位，工作人员可以使用注浆碎石的方法来对相应的区域进行充填操作，其主要原因就是，一些相对浓度较低的非胶体由于其自身的综合特点，在高层区域是十分适用的。为了能够保证煤层采掘工作正常进行，工作人员要结合实际的情况而将浓度较大的浆液填入到现有的空洞部位，这样能够为空洞区上侧得到有效的填充。通过实际的调查发现，煤炭采掘量与充填开采必须的填料总量之间有着十分密切的联系，二者对于开采工作有着十分重要的影响。为了能够选择与实际情况相符合的充填技术，就要对煤层充填实现局部或者整体性的操作。应该在实际的煤层充填期间保证现有的煤层不会出现冒落现象，在对采空位置进行充填的时候要提高一定的速度。只有在以上的条件下，要将强度较高的填充体短时间充填到适用到完整性较好的采空区中去，这样能够有效的防止在实际开采过程当中出现煤层沉陷的现象，对开采工作带来一定程度的影响。此外，对于充填部分的煤层关键在于沉陷填充量和开采现场所拥有的煤层规模，这样也能够对煤层沉降起到很好的预防作用。 3.对控制煤矿开采沉陷的充填开采技术进行分析 3.1关于覆岩离层注浆技术分析 该技术的运用重点是要切实做好关键层第一次破裂控制工作。一般来讲，覆岩离层相关数据包含了其位置、断裂情况以及离层量等。这些数据地获取主要以技术人员经验及其自身规律来开展探索和研究，在关键层即将破裂且又没有真正破裂的情况下就是最佳的注浆时间点，此时开展注浆作业所取得质量也是最佳的。但如果当关键层已经破裂后再进行注浆的，这时覆岩离层量已经很小了，由于注浆所使用的大都为流动性较好的材料，这就使得这些材料会向裂缝处缓慢推移，这样一来就难以实现注浆的效果，因此，注浆质量也会受到巨大影响。现今大家在关键层第一次破裂后技术研究已经十分重视了，这种情况下较好的解决办法就是运用离层分区隔离填充法来进行作业。也就是将破裂后的关键层的离层区做分区处理，这样可以有效地确保填充材料得以将离层区充分填满，进一步提升其承载能力从而起到加固效果。 3.2关于膏体充填技术分析 膏体充填突出的技术特点是：一是浓度高，对采空区顶板支护效果好；二是流动状态为柱塞结构流、料浆基本不沉淀、不泌水、不离析，确保充填系统稳定运行；三是无临界流速，减少管道磨损；四是相同胶结料用量下强度较高；五是膏体充填体压缩率低，一般压缩率
山西省煤炭工业厅 煤矿特殊条件开采暂行管理办法 晋煤行发（2014）1561号 第一章总则 第1-1 条为巩固我省煤矿企业兼并重组整合成果，进一步加强我省煤矿资源管理和利用，促进煤矿企业安全发展、科学发展和可持续发展，根据《特殊和稀缺煤类开发利用管理暂行规定》（国家发展和改革委员会令[2012]第16号）、《生产煤矿回采率管理暂行规定》（国家发展和改革委员会令[2012]第17号）以及《煤矿安全规程》，特制订本办法。 第1-2 条本办法所称的煤矿，是指在山西省境内证照齐全、合法有效并完成煤矿生产能力登记公告的生产煤矿，建设煤矿涉及有关内容的按照批准的设计严格执行。 第1-3 条本办法所称的特殊条件开采，是指“三下开采、蹬空开采、边角煤开采、旧采空区复采”等。 第1-4 条鼓励煤矿企业在安全、合理、经济的前提下，进行特殊条件采煤，提高资源回收率。鼓励煤矿企业开展特殊条件开采技术研究，采用适宜特殊条件开采的技术、工艺。 第1-5 条煤矿企业进行特殊条件开采必须编制技术方案或设计并制定针对性安全技术措施，按规定报批或备案，有关部门对特殊条件开采的可行性应进行充分论证。 第1-6 条禁止使用炮采等落后采煤工艺；水文地质条件复杂及以上、煤与瓦斯突出、自燃发火严重的矿井不得进行特殊条件开采。 第1-7 条进行特殊条件开采必须坚持集约生产，原则上在原批准的采煤工作面个数基础上，新增加的特殊开采工作面不超过一个，且矿井必须满足通风、排水、运输、供电、避灾等安全生产需要，并符合《煤矿安全规程》及其他规定。煤矿必须按照登记公告能力组织生产，不得因增加特殊开采工作面超能力生产。 第1-8 条煤矿企业进行特殊条件开采，储量管理及回采率符合有关规定，设计应按有关要求确定合理的回采率，同时必须遵守《煤矿安全规程》及其他规定。 第二章“三下”开采 第2-1 条“三下”开采必须严格执行《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》、《煤矿安全规程》和《煤矿防治水规定》的各项条款。必须按照《煤矿安全规程》规定履行相关审批手续。 第2-2 条开采建（构）筑物、水体、铁路所压煤炭资源应遵循煤炭资源优化利用原则、
浅析煤矿的绿色开采技术Last revision on 21 December 2020
浅析我国煤矿的绿色开采技术 马建新 浅析我国煤矿的绿色开采技术 摘要：绿色开采是煤炭开采的发展方向,对提高煤炭采出率、保护生态环境和实现煤矿可持续发展都具有十分重要的意义。本文分析了绿色开采技术,总结了我国煤矿绿色开采方法的发展现状,对科学采矿具有一定的指导意义。 关键词:绿色开采;保水开采;煤与瓦斯共采;充填开采;煤炭地下气化 煤炭开采造成岩层移动破坏,引起岩层中水与瓦斯的流动,导致煤矿瓦斯事故与井下突水事故;煤炭开采引起岩层移动,进而造成地表沉陷,导致农田、建筑设施的损坏;煤炭开采形成的大量堆积在地面的矸石,既占用良田,又造成环境污染;随着我国矿井开采深度的不断增加,矿山压力显现及冲击地压等动力灾害发生的频次增加,强度增大,危及矿井的安全生产。上述问题若得不到有效解决,在未来几十年内,随着能源总需求和煤炭产量的不断增长,煤炭资源开采所带来的矿区安全和生态环境问题将更为严重,人类的生存和社会发展环境将受到严重威胁。 根据我国的能源资源状况,煤炭作为我国最重要的一次性能源,在未来20年内,其在能源构成中的主体地位将不会改变。2020年我国煤炭消费量将达到40亿t。届时,煤炭产量很可能无法满足工业需求。不能再单纯地通过提高煤炭的产量缓解煤炭供应的压力,而应该综合考虑发展
煤炭循环经济,减少煤炭开采对环境的破坏,而且也应该把“发展煤炭循环经济,实现煤炭绿色开采”作为理念,大力发展绿色的采煤技术。 1、煤炭绿色开采体系 煤矿绿色开采以及相应的绿色开采技术,在基本概念上是要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,绿色开采主要包括以下内容:水资源保护—“保水开采”;瓦斯抽放—“煤与瓦斯共采”;土地与建筑物保护—“充填开采”;排放矸石占用土地污染环境—“煤炭地下气化”等。2003年,中国矿业大学钱鸣高院士首次提出了煤矿绿色开采的概念和技术体系,随后明确了实现煤炭资源开采和环境保护协调发展的绿色开采研究目标,为我国绿色开采技术的研究指明了方向。钱院士提出的绿色开采技术体系, 绿色开采理论依据: (1)关键层理论。 (2)开采对岩层移动的影响及移动规律。 (3)水在裂岩体中的渗流规律。 (4)开采后岩层内节理裂隙分布发育规律等。 2、保水开采 保水采煤在不同的矿区有不同的技术内涵,缺水矿区要以水资源保护和利用为主;大水矿区,要以减少水资源破坏和防治水灾害为主。因此,保水开采包含水资源保护、水资源利用(煤水共采)和水灾害防治等多