煤矿开采讲义

1

煤矿开采概论

2010年元月

2

第一节 矿井地质

一、煤的形成及埋藏特征

(一)煤的形成

煤是一种可以燃烧的“石头”。它是由古生植物遗体沉积在沼泽环境后，在高温、高压条件下再经过一系列物理变化和化学变化而生成的。煤的形成可分为两个阶段：

1.泥炭化阶段

古生植物遗体在地表较低的湖泊、沼泽和海湾环境中沉积。由于被水淹没、浸泡，大大地减少了与空气中氧气的接触，在厌氧细菌的分解活动下逐渐形成泥炭。

泥炭一般为黄褐色或黑褐色，无光泽，质地疏松。泥炭形成的厚度越大则成煤后煤层的厚度越大。泥炭形成以后，如果地壳上升，泥炭暴露在地表则会风化，不能形成煤。只有在泥炭形成以后，地壳下沉，在泥炭上部又沉积其他物质将泥炭覆盖，再经高温、高压后才能形成煤炭。

2.成煤阶段

当泥炭形成后，由于地壳继续发生沉降，泥炭层很快被其他沉积物所掩盖。这样，泥炭才能保存下来。随着地壳的进一步沉降，泥炭

3 层下降到地下较深的地方，它上面覆盖的沉积物愈来愈厚。在压力和地温的共同作用下，原来疏松、多水的泥炭受到紧压、脱水、胶结、聚合，体积大大缩小，变成最初的煤——褐煤。

褐煤形成后，如果地壳继续沉降，则在温度更高、压力更大的条件下，褐煤内的成分将进一步变化，最终形成各种不同种类的煤。它们依次为：褐煤→长焰煤→不粘煤→弱粘煤→气煤→肥煤→焦煤→瘦煤→贫煤→无烟煤。

根据煤的形成条件，可总结为以下几方面：

(1)植物条件。植物物质是成煤的原料，没有植物的生长和大量繁殖就不可能有煤的形成。

(2)气候条件。植物的生长直接受气候的影响，只有在潮湿、温暖的气候条件下，植物才能大量繁殖生长。

(3)自然地理条件。要形成分布面积较广的煤层，还必须有适于发生大面积沼泽化的自然地理条件。这样的自然地理条件有利于古生物遗体的沉积。

(4)地壳运动条件。地壳的下沉是成煤的重要条件，只有地壳的沉降才有利于泥炭的堆积和掩埋，同时才能产生高压及高温，使泥炭进一步转化为煤。

煤矿开采措施_煤矿开采对环境的综合影响及对策措施

2、煤矿资源开采对环境的影响

（1）对土地资源的破坏和影响。煤矿资源开发要占用和破坏大量的土地，露天开采必须剥离煤层上覆的土层和岩层，使原来生长在这些土层表面的生物遭到破坏，还将影响矿坑周围动植物的生长。井工开采将造成地面变形、沉陷，对农田、道路、地面建筑物、地下管线产生危害和破坏。在煤炭开发、加工过程中将产生大量的固体废弃物，如煤矸石、煤泥、排土场的土石等废弃物，这些废弃物的堆放不仅占用大量的土地，并且对地表下面及附近的土地都有不同程度的污染。

（2）煤矿开采产生的塌陷对环境的影响。煤炭开采往往会造成大范围的地面塌陷，改变了自然生态环境，破坏了生物生存条件，导致生物量的减少，环境总适宜性降低：也破坏了人文社会环境，改变地表径流和供排水系统及水土养分流失；同时造成地表建筑物变形倒塌，地面防灭火管线的破坏，道路水体的破坏，给居民的正常生活带来极大的危害。

（3）煤矿三废对环境的破坏和污染。煤矿生产三废是指废石、废水、废气。废石是指煤矸石，主要来源于岩巷，半煤岩巷硐室掘进和采场局部冒顶、煤层中的夹矸等。废水主要是采矿废水，由于地下有含水层，开采中就会产生污水，污水通过水泵排出地面就会造成水污染。废气以采矿废气为主，如以甲烷为主的芳香烃可燃气体和二氧化碳、氮气等窒息性气体，一氧化碳、二氧化硫等中毒性气体。这些废气物质往往会造成环境的污染和资源的浪费。

（4）煤矿开采对水环境的影响。大范围的地表塌陷，改变地表径流和供排水系统。一方面含水层中的水德流失和泄露破坏了水体结构，降低了地表水位标高如山西五阳煤矿周围十多个村范围内地下水位降低了3—8米，影响了环境的可持续发展，引起土地荒漠化甚至气候的变化。另一方面由于矿山开采以及煤炭的洗选加工所产生的废水排放，不仅影响居民的身体健康，甚至会造成大范围的环境问题，如宁夏大武口洗煤厂煤泥池中沉淀后的废水漫流排放，形成约2平方千米的煤泥沼泽，悬浮物含量高达10-30克每升。另外矿山酸性水不仅污染地表水，而且可能通过地下井巷或岩层的裂隙污染地下水。

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.

龙源期刊网

煤矿开采技术及工艺之己见

作者：刘兰珍 刘祥才

来源：《中国科技博览》2013年第37期

摘要：目前，我国采煤方法已趋成熟，由于煤层的自然条件和采用的机械不同，完成回采工作各工序的方法也就不同，并且在进行的顺序、时间和空间上必须有规律地加以安排和配合。文章结合煤矿开采技术作了分析。

关键词：煤炭开采；开采技术；工艺

【分类号】：TD824

1 煤炭开采的主要形式

1.1井下采煤

井下采煤的顺序。对于倾角10°以上的煤层一般分水平开采，每一水平又分为若干采区，先在第一水平依次开采各采区煤层，采完后再转移至下一水平。开采近水平煤层时，先将煤层划分为几个盘区，立井于井田中心到达煤层后，先采靠近井筒的盘区，再采较远的盘区。如有两层或两层以上煤层，先采第一水平最上面煤层，再自上而下采另外煤层，采完后向第二水平转移。

按落煤技术方法，地下采煤有机械落煤、爆破落煤和水力落煤三种，前二者称为旱采，后者称为水采，我国水采矿井仅占1.57%。旱采包括壁式采煤法和柱式采煤法，以前者为主。壁式采煤法工作面长，一般100～200 m，可以容纳功率大，生产能力高的采煤机械，因而产量大，效率高。柱式采煤法工作面短，一般6～30 m，由于工作面短，顶板易维护，从而减少了支护费用，主要缺点是回采率低。

1.2 露天采煤

移走煤层上覆的岩石及覆盖物，使煤敞露地表而进行开采称为露天开采，其中移去土岩的过程称为剥离，采出煤炭的过程称为采煤。露天采煤通常将井田划分为若干水平分层，自上而下逐层开采，在空间上形成阶梯状。

其主要生产环节：首先用穿孔爆破并用机械将岩煤预先松动破碎，然后用采掘设备将岩煤由整体中采出，并装入运输设备，运往指定地点，将运输设备中的剥离物按程序排放于堆放场；将煤炭卸在洗煤厂或其他卸矿点。