第一篇：淺談煤礦開(kāi)采中地質(zhì)勘探技術(shù)的重要作用

摘要：礦產(chǎn)資源是國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，如何準(zhǔn)確有效的進(jìn)行礦產(chǎn)勘查是擺在地質(zhì)工作者面前的一個(gè)問(wèn)題，因此我們應(yīng)重視新理論、新技術(shù)、新方法的利用，同時(shí)結(jié)合以往多種勘查手段，以期提高各類礦床發(fā)現(xiàn)能力，取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。文分析了煤田礦井開(kāi)采中的地質(zhì)勘探問(wèn)題,論述了當(dāng)前煤田礦井地球物理勘探主要技術(shù)方法的應(yīng)用及特點(diǎn), 提出了多波多分量地震勘探、礦井高密度直流電法、礦井瞬變電磁法及地質(zhì)雷達(dá)等新技術(shù)新方法及其綜合應(yīng)用將在煤礦地質(zhì)因素預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)中發(fā)揮重要作用。

關(guān)鍵詞：礦產(chǎn)勘查 成礦理論 技術(shù)研究 煤礦開(kāi)采 地質(zhì)勘探 工作面

淺談煤礦開(kāi)采中地質(zhì)勘探技術(shù)的重要作用

一、前言

（一）煤礦開(kāi)采技術(shù)的介紹

礦井由于受地質(zhì)條件差、斷層發(fā)育、煤厚變化大等地質(zhì)因素的影響，造成生產(chǎn)接續(xù)緊張，采用綜合勘探方法,多種勘探手段結(jié)合并用，地面采用三維物探手段,井下先期施工多用途探巷，整理配合鉆探及井下物探等手段，針對(duì)影響生產(chǎn)的地質(zhì)因素開(kāi)展各項(xiàng)專題研究，不斷進(jìn)行資料的動(dòng)態(tài)綜合分析，取得了較好的地質(zhì)效果，為礦井的安全高效生產(chǎn)提供了有利的地質(zhì)勘探預(yù)報(bào)保障。

1、開(kāi)發(fā)煤礦高效集約化生產(chǎn)技術(shù)、建設(shè)生產(chǎn)高度集中、高可靠性的高產(chǎn)高效礦井開(kāi)采技術(shù)。以 提高工作面單產(chǎn)和生產(chǎn)集中化為核心，以提高效率和經(jīng)濟(jì)效益為目標(biāo)，研究開(kāi)發(fā)各種條件下 的高效能、高可靠性的采煤裝備和工藝，簡(jiǎn)單、高效、可靠的生產(chǎn)系統(tǒng)和開(kāi)采布置，生產(chǎn)過(guò) 程監(jiān)控與科學(xué)管理等相互配套的成套開(kāi)采技術(shù)，發(fā)展各種礦井煤層條件下的采煤機(jī)械化，進(jìn)一步改進(jìn)工藝和裝備，提高應(yīng)用水平和擴(kuò)大應(yīng)用范圍，提高采煤機(jī)械化的程度和水平。

2、開(kāi)發(fā)“淺埋深、硬頂板、硬煤層高產(chǎn)高效現(xiàn)代開(kāi)采成套技術(shù)”，主要解決以下技術(shù)難題。硬頂板控制技術(shù)，研究埋深淺、地壓小的硬厚頂板控制技術(shù)，主要通過(guò)巖層定向水力 壓裂、傾斜深孔爆破等頂板快速處理技術(shù)，使直接頂能隨采隨冒，提高頂煤回收率，且基本 頂能按一定步距垮落，既有利于頂煤破碎，又保證工作面的安全生產(chǎn)。硬厚頂煤控制技術(shù)，研究開(kāi)發(fā)埋深淺、支承壓力小條件硬厚頂煤的快速處理技術(shù)，包括高壓 注水壓裂技術(shù)和頂煤深孔預(yù)爆破處理技術(shù)，使頂煤體能隨采隨冒，提高其回收率。頂煤冒放性差、塊度大的綜放開(kāi)采成套設(shè)備配套技術(shù)，研制既有利于頂煤破碎和頂板控制，又有利于放頂煤的新型液壓支架，合理確定后部輸送機(jī)能力。兩硬條件下放頂煤開(kāi)采快速推進(jìn)技術(shù)，研究合適的綜放開(kāi)采回采工藝，優(yōu)化工序，縮短放煤 時(shí)間，提高工作面的推進(jìn)度，實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)高效。5～5.5m寬煤巷錨桿支護(hù)技術(shù)，通過(guò)寬煤巷錨 桿支護(hù)技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，有利于綜采配套設(shè)備的大功率和重型化，有助于連續(xù)采煤機(jī) 的應(yīng)用，促進(jìn)工作面的高產(chǎn)高效。

3、緩傾斜薄煤層長(zhǎng)壁開(kāi)采。主要研究開(kāi)發(fā)：體積小、功率大、高可靠性的薄煤層采煤機(jī)、刨煤機(jī)；研制適合刨煤機(jī)綜采的液壓支架；研究開(kāi)發(fā)薄煤層工 1

作面的總體配套技術(shù)和高效開(kāi)采技術(shù)。

4、緩傾斜厚煤層一次采全厚大采高長(zhǎng)壁綜采。應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)完善支架結(jié)構(gòu)及強(qiáng)度，加 強(qiáng) 支架防倒、防滑、防止頂梁焊縫開(kāi)裂和四連桿變形、防止嚴(yán)重?fù)p壞千斤頂措施等的研究，提 高支架的可靠性，縮小其與中厚煤層(采高3m左右)高產(chǎn)高效指標(biāo)的差距。

（二）煤礦開(kāi)采中的地質(zhì)問(wèn)題

地質(zhì)構(gòu)造問(wèn)題。在現(xiàn)代化高產(chǎn)高效礦井的建設(shè)和生產(chǎn)過(guò)程中，綜采工作面的合理布置、綜采機(jī)組高產(chǎn)高效的發(fā)揮、礦工以至整個(gè)礦井的安全，依賴于礦井地質(zhì)條件的查明程度。

1、透水：礦山地下開(kāi)采、隧道開(kāi)挖過(guò)程中，意外水源造成的傷害事故。礦井在建設(shè)和生產(chǎn)過(guò)程中，地面水和地下水通過(guò)裂隙、斷層、塌陷區(qū)等各種通道涌入礦井，當(dāng)?shù)V井涌水超過(guò)正常排水能力時(shí)，就造成礦井水災(zāi)，通常也稱為透水。專業(yè)的說(shuō)法是“突水”，英文為water gushing-out，應(yīng)該是由于方言讀音差異的原因，在媒體報(bào)到時(shí)多稱為“透水”，所以“透水”成為比較大眾的說(shuō)法。

2、冒頂：地下開(kāi)采中，上部礦巖層自然塌落的現(xiàn)象。是由于開(kāi)采后，原先平衡的礦山壓力遭到破壞而造成的。采煤工作中有時(shí)有計(jì)劃地放落上部煤層，也稱為“冒頂”。

3、片幫：片幫，指礦井作業(yè)面、巷道側(cè)壁在礦山壓力作用下變形，破壞而脫落的現(xiàn)象。

4、底鼓：由于礦山壓力作用或水的影響,底板發(fā)生隆起的現(xiàn)象。

5、瓦斯突出：是指隨著煤礦開(kāi)采深度的增加、瓦斯含量的增加，在煤層中形成了在地應(yīng)力作用下，瓦斯釋放的引力作用下，使軟弱煤層突破抵抗線，瞬間釋放大量瓦斯和煤而造成的一種地質(zhì)災(zāi)害。

（三）煤層底板突水問(wèn)題

長(zhǎng)期以來(lái),影響我國(guó)煤礦安全生產(chǎn)的兩個(gè)災(zāi)害性問(wèn)題是煤層底板突水和瓦斯突出。煤層底板突水是一種受許多因素控制的動(dòng)態(tài)現(xiàn)象,主要因素有底板承壓含水層、隔水層厚度與隔水能力、地質(zhì)構(gòu)造、采礦活動(dòng)等。

1、底板水問(wèn)題在我國(guó)煤礦產(chǎn)生過(guò)程中非常突出、非常普遍，涉及我國(guó)大部分煤田。包括華北、華南的大部分晚古生代煤田及個(gè)別的中生代及新生代煤田。其涉及范圍之廣，水量之大，危害之重，世界罕見(jiàn)。影響煤層底板突水的因素很多，高壓水頭是引起突水的一個(gè)重要條件，位于煤層底板的含水層，采掘工作面一般不能直接揭露，其中間隔有不透水或弱透 2

水的巖層承壓水，要進(jìn)入采掘空間必須要有一定的力來(lái)突破隔水層或沖刷弱水透水層的裂隙；地質(zhì)構(gòu)造，如斷層和陷落柱等，這些會(huì)使巖體強(qiáng)度降低，阻水能力減弱，涌水通道發(fā)育；巖層結(jié)構(gòu)與巖性特征，如巖體的強(qiáng)度、完整性和隔水與阻水性能；力學(xué)作用，如原巖應(yīng)力大小、方向，開(kāi)采活動(dòng)引起的圍巖應(yīng)力重新分布和結(jié)構(gòu)面再擴(kuò)展；承壓水對(duì)巖體的物理、力學(xué)和化學(xué)作用等。

2、帶壓開(kāi)采導(dǎo)致突水的原因是多方面的，而地質(zhì)構(gòu)造是突水的控制因素；礦山壓力是觸發(fā)與誘導(dǎo)因素，起到橋梁的作用；含水層的富水性和水壓是前提條件（即物質(zhì)基礎(chǔ)），決定突水量的大小和速度；而底板隔水層對(duì)突水起抑制作用。在特定的水文地質(zhì)條件下，對(duì)突水起關(guān)鍵作用的是開(kāi)采礦壓和地質(zhì)構(gòu)造。

二、采區(qū)地面地震勘探

1、礦井采區(qū)設(shè)計(jì)前,通過(guò)采用地面地震勘探手段，查明采區(qū)構(gòu)造形態(tài)和斷層發(fā)育規(guī)律,查明煤層賦存狀況及底板起伏形態(tài),對(duì)影響開(kāi)采的含水層富水性進(jìn)行評(píng)價(jià),并提出水害防治措施,為采區(qū)設(shè)計(jì)提供可靠的地質(zhì)資料。

2、同時(shí)本階段的主要工作也是進(jìn)一步查明采區(qū)范圍內(nèi)的小構(gòu)造,包括落差5m左右的整理斷層、陷落柱和采空區(qū)的空間分布形態(tài),根據(jù)采區(qū)銜接的要求,應(yīng)提前布置實(shí)施。現(xiàn)已成熟的探測(cè)技術(shù)包括三維地震勘探、瞬變電磁法、礦井直流電法和鉆探。地面物探方法較礦井物探方法施工簡(jiǎn)單,探測(cè)效率也高,但受到地表?xiàng)l件的限制。因此,在地表?xiàng)l件允許的前提下，三維高分辨率地震勘探技術(shù)是首選方法。

三、礦井地震勘探及勘測(cè)方法

由于煤礦井下環(huán)境的特殊性，井下開(kāi)展地震波勘探的理論方法與裝備技術(shù)等與地面三維地震勘探區(qū)別較大，只能利用井巷有限空間，并根據(jù)全空間下波場(chǎng)分布特點(diǎn)，開(kāi)展礦井地震勘探。

（一）井巷二維地震勘探

目前地震反射波法中使用最廣泛的，就是在巷道走向方向布設(shè)的多次覆蓋觀測(cè)系統(tǒng)，進(jìn)行觀測(cè)，但在井下煤系地層中進(jìn)行近源全空間多分量勘探時(shí)，需要根據(jù)煤巖層分布與震波傳播規(guī)整理律合理設(shè)計(jì)其觀測(cè)系統(tǒng)參數(shù)，以使不同波類與空間旅行途徑的地震波在不同分量上得到突顯，并要避免波場(chǎng)混響。沿測(cè)線布置炮點(diǎn)和檢波點(diǎn)排列，按照觀測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行地震數(shù)據(jù)采集。

1、遵循合成記錄的層位標(biāo)定結(jié)果。首先從井點(diǎn)、過(guò)井剖面及連井任意線骨干剖面出發(fā)，對(duì)標(biāo)定的層位進(jìn)行外推解釋，建立全區(qū)骨干剖面網(wǎng)絡(luò)。

2、開(kāi)展三維與二維地震測(cè)線聯(lián)合解釋，具體辦法是從三維區(qū)向二維區(qū)拉任意線，從而開(kāi)展聯(lián)合解釋，確保三維與二維解釋閉合，便于后期拼接成圖。

3、遵循主測(cè)線、聯(lián)絡(luò)線嚴(yán)格閉合的原則。以建立的基干剖面為基礎(chǔ)，進(jìn)行全區(qū)層位追蹤解釋。在解釋的過(guò)程當(dāng)中既要注意層位的閉合，又要注意斷層的閉合，確保解釋合理，準(zhǔn)確。

4、在解釋的過(guò)程當(dāng)中，盡可能了解區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力信息，充分發(fā)揮構(gòu)造解釋的三維想象空間，將已有的典型認(rèn)識(shí)擴(kuò)展到平面上，抓住主要特征，描繪整體構(gòu)造面貌。

5、斷層在地震資料上的響應(yīng)特征為：斷距較大的斷層明顯斷開(kāi)地震反射波組，較小斷距的斷層表現(xiàn)為地震反射相位有上、下錯(cuò)位的跡象。斷層解釋與層位解釋同步進(jìn)行、相互配合、相互驗(yàn)證來(lái)完成的。在斷層追蹤解釋過(guò)程中對(duì)主要斷層命名，并分配不同的顏色屬性加以區(qū)別，最后通過(guò)計(jì)算Heaves進(jìn)行斷層的平面組合。

6、充分利用瞬時(shí)相位、相干體剖面進(jìn)行斷層檢測(cè)。尋造斷層解釋資料支持。

7、在解釋的過(guò)程當(dāng)中，充分注意不同時(shí)間采集、不同人員處理的資料的異常，注意其相關(guān)性，進(jìn)行有針對(duì)性的解釋，確保解釋層位一致。本區(qū)通過(guò)地震資料信噪比分析，發(fā)現(xiàn)主要存在兩套不同品質(zhì)的資料，信噪比高的地震資料（圖中亮色測(cè)線）反射清楚，主要集中在工區(qū)的南側(cè)，可優(yōu)先解釋；信噪比低的地震資料（圖中弱色測(cè)線）反射模糊，主要集中在工區(qū)的北側(cè)，主要用于閉合解釋，起到控制層位的作用。

（二）震波超前探測(cè)

現(xiàn)在，煤礦地震超前預(yù)報(bào)技術(shù)主要以反射地震方法為主。由于受煤礦井下條件的限制，可供觀測(cè)的空間也十分有限。必須充分利用有限的空間條整理件，在巷道空間內(nèi)盡可能多布置激發(fā)與接收點(diǎn)，采集盡可能多的地震數(shù)據(jù)供來(lái)處理分析，這樣，才能提出高探測(cè)效果，更好地為礦井生產(chǎn)服務(wù)。

（三）瑞利波勘探方法

瑞利波探測(cè)法是近三十年來(lái)興起的一種新型勘探方法,主要用于近地表層的工程地質(zhì)勘探。其原理主要是利用瑞利波的兩個(gè)特性:一是波在分層介質(zhì)中傳播時(shí)的頻散特性;二是波的傳播速度與介質(zhì)的物理力學(xué)特性密切相關(guān)。目前瑞利波探測(cè)技術(shù)有兩種方法,一種是面波變頻探測(cè)法,亦稱穩(wěn)態(tài)法是利用某一波長(zhǎng)的瑞利波相速度來(lái)表征深度小于該波長(zhǎng)一半(/2)的地層平均剪切波速度(用VR-/2曲線表示),改變激振器的頻率從而得到不同波長(zhǎng)的瑞利波,當(dāng) 4

曲線形態(tài)發(fā)生異常,在曲線異常處的深度上就可能存在地質(zhì)異常體或巖性界面。這種方法由于激振器笨重使用困難,在煤礦井下無(wú)法采用。另一種方法是面波頻譜分析法,也叫瞬態(tài)法,它是由震源激發(fā)出瑞利波,不同頻率的瑞利波疊加在一起,以脈沖的形式向前傳播,通過(guò)測(cè)線上定距離的加速度傳感器接收,由儀器記錄下來(lái)。對(duì)采集的信號(hào)取以排列中點(diǎn)對(duì)稱的任意兩道,進(jìn)行FFT和頻譜分析技術(shù),通過(guò)相干函數(shù)的互功率譜相位展開(kāi)譜,覆蓋、多次疊加技術(shù),從而得到瑞利波信號(hào)在不同頻率f的平均速度VR。根據(jù)彈性波理論的半波理論可知,探測(cè)深度為H=/2,即H=VR/2f,從而得到H-VR曲線。通過(guò)利用小波分析法對(duì)瑞利波頻散曲線做出奇異性顯示方式,使巖性介面分層頻散突變點(diǎn)在探測(cè)深度曲線上直觀的顯示出來(lái),便于做出物探異常推斷解釋。

1、原理：地震波勘探是由震源激發(fā)的地震波在向下或向前傳播時(shí)，遇到不同的波阻抗界面時(shí)，在界面處會(huì)發(fā)生反射，透射（折射）等現(xiàn)象，這些在不同波阻抗界面發(fā)生反射、透射（折射）的地震波可被排列于震源附近的檢波器所接收，從而形成可用于地震解釋的原始數(shù)據(jù)。

2、總結(jié)：利用地震波探測(cè)可以作為一種較為理想的輔助手段對(duì)前方的地質(zhì)構(gòu)造空硐異常進(jìn)行有效的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)。通過(guò)在該礦的現(xiàn)場(chǎng)探測(cè)可以看出在巷道前方地質(zhì)復(fù)雜的條件下通過(guò)有效的探測(cè)方式多種探測(cè)方式，多次探測(cè)驗(yàn)證可以有效的指導(dǎo)煤礦采掘及其他方面的安全生產(chǎn)。應(yīng)該說(shuō)，煤礦在日常生產(chǎn)過(guò)程中，存在較多影響礦井安全的地質(zhì)構(gòu)造及異常問(wèn)題，完全依靠地質(zhì)技術(shù)人員的經(jīng)驗(yàn)，防范地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，其工作量和責(zé)任都十分重大，利用有效的輔助手段，既可減輕技術(shù)人員的工作壓力，又可增加地質(zhì)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確率，取得較好的應(yīng)用效果。

（四）槽波勘探法

槽波地震勘探是利用在煤層(作為低速波導(dǎo))中激發(fā)和傳播的導(dǎo)波，以探查煤層不連續(xù)性的一種地球物理方法。槽波地震勘探具有探測(cè)距離大、精度高、抗電干擾能力強(qiáng)、波形特征較易識(shí)別，以及最終成果直觀的優(yōu)點(diǎn)。

（五）地質(zhì)雷達(dá)勘探方法

這種方法能十分清楚地顯現(xiàn)探測(cè)面前方一定范圍內(nèi)的巖石、空洞、水體等不均勻體的分布情況和巖性變化情況。礦井地質(zhì)雷達(dá)自90年整理代以來(lái)．先后在河南、山東、安徽淮北煤田等應(yīng)用過(guò)，對(duì)于近距離探測(cè)巖體結(jié)構(gòu)性態(tài)和大比例尺構(gòu)造效果通過(guò)反復(fù)使用、驗(yàn)證效果很好。

1、地質(zhì)雷達(dá)利用超高頻電磁波探測(cè)地下介質(zhì)分布，它的基本原理是：發(fā)射機(jī)通過(guò)發(fā)射天線發(fā)射中心頻率為12.5M至1200M、脈沖寬度為0．1 ns的脈沖電 5

磁波訊號(hào)。當(dāng)這一訊號(hào)在巖層中遇到探測(cè)目標(biāo)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)反射訊號(hào)。直達(dá)訊號(hào)和反射訊號(hào)通過(guò)接收天線輸入到接收機(jī)，放大后由示波器顯示出來(lái)。根據(jù)示波器有無(wú)反射汛號(hào)，可以判斷有無(wú)被測(cè)目標(biāo)；根據(jù)反射訊號(hào)到達(dá)滯后時(shí)間及目標(biāo)物體平均反射波速,可以大致計(jì)算出探測(cè)目標(biāo)的距離。

2、由于地質(zhì)雷達(dá)的探測(cè)是利用超高頻電磁波，使得其探測(cè)能力優(yōu)于例如管線探測(cè)儀等使用普通電磁波的探測(cè)類儀器，所以地質(zhì)雷達(dá)通常廣泛用于考古、基礎(chǔ)深度確定、冰川、地下水污染、礦產(chǎn)勘探、潛水面、溶洞、地下管纜探測(cè)、分層、地下埋設(shè)物探察、公路地基和鋪層、鋼筋結(jié)構(gòu)、水泥結(jié)構(gòu)、無(wú)損探傷等檢測(cè)等。

（六）高密度電阻率法

電阻率法是以巖土介質(zhì)的導(dǎo)電性為基礎(chǔ)，通過(guò)觀測(cè)可研究人工建立的地中穩(wěn)定電流場(chǎng)的分布規(guī)律從而達(dá)到找礦或解決某些地質(zhì)問(wèn)題的目的。電阻率法現(xiàn)場(chǎng)工作方法較多，其中高密度電阻率法是新近發(fā)展并推廣到礦井中的新技術(shù)。

四、井下直流電法透視

井下直流電法透視從大的范疇來(lái)說(shuō),井下直流電法透視仍屬于礦井直流電法。其目的是探測(cè)采煤工作面內(nèi)部的導(dǎo)水構(gòu)造、底板含水層的集中富水帶。許多礦區(qū)的研究和試驗(yàn)證明,井下直流電法透視是探測(cè)水文地質(zhì)異常區(qū)最為有效的物探方法之一。

五、坑透法

坑透法（也稱為無(wú)線電波透視法)是向地下地質(zhì)體發(fā)射高頻無(wú)線電波，通過(guò)觀測(cè)電磁波在傳播過(guò)程中場(chǎng)強(qiáng)的衰減情況，以確定地質(zhì)異常體的位置和形態(tài)的一種勘探方法。坑透法一般在兩條巷道（回風(fēng)巷和運(yùn)輸巷)之間進(jìn)行，接收透過(guò)被探測(cè)地質(zhì)體的電磁渡信號(hào)，當(dāng)電磁波在穿過(guò)煤層途中遇到地質(zhì)異常區(qū)(特別是含水構(gòu)造)時(shí)，在相應(yīng)的接收點(diǎn)處能觀測(cè)到尤線電波場(chǎng)強(qiáng)的明顯衰減，通過(guò)改變發(fā)射點(diǎn)或接收點(diǎn)位置多次觀測(cè)，即可確定地質(zhì)異常體的位置和形態(tài)。坑透法在我們煤礦礦整理井中使用較普遍，對(duì)觀察工作面內(nèi)斷層、陷落柱含水裂隙、煤層變薄區(qū)或其它構(gòu)造等能夠發(fā)揮出很好的作用。通過(guò)坑透、槽波、脈沖干擾試驗(yàn)等手段,也可以探測(cè)地質(zhì)及水文地質(zhì)異常區(qū)。綜上所述,對(duì)于受底板巖溶水害威脅的礦區(qū),對(duì)水文地質(zhì)條件的探查,應(yīng)以各種規(guī)模的放水試驗(yàn)為主要探查手段,以此為基礎(chǔ)采用多種物探及鉆探手段,對(duì)局部的水文地質(zhì)異常區(qū)進(jìn)一步查明,達(dá)到相互補(bǔ)充、相互驗(yàn)證,充分體現(xiàn)多種勘探方法的綜合效應(yīng),可取得十分顯著的技術(shù)效果。

1、詳細(xì)介紹：無(wú)線電波透視法是利用探測(cè)目標(biāo)與周圍介質(zhì)之間的電性差異來(lái)研究確定目標(biāo)體位置形態(tài)，大小及物性參數(shù)的一種井中物探方法。所用的頻率屬于高頻頻段，一般為一百千赫至幾十兆赫。無(wú)線電波透視法研究的是輻射場(chǎng)它可以在真空及各種介質(zhì)中傳播當(dāng)電磁波由鉆孔的一處發(fā)出。遇到電性不同的目標(biāo)體時(shí)就發(fā)生波的反射折射透射和邊緣繞射以及對(duì)波的吸收等現(xiàn)象，因而改變了場(chǎng)的分布不同的介質(zhì)對(duì)電磁波吸收的程度是不一樣的，真空不吸收電磁波，高阻巖石對(duì)電磁波的吸收較弱，低阻體對(duì)電磁波的吸收較強(qiáng)，無(wú)線電波透視法就是通過(guò)研究電磁波在鉆孔或坑道間傳播特性和被介質(zhì)吸收的情況來(lái)尋找圈定各種目標(biāo)的。該方法最初的設(shè)想是由前蘇聯(lián)科學(xué)院院士A· A · 彼得羅夫斯基在20 年代提出的。開(kāi)始稱為陰影法，意即利用良導(dǎo)礦體對(duì)電磁波的強(qiáng)烈吸收造成的陰影來(lái)尋找井間或坑道間的盲礦體。后來(lái)又稱為無(wú)線電波透視法。井中無(wú)線電波法70年代中期美國(guó)已故測(cè)井專家R· J· Lytle 等人率先把層析技術(shù)應(yīng)用于鉆孔電磁波法的數(shù)據(jù)處理，推動(dòng)了全球范圍內(nèi)電磁波CT 的研究和應(yīng)用，也進(jìn)一步促進(jìn)了鉆孔電磁波法的推廣和提高。80 年代后期美國(guó)勞倫斯利物莫爾國(guó)家實(shí)驗(yàn)室LLNL 等單位聯(lián)合開(kāi)發(fā)了音頻電磁波數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和層析軟件，這一突破性進(jìn)展預(yù)示著無(wú)線電波透視法在油氣開(kāi)發(fā)工程中也有著廣泛的應(yīng)用前景。如今這一方法除了繼續(xù)用于礦床勘探和采煤工作面地質(zhì)預(yù)報(bào)外，還在水文地質(zhì)工程地質(zhì)城建地質(zhì)和環(huán)境地質(zhì)等眾多領(lǐng)域大顯身手。

2、應(yīng)用：主要應(yīng)用于探測(cè)煤層內(nèi)異常構(gòu)造(如陷落柱、斷層、煤層變薄區(qū)等),本文則重點(diǎn)介紹了無(wú)線電波透視法在探測(cè)煤層內(nèi)隱伏導(dǎo)、含水構(gòu)造異常的應(yīng)用情況.首先從理論上說(shuō)明該方法對(duì)含水構(gòu)造的電性特征有明顯的反映,并研究了綜合曲線分析法和層析成像法在資料解釋中的應(yīng)用.總結(jié)了“V”字型及半“V”字型綜合曲線所反映的水文地質(zhì)特征.通過(guò)實(shí)例分析,證明了無(wú)線電波透視法可成功、準(zhǔn)確地探查工作面內(nèi)部隱伏水文地質(zhì)構(gòu)造異常。

3、基本原理：根據(jù)工作環(huán)境無(wú)線電波透視法分為鉆孔電磁波法和坑道電磁波法。鉆孔電磁波法，按工作方式又可分為單孔雙孔三孔和地井方式。鉆孔無(wú)線電波透視法涉及電磁波在地下有耗半空間的輻射傳播和接收其正反演問(wèn)題的理論基礎(chǔ)是電磁場(chǎng)理論和天線理論，求解的方法可分為三類。第一類是嚴(yán)格解析法，第二類是近視解析法，如變分法微擾法，幾何光學(xué)法，物理光學(xué)法，幾何繞射法等。第三類是數(shù)值法如微分方程法，積分方程法等。每種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，對(duì)不同的問(wèn)題用不同的方法求解。而以近視解析法為主對(duì)于三維目標(biāo)體由于理論計(jì)算 7

十分復(fù)雜，通常可以采用水槽實(shí)驗(yàn)研究有耗介質(zhì)中的輻射和散射問(wèn)題。

六、煤礦開(kāi)采地質(zhì)勘探技術(shù)的發(fā)展方向

煤礦開(kāi)采地質(zhì)勘探技術(shù)的發(fā)展方向是將地球物理方法、基礎(chǔ)地質(zhì)勘探手段與地理信息系統(tǒng)技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。利用三維地震、瞬變電磁、礦井物探、地面鉆探和井巷工程等多元數(shù)據(jù),查明采區(qū)內(nèi)斷層分布、煤層埋藏深度與厚度、巖溶裂隙發(fā)育帶的分布和隔水層厚度等。利用地理信息系統(tǒng)作為平整理臺(tái)建立礦井多元信息集成系統(tǒng),把三維地震、瞬變電磁、礦井物探、構(gòu)造地質(zhì)、水文地質(zhì)等多元信息進(jìn)行復(fù)合、綜合分析后建立預(yù)測(cè)與評(píng)價(jià)模型,實(shí)現(xiàn)地質(zhì)資料的信息化、數(shù)字化和可視化,為開(kāi)采地質(zhì)條件的快速評(píng)價(jià)、生產(chǎn)地質(zhì)工作的動(dòng)態(tài)管理、突發(fā)性地質(zhì)災(zāi)害應(yīng)變對(duì)策的制定提供技術(shù)支撐。

論文目錄

一、前言 ························································1

（一）煤礦開(kāi)采技術(shù)的介紹·····································1

（二）煤礦開(kāi)采中的地質(zhì)問(wèn)題···································2

（三）煤層底板突水問(wèn)題·······································2

二、采區(qū)地面地震勘探·····································3

三、礦井地震勘探及勘測(cè)方法·······························3

（一）井巷二維地震勘探································3

（二）震波超前探測(cè)···································4

（三）瑞利波勘探方法··································4

（四）槽波勘探法······································5

（五）地質(zhì)雷達(dá)勘探方法································5

（六）高密度電阻率法··································6

四、井下直流電法透視·····································6

五、坑透法···············································6

六、煤礦開(kāi)采地質(zhì)勘探技術(shù)的發(fā)展方向·······················8

第二篇：煤礦開(kāi)采技術(shù)

煤礦開(kāi)采技術(shù)

主要課程：計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)、Visual Basic程序設(shè)計(jì)、工程制圖、工程力學(xué)、電工技術(shù)基礎(chǔ)、測(cè)量學(xué)、煤礦地質(zhì)學(xué)、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)、井巷施工技術(shù)、礦山壓力及其控制、流體力學(xué)與流體機(jī)械、采掘機(jī)械、采煤學(xué)、礦井通風(fēng)與安全、礦井提升運(yùn)輸、礦山電工、計(jì)算機(jī)繪圖、煤礦安全法規(guī)、礦山電工學(xué)、土力學(xué)與地基基礎(chǔ)、露天開(kāi)采概論、露天礦爆破工程、露天礦線路工程、邊坡穩(wěn)定、露天采掘機(jī)械、露天礦運(yùn)輸設(shè)備、露天采礦工藝、露天礦設(shè)計(jì)原理、礦山供電等。

就業(yè)方向：可在礦山企業(yè)、科研院所、政府機(jī)構(gòu)等企、事業(yè)單位就業(yè)。主要從事礦區(qū)規(guī)劃設(shè)計(jì)、礦山安全技術(shù)、生產(chǎn)技術(shù)、安全監(jiān)察、科學(xué)研究等工作。

★ 礦井通風(fēng)與安全

主要課程：計(jì)算機(jī)文化基礎(chǔ)、Visual Basic程序設(shè)計(jì)、工程制圖、電工與電子技術(shù)、采煤概論、工程流體力學(xué)、工程熱力學(xué)與傳熱學(xué)、燃燒學(xué)、安全工程學(xué)、礦井通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)、瓦斯防治與開(kāi)發(fā)技術(shù)、火災(zāi)防止理論與技術(shù)、粉層防止理論與技術(shù)、水防止理論與技術(shù)、安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控技術(shù)及應(yīng)用、煤礦安全法規(guī)、礦山電工學(xué)、管理學(xué)原理、環(huán)保概論、電氣安全管理、通風(fēng)與凈化工程、危險(xiǎn)貨物運(yùn)輸管理等。

就業(yè)方向：可在煤礦、金屬礦、非金屬礦從事礦山通風(fēng)安全和環(huán)境保護(hù)技術(shù)管理工作；也可在上述系統(tǒng)的科研、設(shè)計(jì)、教學(xué)、管理部門從事科學(xué)研究、礦山設(shè)計(jì)、教學(xué)、安全監(jiān)察等工作；還能在工礦企業(yè)中從事采暖通風(fēng)技術(shù)工作。

第三篇：煤礦開(kāi)采技術(shù)復(fù)習(xí)題

一、名詞解釋：

1、井田開(kāi)拓：由地表進(jìn)入煤層為開(kāi)采水平服務(wù)所進(jìn)行的井巷布置和開(kāi)掘工程。

2、采煤工藝：采煤工作面內(nèi)各道工序按照一定順序完成的方法及其相互配合。

3、采區(qū)車場(chǎng)：采區(qū)上（下）山與運(yùn)輸大巷、回風(fēng)大巷以及區(qū)段平巷聯(lián)絡(luò)處的一組巷道和硐室的總稱，是采區(qū)巷道布置系統(tǒng)中的重要組成部分。

4、正規(guī)循環(huán)作業(yè)：按照作業(yè)規(guī)程中循環(huán)作業(yè)圖表安排的工序順序和勞動(dòng)定員，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)保質(zhì)、保量、安全地完成循環(huán)作業(yè)的全部工作量，并周而復(fù)始的進(jìn)行采煤工作的一種作業(yè)方法。

5、采煤工作面作業(yè)規(guī)程：是現(xiàn)場(chǎng)工程技術(shù)管理人員根據(jù)工作面的具體地質(zhì)條件、機(jī)械電氣設(shè)備配備和勞動(dòng)力條件編制的技術(shù)性文件，是工作面生產(chǎn)技術(shù)管理的依據(jù)。

6、井底車場(chǎng)：聯(lián)接井筒和井下主要運(yùn)輸大巷的一組巷道和硐室的總稱，是聯(lián)結(jié)井下運(yùn)輸和井筒提升的樞紐，擔(dān)負(fù)著煤炭、矸石、物料和人員的轉(zhuǎn)運(yùn)及為全礦井通風(fēng)、排水、供電服務(wù)的任務(wù)。

7、采煤系統(tǒng)：采區(qū)內(nèi)的巷道布置系統(tǒng)以及為了正常生產(chǎn)而建立的采區(qū)內(nèi)用于運(yùn)輸、通風(fēng)等目的的生產(chǎn)系統(tǒng)。通常是由一系列的準(zhǔn)備巷道和回采巷道組成的。

8、礦山壓力：存在于采掘空間周圍巖體內(nèi)和作用在支護(hù)物上的力。

二、選擇題：

1、水力采煤法為（）體系采煤法。B A、壁式

B、柱式

2、主、副井均為平硐，風(fēng)井為立井的礦井開(kāi)拓方式為（）。D A、立井開(kāi)拓

B、斜井開(kāi)拓

C、綜合開(kāi)拓

D、平硐開(kāi)拓

3、“三人連鎖爆破制”的瓦檢員攜帶的（）牌交給爆破工。C A、警戒牌

B、爆破命令牌

C、爆破牌

4、在普采工作面的支護(hù)中，為保護(hù)最后一排立柱，懸臂頂梁和支柱的關(guān)系應(yīng)是（）。B A、正懸臂

B、倒懸臂

5、“一炮三檢”時(shí)，附近（）m范圍內(nèi)瓦斯?jié)舛冗_(dá)到1%時(shí)，嚴(yán)禁裝藥和爆破。D A、20

B、30

C、40

D、10

6、底卸式礦車運(yùn)煤時(shí)的井底車場(chǎng)形式為（）B A、環(huán)形式井底車場(chǎng)

B、折返式井底車場(chǎng)

7、綜采工作面風(fēng)速不允許超過(guò)（）m/s。A A、4

B、5

C、6

8、主井為斜井、副井為斜井、回風(fēng)井為立井的礦井開(kāi)拓方式為（）B A、立井開(kāi)拓

B、斜井開(kāi)拓

C、綜合開(kāi)拓

D、平硐開(kāi)拓

9、井底車場(chǎng)屬于（）巷道。B

A、準(zhǔn)備

B、開(kāi)拓

C、回采

10、綜合機(jī)械化采煤法中“三直一平”的“一平”指的是（）。A A、輸送機(jī)

B、頂梁

C、液壓支架

11、初次來(lái)壓前采煤工作面前方煤壁內(nèi)的支撐壓力較平時(shí)（）。A A、大

B、相等

C、小

12、煤層群的開(kāi)采順序通常采用（）。B A、上行式

B、下行式

C、平行式

13、采煤工作面與巷道連接處的（）m范圍內(nèi)必須加強(qiáng)支護(hù)。A A、20

B、30

C、409、14、采區(qū)上山與階段運(yùn)輸大巷相聯(lián)結(jié)的車場(chǎng)為（）C A、采區(qū)上部車場(chǎng)

B、采區(qū)中部車場(chǎng)

C、采區(qū)下部車場(chǎng)

15、采空區(qū)處理最常用的方法是（）。C A、緩慢下沉法

B、充填法

C、全部垮落法

16、“追機(jī)作業(yè)” 屬于（）的范疇。C A、作業(yè)形式

B、循環(huán)方式

C、勞動(dòng)組織

17、爆破落煤時(shí)，三花眼指的是（）排眼。B A、單

B、雙

C、三

18、采煤工作面傾角大于（）時(shí)，必須有防止煤（矸）竄出刮板輸送機(jī)傷人的措施。A A、25°

B、15°

C、10°

19、“三采一準(zhǔn)”屬于（）的范疇。A A、作業(yè)形式

B、循環(huán)方式

C、勞動(dòng)組織

20、綜采放頂煤采煤工藝的循環(huán)標(biāo)志是（）C A、移架

B、回柱放頂

C、放頂煤

三、判斷題：

1、在采空區(qū)兩側(cè)形成的支撐壓力為固定支撐壓力。（√）

2、分區(qū)式布置多用走向長(zhǎng)壁采煤法采煤。

（√）

3、液壓支架一般為掩護(hù)式和支撐式兩種。（×）

4、巷道開(kāi)掘順序是開(kāi)拓巷道、回采巷道、準(zhǔn)備巷道。

（×）

5、支架應(yīng)具備一定的支撐能力和可縮性。（√）

6、倒懸臂支架主要是為了支護(hù)機(jī)道上方頂板。

（×）

7、壁式采煤工作面推進(jìn)一般采用后退式。（√）

8、采煤工作面所有安全出口與巷道連接處僅在10米范圍內(nèi)要加強(qiáng)支護(hù)。

（×）

9、我國(guó)綜采放頂煤開(kāi)采以低位放頂煤為主。（√）

10、支柱入井前應(yīng)逐根進(jìn)行壓力試驗(yàn)。

（√）

11、綜采放頂煤回采以移架作為一個(gè)循環(huán)的標(biāo)志。（×）

12、采區(qū)是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的生產(chǎn)系統(tǒng)。

（√）

13、基本頂?shù)目迓洳骄啾戎苯禹數(shù)目迓洳骄嘁蟆＃ā蹋?/p>

14、走向長(zhǎng)壁采煤工作面是沿走向布置。

（×）

15、偽傾斜柔性掩護(hù)支架采煤法是急傾斜煤層采煤法中較為先進(jìn)的一種采煤法。（√）

16、可采儲(chǔ)量一定，井型越大，服務(wù)年限越短。

（√）

17、傾斜長(zhǎng)壁采煤工作面是沿煤層傾斜方向推進(jìn)。（√）

18、穿巖層的水平巷道就是運(yùn)輸大巷。

（×）

19、正懸臂支架主要是為了支護(hù)采空區(qū)側(cè)頂板。（×）20、斜井開(kāi)拓時(shí)，主井采用帶式輸送機(jī)運(yùn)煤不可兼作回風(fēng)井。

（×）

四、問(wèn)答題：

1、采煤工作面作業(yè)規(guī)程的主要內(nèi)容有哪些？

答：

1、工作面基本概況

2、工作面的地質(zhì)狀況

3、采煤方法

4、工作面主要生產(chǎn)系統(tǒng)

5、工作面的循環(huán)圖表

6、安全管理制度

7、安全技術(shù)措施

8、災(zāi)害事故防治措施

9、煤質(zhì)管理措施

2、電牽引采煤機(jī)特點(diǎn)有哪些？

答：

1、具有良好的牽引特性；

2、可用于大傾角煤層；

3、運(yùn)行可靠，使用壽命長(zhǎng)；

4、反應(yīng)靈敏，動(dòng)態(tài)特性好；

5、效率高；

6、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；

7、有完整的監(jiān)測(cè)和顯示系統(tǒng)。

3、選擇采煤方法的原則是什么？

答：選擇采煤方法，應(yīng)當(dāng)結(jié)合區(qū)域經(jīng)濟(jì)特點(diǎn)，根據(jù)煤層賦存條件、礦井開(kāi)采技術(shù)水平等因素，選用技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理、安全生產(chǎn)條件好、資源回收率高的采煤方法。必須滿足安全、經(jīng)濟(jì)、煤炭采出率高的原則。

4、試問(wèn)斜井與立井相比較的優(yōu)缺點(diǎn)？

答：斜井井筒掘進(jìn)技術(shù)和施工設(shè)備比較簡(jiǎn)單，掘進(jìn)速度快；地面工業(yè)建筑、井筒裝備、井底車場(chǎng)及硐室較立井簡(jiǎn)單；投產(chǎn)快，建井期短；多水平開(kāi)采時(shí)斜井的石門長(zhǎng)度較立井短；斜井延深較立井方便。

缺點(diǎn)是當(dāng)條件相同時(shí)，斜井較立井長(zhǎng)，保護(hù)煤柱多；圍巖不穩(wěn)定時(shí)，維護(hù)費(fèi)用高；提升速度慢、能力小、鋼絲繩磨損大、動(dòng)力消耗大；當(dāng)斜井較長(zhǎng)時(shí)，多段提升，轉(zhuǎn)載環(huán)節(jié)多、占用設(shè)備和人員多；沿井筒敷設(shè)的管線長(zhǎng)、通風(fēng)線路長(zhǎng)；穿過(guò)含水層和流砂層困難等。

五、簡(jiǎn)述題：

1、試完成下面綜采工作面循環(huán)作業(yè)圖表，該工作面長(zhǎng)度150m，雙向割煤，端部斜切進(jìn)刀（割三角煤），采用“三采一準(zhǔn)”作業(yè)方式，及時(shí)支護(hù)，每班四個(gè)循環(huán)。

割煤移架推移輸送機(jī)檢修試運(yùn)轉(zhuǎn)

2、某礦普采工作面長(zhǎng)度140m，煤層厚度2.1m，煤層傾角6°～8°，煤層普氏系數(shù)f=1.5。頂板中等穩(wěn)定，采用全部垮落法處理采空區(qū)，采煤機(jī)選用單滾筒采煤機(jī)，割煤方式為雙向割煤、往返一刀，進(jìn)刀方式為推入法進(jìn)刀。試述該工作面割一刀煤的采煤工藝過(guò)程。

答：每班開(kāi)始生產(chǎn)時(shí)，采煤機(jī)自工作面下切口開(kāi)始割煤，采煤機(jī)向上運(yùn)行時(shí)升起搖臂，滾筒沿頂板割煤，并利用滾筒螺旋及弧形擋煤板裝煤，工人隨機(jī)掛梁，托住頂板，采煤機(jī)運(yùn)行至工作面上切口后，翻轉(zhuǎn)弧形擋煤板，將搖臂降下，開(kāi)始自上而下運(yùn)行，滾筒割底煤并裝余煤。滯后采煤機(jī)10-15m，依次開(kāi)動(dòng)千斤頂推移刮板輸送機(jī)，與此同時(shí)，輸送機(jī)槽上的鏟煤板清理機(jī)道上的浮煤。推移完輸送機(jī)后，開(kāi)始支設(shè)單體液壓支柱。

當(dāng)采煤機(jī)割底煤至工作面下切口時(shí)，支設(shè)好下端頭的支架，移直輸送機(jī)，采用直接推入法進(jìn)刀，使采煤機(jī)滾筒進(jìn)入新的位置，以便重新割煤。然后回掉最后一排柱，讓采空區(qū)頂板自行垮落，同時(shí)檢修有關(guān)設(shè)備。

割煤和回柱期間，乳化液泵站始終向工作面供液，以保證推移輸送機(jī)和支設(shè)、回撤液壓工作正常進(jìn)行。

第四篇：淺談煤礦環(huán)保開(kāi)采技術(shù)

淺談煤礦環(huán)保開(kāi)采技術(shù)

（朱英錫）

龍巖市新羅區(qū)巖山鄉(xiāng)佳山村黃土坑煤礦

摘要：深入分析了我國(guó)煤炭開(kāi)采的現(xiàn)存問(wèn)題，總結(jié)闡述了環(huán)保開(kāi)采的技術(shù)體系構(gòu)成，調(diào)查研究了相關(guān)保障技術(shù)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，論證了環(huán)保開(kāi)采是煤炭工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必然趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：環(huán)保開(kāi)采；保水開(kāi)采；充填開(kāi)采；煤炭氣化

2009年12月7～18日，世界各國(guó)領(lǐng)導(dǎo)人齊聚丹麥?zhǔn)锥几绫竟瑓f(xié)商如何共同遏制全球變暖，如何保護(hù)我們賴以生存的空氣、水、土地和食物。然而會(huì)議沒(méi)有達(dá)成全球亟需的氣候保護(hù)協(xié)議，以不具法律約束力的《哥本哈根協(xié)議》草草收?qǐng)觯觿×巳藗儗?duì)全球氣候惡化的擔(dān)憂。如何應(yīng)對(duì)全球氣候變化，是每一個(gè)國(guó)家、每一個(gè)行業(yè)都有責(zé)任、有義務(wù)深入研究和思考的問(wèn)題。

中國(guó)作為世界上主要的發(fā)展中國(guó)家，近些年在溫室氣體減排方面做了很多卓有成效的工作，全國(guó)各行業(yè)積極倡導(dǎo)和實(shí)施可持續(xù)發(fā)展、和諧發(fā)展觀及循環(huán)經(jīng)濟(jì)等技術(shù)理念，為煤炭行業(yè)的發(fā)展指明了方向。我國(guó)煤礦開(kāi)采存在的問(wèn)題

我國(guó)“富煤、貧油、少氣”的能源賦存狀況決定了能源消費(fèi)必須以煤為主，一次能源消費(fèi)中有70%～75%來(lái)源于煤炭，煤炭行業(yè)的健康發(fā)展關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的全局。多年煤炭開(kāi)采帶來(lái)一系列環(huán)境和安全問(wèn)題，屢屢為人詬病。

1.1 安全問(wèn)題

2009年12月21日，黑龍江龍煤集團(tuán)鶴崗分公司新興煤礦發(fā)生特別重大瓦斯爆炸事故，再次引發(fā)公眾對(duì)煤礦安全，特別是群死群傷公眾事件的關(guān)注和深層思考。煤礦事故頻發(fā)的原因何在，如何從根本上杜絕大型和特大型傷亡事故，不斷考驗(yàn)著各級(jí)監(jiān)管、經(jīng)營(yíng)和科研服務(wù)單位。我國(guó)煤炭安全事故頻發(fā)有著諸如小煤礦安全裝備和生產(chǎn)工藝落后、行業(yè)多年安全欠賬嚴(yán)重、科技投入不足以及技術(shù)與管理人才流失嚴(yán)重等客觀原因。

1.2 環(huán)保問(wèn)題

主要包括由于地下采掘引起的地面塌陷、水土流失、沙漠化、采煤廢水排放以及煤矸石露天堆放污染等。

我國(guó)煤炭開(kāi)采主要采用冒落法管理采空區(qū)頂板，造成地面沉降和陷落，因而引發(fā)村鎮(zhèn)、鐵路、橋梁和地面管線設(shè)施破壞。

礦井瓦斯主要是礦井中由煤層氣構(gòu)成的以甲烷為主的有害氣體。它既是煤礦重大安全事故的禍根，又是一種嚴(yán)重的溫室效應(yīng)氣體。研究顯示，甲烷造成的溫室效應(yīng)在全球氣候變暖中所占份額為15％，僅次于二氧化碳。等量甲烷造成的溫室效應(yīng)是二氧化碳的21倍。我國(guó)淺表內(nèi)具有30～35萬(wàn)億m3煤層氣資源，居世界前列。但由于我國(guó)煤層透氣性差，難以在開(kāi)采前抽出。環(huán)保開(kāi)采理論體系與總體框架

環(huán)保開(kāi)采理念是在科學(xué)采礦三原則(安全、環(huán)保和經(jīng)濟(jì))的指導(dǎo)下提出的，強(qiáng)調(diào)在現(xiàn)有采煤理論、方法和技術(shù)的基礎(chǔ)上，發(fā)展與創(chuàng)新采

礦科學(xué)技術(shù)，從廣義資源的角度上認(rèn)識(shí)和對(duì)待煤、瓦斯和水等一切可以利用的各種資源。其基本出發(fā)點(diǎn)是防止或盡可能減輕開(kāi)采煤炭對(duì)環(huán)境和其他資源的不良影響，以期取得最佳的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

煤礦開(kāi)采引發(fā)的環(huán)境與安全問(wèn)題無(wú)不源于采礦活動(dòng)造成的巖層運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而引起周圍巖體的應(yīng)力場(chǎng)、節(jié)理裂隙場(chǎng)和瓦斯運(yùn)移場(chǎng)等相關(guān)物理場(chǎng)的變化，因此，研究環(huán)保開(kāi)采技術(shù)必須以科學(xué)先進(jìn)的巖層控制理論為基礎(chǔ)，為科學(xué)采礦的實(shí)施提供了理論基礎(chǔ)。

在科學(xué)采礦的總體框架體系內(nèi)，主要包括保水開(kāi)采、煤與瓦斯共采、充填與條帶開(kāi)采和離層注漿減沉、煤巷支護(hù)和部分矸石井下處理以及煤炭地下氣化等五大技術(shù)方向。主要技術(shù)現(xiàn)狀

近40年來(lái)，我國(guó)共發(fā)生礦井突水事故2000余次，直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)40多億元。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)國(guó)有煤礦中半數(shù)具有突水危險(xiǎn)性，且隨著采深不斷延伸，突水危險(xiǎn)越來(lái)越嚴(yán)重。

煤與瓦斯共采技術(shù)充分利用了煤炭開(kāi)采中上覆巖層的礦壓活動(dòng)，著重對(duì)卸壓煤層的抽采時(shí)機(jī)把握和抽采工藝優(yōu)化。在這項(xiàng)技術(shù)上，以袁亮院士為代表的課題組，創(chuàng)造性地解決了我國(guó)淮南礦區(qū)低透氣性煤層群開(kāi)采的關(guān)鍵問(wèn)題。

充填開(kāi)采技術(shù)在我國(guó)的應(yīng)用源于撫順地區(qū)建筑物下開(kāi)采，最早采用的是水砂充填。水砂充填工序復(fù)雜，難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，減沉效果有限，從20世紀(jì)80年代起，在井工煤炭開(kāi)采中逐步淘汰。可喜的是，近期以中國(guó)礦業(yè)大學(xué)繆協(xié)興教授、周華強(qiáng)教授和馮光明教授領(lǐng)導(dǎo) 的課題組，相繼提出了矸石充填、膏體充填和超高水充填理論體系，就各充填工藝的實(shí)施開(kāi)展了卓有成效的科研工作，并取得了工業(yè)化試驗(yàn)成功，在一定程度上解決了煤矸石堆存和“三下”壓煤?jiǎn)栴}。同期基于關(guān)鍵層理論指導(dǎo)下的上覆巖層離層注漿減沉技術(shù)也逐步開(kāi)展。矸石充填在冀中能源邢東礦、邢臺(tái)礦、云駕嶺礦和梧桐莊礦相繼開(kāi)展，在山東新礦集團(tuán)翟鎮(zhèn)礦、華豐礦以及皖北煤電集團(tuán)五溝煤礦推廣開(kāi)來(lái)。膏體充填技術(shù)最早在山東濟(jì)寧的太平礦取得成功，后推廣至冀中能源的小屯礦與邢臺(tái)礦、河南煤業(yè)化工集團(tuán)焦煤公司鑫珠春礦、淄博礦業(yè)集團(tuán)岱莊礦和棗礦集團(tuán)拐蔣村礦。超高水充填技術(shù)最先在冀中能源邯礦集團(tuán)陶一礦取得工業(yè)化成功。上述充填技術(shù)的快速發(fā)展，說(shuō)明煤礦綠色開(kāi)采技術(shù)越來(lái)越深入人心，但現(xiàn)有充填技術(shù)的推廣主要解決了冀中和山東等煤價(jià)較高地區(qū)“三下”壓煤?jiǎn)栴}，推廣面有待擴(kuò)展，技術(shù)上有待進(jìn)一步完善。

煤巷支護(hù)是煤礦設(shè)備產(chǎn)能發(fā)揮的重要保證。隨著我國(guó)煤礦開(kāi)采逐步轉(zhuǎn)入深部，以大采深、高應(yīng)力、軟弱破碎圍巖和快速成巷為特征的動(dòng)壓巷道支護(hù)技術(shù)成為今后的研究熱點(diǎn)。部分矸石井下處理工藝為巷充法，即通過(guò)沿空留巷和在條帶煤柱內(nèi)開(kāi)掘矸石充填巷等方式，一定程度上實(shí)現(xiàn)了無(wú)煤柱開(kāi)采，提高了礦井回采率。較為突出的技術(shù)成果為2002年3月冀中能源邢東煤礦可調(diào)向、升降與變速矸石充填機(jī)的研制與應(yīng)用。目前，具有相同功能的充填設(shè)備在棗礦集團(tuán)田陳礦、蔣莊礦和新礦集團(tuán)鄂莊礦有所應(yīng)用。山東盛泉礦業(yè)有限公司在高檔普采工作面應(yīng)用該技術(shù)是其應(yīng)用領(lǐng)域的又一擴(kuò)展。結(jié)語(yǔ)

煤礦環(huán)保開(kāi)采是我國(guó)煤礦發(fā)展的必然方向，是和諧礦區(qū)建設(shè)的重要指導(dǎo)，有著以關(guān)鍵層理論為基礎(chǔ)的實(shí)施依據(jù)，框架體系內(nèi)主要技術(shù)的發(fā)展將為我國(guó)煤炭開(kāi)采中實(shí)現(xiàn)安全高效、經(jīng)濟(jì)環(huán)保提供重要保障，達(dá)到煤炭行業(yè)“低開(kāi)采、高利用、低排放”的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。

淺談煤礦綠色開(kāi)采技術(shù)

單位：蔚縣安泰分公司源豐煤礦

姓名：

電話：

馬

波 ***

第五篇：煤礦綠色開(kāi)采技術(shù)

煤礦綠色開(kāi)采技術(shù)

摘要:提出了煤礦綠色開(kāi)采的概念，闡述了它的內(nèi)涵和技術(shù)體系.綠色開(kāi)采的理論基礎(chǔ)為:開(kāi)采后巖層中的關(guān)鍵層運(yùn)動(dòng)形成的節(jié)理裂隙與離層規(guī)律以及瓦斯與地下水在破斷巖層中的滲流規(guī)律.綠色開(kāi)采技術(shù)的主要內(nèi)容包括:保水開(kāi)采、建筑物下采煤與離層注漿減沉、條帶與充填開(kāi)采、煤與瓦斯共采、煤巷支護(hù)與部分殲石的井下處理、煤炭地下氣化等.關(guān)鍵詞:綠色開(kāi)采;關(guān)鍵層理論;巖層移動(dòng);綠色開(kāi)采技術(shù)體系 中圖分類號(hào):TD 82文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A 1煤礦綠色開(kāi)采的提出

黨的十六大報(bào)告明確提出“??走出一條科技含量高，經(jīng)濟(jì)效益好，資源消耗低，環(huán)境污染少，人力資源優(yōu)勢(shì)得到充分發(fā)揮的新型工業(yè)化路子.”因此，我們必須充分考慮我國(guó)資源相對(duì)短缺，環(huán)境比較脆弱的基本特點(diǎn)，建立起適合我國(guó)國(guó)情的資源節(jié)約、環(huán)境友好的新型工業(yè)化發(fā)展道路.近期提出的循環(huán)經(jīng)濟(jì)(recycling economy)是指遵循自然生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)規(guī)律重構(gòu)經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)[1]，將經(jīng)濟(jì)活動(dòng)高效有序地組織成一個(gè)“資源利用－綠色工業(yè)－資源再生”的封閉型物質(zhì)能量循環(huán)的反饋式流程，保持經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的低消耗、高質(zhì)量、低廢棄，從而將經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)自然環(huán)境的影響破壞減少到最低程度.它不同于傳統(tǒng)經(jīng)濟(jì)的“高開(kāi)采、低利用、高排放”，而是達(dá)到“低開(kāi)采、高利用、低排放”的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo).顯然，此處的“綠色工業(yè)”是廣義的概念，應(yīng)由各個(gè)工業(yè)部門去實(shí)現(xiàn).對(duì)礦業(yè)來(lái)說(shuō)就是要實(shí)現(xiàn)“綠色礦業(yè)”.“綠色礦業(yè)”的核心內(nèi)容之一就是要實(shí)現(xiàn)“綠色開(kāi)采”

礦區(qū)在開(kāi)發(fā)建設(shè)之前與周圍環(huán)境是協(xié)調(diào)一致的，而進(jìn)行開(kāi)發(fā)建設(shè)后，強(qiáng)烈的人為活動(dòng)便使環(huán)境發(fā)生巨大的變化，由此形成了礦區(qū)獨(dú)特的生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，如造成農(nóng)田以及建筑物破壞，村莊遷徙，矸石堆積，使河川徑流量減少，以及地下水供水水源干枯，在地面導(dǎo)致的土地沙漠化，由于開(kāi)采而使礦物內(nèi)的有害物質(zhì)流入地下水中等.我國(guó)目前的煤礦生產(chǎn)是在以下兩種情況下進(jìn)行的:一是生產(chǎn)成本不完全.如投入不足;技術(shù)裝備落后;安全設(shè)施欠帳;工人工資太低.二是相關(guān)費(fèi)用支付不全.如礦產(chǎn)資源費(fèi)以及植被恢復(fù)，地面塌陷與水損失;污染治理等.提出并形成綠色開(kāi)采技術(shù)是為了使我們正視開(kāi)采對(duì)環(huán)境造成的影響和破壞，并有清醒的認(rèn)識(shí)與足夠的估量，以便提出必要的對(duì)策和對(duì)政府提出必要的政策建議.煤炭開(kāi)采形成的環(huán)境問(wèn)題主要為: 1)對(duì)土地資源的破壞和占用煤炭開(kāi)采對(duì)土地資源的破壞損害，井工開(kāi)采以地表塌陷和矸石山壓占為主，而露天開(kāi)采則以直接挖損和外排土場(chǎng)壓占為主.2)對(duì)水資源的破壞和污染煤炭開(kāi)采過(guò)程中，進(jìn)行的人為疏干排水和采動(dòng)形成的導(dǎo)水裂隙對(duì)煤系含水層的自然疏干，破壞了地下水資源.同時(shí)開(kāi)采還可能污染地下水資源.3)對(duì)大氣環(huán)境的污染主要來(lái)自礦井排出的煤層瓦斯和煤礦研石山的自燃.以山西省為例，1949-1998年共生產(chǎn)原煤56億多噸，地面塌陷破壞面積達(dá)100多萬(wàn)畝，其中40%是耕地.研石山占地3萬(wàn)多畝，至1998年煤炭地下采空面積達(dá)1 300 km2(全省面積的1寫(xiě)).采煤破壞地下水4.2億m3/a，地表水逸流減少，導(dǎo)致井水水位下降或斷流共計(jì)3 218個(gè)，影響水利工程433處、水庫(kù)40座、輸水管道793.89 km;造成1678個(gè)村莊，81.2715萬(wàn)人，10.824 1萬(wàn)頭牲畜飲水困難.使本來(lái)缺水的山西環(huán)境受到進(jìn)一步破壞.平均每采萬(wàn)噸原煤造成塌陷土地0.2 hm2，每年新增塌陷地約2萬(wàn)hm2.礦井瓦斯即煤層氣，它是比CO2還嚴(yán)重的溫室氣體，也是導(dǎo)致煤礦重大安全事故的根源.據(jù)初步估計(jì)，我國(guó)2 000 m淺范圍內(nèi)具有30-35萬(wàn)億m3煤層氣資源，居世界前列.但由于我國(guó)煤層透氣性小，難以在開(kāi)采前抽出.建國(guó)以來(lái)，我國(guó)煤礦發(fā)生煤與瓦斯突出事故1500余次，僅2001年由于瓦斯事故的死亡人數(shù)達(dá)2 356人，為煤礦總死亡人數(shù)的40％.煤礦每年排放瓦斯70-190億m3.同時(shí)瓦斯又是最好的清潔能源，因此必須加以利用，變害為寶.由此可見(jiàn)，提出并盡快形成煤礦的“綠色開(kāi)采技術(shù)”已迫在眉睫.2綠色開(kāi)采的內(nèi)涵與技術(shù)體系

從廣義資源的角度論，在礦區(qū)范圍內(nèi)的煤炭、地下水、煤層氣(瓦斯)、土地以至于煤矸石以及在煤層附近的其他礦床，都應(yīng)該是經(jīng)營(yíng)這個(gè)礦區(qū)的開(kāi)發(fā)對(duì)象而加以利用.而原來(lái)對(duì)礦井瓦斯的定義是:“礦井中主要由煤層氣構(gòu)成的以甲烷為主的有害氣體”.而在礦井水文地質(zhì)類型劃分中認(rèn)為:“根據(jù)礦井水文地質(zhì)條件、涌水量、水害情況和防治水難易程度，劃為……類型”.顯然，上述概念將原本為礦區(qū)資源的瓦斯和水單純作為有害物來(lái)對(duì)待是不合適的.煤礦綠色開(kāi)采以及相應(yīng)的綠色開(kāi)采技術(shù)，在基本概念上是從廣義資源的角度上來(lái)認(rèn)識(shí)和對(duì)待煤、瓦斯、水等一切可以利用的各種資源;基本出發(fā)點(diǎn)是防止或盡可能減輕開(kāi)采煤炭對(duì)環(huán)境和其他資源的不良影響;目標(biāo)是取得最佳的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益.根據(jù)煤礦中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等，綠色開(kāi)采技術(shù)主要包括以下內(nèi)容:1)水資源保護(hù)－形成“保水開(kāi)采”技術(shù);2)土地與建筑物保護(hù)－形成離層注漿、充填與條帶開(kāi)采技術(shù);3)瓦斯抽放－形成“煤與瓦斯共采”技術(shù);4)煤層巷道支護(hù)技術(shù)與減少殲石排放技術(shù);5)地下氣化技術(shù).這些內(nèi)容構(gòu)成的綠色開(kāi)采技術(shù)體系簡(jiǎn)要表達(dá)如圖1所示。

開(kāi)采引起環(huán)境與主要安全問(wèn)題的發(fā)生都與開(kāi)采后造成的巖層運(yùn)動(dòng)有關(guān)(巖體不破壞上述問(wèn)題都不會(huì)發(fā)生)，因此，綠色開(kāi)采的重大基礎(chǔ)理論為:1)采礦后巖層內(nèi)的“節(jié)理裂隙場(chǎng)”分布以及離層規(guī)律;2)開(kāi)采對(duì)巖層與地表移動(dòng)的影響規(guī)律;3)水與瓦斯在裂隙巖體中的滲流規(guī)律;4)巖體應(yīng)力場(chǎng)分布規(guī)律及巖層控制技術(shù).3巖層控制的關(guān)鍵層理論

采場(chǎng)老頂巖層“砌體梁”結(jié)構(gòu)模型是針對(duì)開(kāi)采過(guò)程中的礦山壓力控制而提出來(lái)的.近年來(lái)，為了解決巖層控制中更為廣泛的問(wèn)題，提出了巖層控制的關(guān)鍵層理論[2-4].關(guān)鍵層理論提出的目的是為了研究覆巖中厚硬巖層對(duì)層狀礦體開(kāi)采中節(jié)理裂隙的分布及其對(duì)瓦斯抽放與突水防治以及對(duì)開(kāi)采沉陷控制等的影響.3.1相鄰硬巖層間相互作用的復(fù)合效應(yīng)

關(guān)鍵層復(fù)合破斷研究表明，一定條件下相鄰兩層關(guān)鍵層會(huì)同步破斷.如假設(shè)相鄰兩關(guān)鍵層巖性相同，厚度分別為h1，h2，各自承擔(dān)的巖層組厚度分別為Σh2,Σh3，則按梁的破斷距計(jì)算公式可導(dǎo)出h1與h2同時(shí)垮落應(yīng)滿足的條件為

Σh3+h2＝(Σh2+h1)(h2/h1)2(1)例如:h2是h1的2倍，則Σh3 + h2只要等于或大于Σh2 + h1的4倍，h2和h1將同時(shí)垮落.此時(shí)，雖然h2遠(yuǎn)大于h1，但上部關(guān)鍵層將不會(huì)產(chǎn)生離層.3.2關(guān)鍵層初次破斷前的離層與采動(dòng)裂隙“O”形圈

1)沿工作面推進(jìn)方向，關(guān)鍵層下離層動(dòng)態(tài)分布呈現(xiàn)兩階段發(fā)展規(guī)律:即關(guān)鍵層初次破斷前，隨著工作面推進(jìn)，離層量不斷增大，最大離層位于采空區(qū)中部.關(guān)鍵層初次破斷后，關(guān)鍵層在采空區(qū)中部離層趨于壓實(shí)，而在采空區(qū)兩側(cè)仍各自保持一個(gè)離層區(qū).工作面?zhèn)鹊碾x層區(qū)是隨著工作面開(kāi)采而不斷前移的，工作面?zhèn)入x層區(qū)最大高度僅為關(guān)鍵層初次破斷前最大離層量的1/3一1/4(參見(jiàn)圖2).從平面看，在采空區(qū)四周存在圖3所示一沿層面橫向連通的離層發(fā)育區(qū)，稱之為采動(dòng)裂隙“O”形圈.2)沿頂板高度方向，隨工作面推進(jìn)離層呈跳躍式由下往上發(fā)展.首先，第1層亞關(guān)鍵層下出現(xiàn)離層，當(dāng)其破斷后其下離層呈“O”形圈分布;此時(shí)，上部第2層亞關(guān)鍵層下出現(xiàn)離層，當(dāng)其破斷后其下離層呈“O”形圈分布，如此發(fā)展直至主關(guān)鍵層.3)貫通的豎向裂隙是水與瓦斯涌人工作面的通道，對(duì)“導(dǎo)氣”裂隙發(fā)育動(dòng)態(tài)過(guò)程的研究表明，在開(kāi)采初期，下位關(guān)鍵層的破斷運(yùn)動(dòng)對(duì)“導(dǎo)氣”裂隙從下往上發(fā)展的動(dòng)態(tài)過(guò)程起控制作用，導(dǎo)氣裂隙高度

由下往上發(fā)展是非均速的，隨關(guān)鍵層的破斷而突變.當(dāng)采空區(qū)面積達(dá)一定值后，“導(dǎo)氣”裂隙的分布也同樣呈“O”形圈特征，它是正常回采期間鄰近層卸壓瓦斯流向采空區(qū)的主要通道.上述成果對(duì)對(duì)“注漿減沉”及“卸壓瓦斯抽放”的鉆孔布置起指導(dǎo)作用.3.3關(guān)鍵層對(duì)地表移動(dòng)的影響

實(shí)驗(yàn)及實(shí)測(cè)研究結(jié)果都證明[5]，主關(guān)鍵層對(duì)地表移動(dòng)過(guò)程起控制作用，主關(guān)鍵層的破斷將導(dǎo)致地表快速下沉，地表下沉速度隨主關(guān)鍵層周期性破斷而呈現(xiàn)跳躍性變化.關(guān)鍵層破斷后對(duì)地表變形的影響將與表土層的厚度有關(guān).從而形成基于關(guān)鍵層理論的建筑物下采煤設(shè)計(jì)新原則.4綠色開(kāi)采技術(shù)的主要內(nèi)容 4.1開(kāi)采對(duì)地下水分布的影響

煤層開(kāi)采后，隨著關(guān)鍵層的破斷，在該區(qū)域內(nèi)地下水將形成下降漏斗.地下水位能否恢復(fù)，則決定于隨著工作面的推進(jìn)，上覆巖層中是否有軟弱巖層(事實(shí)上它是研究地下水滲漏的“關(guān)鍵層”)經(jīng)重新壓實(shí)導(dǎo)致裂隙閉合而形成隔水帶.若有隔水帶，則隨著雨水的再次補(bǔ)給，下降漏斗也將隨之消失.它對(duì)地面生態(tài)的影響則決定于漏斗形成與消失的時(shí)間間隔.淮北礦區(qū)沖積層中的第四含水層(簡(jiǎn)稱四含)與煤系地層相連，煤層開(kāi)采后四含水位持續(xù)下降，形成了多個(gè)水位降落漏斗.目前淮北臨渙礦區(qū)四含水位下降范圍已達(dá)40 km2，造成了四含水資源的永久破壞.以臨渙礦西風(fēng)井85-02四含水文觀測(cè)孔為例，1985年水位是97.2 m, 2001年水位降至205.8 m,16年間水位下降了108.6 m.實(shí)際觀測(cè)表明，含水層的水位下降與開(kāi)采形成的導(dǎo)水裂隙通道緊密相關(guān).圖4為淮北朱仙莊礦84-15四含水文觀測(cè)孔水位變化曲線，2000年3月以前水位緩慢下降，200。年3月開(kāi)始84-15鉆孔鄰近的84采區(qū)開(kāi)采，導(dǎo)致了鉆孔水位的急劇下降.黃縣煤礦在進(jìn)行含水砂層下采煤試驗(yàn)中，在1201面沿走向布置一組觀測(cè)鉆孔，在回采前后及整個(gè)回采過(guò)程中進(jìn)行了為期一年的水位觀測(cè)，結(jié)果如圖5及表1所示[6].由表1可見(jiàn)，水位降與鉆孔孔底到開(kāi)采煤層距離有關(guān).由圖5可見(jiàn)，孔1水位短暫變化后水位恢復(fù)原狀，而孔2，孔3，孔4，孔5的水位下降后有所恢復(fù)，但在觀測(cè)期未能恢復(fù)原狀，而孔6則完全漏失了.因此，為了保護(hù)地下水資源，形成的保水開(kāi)采技術(shù)應(yīng)能使地下水位僅發(fā)生孔1所示的變化.在一般地區(qū)要把地下水視為資源，在我國(guó)西北地區(qū)必須形成保水開(kāi)采技術(shù)，即開(kāi)采后地表水暫時(shí)形成下降漏斗仍能恢復(fù)到原來(lái)狀態(tài)的開(kāi)采技術(shù).另外還應(yīng)該進(jìn)一步觀察和研究水位變化對(duì)地表生物根系的影響.對(duì)于底板承壓水的防治，也同樣應(yīng)遵循綠色開(kāi)采原則.4.2建筑物下采煤與減沉技術(shù)

1)基于關(guān)鍵層理論的建筑物下采煤設(shè)計(jì)新原則

基于巖層控制的關(guān)鍵層理論提出，可將保證覆巖主關(guān)鍵層不破斷失穩(wěn)作為建筑物下采煤設(shè)計(jì)的基本原則.為了保證建筑物下采煤既具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)又確保地面建筑物不受到損害，關(guān)鍵在于根據(jù)具體條件下覆巖結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵層特征來(lái)研究確定合理的減沉開(kāi)采技術(shù)及參數(shù).2)離層注漿減沉技術(shù)

確定覆巖中的關(guān)鍵層位置，掌握其離層與破斷特征參數(shù)，是注漿減沉技術(shù)應(yīng)用可行性分析、鉆孔布置與注漿工藝設(shè)計(jì)及減沉效果評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)[7].關(guān)鍵層初次破斷前的離層區(qū)發(fā)育、離層量大，易于注漿充填;而一旦關(guān)鍵層初次破斷后，關(guān)鍵層下離層量明顯變小，僅為關(guān)鍵層初次破斷前的1/3-1/4(參見(jiàn)圖2)，注漿難度增加.因此，離層注漿必須在關(guān)鍵層臨初次破斷前進(jìn)行.鉆孔布置及最佳的注漿減沉效果應(yīng)保證關(guān)鍵層始終不發(fā)生初次破斷.4.3采空區(qū)充填開(kāi)采技術(shù)

采空區(qū)充填開(kāi)采技術(shù)是綠色開(kāi)采技術(shù)的重要組成部分，尤其在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)解決建筑物下開(kāi)采更應(yīng)受到重視.從理論上來(lái)說(shuō)，充填采礦是解決煤礦開(kāi)采環(huán)境問(wèn)題的理想途徑，但由于目前充填采礦的成本相對(duì)偏高，限制了該項(xiàng)技術(shù)在煤礦的試驗(yàn)與應(yīng)用.在市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)條件下，充填技術(shù)的關(guān)鍵是充填材料的選取及如何降低成本.另外就是充填技術(shù)本身，它應(yīng)該包括充填系統(tǒng)與開(kāi)采系統(tǒng)的協(xié)調(diào);充填運(yùn)輸系統(tǒng)的暢通;充填后材料的力學(xué)特性等.順利解決上述問(wèn)題將根本改變將來(lái)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)區(qū)域的開(kāi)采技術(shù).為了降低充填成本，基于巖層控制的關(guān)鍵層理論，提出了部分充填(條帶充填)控制開(kāi)采沉陷的思路:僅充填部分采空區(qū)，只要保證未充填采空區(qū)的寬度小于覆巖主關(guān)鍵層的初次破斷跨距，且充填條帶能保持長(zhǎng)期穩(wěn)定，就可有效控制地表沉陷.4.4煤與瓦斯共采

我國(guó)煤層普遍具有變質(zhì)程度高、滲透率低和含氣飽和度低的特點(diǎn)，70%以上煤層的滲透率小于1× 10-3μm2，這對(duì)我國(guó)開(kāi)展煤層瓦斯采前預(yù)抽是極為不利的.正因?yàn)槿绱耍覈?guó)已鉆的200多口采前地面煤層氣井中，穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)井很少，單井產(chǎn)量超3000 m3/d的也只有約30口[8].實(shí)踐表明，一旦煤層開(kāi)采引起巖層移動(dòng)，即使是滲透率很低的煤層，其滲透率也將增大數(shù)十倍至數(shù)百倍，為瓦斯運(yùn)移和抽放創(chuàng)造了條件.因此若在開(kāi)采時(shí)形成采煤和采瓦斯兩個(gè)完整的系統(tǒng)，即形成“煤與瓦斯共采”技術(shù)則不僅有益礦井的安全，而且采出的還是潔凈能源.因此在開(kāi)采高瓦斯煤層的同時(shí)，利用巖層運(yùn)動(dòng)的特點(diǎn)將煤層氣開(kāi)采出來(lái)將是我國(guó)煤層氣開(kāi)發(fā)的一條重要途徑.在“煤與瓦斯共采”技術(shù)方面，巖層運(yùn)動(dòng)中的關(guān)鍵層理論所得出的節(jié)理裂隙場(chǎng)分布、離層規(guī)律將對(duì)上鄰近層瓦斯動(dòng)態(tài)涌出與下解放層開(kāi)采最大卸壓高度的影響等瓦斯抽出技術(shù)有重要參考作用[9].4.5煤巷支護(hù)技術(shù)與減少矸石排放

采礦引起的矸石排放對(duì)環(huán)境形成影響，而減少矸石排放的主要措施是將巷道設(shè)置在煤層內(nèi).巷道維護(hù)是煤礦的永恒主題.過(guò)去，鑒于煤巷圍巖是大變形且不可抗拒，因此維護(hù)原理是:“大斷面預(yù)留量－可縮性支架－巷旁充填”.目前推行錨桿支護(hù)，首先是能否在煤巷中全面使用錨桿支護(hù).顯然，我們要形成“應(yīng)力場(chǎng)測(cè)定－數(shù)值計(jì)算－支護(hù)設(shè)計(jì)－現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定”完整技術(shù)以及煤巷錨桿支護(hù)理論.例如，沿空巷道的維護(hù)方式與采動(dòng)后巖體內(nèi)的應(yīng)力重新分布及關(guān)鍵層的破斷和形成的結(jié)構(gòu)有關(guān).而且直接影響支護(hù)參數(shù)的選擇(例如錨桿不完全受拉而是受剪切)，因而要形成抗剪切錨桿.矸石不上井涉及到煤巷維護(hù)問(wèn)題，而且隨著采深的增加，巖石巷的開(kāi)掘?qū)⒉豢杀苊?因此矸石不上井就存在一個(gè)研石井下處理系統(tǒng)，結(jié)果是成本如何?另一種考慮能否將研石在地面處理，變廢為寶，如變?yōu)榻ㄖ牧希涮畈牧系龋K究矸石的地面處理要比井下處理簡(jiǎn)單得多.應(yīng)該說(shuō)，在經(jīng)濟(jì)原則下矸石的井下處理是綠色采礦問(wèn)題.而矸石的井上處理就像地面復(fù)懇一樣是環(huán)境治理問(wèn)題，不屬于綠色開(kāi)采技術(shù) 4.6煤炭地下氣化

煤炭地下氣化是一種整體綠色開(kāi)采技術(shù).它是將地下煤炭通過(guò)熱化學(xué)反應(yīng)在原位將煤炭轉(zhuǎn)化為可燃?xì)怏w的技術(shù)，是對(duì)傳統(tǒng)采煤方式的根本性變革.不僅極大地減少了井下工程及艱苦作業(yè)，而且消除了煤炭開(kāi)采對(duì)環(huán)境的污染和煤炭燃燒對(duì)生態(tài)環(huán)境的不利影響和危害.煤炭地下氣化技術(shù)在近10余年來(lái)經(jīng)余力教授等的實(shí)踐積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，為今后發(fā)展我國(guó)煤炭地下氣化打下了良好技術(shù)基礎(chǔ).今后地下氣化技術(shù)應(yīng)解決:1)提高熱值和生產(chǎn)適合于用戶的氣體;2)建立起一套行之有效的測(cè)控系統(tǒng)，重點(diǎn)放在燃燒位置和燃燒速度的控制技術(shù)上;3)燃燒后地下氣化爐體結(jié)構(gòu)變化及地面沉降狀況的研究;4)如何使地下煤炭氣化產(chǎn)生的致癌物質(zhì)苯和酚不擴(kuò)散、不污染和毒化地下水資源.其次是如何處理燃燒形成的大量二氧化碳對(duì)空氣的污染.否則煤炭地下氣化就失去了綠色開(kāi)采的意義.5結(jié)語(yǔ)

綠色采礦首先要將巖層運(yùn)動(dòng)對(duì)工作面的影響轉(zhuǎn)為研究開(kāi)采后巖層運(yùn)動(dòng)對(duì)巖體內(nèi)形成空隙的影響，以及瓦斯、地下水的滲流規(guī)律.另外，幾個(gè)重要標(biāo)志是: 1)將瓦斯作為資源，變害為利，在采煤的同時(shí)形成地面或井下瓦斯共同開(kāi)采系統(tǒng);2)根據(jù)巖層的組成，確定保水采煤的地層判別以及相宜的開(kāi)采方法;3)根據(jù)具體條件，形成充填、條帶開(kāi)采、離層區(qū)注漿等保護(hù)建筑物及地表的技術(shù);對(duì)東部發(fā)達(dá)地區(qū)城鎮(zhèn)下采煤，充填與條帶開(kāi)采是必然的選擇，因而如何降低充填成本與提高充填技術(shù)是科學(xué)研究的方向;4)形成在煤層內(nèi)維護(hù)巷道的技術(shù)，減少矸石排放量;5)形成煤炭地下氣化技術(shù)，并研究其對(duì)地下水環(huán)境的影響.參考文獻(xiàn): [1]中國(guó)科學(xué)院可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略組.中國(guó)現(xiàn)代化進(jìn)程戰(zhàn)略構(gòu)想[M].北京:科學(xué)出版社，2002.[2]錢鳴高，繆協(xié)興，許家林.巖層控制中的關(guān)鍵層理論研究[J]?煤炭學(xué)報(bào)，1996,21(3):225-230.[3]許家林.巖層移動(dòng)與控制的關(guān)鍵層理論及其應(yīng)用 [D].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，1999.[4]錢鳴高，繆協(xié)興，許家林，等.巖層控制的關(guān)鍵層理論 [M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社，2000.[5]許家林，錢鳴高.關(guān)鍵層運(yùn)動(dòng)對(duì)覆巖及地表移動(dòng)影響的研究[J].煤炭學(xué)報(bào)，2000,25(2):122-126.[6]劉天泉.煤礦地表移動(dòng)與覆巖破壞規(guī)律及其應(yīng)用[M].北京:煤炭工業(yè)出版社，1981.146-147.[7]許家林，錢鳴高.覆巖注漿減沉鉆孔布置的研究[J];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1998, 23(2):28-30.[8]黃盛初，朱超，劉馨，等.中國(guó)煤礦區(qū)煤層氣開(kāi)發(fā)產(chǎn)業(yè)化前景[A].煤炭信息研究院主編.2001年煤礦區(qū)煤層氣項(xiàng)目投資與技術(shù)國(guó)際研討會(huì)論文集[C].上海:2001,11,5一11 [9]許家林，錢鳴高.地面鉆井抽放上覆遠(yuǎn)距離卸壓煤層氣試驗(yàn)研究[J].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2000, 29(1):78-81