3. 2開采與地下水分布
??? 開采后,隨著地表的沉陷將改變地表水的流向;同時隨著上覆巖層中關鍵層的破斷,在該區(qū)域內地下水將形成下降漏斗。地下水能否恢復,則決定于上覆巖層中是否有軟弱巖層事實上它是矸究地下水滲漏的關鍵層天隨著工作面的推進,經(jīng)重新壓實并導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給,下降漏斗也將隨之消失。另外,必須指出:
??? (1)保水開采與防止?jié)⑺莾蓚€概念,后者是從安全考慮,而保水開采則必須矸究開采前后巖層的水文地質變化。
??? (2)我國西北地區(qū)保水開采是重點,必須研究所開采的巖層是否有隔水帶,開采對地下水的破壞形成的漏斗以及降雨水后的恢復過程。
??? (3)地下水是全部流失還是保存在更深的巖層內形成地下水庫而后再利用?
3. 3減沉技術
??? 減沉開采技術主要包括:條帶開采、充填開采和離層區(qū)注漿減沉技術。
3 31條帶開采
??? 實驗證明,主關鍵層對地表移動過程起控制作用,主關鍵層的破斷將導致地表快速下沉,地表下沉速度隨主關鍵層周期性破斷而呈現(xiàn)跳躍性變化。因此,控制主關鍵層就是控制地表。對建筑物下開采設計的原則是構建成“條帶煤柱-上覆巖層-主關鍵層”結構體系,因此首先應判別上覆巖層中的主關鍵層位置,在對主關鍵層破斷特征進行矸究的基礎上,通過合理設計條帶參數(shù)、覆巖離層注漿等技術手段來保證覆巖主關鍵層不破斷并保持長期穩(wěn)定。
3 3.2充填技術
??? 充填技術是解決“三下”開采技術的重要組成部分,在國外它與采礦技術密切相關。尤其在經(jīng)濟發(fā)達區(qū),充填技術是解決建筑物下開采的特殊措施。
??? 目前我國充填技術的使用成本高,但如果將“充填體-上覆巖層-主關鍵層”視為統(tǒng)一結構體來應對地面建筑,并使其達到最低廉的成本,將對地面有良好的控制效果。順利解決上述問題將根本改變將來我國在經(jīng)濟發(fā)達區(qū)域的開采技術。
??? 鑒于在形成結構體中對充填體強度與密實度的要求,因而應該考慮使用膏體充填。所謂膏體充填指的是把物料制作成不需脫水的牙膏狀漿體,通過泵壓和重力作用,經(jīng)過管道輸送到井下,在采空區(qū)形成
充填體的方法。
??? 考慮到經(jīng)濟原則,采用充填技術可以是不一樣的。為了減少噸煤成本,它可以是:①短壁間隔充填法;②長壁間隔充填法;③冒落區(qū)充填法。
3 3.3離層區(qū)注漿減沉技術
??? 該技術的關鍵是:①關鍵層理論矸究認為,確定具體礦井覆巖中的主關鍵層位置,掌握其與下部巖層離層區(qū)發(fā)育較好及離層特征參數(shù);②合理布置注漿鉆孔。
??? 利用條帶開采間隔全工作面充填和離層區(qū)充填法等技術,完全可以做到保護地面建筑物而又盡可能回收煤炭資源。
3. 4井下矸石的處理
??? 綠色開采技術之一是井下矸石處理。首先是加強煤巷維護技術,從而少出或不出矸石。隨著采深的增加,巖石巷的開掘將不可避免,因此矸石不上井,可作為充填材料。這就存在一個矸石井下處理技術與系統(tǒng)問題,關鍵是成本如何。另一種考慮能否將矸石在地面處理,變廢為寶,如變?yōu)榻ㄖ牧?、充填材料等,終究矸石的地面處理要比井下處理簡單得多。
3. 5煤炭地下氣化
??? 它是一種整體綠色開采技術。煤的地下氣化作為綠色開采技術來理解,是指不將煤炭采出地面,而將其在地下直接氣化,即是將地下煤炭通過熱化學反應在原地轉化為可燃氣體的技術。它1912年開始于英國,美國始于1946,蘇聯(lián)始于1932年。
??? 我國于1958-1960年曾在16個礦區(qū)進行試驗,于1962年停止,1984年又開始了新的試驗,1994年達到連續(xù)生產295d產氣量為200 m3/h,熱值13.8-18.0MJ/m3,采用的是有井式、長通道、大斷面的煤炭地下氣化方法。
??? 另外,地下煤炭氣化燃燒產生的苯和酚是致癌物質,有可能毒化水資源。其次,燃燒形成的大量二氧化碳對空氣也是嚴重的污染。上述問題均需要進行研究。
??? 顯然,目前我國煤的地下氣化技術仍處于工業(yè)試驗階段,有很多問題需要去研究和探索。
4關于經(jīng)濟原則
??? 隨著經(jīng)濟發(fā)展和國家對環(huán)境的要求,綠色開采技術必將受到充分的重視。隨著科技的發(fā)展;綠色開采中的部分技術可以成為產業(yè),甚至可以利用變廢為寶進一步降低開采成本。例如瓦斯發(fā)電與礦井地下水以及矸石資源的利用,地下殘煤氣化等。另一方面,若處理不好很容易增加煤礦企業(yè)的成本,一些開采成本較高的煤炭企業(yè)尤其難以接受。
??? 為了滿足國家經(jīng)濟發(fā)展對能源的要求,實現(xiàn)資源開發(fā)與環(huán)境的協(xié)調,必須從煤炭開采到利用的整個系統(tǒng)來考慮加以宏觀調控,政府應根據(jù)各類情況在政策與稅收等方面加以支持,使煤炭企業(yè)得到健康發(fā)展。
??? 各個礦區(qū)開采對環(huán)境的影響是不同的,開采成本也不一樣,因此必須分類作出成本核算,以便向政府爭取相應的政策支持。
5結論
??? 綠色采礦是形成綠色礦業(yè)及礦區(qū)綠色家園的重要組成部分。政府應該考慮贊源經(jīng)濟”的特點,對煤炭企業(yè)關心與支持,使煤炭企業(yè)健康發(fā)展。
??? 在科學技術方面,應該將巖層運動對工作面的影響轉為矸究開采后巖層運動對巖體內形成空隙的影響,以及氣、液體在其中的滲流規(guī)律。另外,還應研究巖層運動可能形成的巖體結構對保護地表建筑物
的影響。幾個重要標志是:
??? (1)對有一定含量的瓦斯應視為資源,變害為利,在采煤的同時形成地面或井下瓦斯共同開采系統(tǒng)。
??? (2)根據(jù)巖層的組成,確定保水采煤相宜的開采方法,不使水資源流失。
??? (3)根據(jù)具體條件,形成城鎮(zhèn)及村莊下充填、條帶開采、離層區(qū)注漿等保護建筑物及地面的技術;對塌陷的土地則采取復墾或者造景技術。
??? (4)根據(jù)經(jīng)濟原則形成矸石在井下的處理技術或者矸石在井上的利用技術。加強煤層內維護巷道技術的矸究。
??? (5)形成煤炭地下氣化技術,并矸究其對地下水環(huán)境的影響。
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