能源與環(huán)境中國煤化工MYHCNMHG-15-煤炭資源的科學開采與環(huán)境保護郭志福中國地質(zhì)大學 (武漢)安全工程學院430074摘要石仙自燃后能量長期積聚，不能及時釋經(jīng)濟效益，同時義確保地面建筑物不受到國內(nèi)目前的煤炭貨源開采技術(shù)大多沒有克分放，形成高溫熱源，遇水易形成水煤氣而損害，根據(jù)具體條件下覆巖結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵層考慮對水資源，地面農(nóng)田、進路、構(gòu)筑物爆炸，爆炸時高溫氣體攜帶矸石煤灰導致特征來研究確定合理的減沉開采技術(shù)及參以及謀層氣的開發(fā)利用等環(huán)境保護目素，宋災害擴大。數(shù)以確保主關(guān)鍵層不破斷失穩(wěn)就成為關(guān)出的矸石難積成山，易發(fā)生自燃。兩且造成二.煤炭資源科學開采需要解決健。確定覆巖中的關(guān)鍵層位置，掌握其離可利用資源閑置，變威隱患，導致環(huán)境污染。從保護環(huán)境的角度出發(fā)，對煤炭資源實的技術(shù)方面的問題層與破斷特征參數(shù)，是注漿減沉技術(shù)應用施保水開采。條帶與充填開采。煤與瓦斯典煤炭資源科學開采以及相應的開采技可行性分析、鉆孔布置與注槳T.藝設(shè)計及采以及地下氣化等被術(shù)研究具有很強的現(xiàn)實術(shù)，主要在于以-一種正確的態(tài)度和觀點認減沉效果評價的基礎(chǔ)。識和對待煤、瓦斯、水等一切可以利用的關(guān)鍵層初次破斷前的離層區(qū)發(fā)育、離各種資源，要有能源和環(huán)境兩個戰(zhàn)略思層最大，易于注漿充填而一日關(guān)鍵層初次破斷后，關(guān)鍵層下離層量明顯變小，注科學開采:資源利用:環(huán)境保護想?；境霭l(fā)點是防止或盡可能減輕開采漿難度增加。因此，離層注漿必須在關(guān)鍵煤炎對環(huán)境和其他資源的不良影響,目標是層臨初次破斷前進行。鉆孔布置及最佳的取得最佳的經(jīng)濟效益和社會效益。據(jù)此，注漿減沉效果應保證關(guān)鍵層始終不發(fā)生初煤礦區(qū)在開發(fā)建設(shè)之前與周圍壞境科學的煤炎科學開采技術(shù)主要應包括以下次破斷。大多是穩(wěn)定和諧-致的，而進行開發(fā)建設(shè)內(nèi)容:后，頻繁強烈的人為活動使周邊環(huán)境發(fā)生1)水資源保護一“保水開采” 技術(shù);3采空區(qū)充填開采技術(shù)巨大的變化，由此帶來了一一系列礦區(qū)生態(tài)2)土地與建筑物保護- -離層注漿、充從理論上來說，充填采礦是解決煤礦環(huán)境問題，如地表塌陷、 農(nóng)用荒光、村填與條帶開采技術(shù)，開采環(huán)境問題的理想途徑，但由于目前充填采礦的成本相對偏高，限制了該項技術(shù)莊遷徙、建筑物破壞、上地沙漠化、 矸技術(shù):3)瓦斯抽放利用一“煤與瓦斯共采”在煤礦的試驗與應用。不堆積、地表水流量減少以及地下永供水水源下枯、礦物內(nèi)含有害物質(zhì)流入地下水4)整體開采一地下氣化技術(shù)。在目前條件下，尤填技術(shù)的關(guān)鍵是充填材料的選取及如何降低成本，另外就是系等。采取科學的開采技術(shù)和方法，這些三、煤炭資源科學開采技術(shù)的基充填技術(shù)本身，它應該包括充填系統(tǒng)與開問題都是可以減輕甚至避免的。礎(chǔ)理論采系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、充填運輸系統(tǒng)的暢通和充-.煤炭資源開采形成的主要環(huán)開采引起環(huán)境與主要安全問題的發(fā)生填后材料的力學特性等。為了降低充填成境問題都與開采后造成的巖層運動有關(guān)，因此，本，基于巖層控制的關(guān)鍵層理論，提出了1對土地資源的破壞和占用科學開采的重大基礎(chǔ)理論為:部分充填(條帶充填)控制開采沉陷的思路:煤炭開采對土地資源造成了破壞，井1)采礦后巖層內(nèi)的“節(jié)理裂隙場”分僅充填部分采空區(qū)，只要保證未充填采空下開采的破壞形式以地表塌陷、工業(yè)廣場、布以及離層規(guī)律;區(qū)的寬度小于覆巖主關(guān)鍵層的初次破斷跨生活區(qū)和開石山壓占為主，露天開采以直2)開采對巖層與地表移動的影響規(guī)律;距，且充填條帶能保持長期穩(wěn)定,就可有接挖損形成大坑和外排+.場下占的形式為3)水與瓦斯在裂隙巖體中的滲流規(guī)律,效控制地表沉陷。主。另外,開采過程中的外排水，對周邊農(nóng)4)巖體應力場分布規(guī)律及巖層控制技4煤與瓦斯共采田造成侵蝕，致使士地變質(zhì)、堿化。術(shù)。我國煤層普遍具有變質(zhì)程度高、滲透2對水資源的破壞和污染四、科學開采技術(shù)的主要內(nèi)容半低和含氣飽和度低的特點，這對開展煤煤炭開采過程中，進行的人為疏干排1開采對地下水分布的影響層瓦斯采前預抽是極為不利的。筆者了解水和采動形成的導水裂院對煤系含水層的煤層開采后，隨著關(guān)鍵層(即采場到，義煤集團公司對所屬幾對瓦斯含量高自然疏干，破壞了地下水資源。對地表水老頂巖層 “砌體梁”結(jié)構(gòu)模型)的破斷，的曠井進行了抽放，地面泵站抽出純瓦斯的影響顯而易見，有的甚至內(nèi)地表裂隙導在該區(qū) 域內(nèi)地下水將形成下降深斗。地下量 30m'/min,井下移動泵站抽出純瓦斯通而致河水斷流、河流干涸。同時破壞性水位能否恢復， 則決定于隨著工作面的推量 7.5m/min,其中:千秋礦礦井瓦斯抽地過度開采還可能污染地下水資源。進，上覆巖層中是否有軟弱巖層經(jīng)重新壓放率達50%，耿村礦礦井瓦斯抽放率達3對大氣環(huán)境的污染實導致裂隙閉合而形成隔水帶。若有隔水30%，新安礦三個采煤工作面瓦斯預抽率隨著煤層開采而排出的瓦斯和地面矸帶， 則隨著雨水的再次補給，到30/日上經(jīng)過防突效果檢驗基本沒有石山的自燃等對大氣環(huán)境造成了污染。地將隨之消失。 它對地面生態(tài)的中國煤化工回采工作面瓦斯也基本不面矸石山積聚瓦斯問題-般形不成大的威于漏斗形成與消失的時間間際YHCNMH GI的消突效果和顯著的抽脅，矸石山在地面堆積，固體細微顆粒會2建筑物下采煤與堿沉技術(shù)取雙不。出然如此，但與理論上的要求、隨風形成揚塵，污染環(huán)境。另方面，矸為了保證建筑物下采煤既具有較好的下特第18頁以-16-壤監(jiān)測點位和10個背景值監(jiān)測點位中，土景值為評價標準，對錦州市市區(qū)主干道周Pb含最最小。壤中Pb含敏均低于我國土壤環(huán)境質(zhì)量標準邊土壤中Pb污染進行評價，土壤污染程3.4由于汽車尾氣屬于流動型污染源,(GB15618-1995)二級標準的限值。錦度為無污染-輕度污染級別。其污染程度還受到風向的影響，在主導風州市市區(qū)土壤中Pb的平均含量為S8.3.2錦州市市區(qū)主干道周邊土壤中Pb向的 下風向影響區(qū)有利于尾氣的稀釋和擴0738mg/kg。的平均含量為58.0738mg/kg , 銀杏葉片散， 而不利于鉛污染的積累，但鉛含量的2.2植物樣品中Pb的含最中Pb的平均含量為4.7206mg/kg總體水平略高-些。采用AA320N型原子吸收分光光度法3.3交通流量及時向?qū)κ袇^(qū)主T道周邊3.5根據(jù)富集系數(shù)-Ce/C上物，計算測定錦州市市區(qū)主干道周邊及渤海大學校土壤中Pb含量分布有-定的作用，按交錦州市市區(qū)主干道周邊銀葉對土壤中Pb園內(nèi)的植物體中Pb的含量，結(jié)果見表3。通流量各監(jiān)測點位順序為中央大街>解放的平均富集系數(shù)Ax-0.1879, Ax云飛街≥洛陽路≥士英街>市府路，明銀杏對上壤中Pb并無明顯富集作用。葉中Pb含量普遍較低，Pb 的平均含量為土壤中Pb含最分布也符合類似規(guī)律。但4.7206mg/kg。與表2相比較，十壤中Pb云 飛街、洛陽路.士英街交通流量相差不含量高的點位，銀杏葉中Pb的含量也相人，而土壤中Pb含量卻相差明顯，時能參考文獻應較高。.是由于怠速條件下Pb的釋放有關(guān)。在所[]馮福建.王蘭,虞江萍.我國鉛污染的時空3.結(jié)論有監(jiān)測干線中，市府路建成最晚，且交通3.1采用Muller地積指數(shù)法，采用背流量最小，故市府路周邊土壤及植物休內(nèi)走勢[月.遼寧工程技術(shù)大學學報(自 然科學版) .2001 ,20 (6):840-843.表2土壤樣品中鉛含量測定結(jié)果 (mg/kg)[2)伍均,孟曉霞.李昆鉛污染土壤的植物修!樣品來源解放路洛陽路市府路i中央大街」士英街i云飛街復研究進展[J.土壤2005, 37():258- -264.|平均濃度73.9540 T 38.8759 124167 I 120.7647 I 183840 I 933166 I 16.7326[3]曲蛟,哀星:王莉莉等.鉬礦區(qū)土壤中重金標準差T 725931 13.4151 2.2592 125956 上2.5916 I 73335 L 3.68S9屬污染狀況的分析與評價[I環(huán)境保護科評價結(jié)果0.S869 0.4662 10.1489 I 1.4483 T 0.2205 I 1. 1191學200,32):368-38.i污染程度無污染工無污染L無污染↓輕度污染，無污染輕度污染=[4魏復盛,陳靜生.中國土壤環(huán)境背景值研究[J.環(huán)境科學.1991, 12(4): 12-19.表3植物樣品中鉛含量測定結(jié)果 (mg/kg)作者簡介叢李奇11951-1.男，遼寧錦州人，I樣品來源解放路」 洛陽路市府路中央大街土英街L云飛街背景大學本科。高級工程師.從事環(huán)境監(jiān)測工!平均濃度5.3345 L 3.5373ND10.8513 i 1.81726.7827NI作，發(fā)表論文5篇。:標準差0.37130.5700，2.2622 T 0.6S21 L 0.6181》上接第16頁個方面的問題，如何做到既經(jīng)濟又對環(huán)境能達到什么樣的效果，將直接影響到煤炭有利，是我們)煤炭資源開采工作者應當考”氣化開采技術(shù)的發(fā)展。與變廢為寶的利用空間還有相當差距，瓦慮的一個課題。五、結(jié)束語斯抽放工作受到諸多客觀因素的制約，還6煤炭地下氣化.煤炭資源科學開采技術(shù)研究的方向和要繼續(xù)探索更加成功的途徑。煤炭地下氣化是-種新型的整體開采目的在于合理開采資源、保護環(huán)境,煤炭實踐表明，一旦煤層開采引起巖層移技術(shù)。它是將地下煤炭通過熱化學反應就資源開采戰(zhàn)線的工作者要在以下幾個方面動，即使是滲透率很低的煤層，其滲透率地轉(zhuǎn)化為可燃氣體的技術(shù)， 是對傳統(tǒng)采煤形成共識:也將增大數(shù)十倍壘數(shù)百倍，為瓦斯運移和方式的根本性變革。這種技術(shù)不僅極大地1)瓦斯是-種寶貴的可資利用的資抽放創(chuàng)造了條件。因此若在開采時形成采減少了井下繁重的開采工程量，降低作業(yè),“煤與瓦斯同采”技術(shù)通過摸索實踐煤和采瓦斯兩個完整的系統(tǒng)，即形成“煤人員的危險程度，而且消除了煤炭開采對在不遠的將米是以成功的。與瓦斯共采”技術(shù)，將會帶來良好的經(jīng)濟環(huán)境的污染和煤炭燃燒對生態(tài)環(huán)境的不利2)根據(jù)巖層的組成等具體條件，研究效益。因此在開采高瓦斯煤層的同時，利影響和危害。保水采煤方法，研究充填、條帶開采、離用巖層運動的特點將煤層氣開采出米將是煤炭地下氣化技術(shù)近年來積累了一-定層區(qū)注漿等保護地表及建筑物的開采技我國煤層氣開發(fā)的一條重要途徑。的經(jīng)驗，但由于屬于新領(lǐng)域,遇到了一些畝術(shù)，能做到最大限度地降低開采對地表、5煤巷支護技術(shù)與減少矸石排放需解決的問題:如何提高熱值和生產(chǎn)適合地面造成的“傷害”。采礦引起的殲石排放對環(huán)境形成影于用戶的氣體:如何建立起- 套行之有效3)應加快對煤炭地下氣化技術(shù)的研響，而減少矸石排放的主要措施是將巷道的測控系統(tǒng)(重點放在燃燒位置和燃燒速究速度，研究其對地下水系環(huán)境的影響，設(shè)置在煤層內(nèi)，但是巖石巷的開掘是不可度的控制技術(shù)E);如何開展對燃燒后地下.島重地下氣化 亞采技術(shù)早日取得成熟的經(jīng)避免的，怎樣處理阡石成為一個新的問氣化爐體結(jié)構(gòu)變化及地面沉降中國煤化工新、推廣。題。嚇石不上井就要在井下建設(shè)-一個什石.以及如何使地下煤炭氣化產(chǎn)處理系統(tǒng)。如果考慮將矸石在地面處理，萃利酚不擴散.不污染和毒化iY片CNMHG變?yōu)榻ㄖ牧?、充填材料等，成本肯定較如何處埋燃燒形成的大量二氧化碳對空氣井下處理低，這里就出現(xiàn)了經(jīng)濟和環(huán)境兩的污染等等。如何研究處理以上一些問題，-18-