3煤炭資源綠色開采技術(shù)體系
??? 構(gòu)建如圖1所示的煤炭綠色開采技術(shù)體系[3]鑒于各種綠色開采技術(shù)都具有各自適用條件，各個礦區(qū)應針對礦區(qū)的具體條件采用合適的技術(shù)，從而形成具有各自礦區(qū)特色的綠色開采模式.

3.1煤與瓦斯共采技術(shù)原理
??? 顯然，卸壓瓦斯的運移與巖層移動及采動裂隙的動態(tài)分布特征有著緊密的關系.由關鍵層理論建立的關鍵層破斷后形成“O"形通道理論，在一些礦區(qū)的卸壓瓦斯抽放中對鉆孔布置起到指導作用[4-5].
??? 1)揭示了陽泉15煤綜放面巖層移動對鄰近層瓦斯涌出的影響規(guī)律，提出并實施了陽泉礦區(qū)15煤綜放面上鄰近層卸壓瓦斯高抽巷布置優(yōu)化方案及初采期瓦斯超限治理方案.
??? 2)在淮北桃園礦開展了地面鉆井抽放上覆遠距離煤層卸壓瓦斯的工業(yè)性試驗，結(jié)果表明，上覆遠距離煤層卸壓瓦斯可通過“O"形圈大面積抽放出來.
??? 3)淮南礦區(qū)在潘一礦和潘三礦頂板巖層進行“環(huán)”形圈抽放瓦斯純量達19-20 m3/ min，抽放率達48%以上.因此，若在開采時形成采煤和采瓦斯2個完整的系統(tǒng)，則不僅有益礦井的安全，而且采出的還是潔凈能源.政府應從政策上給以支持.鑒于我國大部分煤層透氣性低，因此在開采高瓦斯煤層的同時，利用巖層運動的特點將煤層氣開發(fā)出來將是我國煤層氣開發(fā)的一個重要途徑.
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(nèi)地下水將形成下降漏斗.地下水位能否恢復，則決定于上覆巖層中有否軟弱巖層(事實上它是研究地下水滲漏的關鍵層)，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?個概念，后者是從安全考慮，而保水開采則必須研究開采前后巖層的水文地質(zhì)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在降雨水后的恢復過程.
??? 3)要研究地下水是全部流失還是保存在更深的巖層內(nèi)形成地下水庫而后再利用.
3.3減沉技術(shù)
??? 減沉開采技術(shù)主要包括:條帶開采、充填開采和離層區(qū)注漿減沉技術(shù).
??? 1)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.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(gòu)建成“條帶煤柱上覆巖層主關鍵層”結(jié)構(gòu)體系.因此，首先要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研究的基礎上，通過合理設計條帶參數(shù)、覆巖離層注漿等技術(shù)手段來保證覆巖主關鍵層不破斷并保持長期穩(wěn)定.
??? 2)充填技術(shù):充填技術(shù)是解決“三下”開采技術(shù)的重要組成部分，在國外它與采礦技術(shù)密切相關.尤其在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)充填技術(shù)是解決建筑物下開采的特殊措施.
??? 目前我國充填技術(shù)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(jié)構(gòu)體來應對地面建筑，并使其達到最低廉的成本，它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(shù).
??? 鑒于在形成結(jié)構(gòu)體中對充填體強度與密實度要求，因而應該考慮使用膏體充填.所謂膏體充填〔6〕指的是把物料制作成不需脫水的牙膏狀漿體，通過泵壓和/或重力作用，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(shù)可以是不同的，為了減少噸煤成本，它可以是:a.短壁間隔充填法，b.長壁間隔充填法，c.冒落區(qū)充填法.
??? 3)離層區(qū)注漿減沉技術(shù)[7]:a.關鍵層理論研究認為，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).b.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(shù)，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井下研石的處理
??? 綠色開采技術(shù)之一是井下矸石處理.首先是加強煤巷維護技術(shù)，從而少出或不出矸石.隨著采深的增加，巖石巷道的開掘?qū)⒉豢杀苊?因此可以將矸石不上井，如作為充填材料.這樣就存在一個矸石井下處理技術(shù)與系統(tǒng)，關鍵是成本如何?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?，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(shù).煤的地下氣化作為綠色開采技術(shù)來理解，是指其不將煤炭采出地面，而將其在地下直接氣化，即將地下煤炭通過熱化學反應在原地轉(zhuǎn)化為可燃氣體的技術(shù).它1912年開始于英國，美國始于1946，蘇聯(lián)始于1932年.其它如德國、法國、荷蘭、西班牙都進行過試驗，但由于熱值低，成本高而未得到發(fā)展.
??? 我國于1958－1960年曾在16個礦區(qū)進行驗，于1962年停止，1984年又開始了新的試驗，1994年達到連續(xù)生產(chǎn)295d，產(chǎn)氣量為200 m3 / h，熱值13 816 .44－17 584.56 kJ/ 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(chǎn)生的苯和酚是致癌物質(zhì)，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，目前我國的地下氣化技術(shù)仍處于工業(yè)試驗階段，有很多問題需要去研究和探索.因此國家和有關部門應給予資金等大力支持以推動這方面的研究工作.煤炭地下氣化與常規(guī)的開采方法不同，而且還在試驗階段，很不成熟，因而在這里不作詳細討論.
4關于經(jīng)濟原則
??? 隨著經(jīng)濟的發(fā)展和國家對環(huán)境的要求，綠色開采技術(shù)必然將受到充分的重視.隨著科技的發(fā)展，綠色開采中的部分技術(shù)可以成為產(chǎn)業(yè)，甚至可以利用變廢為寶以進一步降低開采成本.例如瓦斯發(fā)電與礦井地下水以及研石資源的利用，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，尤其使一些本來開采成本較高的煤炭企業(yè)難以接受.
??? 資源開發(fā)必須與環(huán)境協(xié)調(diào)，這是采礦者的責任.但首先必須解決煤炭開發(fā)的經(jīng)濟問題，在市場經(jīng)濟條件下礦業(yè)開發(fā)具有其本身的發(fā)展規(guī)律，例如煤炭的價值是由整個產(chǎn)業(yè)鏈系統(tǒng)表現(xiàn)出來，而具體的煤炭作為商品很難體現(xiàn)其在開采時的難度及技術(shù)含量.煤炭開采成本與售價不僅與技術(shù)有關，還與賦存狀況及區(qū)位等條件有關，這顯然與加工類型企業(yè)有本質(zhì)的區(qū)別.如:有些條件下煤質(zhì)雖差，但開采難度大(采深增加，構(gòu)造復雜等)，成本就很高，相反成本反而很低.
??? 因此為了滿足國家經(jīng)濟發(fā)展對能源的要求，而又要實現(xiàn)資源開發(fā)與環(huán)境的協(xié)調(diào)，必須從煤炭開采到利用的整個系統(tǒng)來考慮加以宏觀調(diào)控，政府應根據(jù)各類情況在政策與稅收等方面加以支持，以使煤炭企業(yè)得到健康發(fā)展.
??? 各個礦區(qū)開采對環(huán)境影響是不同的，加上開采成本也不一樣，因此必須分類作出成本核算，以便提出希望政府給予的政策支持.
5結(jié)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，政府應該考慮“資源經(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.
??? 在科學與技術(shù)方面，應該將巖層運動對工作面的影響轉(zhuǎn)為研究開采后巖層運動對巖體內(nèi)形成空隙的影響，以及氣、液體在其中的的滲流規(guī)律.另外，還應研究巖層運動可能形成的巖體結(jié)構(gòu)對保護地表建筑物的影響.重要標志是:
??? 1)將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，不要使水資源流失.
??? 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(shù);對塌陷的土地則采取復墾或者造景技術(shù).
??? 4)根據(jù)經(jīng)濟原則形成矸石在井下的處理技術(shù)或者矸石在井上的利用技術(shù).加強煤層內(nèi)維護巷道技術(shù)的研究.
??? 5)形成煤炭地下氣化技術(shù)，并研究其對地下水環(huán)境的影響.
參考文獻:
[1]俞啟香.礦井瓦斯防治[M].徐州:中國礦業(yè)大學出版社，1993
[2]錢鳴高，繆協(xié)興，許家林，等.巖層控制的關鍵層理論[M].徐州:中國礦業(yè)大學出版社，2003 .
[3]錢鳴高，許家林，繆協(xié)興.煤礦綠色開采技術(shù)[J].中國礦業(yè)大學學報，2003 ,32(4) :343-348.
[4]許家林，錢鳴高.巖層采動裂隙分布在綠色開采中的應用[J].中國礦業(yè)大學學報，2004,32(2) :141-144.
[5]許家林，錢鳴高，金宏偉.基于巖層移動的“煤與煤層氣共采”技術(shù)研究[J].煤炭學報，2004,29(2) :129-132.
[6]孫恒虎，黃玉誠，楊寶貴.當代膠結(jié)充填技術(shù)[M].北京:冶金工業(yè)出版社，2002 .
[7]XU Jia-lin，LAI Wen-qi，QIAN Ming-gao.An approach to developing prospect and technical ways of fill mining in Chinese Collieries[J].Mining Research and Development，2004， 24(109) :26-30.