论煤矿开采中如何减少煤矸石的采出量.doc

论煤矿开采中如何减少煤矸石的采出量 【摘要】煤矸石是煤矿开采中排放的固体废弃物，矸石处理不当，需要占用大量土地堆放，还存在自燃的危险，对环境危害巨大。文章对我国煤矸石的利用与治理现状进行介绍，然后对如何减少甚至消除煤矸石进行了探讨。减少煤矸石的方法有用煤矸石充填、加强顶板管理、采用全煤巷道和采用煤炭地下气化技术开采。 【关键词】煤矿开采；矸石的利用；充填；顶板管理 前言 煤矸石是我国工业固体废料中产生量、累计积存量和占地面积最大的固体废弃物。它主要来自岩石及煤）岩巷道、硐室掘进和煤炭中混杂的矸石。煤矸石的大量排放给人类生存环境和条件带来很大的威胁与危害，主要表现在侵占土地、污染环境、危害人类安全。煤矿必须处理矸石山造成的污染，赔偿损失，购买和补偿占压的土地；加之传统开采造成的开采沉陷的经济负担，有的煤矿已达到难以承受的地步。 1我国煤矸石利用与治理现状 目前我国有矸石山约1500座，煤矸石的堆积量累计近40亿t，占地约20万亩。矸石的产出量约占煤炭产量10，目前我国的矸石量以每年约1.5亿t的速度递增，年新增占地面积6000亩左右，煤矸石已成为我国排放量最大的工业固体废弃物。这些煤矸石不仅占用了大量土地，还对地下水造成严重污染。同时，煤矸石山溢流水的污染使土壤盐分升高，导致土地盐碱化，使农作物生长发育受到影响，有的因污染严重无法耕种。大量煤矸石山的存在容易造成空气污染，尤其在高温季节，产生的大量有害气体，使周围地区常常尘雾蒙蒙，造成大气污染。部分地区矸石山因暴雨而引发泥石流，对环境和人民的生命财产造成了重大危害。 近年来，我国在煤矸石的利用方面做了大量的工作，取得了较好的成效。主要表现在以下方面利用煤矸石对采煤塌陷区回填，进行土地复垦，恢复植被及生态环境；利用煤矸石制砖，利用煤矸石发电；利用煤矸石制造水泥；利用煤矸石做陶瓷原料；利用煤矸石生产化工产品等。这些煤矸石的应用技术是降低煤矸石的堆积量、减少污染、提高经济效益的良好途径。我国为了扩大煤矸石的利用，出台了许多优惠政策，在一些地区和企业也取得了较好的经济、社会效益，对解决现有煤矸石的堆积是有效的办法。但也存在如下问题这些方法消耗矸石的数量较小，远远低于矸石的产出量；上述技术对矸石的利用有一定的条件，有的对发热量有要求，有的对矸石的矿物成份及含量有要求，使得其应用受到一定的限制；在利用煤矸石的过程中有的造成二次污染；在目前的条件下，多数企业由于资金、技术、管理及认识等方面的原因，使煤矸石的综合利用难以推广。这些问题的存在，使得煤矸石的危害难以从根本上解决，所以必须探寻新的途径，减少矸石的采出或实现矸石的零采出。 2减少矸石采出量的途径 煤矿生产中矸石的产生途径主要有巷道（峒室）掘进产生；工作面回采顶板矸石冒落掺入原煤经煤炭洗选而产生的矸石；采掘工作面因地质条件变化（如断层、火成岩侵入、煤层变薄等）而采出的矸石；巷道清理、修护产生的矸石。其中主要是岩石巷道掘进产生的，对主要大巷和采区巷道布置在岩石中的矿井，掘进产生的矸石占矸石总采出量的80左右。所以要减少矸石的采出量，必须尽可能地减少岩石巷道的数量。 2.1利用煤矸石进行采空区充填 煤矿开采引起的地面下沉也是对环境破坏的一个重要表现，要避免因开采对地面环境和地面建筑的破坏，一般采用通过对一定条件下老顶的冒落高度的计算来确定采场大小和煤柱尺寸，必然以牺牲大量的煤炭资源为代价。随着开采技术的进步，近年来采空区充填技术日益成熟，在沿空留巷、“三下”采煤、防止采空区漏风及控制坚硬顶板等方面，充填技术得到了广泛的应用。要最大限度地控制地面沉降，采空区充填是最有效的办法。我国目前进行采空区充填的材料主要是粉煤灰、水沙、高水材料等，国外已经有利用煤矸石在井下直接加工进行采空区充填的，所以我们应该在这方面进行研究和尝试，煤矸石在井下直接加工利用不但节约了矸石运输成本，减少了对大气和环境的污染，同时可以有效减少地表的沉降或保证工作面回采安全，起到一举两得的作用。 2.2加强顶板管理，减少矸石冒落 采掘工作面原煤中的矸石主要是由于对顶板的管理不力、支护不及时或支护失效造成掉顶而掺入的。实际生产中通过及时支护、加大支护强度可以控制掉顶现象的发生。目前采掘工作面支护技术发展较快，能够实现对顶板的有效控制，液压支架和单体液压支柱的使用，其初撑力比摩擦支柱或木支柱有了较大提高，且操作更容易，有利于回采工作面的顶板控制；锚杆锚索支护和前探梁支护的使用有利于掘进工作面的顶板控制，使片帮漏顶现象减少。另外，通过加强现场管理，控制工作面的端面距，采取及时有效的护顶措施，可以减少矸石的冒落。通过加强掘进巷道工程质量和采用合理的巷道支护手段，可以提高支护效果，降低巷道变形量，减少巷道修护量和修护次数，从而减少矸石产生量。通过超前有效的地质工作，及时掌握地质构造情况，可以调整采掘工作面通过构造的方式，以减少矸石产生量。煤炭生产过程中虽然不可避免地要产生矸石，但采取以上措施可以把矸石掺入量降到最低。 2.3尽量采用全煤巷道 采用全煤巷设计的矿井，可减少大量的联系巷道，从而减少巷道总量，除了减少矸石的采出量外，还可提高施工速度，降低基建周期。这在国外先进的采煤国家已成功运用，目前国内新设计的大型现代化矿井也采用了全煤巷布置方式，例如设计能力300万t的兖州济宁2号井、正在建设的设计能力600万t的新汶矿业集团龙固煤矿等。这样将取消地面永久矸石山（建井期间设临时矸石山），真正达到消除矸石污染的目的。 2.4改变回采工艺，彻底消灭矸石 煤炭地下气化是将处于地下的煤炭进行有控制地燃烧，通过对煤的热解作用及化学作用产生可燃气体，是集建井、采煤、转化工艺为一体的多学科开发清洁能源与化工原料的新技术，其实质是将物理采煤转变为化学采煤，只提取煤中有用组分，将灰渣、矸石、放射物等有害物留在地下，完全抛弃了庞大、笨重的采煤和地面洗选转化设备，实现井下无人、无设备生产工作面，可充分回收和利用报废矿井煤炭资源，充分保障工人人身安全，减少地表环境破坏，实现清洁燃烧，以及为发展煤化工和理想新能源提供原料。因而，该技术具有安全、高效、污染少等优点，有利于环境保护与生态平衡，提高煤炭资源利用率，实现安全生产。 据我国能源需求及煤炭资源的赋存情况，对回收被传统采煤工艺所遗弃的煤炭资源（煤柱、薄煤层、极倾斜煤层），开发城市、江河、交通线以下的煤炭资源，开发油页岩，开发千米以上的深部煤炭资源等方面的煤炭开采，可以采用煤炭地下气化技术。 我国在这方面已做过系统的技术研究并进行了工业性试验，取得了阶段性成果，同时与英国等国家开展了技术合作，该技术能够推广应用。 3结语 煤炭开采产生的矸石山不但占用大量土地，而且对环境造成严重的污染与破坏。因此，通过上述方法减少矸石的产出量，不仅可以减少煤炭开采对环境造成的负面影响，还可以降低生产成本，实现绿色开采，使煤炭工业可持续发展，具有良好的社会、经济效益。 参考文献 [1]钱鸣高，许家林，缪协兴.煤矿绿色开采技术[J].中国矿业大学学报，2003（4）. [2]冯良，周宏春.煤矸石扩大利用调研报告[D].北京国家经贸委资源司，2002.