煤炭清洁开采技术的途径与措施

煤炭清洁开采技术的

途径与措施一二减少煤炭开采时的排矸量减少矿井废气和粉尘排放措施三矿井水资源化利用四减轻地表沉陷的开采技术五塌陷矿坑回填复垦一、减少煤炭开采时的排矸量1.煤矿开采合理规划目前我国对新开煤矿都要求进行环保评价，对煤炭的清洁开采做出详细评述，并提出符合国家环保有关法规和标准的合理规划和环保措施，力求减少排污，达到开采环保标准。一、减少煤炭开采时的排矸量2.改革巷道布置，减少井下岩石巷道的开掘量对于煤炭地下井工开采，本着“多做煤巷，少做岩巷”的原则，从总体上消除或减少矿井矸石的排放量，提高煤炭采出质量。一、减少煤炭开采时的排矸量3.合理选择采煤方法及生产工艺（1）加大采高，实现煤层全厚开采采用煤层全厚开采可以减少巷道准备工作简化煤层开采程序提高工作面的产量和效率减少分层开采时矸石和其他杂物混入降低了原煤含矸率和灰分一、减少煤炭开采时的排矸量3.合理选择采煤方法及生产工艺（1）加大采高，实现煤层全厚开采采用煤层全厚开采适于放顶煤开采的厚煤层采用合理的放顶煤工艺可以有效地提高工作面回采率降低原煤含矸率一、减少煤炭开采时的排矸量3.合理选择采煤方法及生产工艺（2）合理分层根据煤层开采条件，按夹石层的位置、各层的煤质情况以及顶底板条件，综合研究确定分层界限以及分层厚度，合理分层能减少煤中的矸石混入量，提高原煤生产质量。一、减少煤炭开采时的排矸量3.合理选择采煤方法及生产工艺（2）合理分层当煤层中夹石厚度超过0.3m又不能进行分层时，应实行煤岩分层开采。煤岩分采适用于爆破采煤工艺，先爆破采出夹石层上部的煤，并用临时支护管理顶板，然后剥采夹石层，并将其抛掷于采空区；最后采下分层煤炭。如图所示。一、减少煤炭开采时的排矸量3.合理选择采煤方法及生产工艺（3）留顶（或底）煤开采当煤层有破碎且难以维护的伪顶或直接顶时，工作面可实行留顶煤回采，避免了伪顶破碎顶板冒落混入煤中使煤质恶化。在底板松软的情况下，工作面可采用留底板方法回采，降低含矸率，以保证煤炭质量。一、减少煤炭开采时的排矸量4.利用矸石充填井下巷道通过各种手段，将巷道掘进过程中产出的矸石就地处理于井下。通常采用的方法宽巷掘进沿空留巷矸石充填一、减少煤炭开采时的排矸量4.利用矸石充填井下巷道宽巷掘进技术在掘进半煤岩巷时，开挖煤层宽度大于巷道宽度，掘进的矸石充填于巷道一侧或两侧，被挖空的煤层空间中和支架臂后，矸石不出井就地处理。一、减少煤炭开采时的排矸量4.利用矸石充填井下巷道沿空留巷技术的推广应用，大大降低了巷道掘进率，减少了巷道工程量，同时也相应的减少了矿井的排矸量和煤中混入的矸石量，能实现煤炭的清洁开采。沿空留巷开采示意如图16-3所示。一、减少煤炭开采时的排矸量4.利用矸石充填井下巷道矸石充填技术把矸石送到井下集中破碎站，破碎后的矸石，可作为建筑材料和充填材料，供井下铺轨、混凝土施工、巷道壁后充填、工作面充填、消防岩粉棚等使用。二、减少矿井废气和粉尘排放措施1.有害气体抽放与利用有害气体来自煤层及围岩中释放出的煤层气，即瓦斯气。煤岩层爆破过程和采用柴油机为动力的设备排放出的有害气体。气体成分COCH4CO2SO2NO2H2SNH3矿井有害气体二、减少矿井废气和粉尘排放措施1.有害气体抽放与利用对煤矿安全生产危害大。随矿井通风排出地表，污染大气环境。煤层开采前或开采中采用

人工控制钻孔

抽放、浓缩变害为利

综合利用二、减少矿井废气和粉尘排放措施2.矿井粉尘防治煤炭在采掘、

运输、储存过程中都能产生大量的煤炭粉尘，造成空气污染。在煤炭开采前夕，采用煤层注水，将煤体预先湿润以降低开采过程中粉尘量的产生。在采煤及运输过程中，采取喷雾洒水等方法降尘减污。另外，采取粉尘净化、通风除尘、泡沫除尘、声波雾化等综合降尘技术措施，减少粉尘的产生和飞扬。减少粉尘污染三、矿井水资源化利用矿并水伴随煤矿开采，由煤层及顶底板围岩渗入或流入矿井的水，以及采掘生产和防尘用水等，是煤矿排放量最大的一种废水。矿井水水质因区域水文地质条件、煤质状况等因素的差异而有所不同。三、矿井水资源化利用矿井水受开拓及采煤活动的影响，水中常含有大量煤、岩粉尘等悬浮杂质或矿井水呈酸性，并含大量铁和重金属离子等污染物。有些矿井水含有相当高的盐，有的甚至含氟或放射性等污染物质。被污染的矿井水不经处理排出地表，又污染地表及地表水体，形成新的环污染源。矿井水的危害三、矿井水资源化利用1.含悬浮物矿井水净化技术含悬浮物矿井水的主要污染物来自矿井水流经采掘工作面时带入的煤粒、煤粉、岩粉等悬浮物(SS)。水质特征01这种矿井水多呈灰黑色，并有一定的异味，浑浊度也比较高，pH值呈中性，含盐量＜100mg/L，含金属离子微量或者未检出，不含有毒离子。三、矿井水资源化利用1.含悬浮物矿井水净化技术处理工艺02图16-4是含悬浮物矿井水处理经常采用的工艺流程，优点是流程相对简单，节省基建投资。含悬浮物矿井水的污染物主要是煤、岩粉悬浮物和细菌。这类矿井水又经常被用作生活用水水源加以处理利用，所以去除矿井水中悬浮物和杀菌消毒是处理的关键。三、矿井水资源化利用2.高矿化度矿井水处理技术水质特征01这类矿井水的含盐量主要来源Ca2+、Mg2+、Na+、K+、SO42-、HCO3-、Cl-等离子，其硬度往往较高。含高矿化度矿井水是指含盐量＞1000mg/L的矿井水。因受采煤等作业的影响，这类矿井水还含有较高的煤、岩粉等悬浮物，浊度大。三、矿井水资源化利用2.高矿化度矿井水处理技术处理工艺02高矿化度矿并水含盐量高，处理工艺除包括混凝、沉淀等工序外，其关键工序是脱盐。电渗析反渗析脱盐

技术第一步是预处理，采用常规混凝沉淀技术去除矿井水中的悬浮物。第二步是脱盐处理，使经处理后水的含盐量符合我国生活饮用水要求。处理三、矿井水资源化利用2.高矿化度矿井水处理技术处理工艺02高矿化度矿并水含盐量高，处理工艺除包括混凝、沉淀等工序外，其关键工序是脱盐。工艺流程

如图16-5三、矿井水资源化利用3.煤矿酸性矿井水处理技术煤矿酸性矿井水的成因及水质特征01酸性矿井水是指pH＜5.5的矿井水。我国海陆交汇或浅海相沉积的煤层，含硫量高。煤矿的开采破坏了煤层原有的还原环境，矿井通风又提供了氧，使还原态硫化物氧化。地下水的渗出并与残留煤、顶、底板岩层的接触，又促使硫化物氧化成硫酸，使矿并水呈酸性。三、矿井水资源化利用3.煤矿酸性矿井水处理技术酸性矿井水的处理方法02国内煤矿酸性矿井水处理方法主要是中和法，一般是采用廉价的石灰石或石灰作中和剂进行中和处理，石灰石-石灰联合中和法工艺该程如图16-6所示，其原理是中和石灰石或石灰与酸性水中的硫酸进行中和反应，产生微溶CaSO4。三、矿井水资源化利用4.洁净矿井水洁净矿井水奥灰水（奥陶紀石灰若层水）砂岩裂隙水第四纪冲积层水及少量老空积水水质好pH值中性矿化度低不含有毒、有害离子低浊度经消毒处理后可直接作生活用水四、减轻地表沉陷的开采技术为减轻由于煤层开采产生的地表沉陷，开采技术上可以采取减少煤炭采出，或者对采空区加以充填。在开采方法上有房柱式开采、条带式开采和分层间歇式开采可以选择，关键在于经济上的合理性。四、减轻地表沉陷的开采技术1.房柱式开采房柱式（或房式）采煤方法是将被开采的煤层划分为10m左右宽的煤房和煤柱，煤房宽度略大于煤柱。见图16-7所示。使留下的煤柱支撑顶板和上覆岩层，从而使地表只产生较小的移动和变形。为了减轻地表沉陷所造成的损失而采用房柱式开采时，则应考虑煤炭回收率降低所造成的经济损失和减轻地表沉陷所带来的收益，加以对比分析后进行取舍。四、减轻地表沉陷的开采技术2.条带开采条带开采方法是将被开采的煤层划分为若干个条带，采一条，留一条。该方法与房式房柱式开采相似，同属于部分开采方法，都是部分地采出地下煤炭资源，而保留一部分资源以煤柱的形式支撑上覆岩层，控制地表沉陷。条带开采可以减轻和控制地表沉陷，但造成较大的煤炭资源损失。四、减轻地表沉陷的开采技术3.分层间歇开采使覆岩层的破坏高度减小，破坏状态均衡，以防止或减轻不均衡破坏对地表建筑物、水体的影响。厚煤层倾斜分层或水平分层开采时，把各分层之间开采的时间间隔加长。对于厚松散层下浅部煤层或基岩厚度较小的开采条件，分层间歇开采的效益更为明显。四、减轻地表沉陷的开采技术4.充填法管理顶板向采空区内充填废石或河砂是抵制煤层顶板和上覆岩层下沉与冒落，大幅度减轻地表沉陷的最有效方法。四、减轻地表沉陷的开采技术4.充填法管理顶板水砂充填采煤方法国内外早已应用多年的成熟技术，它对减轻地表保护地面建筑，使之不对环境造成大的危害，并且对防止井下自燃发火和煤尘爆炸等危害较好的方法。但由于水砂充填，增加了生产系统、井上下建筑工程和一系列设备、器材，耗费大量的充填材料和排水费用，从而增加了矿井的投资和生产成本。四、减轻地表沉陷的开采技术5.离层带高压注入泥浆技术井下采煤破坏了地下原岩应力平衡，引起采场围岩活动。随着开采面积的增大，岩层移动逐步向上发展直至地表，岩层间形成不同程度的离层。通过向开采煤层上覆岩层的离层带内钻孔，并向其空隙中高压注入泥浆，可以减缓地表下层。充填材料可以利用电厂粉煤灰，使废物得到利用，并减轻粉煤灰的