中国煤炭资源绿色开采研究现状与展望

第26卷第1期2009年03月

采矿与安全工程学报

JournalofMining&SafetyEngineeringVol.26No.1

March2009

文章编号:1673-3363(2009)01-0001-14

中国煤炭资源绿色开采研究现状与展望

缪协兴,钱鸣高

(中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室,江苏徐州 221008)

摘要:中国是世界上少有的以煤炭作为主要能源的国家之一,煤炭产量已经超过了世界总产量的三分之一,与煤炭生产相关的资源破坏、环境损害以及生产事故现象十分突出,因而我国学者

率先提出了实现煤炭资源绿色开采的理念和科学研究与技术框架,继而又提出了实现科学采矿的学术观点.本文从煤炭资源绿色开采的内涵与框架、采动岩体结构理论和采动岩体渗流理论等方面较为系统地论述了煤炭资源绿色开采基础研究方面取得的主要进展;以煤与瓦斯共采、保水采煤和矸石直接充填采煤等技术开发成果,综述了在突破传统采煤技术理念上的煤炭资源绿色开采技术方面取得的重要进展;从实现煤炭资源绿色开采应重视的基础科学研究、重点技术攻关、政府应履行的职能以及国家立法等方面对今后相关研究与技术开发工作作了简单展望.关键词:中国煤矿;绿色开采;关键层理论;煤与瓦斯共采;保水采煤;矸石直接充填采煤中图分类号:TD82 文献标识码:A

ResearchonGreenMiningofCoalResourcesinChina:

CurrentStatusandFutureProspects

MIAOXie-xing,QIANMing-gao

(StateKeyLaboratoryforGeomechanics&DeepUndergroundEngineering,ChinaUniversityofMining&Technology,Xuzhou,Jiangsu221008,China)

Abstract:Chinaisoneoftheveryfewcountriesusingcoalasitsdominantenergyresources,

withthecoalproductionexceedingonethirdsofthetotalintheworld.Someproblemsrelatingtocoalminingareserious,suchasresourcesdestruction,environmentaldamage,andproduc-tionaccidents.Thus,Chinesescholarsfirstlyproposedtheconceptofgreenminingofcoalre-sourcesandscientificresearchandtechnologicalsystemforrealizingthegreenmining.Thentheyputforwardtheacademicviewpointofrealizingscientificmining.Inthispaper,wedis-cuss,fromtheconnotationandthebasicsystemofthegreenmining,thestructuretheoryofmining-inducedrockmass,andtheseepagetheoryofmining-inducedrockmass,themainpro-gressesachievedinthebasicresearchofthecoalresourcegreenmining.Accordingtothetech-nicalinnovationsofsimultaneousextractionofcoalandgas,waterpreservedmining,andthecoalminingwithganguebackfilling,wesummarizetheimportantprogressinthecoalresourcegreenminingwhichhasbrokenthetraditionalminingtechnology.Finally,weholdthatmoreattentionshouldbepaidtoachievingthecoalresourcegreenmining,suchasthebasicre-search,thekeytechnology,thegovernment.sproperfunction,andthenationallegislation.Keywords:Chinesecoalmine;greenmining;theoryofkeystratum;simultaneousextractionofcoalandgas;waterpreservedmining;thecoalminingwithganguebackfilling

收稿日期:2008-07-10

基金项目:国家重点基础研究发展计划(973)项目(2007CB209400);高等学校学科创新引智计划项目(B07028);国家自然科学基金重

点项目(50634050)

作者简介:缪协兴(1959-),男,江苏省江阴市人,博士,教授,博导,国家/973计划0项目首席科学家,从事力学与采矿工程方面的研究.

目前,中国经济的发展严重依赖煤炭能源的支撑作用.同时,近年来煤炭产量的迅猛增长,凸显对资源与环境的影响.至今,与我国煤炭粗放型和超产能生产相伴的矿难事故还没有完全得到控制,而同样十分严峻的资源浪费与环境破坏也亟待从煤炭开采的源头去解决.以2007年为例,中国全年生产煤炭超过25亿t.据统计,与25亿t煤炭产量相对应,排放煤层瓦斯气体200亿m左右,利用率仅为20%;排放矿井水60亿m3左右,利用率仅为26%;排放煤矿矸石3.5亿t左右,矸石排放除占用大量的土地资源外,还会严重污染空气和地下水,甚至存在矸石山爆炸危险;我国煤炭开采回收率仅为40%左右,/三下0压煤是其重要根源.

鉴于粗放型的煤炭开采引发的严重矿难灾害、资源浪费和环境破坏现象,钱鸣高院士领导的研究团队率先提出了实现煤炭资源绿色开采的理念,相继发表了一系列旨在建立煤矿绿色开采基础理论和技术框架的学术论文

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生),因此,绿色开采的重大基础理论为:采矿后岩

层内的/节理裂隙场0分布以及离层规律;开采对岩层与地表移动的影响规律;水与瓦斯在裂隙岩体中的渗流规律;岩体应力场分布规律及岩层控制技术等等.

2)煤矿绿色开采的经济原则

随着经济的发展和国家对环境的要求,绿色开采技术必然将受到充分的重视.随着科技的发展,绿色开采中的部分技术可以成为产业,甚至可以利用变废为宝以进一步降低开采成本.另一方面若处理不好很容易增加煤矿企业的成本,尤其使一些本来开采成本较高的煤炭企业难以接受.

资源开发必须与环境协调,这是采矿者的责任.但首先必须解决煤炭开发的经济问题,在市场经济条件下矿业开发具有其本身的发展规律,例如煤炭的价值是由整个产业链系统表现出来,而具体的煤炭作为商品很难体现其在开采时的难度及技术含量.煤炭开采成本与售价不仅与技术有关,还与赋存状况及区位等条件有关,这显然与加工类型企业有本质的区别.如:有些条件下煤质虽差,但开采难度大(采深增加,构造复杂等),成本就很高,相反成本反而很低.

因此为了满足国家经济发展对能源的要求,而又要实现资源开发与环境的协调,必须从煤炭开采到利用的整个系统来考虑加以宏观调控,政府应根据各类情况在政策与税收等方面加以支持,以使煤炭企业得到健康发展.各个矿区开采对环境影响是不同的,加上开采成本也不一样,因此必须分类作出成本核算,以便提出希望政府给予的政策支持.

3)煤矿绿色开采的研究框架

实现煤炭资源的绿色开采是一项巨大的系统工程,单从科学技术研究来说也十分复杂,目前的进展在理论研究方向主要体现在采动岩体的结构运动理论和渗流理论等方面,在技术开发方面重点体现在煤与瓦斯共采、保水采煤和矸石直接充填采煤等方面.因此,现有的重点研究框架见图1.

,并得到了学术界和工

业界高度关注和广泛响应.本文将围绕实现煤

炭资源绿色开采这个主题,简单总结一下近年来在基础理论研究和应用技术开发方向取得的主要进展,并作相关展望.

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1 煤炭绿色开采的基础研究

发展煤炭绿色开采理论和技术,不是对现有采煤理论、方法和技术的否定,而是在此基础上的发

展与创新,并且具有更加丰富的技术内涵和经济原则.

1.1 煤炭资源绿色开采的内涵与框架

1)煤矿绿色开采的内涵

从广义资源的角度论,在矿区范围内的煤炭、地下水、煤层气(瓦斯)、土地、煤矸石以及在煤层附近的其他矿床,都应该是经营这个矿区的开发和保护对象.煤矿绿色开采以及相应的绿色开采技术,在基本概念上是要从广义资源的角度上来认识和对待煤、瓦斯、水等一切可以利用的各种资源.基本出发点是防止或尽可能减轻开采煤炭对环境和其他资源的不良影响.目标是取得最佳的经济效益和社会效益.根据煤矿中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等,绿色开采技术主要包括以下内容:水资源保护)形成/保水开采0技术;土地 …… 此处隐藏：3659字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……