煤炭清潔開采技術(shù)的途徑與措施

煤炭清潔開采技術(shù)的

途徑與措施一二減少煤炭開采時的排矸量減少礦井廢氣和粉塵排放措施三礦井水資源化利用四減輕地表沉陷的開采技術(shù)五塌陷礦坑回填復(fù)墾一、減少煤炭開采時的排矸量1.煤礦開采合理規(guī)劃目前我國對新開煤礦都要求進行環(huán)保評價，對煤炭的清潔開采做出詳細評述，并提出符合國家環(huán)保有關(guān)法規(guī)和標準的合理規(guī)劃和環(huán)保措施，力求減少排污，達到開采環(huán)保標準。一、減少煤炭開采時的排矸量2.改革巷道布置，減少井下巖石巷道的開掘量對于煤炭地下井工開采，本著“多做煤巷，少做巖巷”的原則，從總體上消除或減少礦井矸石的排放量，提高煤炭采出質(zhì)量。一、減少煤炭開采時的排矸量3.合理選擇采煤方法及生產(chǎn)工藝（1）加大采高，實現(xiàn)煤層全厚開采采用煤層全厚開采可以減少巷道準備工作簡化煤層開采程序提高工作面的產(chǎn)量和效率減少分層開采時矸石和其他雜物混入降低了原煤含矸率和灰分一、減少煤炭開采時的排矸量3.合理選擇采煤方法及生產(chǎn)工藝（1）加大采高，實現(xiàn)煤層全厚開采采用煤層全厚開采適于放頂煤開采的厚煤層采用合理的放頂煤工藝可以有效地提高工作面回采率降低原煤含矸率一、減少煤炭開采時的排矸量3.合理選擇采煤方法及生產(chǎn)工藝（2）合理分層根據(jù)煤層開采條件，按夾石層的位置、各層的煤質(zhì)情況以及頂?shù)装鍡l件，綜合研究確定分層界限以及分層厚度，合理分層能減少煤中的矸石混入量，提高原煤生產(chǎn)質(zhì)量。一、減少煤炭開采時的排矸量3.合理選擇采煤方法及生產(chǎn)工藝（2）合理分層當煤層中夾石厚度超過0.3m又不能進行分層時，應(yīng)實行煤巖分層開采。煤巖分采適用于爆破采煤工藝，先爆破采出夾石層上部的煤，并用臨時支護管理頂板，然后剝采夾石層，并將其拋擲于采空區(qū)；最后采下分層煤炭。如圖所示。一、減少煤炭開采時的排矸量3.合理選擇采煤方法及生產(chǎn)工藝（3）留頂（或底）煤開采當煤層有破碎且難以維護的偽頂或直接頂時，工作面可實行留頂煤回采，避免了偽頂破碎頂板冒落混入煤中使煤質(zhì)惡化。在底板松軟的情況下，工作面可采用留底板方法回采，降低含矸率，以保證煤炭質(zhì)量。一、減少煤炭開采時的排矸量4.利用矸石充填井下巷道通過各種手段，將巷道掘進過程中產(chǎn)出的矸石就地處理于井下。通常采用的方法寬巷掘進沿空留巷矸石充填一、減少煤炭開采時的排矸量4.利用矸石充填井下巷道寬巷掘進技術(shù)在掘進半煤巖巷時，開挖煤層寬度大于巷道寬度，掘進的矸石充填于巷道一側(cè)或兩側(cè)，被挖空的煤層空間中和支架臂后，矸石不出井就地處理。一、減少煤炭開采時的排矸量4.利用矸石充填井下巷道沿空留巷技術(shù)的推廣應(yīng)用，大大降低了巷道掘進率，減少了巷道工程量，同時也相應(yīng)的減少了礦井的排矸量和煤中混入的矸石量，能實現(xiàn)煤炭的清潔開采。沿空留巷開采示意如圖16-3所示。一、減少煤炭開采時的排矸量4.利用矸石充填井下巷道矸石充填技術(shù)把矸石送到井下集中破碎站，破碎后的矸石，可作為建筑材料和充填材料，供井下鋪軌、混凝土施工、巷道壁后充填、工作面充填、消防巖粉棚等使用。二、減少礦井廢氣和粉塵排放措施1.有害氣體抽放與利用有害氣體來自煤層及圍巖中釋放出的煤層氣，即瓦斯氣。煤巖層爆破過程和采用柴油機為動力的設(shè)備排放出的有害氣體。氣體成分COCH4CO2SO2NO2H2SNH3礦井有害氣體二、減少礦井廢氣和粉塵排放措施1.有害氣體抽放與利用對煤礦安全生產(chǎn)危害大。隨礦井通風(fēng)排出地表，污染大氣環(huán)境。煤層開采前或開采中采用

人工控制鉆孔

抽放、濃縮變害為利

綜合利用二、減少礦井廢氣和粉塵排放措施2.礦井粉塵防治煤炭在采掘、

運輸、儲存過程中都能產(chǎn)生大量的煤炭粉塵，造成空氣污染。在煤炭開采前夕，采用煤層注水，將煤體預(yù)先濕潤以降低開采過程中粉塵量的產(chǎn)生。在采煤及運輸過程中，采取噴霧灑水等方法降塵減污。另外，采取粉塵凈化、通風(fēng)除塵、泡沫除塵、聲波霧化等綜合降塵技術(shù)措施，減少粉塵的產(chǎn)生和飛揚。減少粉塵污染三、礦井水資源化利用礦并水伴隨煤礦開采，由煤層及頂?shù)装鍑鷰r滲入或流入礦井的水，以及采掘生產(chǎn)和防塵用水等，是煤礦排放量最大的一種廢水。礦井水水質(zhì)因區(qū)域水文地質(zhì)條件、煤質(zhì)狀況等因素的差異而有所不同。三、礦井水資源化利用礦井水受開拓及采煤活動的影響，水中常含有大量煤、巖粉塵等懸浮雜質(zhì)或礦井水呈酸性，并含大量鐵和重金屬離子等污染物。有些礦井水含有相當高的鹽，有的甚至含氟或放射性等污染物質(zhì)。被污染的礦井水不經(jīng)處理排出地表，又污染地表及地表水體，形成新的環(huán)污染源。礦井水的危害三、礦井水資源化利用1.含懸浮物礦井水凈化技術(shù)含懸浮物礦井水的主要污染物來自礦井水流經(jīng)采掘工作面時帶入的煤粒、煤粉、巖粉等懸浮物(SS)。水質(zhì)特征01這種礦井水多呈灰黑色，并有一定的異味，渾濁度也比較高，pH值呈中性，含鹽量＜100mg/L，含金屬離子微量或者未檢出，不含有毒離子。三、礦井水資源化利用1.含懸浮物礦井水凈化技術(shù)處理工藝02圖16-4是含懸浮物礦井水處理經(jīng)常采用的工藝流程，優(yōu)點是流程相對簡單，節(jié)省基建投資。含懸浮物礦井水的污染物主要是煤、巖粉懸浮物和細菌。這類礦井水又經(jīng)常被用作生活用水水源加以處理利用，所以去除礦井水中懸浮物和殺菌消毒是處理的關(guān)鍵。三、礦井水資源化利用2.高礦化度礦井水處理技術(shù)水質(zhì)特征01這類礦井水的含鹽量主要來源Ca2+、Mg2+、Na+、K+、SO42-、HCO3-、Cl-等離子，其硬度往往較高。含高礦化度礦井水是指含鹽量＞1000mg/L的礦井水。因受采煤等作業(yè)的影響，這類礦井水還含有較高的煤、巖粉等懸浮物，濁度大。三、礦井水資源化利用2.高礦化度礦井水處理技術(shù)處理工藝02高礦化度礦并水含鹽量高，處理工藝除包括混凝、沉淀等工序外，其關(guān)鍵工序是脫鹽。電滲析反滲析脫鹽

技術(shù)第一步是預(yù)處理，采用常規(guī)混凝沉淀技術(shù)去除礦井水中的懸浮物。第二步是脫鹽處理，使經(jīng)處理后水的含鹽量符合我國生活飲用水要求。處理三、礦井水資源化利用2.高礦化度礦井水處理技術(shù)處理工藝02高礦化度礦并水含鹽量高，處理工藝除包括混凝、沉淀等工序外，其關(guān)鍵工序是脫鹽。工藝流程

如圖16-5三、礦井水資源化利用3.煤礦酸性礦井水處理技術(shù)煤礦酸性礦井水的成因及水質(zhì)特征01酸性礦井水是指pH＜5.5的礦井水。我國海陸交匯或淺海相沉積的煤層，含硫量高。煤礦的開采破壞了煤層原有的還原環(huán)境，礦井通風(fēng)又提供了氧，使還原態(tài)硫化物氧化。地下水的滲出并與殘留煤、頂、底板巖層的接觸，又促使硫化物氧化成硫酸，使礦并水呈酸性。三、礦井水資源化利用3.煤礦酸性礦井水處理技術(shù)酸性礦井水的處理方法02國內(nèi)煤礦酸性礦井水處理方法主要是中和法，一般是采用廉價的石灰石或石灰作中和劑進行中和處理，石灰石-石灰聯(lián)合中和法工藝該程如圖16-6所示，其原理是中和石灰石或石灰與酸性水中的硫酸進行中和反應(yīng)，產(chǎn)生微溶CaSO4。三、礦井水資源化利用4.潔凈礦井水潔凈礦井水奧灰水（奧陶紀石灰若層水）砂巖裂隙水第四紀沖積層水及少量老空積水水質(zhì)好pH值中性礦化度低不含有毒、有害離子低濁度經(jīng)消毒處理后可直接作生活用水四、減輕地表沉陷的開采技術(shù)為減輕由于煤層開采產(chǎn)生的地表沉陷，開采技術(shù)上可以采取減少煤炭采出，或者對采空區(qū)加以充填。在開采方法上有房柱式開采、條帶式開采和分層間歇式開采可以選擇，關(guān)鍵在于經(jīng)濟上的合理性。四、減輕地表沉陷的開采技術(shù)1.房柱式開采房柱式（或房式）采煤方法是將被開采的煤層劃分為10m左右寬的煤房和煤柱，煤房寬度略大于煤柱。見圖16-7所示。使留下的煤柱支撐頂板和上覆巖層，從而使地表只產(chǎn)生較小的移動和變形。為了減輕地表沉陷所造成的損失而采用房柱式開采時，則應(yīng)考慮煤炭回收率降低所造成的經(jīng)濟損失和減輕地表沉陷所帶來的收益，加以對比分析后進行取舍。四、減輕地表沉陷的開采技術(shù)2.條帶開采條帶開采方法是將被開采的煤層劃分為若干個條帶，采一條，留一條。該方法與房式房柱式開采相似，同屬于部分開采方法，都是部分地采出地下煤炭資源，而保留一部分資源以煤柱的形式支撐上覆巖層，控制地表沉陷。條帶開采可以減輕和控制地表沉陷，但造成較大的煤炭資源損失。四、減輕地表沉陷的開采技術(shù)3.分層間歇開采使覆巖層的破壞高度減小，破壞狀態(tài)均衡，以防止或減輕不均衡破壞對地表建筑物、水體的影響。厚煤層傾斜分層或水平分層開采時，把各分層之間開采的時間間隔加長。對于厚松散層下淺部煤層或基巖厚度較小的開采條件，分層間歇開采的效益更為明顯。四、減輕地表沉陷的開采技術(shù)4.充填法管理頂板向采空區(qū)內(nèi)充填廢石或河砂是抵制煤層頂板和上覆巖層下沉與冒落，大幅度減輕地表沉陷的最有效方法。四、減輕地表沉陷的開采技術(shù)4.充填法管理頂板水砂充填采煤方法國內(nèi)外早已應(yīng)用多年的成熟技術(shù)，它對減輕地表保護地面建筑，使之不對環(huán)境造成大的危害，并且對防止井下自燃發(fā)火和煤塵爆炸等危害較好的方法。但由于水砂充填，增加了生產(chǎn)系統(tǒng)、井上下建筑工程和一系列設(shè)備、器材，耗費大量的充填材料和排水費用，從而增加了礦井的投資和生產(chǎn)成本。四、減輕地表沉陷的開采技術(shù)5.離層帶高壓注入泥漿技術(shù)井下采煤破壞了地下原巖應(yīng)力平衡，引起采場圍巖活動。隨著開采面積的增大，巖層移動逐步向上發(fā)展直至地表，巖層間形成不同程度的離層。通過向開采煤層上覆巖層的離層帶內(nèi)鉆孔，并向其空隙中高壓注入泥漿，可以減緩地表下層。充填材料可以利用電廠粉煤灰，使廢物得到利用，并減輕粉煤灰的