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摘要：传统的煤炭经济模式粗放，污染排放严重，而协庄煤矿通过多年的技术创新，探索出了一条“资源-加工利用-绿色产品-再生资源利用-产品”的发展模式，推广运用了以矸换煤充填开采技术、矿井巷道的“煤巷化”布置技术、废弃矸石综合利用技术、热电联产技术、水处理技术、原煤井上、下洗选技术等七项的技术创新，为煤炭企业的绿色循环发展探索出一条行之有效的新路。
关键词：绿色开采技术；研究；循环经济
中图分类号：TE53文献标识码： A
传统的煤炭开采技术落后，发展模式粗放，不仅降低了企业利润，给企业生产带来了安全隐患，同时，生态环境也遭到了破坏，引发了社会矛盾。因此，煤炭企业的发展需要制定长远地、科学地战略目标，要打造节能、环保、循环、高效的开采方式，以实现企业和社会的多赢。本文以协庄煤矿为例，探讨了煤炭企业的绿色开采技术。
1 实施以矸换煤充填开采技术，实现科学开采和有效保护并行
科学开采就是要摒弃传统的生产—排放—治理的老路，坚持落实科学发展观，革新“掘进”、“采煤”二元开采模式，将“处理”纳入矿井整体设计，淘汰落后的生产工艺，实现高效生产与生态环保的统一。协庄煤矿自2005年下半年开始研究、实施“以矸换煤”技术，先是研究应用了综采工作面高效机械化以矸换煤技术，这项技术的应用避免了煤矸石升井上山的工作，而是将煤矸石通过轨道运输巷、翻笼、矸石仓、给料机等环节输送粉碎，最后填充到巷道内，不仅减少了污染排放，还提高了煤炭资源的开采量。
2 煤矿上行开采技术
2.1矿山煤层开采时，一般开采顺序都是沿着自上而下的顺序进行，自下而上的开采方式在实际中应用不多。但在生产实践中由于各种原因造成一些煤矿滞留有处于悬空状态的煤层，或受当时生产技术条件所限，上部煤层为难采煤层；或因上部煤层煤质、厚度、价格等因素在当时处于不宜开采状态。但随着生产技术水平的提高、煤炭价格的上涨、煤矿生产技术体系的完善，这些曾经处于不宜开采状态的煤层又会具备客观的开采价值，尤其是对于一些资源临近枯竭的老矿井，若能将处于悬空状态的煤层安全、合理地开采，将会在延长矿井的服务年限、提高资源回收率、提高矿井生产系统的利用效率等方面创造出巨大的经济和社会效益。所以国内外也有一些有益的尝试与探索，总体来说有以下两种情况：一是主动上行开采，即矿山开采设计时为消除或改善中组或上组煤层的不利条件而采取的先下后上顺序的开采方式，其目的是使上部煤层降低其瓦斯含量或者卸压或者疏干；另一种是被动上行开采，即矿山开采时由于客观原因开采已采煤层水平的上覆煤层，其目的是节约资源，提高生产效率和经济效益。
2.1.1上行开采首先是开采下部煤层，其上覆岩层稳定后，再开始开采上部煤层，这样就必须确定上、下煤层之间的距离，只有在层间距适当的时候才能有条件采用上行开采，否则就无法进行上行开采。当下部煤层开采后，采空区上覆岩层必然产生移动变形，从而产生冒落带、裂隙带和弯曲下沉带三带。
2.1.2不同倾角、不同岩性的岩层及不同组合的覆岩，其移动规律及破坏规律是不同的。对于缓倾斜煤层，当煤层顶板覆岩内为坚硬、中硬、软弱、极软弱岩层或其互层时，冒落带和裂隙带的高度都是不一样。当上下两层煤的最小垂距h大于煤层的冒落带Hm时，上下煤层的裂隙带最大高度取标高最高者作为两层煤的裂隙带最大高。通常对下部煤层的影响主要是冒落带，对上部煤层的开采影响主要是裂隙带，弯曲下沉带对上部煤层的影响不是太大。
2.1.3根据煤岩层破坏的特征，从上行开采的需要出发，又关系到裂缝带的高度，为了保证下部煤层开采以后所形成的裂缝带不波及到上部开采煤层，必须确定冒落带和裂缝带的高度。
2..2冒落带
影响冒落带的因素除采高以外，还与岩石的碎胀系数有关。一般来说，岩石比较软时，岩石碎胀系数就小；岩石比较硬时，岩石碎胀系数就大。
2.3 裂缝带
在上行开采过程中，为了保证上部煤层在整体结构上不至于遭到破坏，通过计算导水裂缝带的高度，可以确定上行开采时上、下煤层之间的允许距离。影响导水裂缝带高度的主要因素是采出煤厚、煤层倾角、顶板岩性、采后时间等。围岩的特性，包括下部已冒落岩石压实后残余碎胀系数的大小，以及上覆岩层的硬度和力学性质对导水裂缝带的高度也起重要作用。
3 针对矿井大采深及地质构造复杂的特征，开展了复杂地质环境下地表岩移变形特征及建筑物下开采技术研究。
协庄井田位于为莲花山与蒙山间的山间凹地半缓阶地形丘陵，区内绝大部分为农用耕地，土地肥沃，环境舒适宜人，矿井上方地面人口较多，建筑物也比较密集，这就需要开采煤矿时注意地面建筑物的保护，给开采工作带来了一定的困难。协庄煤矿技术人员通过设置多处岩移观测站，仔细勘察地表和开采煤层上覆岩层形变，记录大量观察數据，经过综合分析探明了地表移动变形参数和变形规律，并在科学计算和分析数据的支持下，制定了科学开采、绿色开放的方案。
4 研究应用废弃矸石综合利用技术，实现土地塌陷治理、下井充填
以往的煤炭开采过程中，大量的矸石被开采出来，运输到地面上，堆积成矸石山，这不仅加大了企业的运输成本，更造成了生态环境的污染。协庄煤矿通过近几年的矸石置换煤炭技术的推广应用，很好的解决了这一问题。煤矸石充填采空区的采煤方法是实现煤矿绿色开采的关键技术之一。矸石置换煤炭技术是通过井下分矸系统分离矸石和煤，经煤运到井上，而矸石直接在井下填充采空区。矸石置换煤炭技术使得矸石量大幅减少，同时应用矸石充填采空区技术将矸石填充到采空区，填充效果很好。通过矸石填充采空区，地面上的矸石山得以消除，矿山得到美化，实现了企业发展与环境保护的双赢，这一技术的应用对促进了我国煤炭开采利用和环境保护的和谐发展有重要的意义。
5 实施热电联产技术研究，建设节能环保电厂，实现资源综合利用
实施锅炉改造工程，实现环保节能目的。协庄煤矿矸石热电厂于1995年12月投产运营， 2005年5月电厂开始进行锅炉改造工程，将原有的三台35t/h循环流化床锅炉拆除，新增加两台75t/h循环流化床锅炉。对原有除尘、脱硫等设备更新，新增气力输灰系统。锅炉改造工程完工后达到污染物大幅度削减的目的。煤泥、煤矸石经锅炉燃烧后产生的灰、渣，一部分出售到周围水泥厂用来造水泥，另一部分由协庄矿投资建设的年产3000万块的机械化制砖生产线生产免烧多孔砖，其质量水平超过常规粘土砖，实现灰渣零排放。
6 研究运用水处理技术，提高水资源的综合利用率。
协庄煤矿大力开展用水节水的管理创新、制度创新和技术创新活动，采取地面生活生产用水综合利用、生产废工业污水回用、供水系统优化、煤泥水闭路循环、煤泥水综合治理和加强用水管理等措施，大力推进节水技术进步，全面推进企业节水工作，特别是近几年，协庄煤矿运用“矿井水恒温利用技术”，建立井下超磁净化水处理工艺系统，以水资源的可持续利用支持企业的可持续发展，以节水促减排成效显著。
协庄煤矿在注重企业效益的同时，坚持走绿色节能的发展道路，实现企业发展和环境保护的和谐发展。近年来，协庄煤矿积极探索新技术，不断赋予煤矿绿色开采的新内涵，从绿色开采理念和开采技术上为煤炭企业走内涵挖潜、集约发展的新型工业化之路提供了成功的经验。
参考文献
[1]刘元明，丁瑞，田伟，等.煤矸石井下充填置换煤技术的研究与应用[J].煤炭加工与综合利用，2009，5.
[2]孙华璋，付振峰.煤矿以矸换煤技术研究与应用[J].山东煤炭科技，2007（5）：27-28.
关键词：绿色开采技术；研究；循环经济
中图分类号：TE53文献标识码： A
传统的煤炭开采技术落后，发展模式粗放，不仅降低了企业利润，给企业生产带来了安全隐患，同时，生态环境也遭到了破坏，引发了社会矛盾。因此，煤炭企业的发展需要制定长远地、科学地战略目标，要打造节能、环保、循环、高效的开采方式，以实现企业和社会的多赢。本文以协庄煤矿为例，探讨了煤炭企业的绿色开采技术。
1 实施以矸换煤充填开采技术，实现科学开采和有效保护并行
科学开采就是要摒弃传统的生产—排放—治理的老路，坚持落实科学发展观，革新“掘进”、“采煤”二元开采模式，将“处理”纳入矿井整体设计，淘汰落后的生产工艺，实现高效生产与生态环保的统一。协庄煤矿自2005年下半年开始研究、实施“以矸换煤”技术，先是研究应用了综采工作面高效机械化以矸换煤技术，这项技术的应用避免了煤矸石升井上山的工作，而是将煤矸石通过轨道运输巷、翻笼、矸石仓、给料机等环节输送粉碎，最后填充到巷道内，不仅减少了污染排放，还提高了煤炭资源的开采量。
2 煤矿上行开采技术
2.1矿山煤层开采时，一般开采顺序都是沿着自上而下的顺序进行，自下而上的开采方式在实际中应用不多。但在生产实践中由于各种原因造成一些煤矿滞留有处于悬空状态的煤层，或受当时生产技术条件所限，上部煤层为难采煤层；或因上部煤层煤质、厚度、价格等因素在当时处于不宜开采状态。但随着生产技术水平的提高、煤炭价格的上涨、煤矿生产技术体系的完善，这些曾经处于不宜开采状态的煤层又会具备客观的开采价值，尤其是对于一些资源临近枯竭的老矿井，若能将处于悬空状态的煤层安全、合理地开采，将会在延长矿井的服务年限、提高资源回收率、提高矿井生产系统的利用效率等方面创造出巨大的经济和社会效益。所以国内外也有一些有益的尝试与探索，总体来说有以下两种情况：一是主动上行开采，即矿山开采设计时为消除或改善中组或上组煤层的不利条件而采取的先下后上顺序的开采方式，其目的是使上部煤层降低其瓦斯含量或者卸压或者疏干；另一种是被动上行开采，即矿山开采时由于客观原因开采已采煤层水平的上覆煤层，其目的是节约资源，提高生产效率和经济效益。
2.1.1上行开采首先是开采下部煤层，其上覆岩层稳定后，再开始开采上部煤层，这样就必须确定上、下煤层之间的距离，只有在层间距适当的时候才能有条件采用上行开采，否则就无法进行上行开采。当下部煤层开采后，采空区上覆岩层必然产生移动变形，从而产生冒落带、裂隙带和弯曲下沉带三带。
2.1.2不同倾角、不同岩性的岩层及不同组合的覆岩，其移动规律及破坏规律是不同的。对于缓倾斜煤层，当煤层顶板覆岩内为坚硬、中硬、软弱、极软弱岩层或其互层时，冒落带和裂隙带的高度都是不一样。当上下两层煤的最小垂距h大于煤层的冒落带Hm时，上下煤层的裂隙带最大高度取标高最高者作为两层煤的裂隙带最大高。通常对下部煤层的影响主要是冒落带，对上部煤层的开采影响主要是裂隙带，弯曲下沉带对上部煤层的影响不是太大。
2.1.3根据煤岩层破坏的特征，从上行开采的需要出发，又关系到裂缝带的高度，为了保证下部煤层开采以后所形成的裂缝带不波及到上部开采煤层，必须确定冒落带和裂缝带的高度。
2..2冒落带
影响冒落带的因素除采高以外，还与岩石的碎胀系数有关。一般来说，岩石比较软时，岩石碎胀系数就小；岩石比较硬时，岩石碎胀系数就大。
2.3 裂缝带
在上行开采过程中，为了保证上部煤层在整体结构上不至于遭到破坏，通过计算导水裂缝带的高度，可以确定上行开采时上、下煤层之间的允许距离。影响导水裂缝带高度的主要因素是采出煤厚、煤层倾角、顶板岩性、采后时间等。围岩的特性，包括下部已冒落岩石压实后残余碎胀系数的大小，以及上覆岩层的硬度和力学性质对导水裂缝带的高度也起重要作用。
3 针对矿井大采深及地质构造复杂的特征，开展了复杂地质环境下地表岩移变形特征及建筑物下开采技术研究。
协庄井田位于为莲花山与蒙山间的山间凹地半缓阶地形丘陵，区内绝大部分为农用耕地，土地肥沃，环境舒适宜人，矿井上方地面人口较多，建筑物也比较密集，这就需要开采煤矿时注意地面建筑物的保护，给开采工作带来了一定的困难。协庄煤矿技术人员通过设置多处岩移观测站，仔细勘察地表和开采煤层上覆岩层形变，记录大量观察數据，经过综合分析探明了地表移动变形参数和变形规律，并在科学计算和分析数据的支持下，制定了科学开采、绿色开放的方案。
4 研究应用废弃矸石综合利用技术，实现土地塌陷治理、下井充填
以往的煤炭开采过程中，大量的矸石被开采出来，运输到地面上，堆积成矸石山，这不仅加大了企业的运输成本，更造成了生态环境的污染。协庄煤矿通过近几年的矸石置换煤炭技术的推广应用，很好的解决了这一问题。煤矸石充填采空区的采煤方法是实现煤矿绿色开采的关键技术之一。矸石置换煤炭技术是通过井下分矸系统分离矸石和煤，经煤运到井上，而矸石直接在井下填充采空区。矸石置换煤炭技术使得矸石量大幅减少，同时应用矸石充填采空区技术将矸石填充到采空区，填充效果很好。通过矸石填充采空区，地面上的矸石山得以消除，矿山得到美化，实现了企业发展与环境保护的双赢，这一技术的应用对促进了我国煤炭开采利用和环境保护的和谐发展有重要的意义。
5 实施热电联产技术研究，建设节能环保电厂，实现资源综合利用
实施锅炉改造工程，实现环保节能目的。协庄煤矿矸石热电厂于1995年12月投产运营， 2005年5月电厂开始进行锅炉改造工程，将原有的三台35t/h循环流化床锅炉拆除，新增加两台75t/h循环流化床锅炉。对原有除尘、脱硫等设备更新，新增气力输灰系统。锅炉改造工程完工后达到污染物大幅度削减的目的。煤泥、煤矸石经锅炉燃烧后产生的灰、渣，一部分出售到周围水泥厂用来造水泥，另一部分由协庄矿投资建设的年产3000万块的机械化制砖生产线生产免烧多孔砖，其质量水平超过常规粘土砖，实现灰渣零排放。
6 研究运用水处理技术，提高水资源的综合利用率。
协庄煤矿大力开展用水节水的管理创新、制度创新和技术创新活动，采取地面生活生产用水综合利用、生产废工业污水回用、供水系统优化、煤泥水闭路循环、煤泥水综合治理和加强用水管理等措施，大力推进节水技术进步，全面推进企业节水工作，特别是近几年，协庄煤矿运用“矿井水恒温利用技术”，建立井下超磁净化水处理工艺系统，以水资源的可持续利用支持企业的可持续发展，以节水促减排成效显著。
协庄煤矿在注重企业效益的同时，坚持走绿色节能的发展道路，实现企业发展和环境保护的和谐发展。近年来，协庄煤矿积极探索新技术，不断赋予煤矿绿色开采的新内涵，从绿色开采理念和开采技术上为煤炭企业走内涵挖潜、集约发展的新型工业化之路提供了成功的经验。
参考文献
[1]刘元明，丁瑞，田伟，等.煤矸石井下充填置换煤技术的研究与应用[J].煤炭加工与综合利用，2009，5.
[2]孙华璋，付振峰.煤矿以矸换煤技术研究与应用[J].山东煤炭科技，2007（5）：27-28.