??? [摘要]闡述了煤礦綠色開采的提出、概念及綠色開采技術體系。綠色開采技術的主要內容應包括:保水開采、建筑物下采煤與離層注漿減沉、條帶與充填開采、煤與瓦斯共采、煤巷支護與部分研石的井下處理、煤炭地下氣化等，介紹了基于巖層控制的關鍵層理論開展的綠色開采技術研究與實踐成果。
??? [關鍵詞]綠色開采;關鍵層理論;巖層移動
??? 1煤礦綠色開采的提出
??? 黨的十六大報告明確提出“……走出一條科技含量高，經濟效益好，資源消耗低，環境污染少，人力資源優勢得到充分發揮的新型工業化路子。”因此，必須充分考慮我國資源相對短缺，環境比較脆弱的基本特點，建立起適合我國國情的資源節約、環境友好的新型工業化發展道路。
??? 近期提出的循環經濟(recycling economy)是指遵循自然生態系統的物質循環和能量流動規律重構經濟系統[’}，將經濟活動高效有序地組織成一個“資源利用－綠色工業－資源再生”的封閉型物質能量循環的反饋式流程，保持經濟生產的低消耗、高質量、低廢棄，從而將經濟活動對自然環境的影響破壞減少到最低程度。它不同于傳統經濟的“高開采、低利用、高排放”，而是達到“低開采、高利用、低排放”的可持續發展目標。顯然，此處的‘綠色工業”是廣義的概念，應由各個工業部門去實現。對礦業來說就是要實現“綠色礦業”。“綠色礦業”的核心內容之一就是要實現“綠色開采”。
??? “綠色開采”的內涵是努力遵循循環經濟中綠色工業的原則，形成一種與環境協調一致的，努力去實現“低開采、高利用、低排放”的開采技術。
礦區在開發建設之前與周圍環境是協調一致的，而進行開發建設后，強烈的人為活動便使環境發生巨大的變化，由此形成了礦區獨特的生態環境問題，如造成農田以及建筑物破壞，村莊遷徙，矸石堆積，使河川徑流量減少，以及地下水供水水源干枯，在地面導致的土地沙漠化，由于開采而使礦物內的有害物質流入地下水中等。我國目前的煤礦生產是在以下兩種情況下進行的:一是生產成本不完全。如投入不足;技術裝備落后;安全設施欠帳;工人工資太低。二是相關費用支付不全。如礦產資源費以及植被恢復，地面塌陷與水損失;污染治理等。提出并形成綠色開采技術是為了正視開采對環境造成的影響和破壞，并有清醒的認識與足夠的估量，以便提出必要的對策和對政府提出必要的政策建議。
??? 煤炭開采形成的環境問題主要為:
??? (1)對土地資源的破壞和占用。煤炭開采對土地資源的破壞損害，井下開采以地表塌陷和矸石山壓占為主，而露天開采則以直接挖損和外排土場壓占為主。
??? (2)對水資源的破壞和污染。煤炭開采過程中，進行的人為疏干排水和采動形成的導水裂隙對煤系含水層的自然疏干，破壞了地下水資源。同時開采還可能污染地下水資源。
??? (3)對大氣環境的污染。主要來自礦井排出的煤層瓦斯抽放和煤礦矸石山的自燃。
??? 以山西省為例，1949－1998年共生產原煤56億多t，地面塌陷破壞面積達666 000多h m2，其中40%是耕地。研石山占地2 000多h m2。至1998年煤炭地下采空面積達1 300 km2(全省面積的1 %)。采煤破壞地下水4.2億 m3 / a，地表水遷流減少，導致井水位下降或斷流共計3 218個，影響水利工程433處，水庫40座，輸水管道793 890 m ;造成1 678個村莊，812 715口人，108 241頭牲畜飲水困難。使本來缺水的山西環境受到進一步破壞。平均每采萬t原煤造成塌陷土地0.2 hm2，每年新增塌陷地約2萬h m2。
??? 礦井瓦斯即煤層氣，它是比CO2還嚴重的溫室氣體，也是導致煤礦重大安全事故的根源。據初步估計，我國2 000 m淺范圍內具有30 - 35萬億m3煤層氣資源，居世界前列。但由于我國煤層透氣性小，難以在開采前抽出。建國以來，我國煤礦發生煤與瓦斯突出事故1 500余次，僅2001年由于瓦斯事故的死亡人數達2 356人，為煤礦總死亡人數的40%。煤礦每年排放瓦斯70-190億m3。同時瓦斯又是最好的清潔能源，因此必須加以利用，變害為寶。
??? 由此可見，提出并盡快形成煤礦的“綠色開采技術”已迫在眉睫。事實上，筆者從20世紀90年代初已開始了有關“綠色開采技術”的研究和實踐。在長期研究和實踐的基礎上，正式提出了煤礦綠色開采的理念及其技術體系[2]。
2綠色開采的內涵與技術體系
??? 從廣義資源的角度論，在礦區范圍內的煤炭、地下水、煤層氣(瓦斯)、土地以至于煤研石以及在煤層附近的其他礦床，都應該是經營這個礦區的開發對象而加以利用。
??? 而原來對礦井瓦斯的定義是:“礦井中主要由煤層氣構成的以甲烷為主的有害氣體”。而在礦井水文地質類型劃分中認為:“根據礦井水文地質條件、涌水量、水害情況和防治水難易程度，劃為……類型”。顯然，上述概念將原本為礦區資源的瓦斯和水單純作為有害物來對待是不合適的。
煤礦綠色開采以及相應的綠色開采技術，在基本概念上是從廣義資源的角度上來認識和對待煤、瓦斯、水等一切可以利用的各種資源;基本出發點是防止或盡可能減輕開采煤炭對環境和其他資源的不良影響;目標是取得最佳的經濟效益和社會效益。根據煤礦中土地、地下水、瓦斯以及矸石排放等，“綠色開采技術”主要包括以下內容:①水資源保護—形成“保水開采”技術;②土地與建筑物保護—形成離層注漿、充填與條帶開采技術;③瓦斯抽放—形成“煤與瓦斯共采”技術;④煤層巷道支護技術與減少矸石排放技術;⑤地下氣化技術。這些內容構成的綠色開采技術體系簡要表達如圖1所示。?

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