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煤矿绿色开采有了新技术

2022-05-27 08:49来源:中国能源报关键词:煤炭煤炭资源煤矿绿色开采收藏点赞

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记者近日从中国矿业大学获悉,2015年以来,该校岩层移动与绿色开采团队具有自主知识产权的覆岩隔离注浆充填技术已累计在13个矿区成功应用,覆盖安徽、山西、山东、河南、河北、内蒙古等地,为矿井绿色开采带来了新希望。

我国煤炭资源开发利用强度大,采矿活动中也面临着地表塌陷、建筑破坏、固废排放、含水层破坏等一系列环境问题。据统计,每开采万吨煤炭造成的塌陷面积平均约3.6亩,每年产出的煤矸石达6亿吨以上,约占全国大宗固废的18.3%。随着经济、社会、文明的发展,“搬不动、塌不起、排不掉”成为常态,低损伤开采技术已成为矿区可持续与和谐开发的迫切需求。

“自2000年来,随着煤矿绿色开采理念逐步深入人心,利用充填技术控制煤矿采空区地表得到了快速发展。可以说,‘充填’是矿区的源头减损开采技术,但一直以来囿于充填采煤效率低、投入大、技术成本高等,始终限制着其进一步推广。”中国矿业大学岩层移动与绿色开采团队带头人许家林教授向记者坦言。

截至目前,13个矿区的应用实践证明,覆岩隔离注浆充填技术正是解决上述难题的优解。“这一技术可在不影响井下作业的前提下,通过地面钻孔向关键层下方采动裂隙进行注浆充填,产生‘压下托上’的作用,从而在关键层下方形成支撑体,阻止关键层断裂,有效解决了煤矿开采中的地表沉陷控制、煤基固废处置、水资源保护、采动矿震防治等采矿工程难题。”许家林说。

中国矿业大学岩层移动与绿色开采团队轩大洋副教授进一步向记者介绍,该技术所用充填物质为煤粉灰、尾砂、煤矸石等,采充互不干扰,可大幅提高采煤工作面效率与采出率,在地表减沉、固废减排、减震防冲、保水开采等方面有着良好的应用,打破了充填开采效率低、成本高的束缚,单工作面采煤产量可达到300万吨/年,吨煤充填成本仅为40元—60元,地表保护区域下沉系数也可控制在0.1以内,是高效低成本的充填开采技术,实现了煤矿绿色开采的重大创新,填补了国内外空白。

以淮北矿区为例,该矿区地跨华东四市六县,区内地势平坦、经济较好、人口稠密、村镇密集,建(构)筑物压煤问题十分突出。据统计,矿区压煤量占比高达58.6%,部分矿井甚至达到了80%。“搬不动、塌不起”是矿区发展的真实写照。“但是,淮北矿区煤种以稀缺炼焦煤为主,压煤开采对于矿区可持续发展及能源战略意义重大。”轩大洋说。

相关资料显示,2009年以来,淮北矿业陆续将覆岩隔离注浆充填技术应用在9对矿井的开采中,不仅保持了矿井的生产稳定和近2万名煤矿职工的生活安定,还累计减少耕地损失14588亩,减少失地农民6947人,使30个村庄2万余人免于迁村之累,同时开采影响区内10家规模以上工业企业和数百家商户保持了正常的生产经营,实现了资源开采和地方经济的协调发展。

“覆岩隔离注浆充填绿色采矿技术为充分利用建(构)筑物压覆下的煤炭资源,延长矿井寿命,实现可持续发展找到了技术可行、经济合理的技术手段和工程方法。”许家林指出,截至目前,这项技术已解放13个矿区的建(构)筑物等压覆煤炭资源3000余万吨,为我国东部经济较发达、煤炭资源渐趋枯竭地区的建(构)筑物压覆下煤炭资源充分利用、环境和耕地保护,维持矿区经济与社会的可持续发展提供了成功的工程范例,也为我国西部干旱、半干旱地区煤炭开采的水资源和生态保护提供了可供借鉴的经验。

“未来,覆岩隔离注浆充填技术将在煤矿减沉、减排、减震与保水开采中继续发力,我们将在实践中不断总结完善,继续用科学理论引领创新发展,助力‘双碳’目标。”许家林表示。

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