要求 共18学时，讲课3~4次； 考核方式以交学术论文为主，字数不少于5000字，内容采矿工程最新学术动态； 提交时间最迟为本学期第15周五； 提交方式为A4纸打印。 对土地资源的破坏和占用 井工开采以地表塌陷和矸石山压占为主，而露天开采则以直接挖损和外排土场压占为主。 平均每采万吨原煤造成塌陷土地0.2公顷，每年新增塌陷地约0.5亿公顷。 以山西省为例，煤炭地下采空面积达1500Km2（占全省面积的1%多）。 煤炭开采形成的环境问题之二 水资源的破坏和污染 煤炭开采过程中，人为疏干排水和采动形成的导水裂隙对煤系含水层的自然疏干，破坏了地下水资源。同时开采还可能污染地下水资源。 以山西为例，采煤破坏地下水4.2亿m3/a，导致井水位下降或断流共计3218个，影响水利工程433处，水库40座，输水管道793890m；造成1678个村庄、812715口人、108241头牲畜饮水困难。使本来缺水的山西环境受到进一步破坏。 煤炭开采形成的环境问题之三 对大气环境的污染 主要来自矿井排出的瓦斯和矸石山的自燃。 瓦斯即煤层气，它是比CO2还严重的温室气体，也是导致煤矿重大安全事故的根源。同时瓦斯又是最好的清洁能源。 建国以来,我国煤矿发生煤与瓦斯突出事故1500余次,仅2001年由于瓦斯事故的死亡人数达2356人，为煤矿总死亡人数的40%。 煤矿每年向大气排放瓦斯70-190亿m3。，必须加以利用，变害为宝。 煤炭开采形成的环境问题之四 对地面建筑物及人文环境的破坏 导致村庄被迫迁徙。 以淮南矿业集团为例，2008年，顾桥镇搬迁问题。 兖州矿业集团。 煤矿的“绿色开采技术”的开展与应用已迫在眉睫。 事实上，中国矿业大学教授钱鸣高院士及其领导的课题组，从20世纪九十年代初已开始了有关“绿色开采技术”的研究和实践。在长期研究和实践的基础上，钱鸣高院士正式提出了煤矿绿色开采的理念及其技术体系。 煤矿绿色开采以及相应的绿色开采技术,在基本概念上是从广义资源的角度上来认识和对待煤、瓦斯、水、土地等一切可以利用的各种资源； 基本出发点是从开采的角度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、环境效益和社会效益。 煤矿绿色开采的特点之一 矿井瓦斯定义：矿井中主要由甲烷为主的有害气体。---煤层气 瓦斯抽放----煤层气开采（抽采） 矿井水文地质类型：根据矿井水文地质条件、涌水量、水害情况和防治水难易程度，……类型。            显然，上述概念将原本为矿区资源的瓦斯和水单纯作为有害物来对待是不合适的。  煤矿绿色开采的特点之二 从开采的角度采取措施，从源头消除或减少采矿对环境的破坏；而不是先破坏后治理。因而，矸石的井上处理与土地复垦是属于环境治理问题，而不属于绿色开采问题。 煤矿绿色开采的特点之三      开采引起环境与主要安全问题的发生都与开采后造成的岩层运动有关（岩体不破坏上述问题都不会发生），因而，绿色开采的重大基础理论为：     （1）采矿后岩层内的“节理裂隙场”分布以及离层规律；     （2）开采对岩层与地表移动的影响规律。     （3）水与瓦斯在裂隙岩体中的渗流规律；     （4）岩体应力场分布规律及岩层控制技术      岩层控制的关键层理论，为煤矿绿色开采技术的发展提供了理论基础。      因而，一定程度上绿色开采技术可叫做“基于岩层控制的绿色开采技术”。 中国煤矿瓦斯抽采量的增长情况 突水 水源 隔水关键层 天 然 构 造 采 动 裂 隙 突水通道 判别隔水关键层的位置 井下电法探测、开采地质条件等 判别隔水关键层结构稳定性 开采设计、关键层理论分析等 判别隔水关键层渗流稳定性 渗流突变理论、井下电法探测等 渗流突变通道的控制 优化采场设计、注浆改造加固等 安全开采   隔水关键层保护原理  稳定 稳定 四、煤矿突水灾害防治技术 采场底板突水防治——龙固矿21201工作面为例 5.  工程应用实例 四、煤矿突水灾害防治技术 目标：安全开采 采矿地质条件分析 太原组21煤,距奥灰45m,水压4.0MPa; 突水系数是临界值的1.5倍; 采深460m，采高1.5m; 底板隔水关键层6.3m，σ=5.5MPa 隔水关键层结构 稳定性判别 井下电法探测，3条隐伏含水断层，发育深度16~30m； 关键层破断分析，破断裂隙深度38m 隔水关键层渗流 稳定性分析 渗流突变理论分析，工作面推进200m隐伏含水断层处有突水危险 渗流突变通道控制  隔水关键层加固措施，局部注浆加固 底板破坏区域的数值模拟          底板注浆区域的岩石采样 底板注浆钻孔布置图  采场底板突水防治实例分析资料 四、煤矿突水灾害防治技术 采场顶板突水防治 ——俄布矿E11022工作面为例 目标：安全开采 采矿地质条件分析 浅理深150m，煤厚3.8m 顶板粗砂岩66m 覆岩砂砾互层（含水层） 地表有过境水 隔水关键层结构 稳定性分析 结构关键层破断，则隔水关键层失稳 严格保护结构关键层的完整性 宽条带(短壁)综采，采宽60m，煤柱宽20m 四、煤矿突水灾害防治技术 采动裂隙场分布 顶板贯通裂隙 宽条带开采设计 结构关键层 采动覆岩渗流场 采场顶板突水防治实例分析资料 四、煤矿突水灾害防治技术 五、保水采煤技术 全矿区保水采煤分区与保水对策 控制隔水关键层结构与渗流稳定 水资源转移存储与综合利用 主要技术特点 ——以神东矿区为例 1.  全矿区保水采煤分区与保水对策 水文地质结构系统分析与保水分区 五、保水采煤技术 5种隔水层结构 Ⅰ 多层隔水层结构 Ⅱ 高位隔水层结构 Ⅲ  低位隔水层结构 Ⅳ  隔水层侧切结构 五、保水采煤技术 神东矿区保水采煤对策 表1  神东矿区水资源赋存及保护对策 常规开采 弱 直罗组砂岩 延安组砂岩 裂隙含水层 基岩裂隙水 保护隔水关键层、 转移存贮等 弱-强 萨拉乌苏组 含水层 第四系潜水 侧向保水煤柱 强 烧变岩带 孔洞含水层 烧变岩孔洞水 保护区范围内限采 强 河谷及其附近 第四系含水层 地表水和水源地 保水方法和 关键技术 富水性 赋存条件 水资源类型 五、保水采煤技术 隔水关键层结构与渗流稳定性 结构稳定判据 ＜  刚度： 强度： l1＜ln+1  渗流稳定判据  2. 控制隔水关键层结构与渗流稳定 ＜ 1 五、保水采煤技术 三、煤与瓦斯共采技术 三、煤与瓦斯共采技术 Ⅰ-冒落带，Ⅱ-裂隙带，Ⅲ-弯曲下沉带 A-煤壁支撑影响区，B-离层裂隙区，C-重新压实区 走向高抽巷 三、煤与瓦斯共采技术 倾向高抽巷 三、煤与瓦斯共采技术 倾向穿层孔 三、煤与瓦斯共采技术 顶板走向孔 三、煤与瓦斯共采技术 地面钻井 三、煤与瓦斯共采技术 三、煤与瓦斯共采技术 三、煤与瓦斯共采技术 底板巷 穿层钻孔 三、煤与瓦斯共采技术 底板巷 穿层钻孔 三、煤与瓦斯共采技术 1965 2007 1995 1985 150 600 4400 328 阳泉、淮南、水城、盘江、松藻、晋城、抚顺 、淮北等10个矿业集团年抽采量超过1亿立方米 山西、辽宁、安徽、重庆等5个省市年抽采量超过2亿立方米 3.  煤与瓦斯共采效果 三、煤与瓦斯共采技术 1977年以来全国煤炭产量与死亡人数 三、煤与瓦斯共采技术 四、煤矿突水灾害防治技术 研究现状与不足 关键科学问题 重点研究内容 主要研究进展 工程应用实例 矿井突水的地质特征

煤炭资源绿色开采研究进展.ppt