煤炭資源的綠色開采以及對衝擊地壓和地表沉陷綜合治理
資源型企業的普遍發展規律，即是“勘探—前期開采—擴大生產—鼎盛—衰退—枯竭”過程。為此原來的煤炭企業基地除了生產煤炭沒有其它經濟優勢，相當一些因煤炭開發而出名的企業，因為長久的開發造成地麵沉陷、矸石堆積如山、地下水係破壞，現在又由於進入資源枯竭更難以轉變為優勢。這些企業隨著經濟的發展，綠色GDP係統的構造，不僅要麵臨著人員、安全的壓力，還進一步麵臨對環境保護的壓力。
在市場經濟條件下，使原有的企業，尤其是資源即將枯竭的企業處境十分不利。在煤炭的供不應求情況下，矛盾不突出，一旦供大於求，企業自身沒有任何協調能力，又將陷於困境。象同煤集團同家梁礦現就處於這種情況。
為此對於今後的煤炭開采，煤炭企業必須轉變理念，以經濟、安全、環保三大原則促進煤炭工業得到健康、可持續發展。雖然提高煤炭生產經濟性是煤炭企業提升競爭力和必然選擇，但要想提高煤炭生產經濟性，就必須逐步完善煤炭生產的綠色GDP係統，使企業、社會、環境進入和諧發展的軌道。不管是新建井，還是資源接近枯竭井，都必須本著煤炭資源綠色開采的原則，來提升企業的可持續發展空間。
下麵就以同煤集團同家梁礦作為實例，對煤炭資源環保型開采以及衝擊地壓和地表塌陷綜合治理的技術進行一些簡單探討。
1、礦井概況
同家梁井田位於大同市西南部南郊區境內，地理坐標為：東經112°58′29″-113°06′41″，北緯40°00′02″-40°03′11″。井田麵積
1.1礦井生產建設概況
同家梁礦開采曆史久遠，經過幾次技術改造，礦井設計生產能力達到3000 kt。該礦批準開采所有侏羅係可采煤層，現已采動過7-3、8、9、11、12、14、15號煤層。目前，一水平1080水平報廢，1040水平也基本結束，現全部轉入二水平1035和1013水平。現主采11、12、14號煤層。開采方式為前進式開采。
1.2 以往開采情況
我礦是一個有60多年開采曆史的老礦，開采煤層為侏羅係大同組，主要開采11#、12#和14#層煤，井田位於大同煤田向斜軸部的東南部。為近水平煤層，煤層厚1.7～3
東部主要以刀柱和倉房開采為主；中部主要以短壁和長壁開采，長壁開采數量不大且走向長度較短；西部主要以長壁開采。
1.3地質災害破壞情況
(1)、對水係破壞
第四紀含水層現大部分已遭到破壞，井田範圍內井、泉已多年幹枯，同時造成地表植被大麵積枯死。
(2)、對村莊、耕地、公路等的破壞。
(3)、有害氣體外泄
通過地表裂縫井下有害氣體外泄，破壞了地表植被和生態平衡；矸石山自燃，造成空氣汙染，並形成各種對人體有害的有害氣體。
2、對以後煤炭資源環保型開采的幾點建議
2.1 隨采隨治
(1)在水係下開采，盡量采用倉房式開采，並及時對開采部分進行充填。
(2)利用綜采開采時，應做到對采空區用煤矸石及時進行充填，並采用深孔注液方法，來減輕裂隙延伸長度。目前，利用煤矸石和廢舊石料作為充填，是比較合理的一種選擇。
同時在地麵種植大量植被，形成大麵積保水工程。
2.2 洗煤與廢水處理
(1)要對所有采出煤炭進行洗選，並且要逐步提升洗煤工藝。這不僅能提高煤炭的品牌和知名度，更是提高煤炭經濟性的必須選擇。
(2)井下水現已全部經過井下淡化泵房進行循環利用；對於井上廢水要全部通過廢水處理係統進行處理，減少外排，這同時也是節能減耗的一項重要途經。
2.3 矸石的再利用
(1)作為土地複墾和充填地麵塌陷的材料。
(2)作為製磚或其它工藝品材料。$Page_Split$
3、對衝擊地壓和地表塌陷的綜合治理技術探討
3.1 經驗數據03manbetx
我礦開采煤層均為細砂岩和中粗砂岩頂板，岩石堅硬，整體性強，一般采取強製放頂措施，但限於生產技術條件，一般處理冒落高度在4～5M左右，即處理了堅硬的直接頂的下位岩層。而
由於東部主要以刀柱和倉房開采為主，所以地表沉陷並不明顯，也無規律可循，地表裂縫較發育；中部主要以短壁和長壁開采，長壁開采數量不大且走向長度較短，所以現階段已在307、309盤區出現地表與工作麵布置相似的沉陷範圍，但沉陷量不大；西部主要以長壁開采，由於開采年代較短，所以現無明顯地麵沉陷。
從開采309盤區時，開始出現頂板整體壓力，當時采用了強支強放的措施，一直到開采11#層311盤區81114-81120工作麵時，才確定為衝擊地壓。
在開采過程中和開采後對地表的觀察03manbetx
結果看，在斷層破碎帶及頂板整體性不強的地段，衝擊地壓和地表沉陷並不明顯。
目前我們對衝擊地壓治理主要采取“支”、“放”、“卸”等綜合的防治措施有效地治理有重大危害性的衝擊壓力；對地裂縫主要采取地表填充方式進行初步治理；對受地表沉陷危險的居民住宅，僅采取避讓搬遷措施。
3.2岩層移動特點
(1)、地表變形明顯
侏羅係煤層全部采完後地表移動變形最大下沉深度可達
(2)、地表沉陷十分複雜。
我礦開采曆史長，采空區分布非常複雜。主要原因有二，一者為上部煤層古窯采空區的分布和大小，無詳盡的曆史記錄，另一者是在60多年的曆史中，曾多次變更井田邊界。采空區分布的複雜性、采煤方法和頂板管理的多樣化、覆岩構造和厚度的差異性，使得地表沉陷具有複雜性。
(3)、地表沉陷具突發性
我礦的煤層、頂板和覆岩堅硬且整體性好，頂板和覆岩的破壞形式絕大多數為切冒，僅是有一次性整體切冒或分層切冒區別而已，所以地表沉陷變形具突發性或陣發性。
(4)、地表沉陷具滯後性
地表沉陷具滯後性，且沉陷時間無規律可循，有可能是開采過後數年甚至數十年後產生。
(5)、地表沉陷受重複采動影響產生疊加
下部煤層的重複開采，特別是采用長壁式綜采工作麵開采，會使上部采空區本來已經趨於比較穩定的煤柱及頂板又不同程度地多次遭到破壞，與此同時地表也發生多次移動變形，地表變形疊加後，對地麵的破壞回更加嚴重。
(6)、地表沉陷不充分
地表沉陷後還遺留著難以估算的懸頂和空洞，下伏煤層還要繼續開采，因此，地表沉陷還會繼續。
回顧我礦的煤炭開采曆史，可以看到多種多樣的開拓方式、開采方法和頂板管理方法，可以看到地麵沉陷諸多的表現形式，也可以看到其諸多的特殊性。
3.3 治理方案提出及費用
(1)改變開采方式
我們首先從開采設計方案上著手，采用合理的配采方式，把刀柱、倉房和長壁開采相結合，並且采用錯位開采，減少頂板整體下沉量，來減輕地麵下沉。
這種方案雖然投資小，見效快，但這種方法卻與提高回采率、盡量增加資源回收力度不相符，尤其是會造成的頂板彈性能積聚，從而引發衝擊地壓發生。所以這種方法並不可取。
(2)加強放頂深度和縮小放頂間距
針對頂板特性，強化放頂工作。我們製定了工作麵淺孔和兩順槽及工作麵中部深孔爆破相結合的放頂方案。工作麵淺孔是破壞直接頂，分台階放頂，破壞老頂在煤柱側的懸頂。深孔爆破是為了斷頂，以降弱老頂的傳遞支承壓力，並且破壞其一次整體性下沉量，從而減輕地表沉陷量。
這種方案能減輕衝擊地壓，減緩地表下沉量。但投資較大，且放頂布眼準確度不高。對於整體治理大約需要費用600萬元左右。
(3)地麵打鑽進行充填
利用物探與鑽探相結合，利用鑽孔窺視儀和數據03manbetx
係統，對采空塌冒的空間進行科學03manbetx
，根據采動時間，利用地麵鑽孔逐步對這些空間進行充填，減小地表下沉量。
這種方案對於一次性治理成功率較大，擔投資較大，且科學含量較高。對於數據分析尤其重要。並且由於充填，將對後期下部煤層開采的防治水治理造成很多不穩定因素。對於整體治理大約需要費用1000萬元左右。
(4) 加強放頂深度和縮小放頂間距與地麵打鑽進行充填相結合
上述(2)、(3)方法相結合，開始先進行強化放頂工作，後從地麵對空間進行充填，達到綜合治理效果。
這種方案是相輔相成地對頂板整體來壓及地表沉陷進行綜合治理，既能對采動中的衝擊地壓進行預防，又能對采動後的嚴重衝出地壓進行治理，並且對地表沉陷及地裂縫起到良好效果。對於整體治理大約需要費用1500萬元左右。
4、結束語
煤炭資源的綠色開采和對地表沉陷等因采煤而發的地質災害進行綜合治理，本就是的互為一體的綜合發展方向，也是煤炭企業逐步向綠色GDP係統靠近的方向。
上述僅僅是我們對煤炭資源的綠色開采以及對衝擊地壓和地表沉陷綜合治理的一個初步構想，需要進一步的科學數據分析及科技力量的支持。
