煤炭綠色開采 技術(shù)指南

1本文件提供了煤炭綠色開采的指導(dǎo)，給出了煤炭綠色開采的總體原則和技術(shù)的建議。本文件適用于全省井工煤礦的綠色開采。2規(guī)范性引用文件下列文件中的內(nèi)容通過文中的規(guī)范性引用而構(gòu)成本文件必不可少的條款。其中，注日期的引用文件，僅該日期對應(yīng)的版本適用于本文件；不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB21522煤層氣（煤礦瓦斯）排放標(biāo)準(zhǔn)（暫行）GB/T39336沿空留巷高水材料巷旁袋式充填技術(shù)要求GB/T39337綜合機(jī)械化超高水材料袋式充填采煤技術(shù)要求GB/T39338綜合機(jī)械化固體充填采煤技術(shù)要求GB/T39834綜合機(jī)械化膏體袋式充填采煤技術(shù)要求GB/T41044煤礦區(qū)煤層氣抽采指南GB50215煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范GB50471煤礦瓦斯抽采工程設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)AQ1026煤礦瓦斯抽采基本指標(biāo)AQ1027煤礦瓦斯抽放規(guī)范DZ/T0315煤炭行業(yè)綠色礦山建設(shè)規(guī)范NB/T51007無煤柱煤與瓦斯共采技術(shù)規(guī)范NB/T51019固體充填材料壓實(shí)特性測試方法3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。2煤炭綠色開采GreenCoalMining指從源頭使煤炭開采對礦區(qū)環(huán)境的擾動量小于區(qū)域環(huán)境容量，實(shí)現(xiàn)資源開發(fā)利用最優(yōu)化和生態(tài)環(huán)境影響最小化，形成一種與環(huán)境協(xié)調(diào)一致的“高利用、低排放、近零破壞”的低碳開采技術(shù)。3.2煤炭綠色開采技術(shù)GreenTechniqueinCoalMining實(shí)現(xiàn)煤炭綠色開采過程中所采用的關(guān)鍵性、支撐性的開采技術(shù)。3.3煤矸石返井Coalganguereturnmine煤礦在開拓掘進(jìn)、采煤和煤炭洗選等生產(chǎn)過程中排出的含碳巖石，通過皮帶、管路等輸送系統(tǒng)返回至井下空區(qū)填埋的技術(shù)。3.4充填開采ExtractionwithBackStowing以主動保護(hù)生態(tài)環(huán)境為目的，通過充填系統(tǒng)在采空區(qū)內(nèi)充填矸石、粉煤灰、水砂等固廢充填物的一種開采方式。[來源：GB/T15663.7——2008.3.11]3.5保水開采Water-preservedMining在采煤過程中通過控制巖層移動、封堵導(dǎo)水通道等方式對水資源進(jìn)行保護(hù)，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)水資源的保護(hù)和資源化利用。3.6煤與瓦斯共采SimultaneousMiningofCoalandGas通過地面和井下抽采的方式，采用煤層采前、采中、采后等各類抽采技術(shù)，將煤礦井下瓦斯作為資源與煤炭共同采出，并進(jìn)行綜合利用。3.7無煤柱開采Non-pillarmining在采煤過程中不留護(hù)巷煤柱而采用其它方式維護(hù)回采巷道的開采技術(shù)。3.8小煤柱開采Small-pillarMining3沿著上一回采工作面的采空區(qū)，留設(shè)3～10m的小煤柱，掘進(jìn)下一個工作面順槽，改善沿空巷道圍巖的應(yīng)力環(huán)境、提高采區(qū)回采率的開采技術(shù)。3.9煤炭地下氣化UndergroundCoalGasification將煤炭資源在地下氣化的開采技術(shù)。4總體原則4.1堅(jiān)持政府引導(dǎo)和市場主導(dǎo)相結(jié)合，完善煤炭綠色開采相關(guān)激勵政策措施，調(diào)動煤炭企業(yè)和科研院所等市場主體活力，推進(jìn)煤炭綠色開采全面發(fā)展。4.2堅(jiān)持生態(tài)優(yōu)先與效益優(yōu)先的原則，將提升水資源保護(hù)能力、加強(qiáng)瓦斯綜合利用、加大固廢綜合利用和生態(tài)修復(fù)治理等內(nèi)容貫穿煤炭開發(fā)全過程。4.3堅(jiān)持區(qū)域布局和因地制宜相結(jié)合，堅(jiān)持安全生產(chǎn)和生態(tài)保護(hù)紅線思維，秉持技術(shù)可行、經(jīng)濟(jì)合理原則，因礦施策，穩(wěn)步推進(jìn)綠色開采。4.4堅(jiān)持先行先試與逐步推廣相結(jié)合，充分借鑒國內(nèi)外、省內(nèi)外已建成綠色開采煤礦的經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合自身實(shí)際，合理確定綠色開采試驗(yàn)區(qū)域與技術(shù)路線。5煤炭綠色開采技術(shù)5.1煤矸石返井煤礦在開拓掘進(jìn)、采煤和煤炭洗選等生產(chǎn)過程中排出的煤矸石，利用礦井現(xiàn)有提升運(yùn)輸系統(tǒng)、另掘新井采用帶式輸送機(jī)運(yùn)輸或地面垂直投料系統(tǒng)等輸送方式返送至井下的開采方式。新建煤礦不宜設(shè)立永久性地面矸石山，臨時周轉(zhuǎn)堆存的煤矸石宜制定綜合利用方案，優(yōu)先用于井下充填。選擇煤矸石充填的礦井宜在井下進(jìn)行毛煤預(yù)排矸或建設(shè)井下矸石智能分選系統(tǒng)，矸石直接在井下用于充填，不可利用的矸石全部返井。5.2充填開采充填開采分為固體、膏體、高水和超高水材料充填等。充填開采應(yīng)根據(jù)充填區(qū)域選擇合適的地面充填站位置，采用適宜的充填工藝，通過選型計(jì)算配備相適應(yīng)的充填設(shè)備、布置相匹配的輸送系統(tǒng)。存在建筑物下、鐵路下、水體、村莊等壓煤和邊角殘煤等資源的礦井宜選用充填開采。充填開采宜采用綜合機(jī)械化充填采煤技術(shù)。實(shí)施充填開采的建筑物下、鐵路下、水體下等煤炭資源，中厚煤層采區(qū)回采率宜達(dá)到85%以上，薄煤層采區(qū)回采率宜達(dá)到90%以上；對留設(shè)煤柱和邊角殘煤實(shí)施以矸換煤開采的，回采率宜達(dá)到70%以上。4充填材料的選擇宜按照國家煤礦安監(jiān)局（煤安監(jiān)技裝〔2020〕18號）《煤礦井下反應(yīng)型高分子材料安全管理辦法（試行）》執(zhí)行。5.2.1固體充填是將固體充填材料經(jīng)破碎篩分或直接充填到采空區(qū)、巷道內(nèi)的充填方法。固體充填材料宜選用煤矸石、黃土、建筑垃圾、粉煤灰、爐渣等。固體充填材料應(yīng)滿足充填開采設(shè)計(jì)要求，其壓實(shí)特性應(yīng)按照NB/T51019《固體充填材料壓實(shí)特性測試方法》進(jìn)行測試。充填系統(tǒng)布置、設(shè)備選擇、巖層移動控制、圍巖破壞和地表移動預(yù)計(jì)、巖層與地表移動觀測及工藝宜按照GB/T39338執(zhí)行。對薄煤層、中厚煤層實(shí)施充填開采，煤矸石、尾礦、建筑垃圾等固體材料充填率宜達(dá)到80%以上。5.2.2膏體充填是將膏體材料充填到采空區(qū)、離層帶或巷道內(nèi)的充填方法。通過直接輸送或管路導(dǎo)引至目標(biāo)區(qū)域，使其形成固結(jié)體，并能及時支撐目標(biāo)區(qū)域的上覆巖層。煤礦采用膏體充填采煤時，應(yīng)對煤層上覆巖層結(jié)構(gòu)和采場礦壓狀態(tài)進(jìn)行分析，對充填體承載壓力進(jìn)行測定，確定合理的充填體強(qiáng)度。膏體充填材料是由煤矸石、建筑材料等無害化固體材料破碎加工成具有一定級配料的骨料，與水泥、粉煤灰、添加劑等加水按比例混合攪拌制成的無臨界流速、不需脫水的膏狀漿體。膏體充填材料制備、輸送、充填工藝流程、液壓支架及充填袋、地表變形及井下礦壓監(jiān)測宜按照GB/T39834執(zhí)行。似膏體充填宜參照膏體充填執(zhí)行。膏體、似膏體材料充填率宜達(dá)到85%以上。5.2.3高水、超高水充填是將高水材料充填到采空區(qū)、離層帶或巷道內(nèi)的充填方法。通過直接輸送或管路導(dǎo)引至目標(biāo)區(qū)域，使其形成固結(jié)體，并能及時支撐目標(biāo)區(qū)域的上覆巖層。煤礦采用高水、超高水材料充填采煤時，應(yīng)對煤層上覆巖層結(jié)構(gòu)和采場礦壓狀態(tài)進(jìn)行分析，對充填體承載壓力進(jìn)行測定，確定合理的充填體強(qiáng)度。高水充填材料由甲料、乙料兩種組分構(gòu)成，混合后能快速凝結(jié)、硬化，水體積占比小于90%的一種水硬性材料。超高水充填材料由A料、AA料組成的A組分和由B料、BB料組成的B組分構(gòu)成，混合后快速凝結(jié)、硬化，其固結(jié)體水體積占比達(dá)97%時仍有一定強(qiáng)度的一種水硬性材料。高水充填材料強(qiáng)度、制漿輸送系統(tǒng)及工藝宜按照GB/T39336執(zhí)行。超高水充填材料強(qiáng)度、充填系統(tǒng)、充填工藝、地表變形及井下礦壓監(jiān)測宜按照GB/T39337執(zhí)行。高水、超高水材料充填率宜達(dá)到90%以上。5.2.4井下矸石優(yōu)先選擇就地轉(zhuǎn)化，根據(jù)現(xiàn)場條件就近設(shè)立井下（或地面）充填站。5.3保水開采55.3.1生態(tài)敏感區(qū)、黃河水系區(qū)域及煤層上方有供水含水層或受下伏承壓水威脅嚴(yán)重等存在突出威脅的區(qū)域宜選用保水開采。保水開采分為充填保水、注漿加固保水、限厚開采保水和條帶開采保水等。5.3.2充填保水開采是在開采過程中，采用充填方式實(shí)施的保水開采。是為保護(hù)地表水體、開采煤層上覆巖層水體和下伏巖層水體，采用充填方式減少水體損害的煤炭開采方法，主要包括采空區(qū)充填、上覆巖層離層帶注漿充填、下伏巖層注漿充填加固等。5.3.3注漿加固保水開采是采用離層注漿、底板注漿等注漿方法，減小導(dǎo)水裂隙帶高度或加固隔水層、地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域，保護(hù)目標(biāo)含水層或地表水體。5.3.4保水開采宜按照《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與壓煤開采規(guī)范》、《煤礦防治水細(xì)則》、GB50215《煤炭工業(yè)礦井設(shè)計(jì)規(guī)范》執(zhí)行。5.4煤與瓦斯共采5.4.1高瓦斯、突出礦井宜采用煤與瓦斯共采技術(shù)。主要分為煤層氣抽采和煤礦瓦斯抽采。5.4.2煤層氣抽采是通過地面鉆井工程開發(fā)煤層氣資源。主要采取地面鉆井排采工藝，從地面向目標(biāo)煤層施工鉆井，收集目標(biāo)層解吸瓦斯。先采氣，后采煤，分為采氣和采煤兩個階段實(shí)現(xiàn)煤與瓦斯共采?？傮w原則、抽采方法及健康、安全與環(huán)境管理宜按照GB/T41044執(zhí)行。5.4.3煤礦瓦斯抽采主要以防治瓦斯和提高瓦斯利用率為目的，采用抽采工藝，以井下鉆孔為主，配合施工地面鉆孔，獲取本煤層、鄰近層以及采礦空間的解吸瓦斯。瓦斯抽采宜按照GB21522、GB50471、AQ1026、AQ1027執(zhí)行。6其它開采方式6.1煤炭地下氣化6.1.1適用于煤層賦存條件較復(fù)雜，常規(guī)開采難度較大的區(qū)域。6.1.2用坑道或鉆孔通到煤層，將煤炭在地下原位通過熱作用及化學(xué)作用產(chǎn)生可燃?xì)怏w（主要是H2、CO、CH4作為氣體燃料或化工原料，通過管道供給各類用戶的一種高碳資源低碳化開發(fā)的清潔能源新技術(shù)。6.1.3氣化過程中產(chǎn)生的廢棄物不得對環(huán)境造成不良影響。6.2限厚開采保水采用限制每次采高或總采厚的方式，降低導(dǎo)水裂隙帶高度，實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)含水層的保護(hù)。中、厚煤層采用充填和注漿加固無法實(shí)現(xiàn)保水開采的區(qū)域宜采用限厚開采保水。66.3條帶開采保水采用采一條留一條，以保留煤柱支撐上覆巖層的一種開采方式，降低導(dǎo)水裂隙帶高度。充填保水、注漿加固保水、限厚開采無法實(shí)現(xiàn)保水開采的區(qū)域宜采用條帶開采。6.4無煤柱開采薄、中、厚煤層及沖擊地壓煤層宜選擇無煤柱開采。利用沿空留巷、沿空送巷、切頂卸壓自成巷等工藝，實(shí)現(xiàn)在不留保護(hù)煤柱的條件下，高效安全回收煤炭資源。選擇合理的支護(hù)強(qiáng)度，斷面不小于回采所需的最小斷面。高瓦斯、突出礦井的無煤柱開采應(yīng)滿足NB/T51007《無煤柱煤與瓦斯共采技術(shù)規(guī)范》的規(guī)范要求。6.5小煤柱開采無煤柱開采過程中沿空留巷一側(cè)的安全問題