DB14-T 2535-2022 煤炭綠色開采技術(shù)指南

ICS73.02014IDB14/T2535—2022前言 2規(guī)范性引用文件 3術(shù)語和定義 4總體原則 25煤炭綠色開采技術(shù) 26持續(xù)改進 5DB14/T2535—2022本文件按照GB/T1.1—2020《標準化工作導則第1部分：標準化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。本文件由山西省能源局提出、組織實施和監(jiān)督檢查。山西省市場監(jiān)督管理局對標準的組織實施情況進行監(jiān)督檢查。本文件由山西省能源標準化技術(shù)委員會歸口。本文件起草單位：煤炭工業(yè)太原設計研究院集團有限公司、河北工程大學、山西省能源發(fā)展中心、太原理工大學。本文件主要起草人：姜波、王鵬、郭海豹、王瑞軍、幸雨東、褚瑞乾、王成飛、劉順、趙帥、于濤、高飛飛、張慧敏、劇江濤、王正達、張卓、劉彥武、王開、張小強、李慧、喬曉嬌、鄭中南、高紅波、王連生、王超、喬青山、薛靜、史艷楠、王毅穎、趙家巍、王淵、喬萌萌、韓圳、郭寧、韓永亮、馮愛輝、楊少華、韓翠花、李姝蕊、甄麗娟、張文妤、朱國宏、范安新、呂夢蛟、張建生、臧立巖、王曉東、桑宗其、宗保東、高峰、孫輝、韓龍、焦黎棟、王曉勇、張朝、宋俊生、張偉、欒振興、郭澤華、楊建平、陳繼剛、王永春、李偉斌、焦乃林、郭興川、毛曉文、鄭有山、李元德、馮蕊、劉建功。DB14/T2535—2022煤炭是我國的基礎能源，是保障國家能源安全的“壓艙石”“穩(wěn)定器”。積極開展煤炭綠色開采是破解煤炭行業(yè)深層次矛盾的關(guān)鍵性改革舉措，有利于推動山西省煤炭開發(fā)方式變革、促進全省煤炭行業(yè)綠色發(fā)展。規(guī)范綠色開采技術(shù)應用，對加快形成煤炭清潔生產(chǎn)長效機制，使煤炭開采活動對生態(tài)環(huán)境影響最小化，促進煤炭生產(chǎn)與生態(tài)環(huán)境協(xié)同發(fā)展，實現(xiàn)煤礦企業(yè)經(jīng)濟效益與社會效益最優(yōu)化，帶動全省煤炭行業(yè)高質(zhì)量轉(zhuǎn)型發(fā)展和引領全國能源革命等方面具有重大而深遠的意義，同時有助于“碳達峰、碳中和”目標的實現(xiàn)。1DB14/T2535—2022煤炭綠色開采技術(shù)指南本文件給出了煤炭綠色開采的總體原則和技術(shù)路線的指導意見。本文件適用于全省井工煤礦綠色開采的技術(shù)選擇。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）排放標準（暫行）GB/T29119煤層氣資源勘查技術(shù)規(guī)范GB/T39336沿空留巷高水材料巷旁袋式充填技術(shù)要求GB/T39337綜合機械化超高水材料袋式充填采煤技術(shù)要求GB/T39338綜合機械化固體充填采煤技術(shù)要求GB/T39834綜合機械化膏體袋式充填采煤技術(shù)要求GB/T40546煤層氣井排采工程設計規(guī)范GB/T41044煤礦區(qū)煤層氣抽采指南GB50215煤炭工業(yè)礦井設計規(guī)范GB50471煤礦瓦斯抽采工程設計標準AQ1026煤礦瓦斯抽采基本指標AQ1027煤礦瓦斯抽放規(guī)范DZ/T0215礦產(chǎn)地質(zhì)勘查規(guī)范煤NB/T51007無煤柱煤與瓦斯共采技術(shù)規(guī)范NB/T51019固體充填材料壓實特性測試方法DB14/T2445煤礦區(qū)四區(qū)氣煤聯(lián)動抽采技術(shù)規(guī)范3術(shù)語和定義下列術(shù)語和定義適用于本文件。3.1煤炭綠色開采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”的開采模式。3.2煤炭綠色開采技術(shù)實現(xiàn)煤炭綠色開采過程中所采用的關(guān)鍵性、支撐性的開采工藝或方法。2DB14/T2535—20223.3煤矸石返井煤礦在井下開采和煤炭洗選加工等生產(chǎn)過程中排出的矸石，通過提升系統(tǒng)、地面垂直投料系統(tǒng)或管路輸送系統(tǒng)、井下輸送系統(tǒng)等，返送至井下矸石處置地點的技術(shù)。3.4充填開采通過充填系統(tǒng)對開采形成的地下空間充填矸石、粉煤灰、水砂、膏體、高水和超高水等充填物的開采技術(shù)。3.5保水開采在采煤過程中通過控制巖層移動、封堵導水通道或加固巖層等方式，實現(xiàn)對礦區(qū)含水層和含水單元保護的開采技術(shù)。3.6煤與瓦斯共采在煤炭開采前、中、后等各時段采取地面鉆井或井下抽采技術(shù)，將煤層氣（瓦斯）作為資源與煤炭共同采出，并進行資源化利用的開采技術(shù)。3.7無煤柱開采煤炭開采過程中不留設順槽或區(qū)段保護煤柱的開采技術(shù)。3.8小煤柱開采相鄰工作面順槽之間，留設3～10m的煤柱掘進相鄰工作面順槽，改善沿空巷道圍巖應力環(huán)境、提高采區(qū)采出率的開采技術(shù)。3.9煤炭地下氣化將煤炭資源在地下通過熱解及化學作用產(chǎn)生可利用氣體的開采技術(shù)。3.10采出率煤炭采出量占工業(yè)儲量的百分比。3.11充填率充填區(qū)域內(nèi)充填的物料體積與所充填空間體積的百分比。4總體原則4.1堅持生態(tài)優(yōu)先與效益優(yōu)先相結(jié)合，將提升水資源保護能力、加強瓦斯綜合利用、加大固廢綜合利用和生態(tài)修復治理等內(nèi)容貫穿煤炭開發(fā)全過程。4.2堅持區(qū)域布局和因地制宜相結(jié)合，堅持安全生產(chǎn)和生態(tài)保護紅線思維，秉持技術(shù)可行、經(jīng)濟合理原則，因礦施策，協(xié)調(diào)推進綠色開采。4.3堅持先行先試與逐步推廣相結(jié)合，根據(jù)煤礦實際，合理確定綠色開采試驗區(qū)域與技術(shù)路線進行試驗和示范，成功后逐步推廣。5煤炭綠色開采技術(shù)3DB14/T2535—20225.1煤矸石返井5.1.1煤礦在掘進、采煤和煤炭洗選加工等生產(chǎn)過程中排出的不可利用煤矸石，通過提升系統(tǒng)、地面垂直投料系統(tǒng)或管路輸送系統(tǒng)、井下輸送系統(tǒng)等，返送至井下矸石處置地點。5.1.2新建（改擴建）煤礦不應建設永久性煤矸石堆放場（庫），臨時性堆放場（庫）的規(guī)模不應超過3年的儲矸量，且應有后續(xù)綜合利用方案，優(yōu)先資源化利用，不可利用的煤矸石用于井下充填。5.1.3矸石量較大、產(chǎn)量較大，且選擇煤矸石返井充填的礦井，宜在井下優(yōu)先選擇毛煤預排矸，建設井下矸石智能分選系統(tǒng)。5.1.4采用矸石膏體充填開采的礦井，宜經(jīng)選煤廠集中選矸，地面集中制漿后，經(jīng)管路系統(tǒng)輸送至井下充填地點。5.2充填開采5.2.1基礎情況5.2.1.1對建筑物下、水體下、鐵路下等壓煤和邊角煤等區(qū)域，宜優(yōu)先選用充填開采。5.2.1.2因地制宜選擇充填工藝，根據(jù)充填區(qū)域合理選擇地面充填站位置，通過選型計算配備相適應的充填設備、布置相匹配的輸送系統(tǒng)，依據(jù)充填材料的不同可分為：——固體充填開采，將固體充填材料經(jīng)破碎或直接充填到采空區(qū)、巷道內(nèi)的充填方法；——膏體充填開采，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；——高水、超高水充填開采，將高水、超高水材料充填到采空區(qū)、離層帶或巷道內(nèi)的充填方法。5.2.1.3充填開采區(qū)域，中厚煤層采區(qū)采出率宜達到85%以上、薄煤層采區(qū)采出率宜達到90%以上。5.2.2固體充填開采5.2.2.1固體充填材料優(yōu)先選用煤矸石，也可采用黃土、建筑垃圾、粉煤灰、爐渣等。5.2.2.2對以控制地面移動變形或保護上覆含水層結(jié)構(gòu)為目的的，固體充填材料應滿足充填開采設計要求，其壓實特性應執(zhí)行NB/T51019。5.2.2.3充填系統(tǒng)布置、設備選擇、充填率、巖層移動控制、圍巖破壞和地表移動預計、巖層與地表移動觀測及工藝應執(zhí)行GB/T39338。5.2.2.4在薄煤層、中厚煤層實施以控制地面移動變形或保護上覆含水層結(jié)構(gòu)為目的的固體充填開采時，固體材料充填率應達到80%以上。5.2.3膏體充填開采5.2.3.1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。5.2.3.2通過直接輸送或管路導引膏體充填材料至目標區(qū)域，使其形成固結(jié)體，并能及時支撐目標區(qū)域的上覆巖層。5.2.3.3采用膏體充填采煤時，應對煤層上覆巖層結(jié)構(gòu)和礦壓狀態(tài)進行分析，對充填體承載壓力進行測定，確定合理的充填體強度。5.2.3.4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)測應執(zhí)行GB/T39834。5.2.3.5選擇膏體材料實施充填開采時，對以控制地面移動變形或保護上覆含水層結(jié)構(gòu)為目的的，充填率應達到85%以上。5.2.4高水、超高水充填開采4DB14/T2535—20225.2.4.1高水、超高水充填材料是由兩種或多種組分構(gòu)成，按比例加水制成漿體，在規(guī)定的時間內(nèi)凝結(jié)、硬化的水硬性材料。5.2.4.2通過直接輸送或管路導引高水、超高水充填材料至目標區(qū)域，使其形成固結(jié)體，并能及時支撐目標區(qū)域的上覆巖層。采用高水、超高水材料充填采煤時，應對煤層上覆巖層結(jié)構(gòu)和采場礦壓狀態(tài)進行分析，對充填體承載壓力進行測定，確定合理的充填體強度。5.2.4.3高水充填材料、強度、制漿輸送系統(tǒng)及工藝應執(zhí)行GB/T39336。超高水充填材料、強度、充填系統(tǒng)、充填工藝、地表變形及井下礦壓監(jiān)測應執(zhí)行GB/T39337。5.2.4.4選擇高水、超高水充填材料實施充填開采時，對以控制地面移動變形或保護上覆含水層結(jié)構(gòu)為目的的，充填率應達到90%以上。5.3保水開采5.3.1基礎情況5.3.1.1保護具有供水意義的含水層宜采用保水開采。5.3.1.2保水開采根據(jù)工藝不同，可分為：——充填保水開采；——注漿加固保水開采；——限厚保水開采；——條帶保水開采。5.3.1.3保水開采應執(zhí)行《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設與壓煤開采規(guī)范》《煤礦防治水細則》、GB50215。5.3.2充填保水開采在開采過程中，為保護開采煤層上覆含水層和下伏含水層，宜采用充填保水開采，通過充填方式減少含水層結(jié)構(gòu)損害或水量流失，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注漿加固保水開采采用離層注漿、底板注漿等注漿方法，控制導水裂隙帶發(fā)育高度或加固隔水層、地質(zhì)構(gòu)造區(qū)域，保護目標含水層。5.3.4限厚保水開采采用限制每次采高或總采厚的方式，控制導水裂隙帶發(fā)育高度，保護目標含水層。限厚開采滿足保水開采要求的，可采用限厚保水開采。5.3.5條帶保水開采將開采區(qū)域劃分成規(guī)則條帶，采一條、留一條，以保留煤柱支撐上覆巖層的一種開采方式，控制導水裂隙帶發(fā)育高度。條帶開采滿足保水開采要求的，可采用條帶保水開采。5.4煤與瓦斯共采5.4.1基礎情況高瓦斯、煤與瓦斯突出礦井宜采用煤與瓦斯共采技術(shù)，主要包括地面鉆井煤層氣抽采和煤礦井下瓦斯抽采。5DB14/T2535—20225.4.2地面煤層氣抽采通過地面鉆井工程開發(fā)煤層氣資源。主要采取地面鉆井抽采工藝，從地面向瓦斯集聚區(qū)施工鉆井，抽采煤層氣。先采氣，后采煤，分為采氣和采煤兩個階段實現(xiàn)煤與瓦斯共采。資源勘查、井排采工程、抽采方法及安全與環(huán)境管理等應執(zhí)行GB/T29119、GB/T40546、GB/T41044、DZ/T0215、DB14/T2445。5.4.3煤礦井下瓦斯抽采主要以瓦斯治理和提高瓦斯利用率為目的，以井下巷道和鉆孔抽采為主，配合地面鉆井抽采，獲取本煤層、鄰近層及采礦空間的瓦斯。瓦斯抽采應執(zhí)行GB21522、GB50471、AQ1026、AQ1027。5.4.4煤層氣（瓦斯）利用地面抽采的煤層氣和井下抽采的瓦斯應綜合利用。5.5其它工藝和方法5.5.1煤炭地下氣化用坑道或鉆孔通到煤層，將煤炭在地下原位通過熱解及化學作用產(chǎn)生H2、CO、CH4等可利用的氣體，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)的清潔開發(fā)技術(shù)。適用于煤層賦存條件較復雜，常規(guī)開采難度較大的區(qū)域。氣化過程中產(chǎn)生的廢棄物對地下環(huán)境的影響應在可控范圍。5.5.2無煤柱開采利用沿空留巷、沿空送巷等工藝，實現(xiàn)在不留順槽或區(qū)段保護煤柱的條件下，高效安全回收煤炭資源。各類井工煤礦宜采用無煤柱開采，提高煤炭采出率。選擇合理的支護方式和強度，圍巖變形后的巷道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執(zhí)行NB/T51007。5.5.3小煤柱開采通過減小護巷煤柱寬度改善巷道應力狀態(tài)，提高煤炭采出率。無煤柱開采過程中沿空留巷一側(cè)的安全問題難以解決的區(qū)