水水位下降或断流共计 !"#$个%影响水利工
程 &!!处’水库 &(座’输水管道 )*!+$*,-.造成 #
/)$个村庄%$#+")#0万人%#(+$"&#万头牲畜饮水
困难+使本来缺水的山西环境受到进一步破坏+平均
每采万吨原煤造成塌陷土地 (+"1-

%每年新增塌

陷地约 "万 1-

矿井瓦斯即煤层气%它是比 23

还严重的温室

气体%也是导致煤矿重大安全事故的根源+据初步估
计%我国 "(((- 浅范围内具有 !(4!0万亿 -

煤

层气资源%居世界前列+但由于我国煤层透气性小%
难以在开采前抽出+建国以来%我国煤矿发生煤与瓦
斯突出事故 #0((余次%仅 "((#年由于瓦斯事故的
死亡人数达 "!0/人%为煤矿总死亡人数的 &(5+煤
矿每年排放瓦斯 )(4#*(亿 -

+同时瓦斯又是最好

的清洁能源%因此必须加以利用%变害为宝+

由此可见%提出并尽快形成煤矿的6绿色开采技

术7已迫在眉睫+

8 绿色开采的内涵与技术体系

从广义资源的角度论%在矿区范围内的煤炭’地

下水’煤层气9瓦斯:’土地以至于煤矸石以及在煤层
附近的其他矿床%都应该是经营这个矿区的开发对
象而加以利用+

而原来对矿井瓦斯的定义是;6矿井中主要由煤

层气构成的以甲烷为主的有害气体7+而在矿井水文
地质类型划分中认为;6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%划为<<类型7+
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’水等一切可以利用的各种资源.基本出发点是
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和社会效益+根
据煤矿中土地’地下水’瓦斯以及矸石排放等%绿色
开采技术主要包括以下内容;#:水资源保护=形成

6保水开采7技术.":土地与建筑物保护=形成离层
注浆’充填与条带开采技术.!:瓦斯抽放=形成6煤
与瓦斯共采7技术.&:煤层巷道支护技术与减少矸
石排放技术.0:地下气化技术+这些内容构成的绿
色开采技术体系简要表达如图 #所示+

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 9岩体不破坏上述问题都不
会发生:%因此%绿色开采的重大基础理论为;#:采

矿后岩层内的6节理裂隙场7分布以及离层规律.":
开采对岩层与地表移动的影响规律.!:水与瓦斯在
裂隙岩体中的渗流规律.&:岩体应力场分布规律及
岩层控制技术+

图 # 煤矿绿色开采技术体系

@+# A1B@C

1D?

- ?

H-?

L 岩层控制的关键层理论

采场老顶岩层6砌体梁7结构模型是针对开采过

程中的矿山压力控制而提出来的+近年来%为了解决
岩层控制中更为广泛的问题%提出了岩层控制的关
键层理论

M"4 &N

+关键层理论提出的目的是为了研究

覆岩中厚硬岩层对层状矿体开采中节理裂隙的分布

及其对瓦斯抽放与突水防治以及对开采沉陷控制等

的影响+

L+O 相邻硬岩层间相互作用的复合效应

关键层复合破断研究表明%一定条件下相邻两

层关键层会同步破断+如假设相邻两关键层岩性相
同%厚度分别为 P

%各自承担的岩层组厚度分别

为

%则按梁的破断距计算公式可导出

与 P

同时垮落应满足的条件为

9#:

例如;P

是 1

的 "倍%则

只要等于或

大于

的 &倍%P

和 P

将同时垮落+此时%

虽然 P

远大于 P

%但上部关键层将不会产生离层+

L+8 关键层初次破断前的离层与采动裂隙 6W7形

圈

#:沿工作面推进方向%关键层下离层动态分布

呈现两阶段发展规律;即关键层初次破断前%随着工
作面推进%离层量不断增大%最大离层位于采空区中
部+关键层初次破断后%关键层在采空区中部离层趋
于压实%而在采空区两侧仍各自保持一个离层区+工

万方数据