绿色开采的概念与技术体系

　　关键层理论对绿色开采研究的指导作用
　　采场老顶岩层“砌体梁”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。
　　提出关键层理论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，为绿色开采的研究提供理论平台。开采后，随着关键层的破断，在该区域内地下水将形成下降漏斗。地下水位能否恢复，则决定于随着工作面的推进，上覆岩层中是否有软弱岩层（事实上它是研究地下水渗漏的“关键层”)经重新压实导致裂隙闭合而形成隔水带。
　　把地下水视为资源，必须形成保水开采技术，即开采后地表水暂时形成下降漏斗仍能恢复到原来状态的开采技术。
　　基于岩层控制的关键层理论提出，将保证覆岩主关键层不破断失稳作为建筑物下采煤设计的基本原则。
　　为了保证建筑物下采煤既具有较好的经济效益，同时又确保地面建筑物不受到损害，关键在于根据具体条件下覆岩结构与关键层特征来研究确定合理的减沉开采技术及参数。确定覆岩中的关键层位置，掌握其离层与破断特征参数，是注浆减沉技术应用可行性分析、钻孔布置与注浆工艺设计及减沉效果评价的基础。
　　从理论上来说，充填采矿是解决煤矿开采环境问题的理想途径。为了降低充填成本，基于岩层控制的关键层理论，提出了部分充填（条带充填)控制开采沉陷的思路:仅充填部分采空区，只要保证未充填采空区的宽度小于覆岩主关键层的初次破断跨距，且充填条带能保持长期稳定，就可有效控制地表沉陷。
　　我国70%以上煤层的渗透率小于1×10-3μm2，这对我国开展煤层瓦斯采前预抽是极为不利的。若在开采时形成采煤和采瓦斯两个完整的系统，利用岩层运动的特点将煤层气高效开采出来，即形成“煤与瓦斯共采”技术。
　　关键层理论所得出的节理裂隙场分布规律将对瓦斯抽出技术有重要参考作用。
　　矸石不上井涉及到煤巷维护问题，而且随着采深的增加，岩石巷的开掘将不可避免。因此矸石不上井就存在一个矸石井下处理系统。
　　应该说，在经济原则下矸石的井下处理是绿色采矿问题。但矸石的井上处理就像地面复垦一样是环境治理问题，不属于绿色开采技术。
　　煤炭地下气化是一种整体绿色开采技术。应解决如何使地下煤炭气化产生的致癌物质苯和酚不扩散，不污染、毒化地下水资源及如何处理燃烧形成的大量二氧化碳污染空气的问题。否则煤炭地下气化就失去了绿色开采的意义。
　　绿色开采若干待研究的问题
　　下列问题将是绿色开采有待于进一步研究的主要问题:
　　①采动破裂煤岩体中水与瓦斯流动规律的研究;
　　②基于岩层移动与关键层理论的开采沉陷预测与建筑物下采煤的定量设计方法;
　　③适合煤矿特点的充填采矿材料与工艺系统;
　　④煤矿绿色开采技术的经济评价方法与法规。
　　参考文献:
　　[1]钱鸣高，许家林，缪协兴.煤矿绿色开采技术压[J].中国矿业大学学报，2003,32(4):343-348
　　[2]钱鸣高，缪协兴，许家林，等.岩层控制的关键层理论配[M].徐州:中国矿业大学出版社，2000.1-300
　　作者简介:钱鸣高(1932－)，男，江苏无锡人，中国工程院院士，中国矿业大学教授，博士生导师，从事采矿工程方面研究。