煤炭绿色开发地质保障体系的构建

煤炭绿色开发地质保障体系的构建

郭中华

新疆维吾尔自治区煤田地质局一五六煤田地质勘探队  新疆维吾尔自治区乌鲁木齐市  830009

摘要：作为我国的主要能源之一，煤炭在我国的能源安全建设中起着类似压舱石的关键作用。随着我国煤炭开采活动的逐步推进，东部浅水区的煤炭资源逐渐趋于枯竭，而西部地区已经成为我国煤炭资源的重要产区。尽管西北地区被认为是生态较为脆弱的地带，随着煤炭挖掘的深度和强度逐渐增强，它为该地区带来了严峻的生态保护挑战。为了真正实践“绿水青山就是金山银山”这种生态文明的发展哲学，我国的煤炭工业必须走向绿色、安全和高质量的发展道路。

关键词：煤炭绿色开发；地质保障；构建

1绿色开发地质保障技术的研究现状

1.1基础地质工作

煤炭资源所处的地理分布非常独特，这种独特的环境需求使得对绿色地质保护措施的需求相当高，因此，许多矿藏都亟需这些技术支援，以确保采矿操作的顺利进行。观察目前煤炭资源的开发状况，我们可以看出仅有少数矿区的绿色开发技术较为完善和成熟，但绝大多数矿区的这些技术仍显不足，勘查水平和质量相对较低，导致为采矿工作提供基础地质保护变得困难。参考国家煤炭行业的技术指导和勘查标准，地质探查在实际煤资源开发中是一个初级的步骤。基于勘查的广度，主要采用普查、详细调研和实地勘探的方法，通过这些细致的探查，我们能够为矿区的整体规划和布局提供真实的依据。这些详细调研的成果可为煤炭资源的全面规划、高效利用和资源环境的保护提供重要参照。一旦详查任务完成，行业专家们需要制定矿区的整体规划，基于此制定矿区的开发规模、实施方式及其矿井的布局策略。在每一个勘查的过程中，都需要依赖尖端的勘查技巧完成。由于不同矿区的气候和自然条件存在显著的异同，当我们获取了完整的勘查现场信息后，可以借助绿色开发地质保障的技术来为实际的采矿操作提供指引，在保证矿区既有的地质结构稳定和安全的同时，尽可能地进行相关的采掘活动，旨在通过这种技术提高采矿效益，并追求矿区在经济、社会和生态方面的共同利益。

1.2综合勘探技术

在我国煤炭资源的分布情况中，煤炭的分布范围相当广泛，有些矿区甚至位于沙漠地带。在这种不利的分布环境下，仅依靠传统的钻探方法往往会导致钻探成本极高，并且需要花费大量时间，从而使得钻探的准确性难以得到保证。所以，必须要采取科学有效的方式对这些复杂的煤田进行勘察工作。在遵循绿色开发地质保障技术的前提下，各煤矿都应在这一过程中逐渐引入先进的勘查技术，以确保煤炭开采得到技术上的支持。当前阶段，很多煤田地质勘探技术都得到了广泛运用，其中最重要的就是地震勘探技术。例如，在某些矿区，使用的是先进的地球物理探测技术。在这种探测技术的指导下，通过钻探验证和样品采集，所得到的地质结构相当可靠，这确保了在开采过程中能够满足绿色开发的标准，从而显著提高了地质工作的精度。

2煤炭绿色开采总体研究思路

2.1基础地质条件

对于煤炭的赋存地质环境进行精确的识别，是为了深入了解煤炭赋存和开采区域内的三维地质结构、水文地质单元以及生态环境的关键基石。通过地球物理的探测技术、钻探活动以及实地试验，我们成功地确定了煤炭开采区的关键地质状况。在此基础上对煤储层岩性特征及分布规律进行研究，建立煤炭资源勘探开发数据库，为矿区生态恢复提供技术支持。煤炭存在的地质因素涵盖了煤层的厚度、埋藏深度、储量、水文地质状况、地质构造、煤层与围岩的接触方式以及岩土体的基础物理和力学属性等关键信息。考虑到地层的结构特性、岩土层的物理和力学参数以及植被的信息，我们对不同的区块和深度进行了工程岩组的划分，并确定了在煤炭开采影响范围内的地层结构关系。基于地层岩土力学的特点和地层结构的变化，我们提出了一种反演分析方法，并构建了一个三维可视化的地质结构模型，为煤炭的绿色开采提供了科学的建议。为了为未来的研究提供关键的参考，我们需要准确地掌握地质力学与水文地质的特性参数。

2.2煤炭采动损害机制

在煤炭资源的开采中，接近地表时形成地下的空间成为了一个主要特征，这引发了开采区域的应力变化，进一步导致煤层及其附近的岩石发生形态变化，使得煤层所面对的地质条件和环境也产生了持续性的变动。在考察地层的几何特性、地层种类、岩土结构及水文地质结构的变动模式后，我们研究了煤炭开采后的地层结构如何遭受损伤，以及影响其变化的主要原因。为了更好地评估煤炭绿色开采时的地质条件变化，我们构建了一个精细的煤炭三维地质结构演变分析模型以及一个能快速检索相关地质参数的数据库。在煤炭的开采阶段，我们基于地层结构的动力学变迁和其时空的结构安排，着重研究地层地质功能的逐步变化和演变的阶段性特点，同时也关注其时空有序的形成和转化过程。利用诸如协同论、耗散结构论、突变论、系统论、控制论以及信息论等众多理论方法，对地层地质功能结构变化的主要因素、宏观形变造成的损伤的空间分布及其功能结构的动态变化进行了归纳。我们建立了在煤炭安全开采情况下覆岩形变的进化模型，以揭示地质系统在采掘条件下的时空损害变化机制。

2.3煤炭采动过程生态环境效应

在煤炭开采的过程中，地质状况的波动无疑会对地质环境产生影响，这可能导致地面塌陷、地裂缝、水位降低等地质和生态问题。通过深入研究煤炭开采过程中覆岩的变形、破坏和演变过程，以及损害的临界条件，我们总结了影响煤炭赋存环境和采动损害的主要因素，包括地质结构和地质条件、采矿工艺和规模、充填支护方式和覆岩的微宏观性质等。基于这些，我们对不同演化阶段的工程影响和环境效应进行了相应的评估，并针对可能遇到的工程地质和生态环境问题提出了有针对性的解决方案。

2.4煤炭采动后减损控制与修复技术

关于煤炭开采后的减损控制和生态环境恢复的研究，主要集中在生态环境受损前和受损后的变化特性上，进行相应的防治措施。通过现场调查、室内实验、理论分析和数值模拟相结合的方法，提出了“开采沉陷-含水层富营养化”复合系统模型。在煤炭被开采之后，我们采用了充填技术，并对隔水顶板的导水裂缝通道进行了注浆修复。对于已经受损的煤矿区，我们还使用了煤矸石回填和生态系统重建等方法，以达到生态修复和治理的目的。我们对修复后的生态环境进行了深入的分析和预测，并构建了一个煤炭开采后的生态环境修复和治理的综合评估技术框架。

结束语：总之，对于煤炭绿色开发的地质保障，其核心目标是确保煤炭的绿色安全开采及生态环境的保护。这一目标以煤炭从采前、采中到采后的地质与生态响应为主要的研究领域，目的是重建与煤炭绿色开发地质保障技术相关的生态环境功能和技术。基于煤炭采掘环境中的覆岩构造和地质学环境之间的交互关系，我们提出了在生态敏感矿区的损害预防和修复方法。我们努力构建一个针对生态脆弱地区的煤炭资源利用与环境保护的深入研究平台，探索如何从根本上解决资源开采和生态建设之间的冲突。

参考文献：

[1]王佟,孙杰,赵欣,等.我国煤炭资源绿色开发潜力评价与保障能力分析[J].智能矿山,2021,2(01):33-37.

[2]谢辉,段中会,贺丹,等.煤炭地质勘查产业转型发展的思考与探讨[J].中国煤炭地质,2021,33(02):7-11.

[3]刘晓磊.西部煤炭绿色开发地质保障技术研究现状与发展趋势[J].内蒙古煤炭经济,2020,(15):181-182.

[4]潘树仁,李正越,魏云迅,等.新时代煤炭资源全生命周期地质保障技术体系[J].中国煤炭地质,2020,32(01):1-4+57.

[5]王双明,段中会,马丽,等.西部煤炭绿色开发地质保障技术研究现状与发展趋势[J].煤炭科学技术,2019,47(02):1-6.