1966年在英国南威尔士的阿邦芳，1座高达60 m的矸石山 滑塌，11万m3的矸石垮塌下来，使100多人丧生。造成这次 事故的原因是矸石堆在1个矿泉上，使矸石山内水量达到饱 和，降低了矸石山的稳定性。
2004年2月28日，国投新集一矿煤矸石山坍塌，2人被埋。 救援过程中，煤矸石再次坍塌，又导致6人被埋。 2005年5月15日，河南平煤集团四矿矸石山爆炸后发生塌 方，煤灰和矸石从数十米高处喷涌而下，致使100 m外18间 民房不同程度地受损，造成8人遇难，16日凌晨1时矸石山 中部又突然发生热气煤尘（碎矸石）喷出，致使抢险救灾 人员11绿色开采的技术框架
一、绿色开采的技术框架 二、减沉开采技术体系 三、保水开采技术体系 四、煤与瓦斯共采技术体系 五、矸石减排技术体系
一、煤矿绿色开采的技术框架
煤炭开采
岩层移动
排放矸石
关 键 地下水流失 瓦斯卸压流动、瓦斯事 地表塌陷、土地 占用土地 层 与突水事故 故与排放瓦斯污染环境 与建筑物损害 污染环境 理 论
历年采空塌陷面 积净增量(km２)
吨煤塌陷(公顷/万t)
182
0.73
459
1.71
300
0.81
551
1.27
630
1.25
510
0.93
680
1.17
870
1.34
采煤量（亿t）
图1 山西省１９９９－２００７ 年历年采煤量
7 6 5 4 3 2 1 0 1999
2001
2003
2005
年份（年）
• 以山西为例，采煤破坏地下水4.2亿m3/a，导致井水 位下降或断流共计3218个，影响水利工程433处，水 库40座，输水管道793890m；造成1678个村庄、 812715口人、108241头牲畜饮水困难。使本来缺水 的山西环境受到进一步破坏。
煤矿突水灾害与水资源破坏
我 国 60% 的 矿 区 为 石碳二叠系含煤地层,其 中 80%受到严重 的突水 危险。
2009年中国能源结构
2009年中国煤炭产量占世界比重
中国煤炭产量预测 38.0
32.0 21.9
制约我国经济发展的突出瓶颈是能源。
我国煤炭资源量超过5.5万亿吨，居 世界第3位，是中国经济发展中最可 靠的能源保障。
煤炭占我国一次能源的70%以上，
10.0
2050年仍将占50%以上。
2000
三、绿色开采的概念
煤炭开采造成的环境破坏大大超出了矿区环境容量， 我国煤炭开采是以牺牲环境为代价的。而煤炭作为 我国的主要能源的状况在短期内难以改变，为了避 免开采对矿区环境的继续破坏，响应国务院《关于 促进煤炭工业健康发展的若干意见》的要求，国家 和煤炭行业必须考虑煤炭资源与环境协调开采问题， 转变煤炭开采理念，开展煤炭资源绿色开采技术研 究，依靠技术进步，将煤炭生产活动对自然资源和 生态环境的影响降低到最小程度。
现在，我国每年排 出 矿 井 水 60 亿 m3 左 右 ， 只 利 用 25%左 右 ， 造 成 矿区水源枯竭、水与生 态环境的破坏。
Water inrush
3. 瓦斯灾害与瓦斯排放污染大气
主要来自矿井排出的瓦斯和矸石山的自燃。 瓦斯即煤层气，它是比CO2还严重21倍的温室气体，
也是导致煤矿重大安全事故的根源。同时瓦斯又 是最好的清洁能源。 建国以来，我国煤矿发生煤与瓦斯突出事故1500 余次，仅2001年由于瓦斯事故的死亡人数达2356 人，为煤矿总死亡人数的40%。 煤矿每年向大气排放瓦斯70-190亿m3。
2007
累积采空塌陷面积（km２）
6000 5000 4000 3000 2000 1000
0 1998
图2 山西省1999-2007年 历年累积采空塌陷面积
2000
2002
2004
年份（年）
2006
2008
1. 开采沉陷破坏土地与地面建筑物
• 对地面建筑物及人文环境的破坏
导致村庄被迫迁徙。 以淮北矿业集团为例，2001年，13个村庄因采
保护土地资源、回收建筑物下压煤、处理矸石与粉煤灰
三、保水开采技术体系
保水开采 含水层不破坏或破坏后能恢复的采煤技术 井下排水的净化与循环利用技术
保护地下水资源
四、煤与瓦斯共采技术体系
五、矸石减排技术体系
矸石减排
以煤巷代替岩巷
矸石井下处理
矸石综合利用
减少矸石占地、消除矸石山污染、实现矸石资源化利用
保水开采 煤与瓦斯共采 减沉开采 矸石减排 地下气化开采
绿色开采
二、减沉开采技术体系
减沉开采
部分开采
充填开采
协调开采
条带开采 房柱式开采 部分充填
全部充填
减缓地表沉陷、保护土地资源、回收建筑物下压煤
减沉开采技术体系
二、减沉开采技术体系
条带开采
减沉开采
充填开采
采空区条带充填
条带冒落区注浆充填 离层区分区隔离注浆充填
锅炉
废渣
煤炭采掘
发电厂
粉煤灰
占用耕地
井巷矸石
外排矸石 井下充填
破碎
粉碎
矿井废水
建充 筑填 材材 料料 净充 化填 利载 用体
采场空区
岩层移动
开采沉陷
农田塌陷 建筑损坏
减量化 再利用 资源化
瓦斯涌出
爆炸事故 污染大气
煤炭循环经济技术途径
洁 净 煤 技 术
保
水
开
采
绿
充
色
填 开 采
开 采
技
煤
术
地质条件、涌水量、水害情况和防 治水难易程度，……类型。
煤矿绿色开采的特点之二
从开采的角度采取措施，从源头消除 或减少采矿对环境的破坏；而不是 先破坏后治理。因而，矸石的井上 处理与土地复垦是属于环境治理问 题，而不属于绿色开采问题。
煤矿绿色开采的特点之三
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（岩体不 破坏上述问题都不会发生），因而，绿 色开采的重大基础理论为： 1）采矿后岩层内的“节理裂隙场”分布
1000 0.64 1300 0.83 1850 1.19 2640 1.69 3554 2.28 5000 3.21 7000 4.49 8000 5.13 10000 6.41
13.64 7.56 37.6
17.57 15.4 9.56 5.64 11.88
山西省地面塌陷系数的确定
年份
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
1 绿色开采的概念与技术框架
1-1 绿色开采的概念 1-2 绿色开采的技术框架 1-3 绿色开采的理论基础
1-1 绿色开采的概念
一、煤炭资源开发的重要性 二、煤炭开采引起的采动损害与环境问题 三、绿色开采的概念
一、煤炭资源开发的重要性
石油 18%
天然气 3%
水电 10%
原煤 石油 天然气 水电
原煤 69%
1t煤炭，矿井排水0.87t，使本来缺水的山西环境 受到进一步破坏。 • 如晋祠泉在1954年的流量为2m3/min，由于晋祠泉 域内西山煤田的大规模开采，泉水流量逐渐减少， 于1994年5月断流。
2. 突水灾害与水资源破坏
• 由于煤矿开采破坏地下水而引起当地居民失去饮用 水源的情况在媒体上也时有报道。
地表塌陷、水土流失、沙漠化严重破坏土地资源。
平均每采万吨原煤造成塌陷土地0.2-0.3公顷，每 年新增塌陷地约3-4万公顷。
以山西省为例，截至2007年，煤炭地下采空面积占 全省面积的6%（约5000km2）。
塌陷区
煤炭开采造成的地表塌陷调查
年份
采煤量（亿t）
采空塌陷累 积面积 （km2）
1-3 绿色开采的理论基础
一、采动岩层破坏的基本规律 二、关键层理论的基本原理
煤炭开采引起的一系列安全和环境问题都与 采动岩层破断与运动有关。
开采沉陷
House
Building 2
Tree
Tree
Gas explosion underground
4. 矸石露天排放问题
我 国 现 有 矸 石 山 1600 余 座 ， 堆积量超过45亿t，占地超 过15000 hm2。目前每年产 矸量超过3.5亿t。 矸石山除了占用大量的土 地资源外，还会严重污染 空气和地下水，甚至存在 滑坡与爆炸危险。
4. 矸石露天排放问题
煤矿绿色开采的特点之一
从广义资源的角度论，在矿区范围内 的煤炭；地下水；煤层内所涵的瓦 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。
• 矿井瓦斯定义：矿井中主要由甲烷 为主的有害气体。---------煤层气
• 瓦斯抽放-------煤层气开采（抽采） • 矿井水文地质类型：根据矿井水文
• 开采产生的地表变形往往影响到地表水体(河流、 湖泊、井泉等)，从而使部分沟泉水量减少甚至干 涸，影响当地居民正常的生产生活，进而影响区域 植被生长，甚至土地沙漠化。
• 这一问题在西部缺水地区显得尤为突出。
2. 突水灾害与水资源破坏
• 我国每年采煤破坏地下水22亿m3/a。 • 山西省通过对5403个煤矿排水量的统计，平均开采
采空区面 积(km2)
采空区占 山西省 面积(%)
产量增长 率（%）
1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007
2.2 2.5 2.689 3.7 4.35 5.02 5.5 5.81 6.5
818 1000 1459 1759 2310 2940 3450 4130 5000
高瓦斯及煤 与瓦斯突出
低瓦斯