淺談采礦工程中綠色開采技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用

李治學(xué)

華電重工股份有限公司, 北京 100000

1 采礦工程中存在的環(huán)境問題

1.1 土地資源遭到嚴(yán)重破壞

導(dǎo)致土地資源遭到嚴(yán)重破壞的形式是多樣的，如土地沙漠化、水土流失、固體廢棄物的壓占以及地表塌陷等等，根據(jù)對(duì)相關(guān)資料的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，在我國(guó)的采礦工程中，因地表沉陷而導(dǎo)致了受到破壞的土地面積超過了40萬公頃，每開采一萬噸原煤，就會(huì)產(chǎn)生大概0.3公頃的土地塌陷面積，并且每年的破壞速度還是在遞增的。而一般情況下，在采礦工程中，通常都會(huì)矸石，其含量約為煤炭總量的20%左右，所以我國(guó)目前矸石所要占用的土地面積也超過了1萬公頃。

1.2 水資源受到破壞

開采煤礦時(shí)，地下含水層的原始徑流難受都要受到破壞，所以就會(huì)產(chǎn)生大量的地下水，不但降低了區(qū)域含水層的水位，形成了地下水的降落漏斗，當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)水文條件都會(huì)受到較大的影響。采礦工程中，很多地表水體會(huì)受到影響，有一些溝泉甚至?xí)霈F(xiàn)干涸的情況，那么當(dāng)?shù)氐闹脖簧L(zhǎng)情況肯定也會(huì)受到破壞，導(dǎo)致了嚴(yán)重的土地沙漠化的問題，這一問題在我國(guó)的西部地區(qū)體現(xiàn)的尤為明顯。

1.3 大氣污染的問題

在采礦的過程中，會(huì)釋放出大量的有害氣體，如二氧化碳和二氧化硫等，不但會(huì)污染空氣，還會(huì)導(dǎo)致所謂的溫室效應(yīng)的問題出現(xiàn)。可見，在我國(guó)的采礦工程中，是存在著嚴(yán)重的環(huán)境問題的，顯然這是礦區(qū)的環(huán)境容量無法承受的。而煤炭又是我國(guó)最重要的能源，在短時(shí)間內(nèi)根本無法徹底的改變這一現(xiàn)狀，所以在我國(guó)相關(guān)部門的要求和推進(jìn)下，應(yīng)更新煤炭的開采理念，應(yīng)用綠色開采技術(shù)，最大化的降低開采煤炭活動(dòng)對(duì)環(huán)境和資源帶來的影響。

2 應(yīng)用綠色開采技術(shù)的必要性和重要意義

2.1 資源化的再利用礦井中存在的廢棄物

在礦區(qū)開采煤炭的過程中，我們應(yīng)盡可能減少矸石的產(chǎn)生，從而避免土地資源受到破壞。從資源更加宏觀的概念討論，在礦區(qū)中所存在的煤層內(nèi)瓦斯、煤矸石、地下水以及煤層周圍的礦床等，我們都應(yīng)將其資源化，并且在充分考慮到礦區(qū)開發(fā)對(duì)象的基礎(chǔ)上，有效利用這些廢棄物。不同于傳統(tǒng)的概念，礦區(qū)中的有害氣體并不僅僅就是指以甲烷為代表的有毒氣體，實(shí)際上由于礦井瓦斯的自身特點(diǎn)和參數(shù)，瓦斯應(yīng)被定義為情節(jié)能源。

通常情況下，所謂的礦井水文和地質(zhì)類型就是指依據(jù)礦井的涌水量、防治水的難易程度、地質(zhì)水文條件以及水害情況等參數(shù)來劃分的類型，并且一般都是將礦井水作為水害來對(duì)待的。所以，在防治地下水的同時(shí)還可以將其作為有效的資源進(jìn)行利用，這對(duì)保護(hù)環(huán)境就是十分有利的，另外矸石以及塌陷地的復(fù)墾等廢棄物，也應(yīng)將其作為可利用的資源加以利用。

2.2 綠色開采技術(shù)的相關(guān)理論問題

在開采煤炭的過程中，我們所面臨的一系列的環(huán)境問題都是由于人為的開采活動(dòng)所引起的，其與巖層的運(yùn)動(dòng)情況是緊密相關(guān)的，假如巖體沒有被破壞，那么理論上這些環(huán)境問題也就是不會(huì)出現(xiàn)的。巖層的動(dòng)態(tài)變化不僅會(huì)對(duì)工作面的礦山壓力有較大的影響，同時(shí)還會(huì)導(dǎo)致巖體松動(dòng)的問題出現(xiàn)，也就形成了所謂的“巖體裂隙場(chǎng)”，離層的發(fā)育情況和位置就會(huì)隨之受到影響。綠色開采技術(shù)主要采用的理論基礎(chǔ)為：開采過程對(duì)地表的影響規(guī)律；巖層控制與巖體應(yīng)力場(chǎng)分布的規(guī)律；采動(dòng)巖體“節(jié)理裂隙場(chǎng)”分布和離層之間的規(guī)律；氣體以及液體在裂隙巖體中的滲流規(guī)律。對(duì)整個(gè)巖層的運(yùn)動(dòng)情況以及巖體內(nèi)的裂隙場(chǎng)都會(huì)起到關(guān)鍵的限制作用的就是巖層中的關(guān)鍵層，所以其與綠色開采技術(shù)也是有所關(guān)聯(lián)的，綠色開采技術(shù)的核心理論就應(yīng)是巖層控制的關(guān)鍵層理論。

3 綠色開采技術(shù)的相關(guān)技術(shù)體系

3.1 煤炭與瓦斯共采技術(shù)

瓦斯屬于一類溫室氣體，它也是一類情節(jié)能源，而有時(shí)它更是導(dǎo)致礦井重大安全事故的根源。所以對(duì)于瓦斯氣體，我們應(yīng)盡可能的將其資源化，建議采取以下幾個(gè)技術(shù)對(duì)策：首先是采集之前的抽采技術(shù)，在開采煤炭之前，如果能夠有效地將瓦斯氣體從煤層中抽出，那么就能夠充分的提升煤炭開采過程中的安全性。然而，我國(guó)采礦工程中的媒體的透氣性都不高，所以采用抽采技術(shù)還是面臨著一定的技術(shù)難題的；第二，就是煤炭與瓦斯共采技術(shù)，在開采煤炭完成后，圍巖的壓力會(huì)大大降低，因此在采空區(qū)就是釋放出大量的瓦斯氣體，這正是抽采瓦斯的最好時(shí)機(jī)，也就是我們所說的煤炭與瓦斯的共采技術(shù)，在關(guān)鍵層的控制理論中，當(dāng)其斷開后就會(huì)形成O形通道理論，所以在抽采瓦斯氣體的過程中，還能夠指導(dǎo)鉆孔布置的施工作業(yè)；第三，在廢棄的礦井中抽采瓦斯氣體，在廢棄礦井的煤層中是含有大量的瓦斯的，我們便可以利用巖體內(nèi)裂隙場(chǎng)的分布情況將瓦斯氣體抽出。

3.2 矸石的處理

在我國(guó)的大量的采礦工程中，每一年的矸石排出量最少都要有5億噸，不但嚴(yán)重的影響的我國(guó)的地形地貌，同時(shí)由于其自燃現(xiàn)象的時(shí)有發(fā)生，還會(huì)導(dǎo)致大氣污染，對(duì)我國(guó)的環(huán)境也會(huì)造成嚴(yán)重的影響。而假如原來就堆積的矸石又沒有得到及時(shí)的處理，那么矸石的含量就會(huì)越積越多，因此，各地政府應(yīng)建立相關(guān)的激勵(lì)政策，而各個(gè)企業(yè)也應(yīng)積極的研發(fā)新技術(shù)，從而妥善的處理矸石的堆積問題。在綠色開采技術(shù)的要求下，應(yīng)盡可能的少排出矸石，所以就要優(yōu)化巷道的布置，少開掘巖石巷，建議多開煤巷，而這一問題又是與煤巷的維護(hù)技術(shù)緊密相關(guān)的。隨著我國(guó)采礦工程的不斷深入，就會(huì)不得不多開一些掘巖石巷，所以要想處理好矸石的排放問題還是有一定難度的，并且對(duì)于成分不同的矸石還應(yīng)選擇不同的處理方法。

3.3 保水開采技術(shù)

保水開采技術(shù)與防止?jié)⑺夹g(shù)是有著明顯的區(qū)別的，防止?jié)⑺夹g(shù)更注重操作的安全性，而保水開采技術(shù)則更注重開采前后的巖層的地質(zhì)水文條件的變化情況。在一些地區(qū)進(jìn)行完采集活動(dòng)后，會(huì)形成所謂的地下漏斗，隨著降雨的不斷增加，下降漏斗就會(huì)慢慢消失，巖層的隔水性能是較好的；而在某一些地區(qū)開采煤炭后，會(huì)形成水洼，還可以在湖、河、海下進(jìn)行開采活動(dòng)，這對(duì)當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件的影響就不大；當(dāng)然也有很多區(qū)域在進(jìn)行完開采活動(dòng)后，對(duì)當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)條件會(huì)造成嚴(yán)重的破壞，甚至還會(huì)流失大量的地下水。

4 結(jié)束語

通過以上的論述，我們對(duì)采礦工程中存在的環(huán)境問題、應(yīng)用綠色開采技術(shù)的必要性和重要意義以及綠色開采技術(shù)的相關(guān)技術(shù)體系三個(gè)方面的內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的分析。作為我國(guó)礦區(qū)綠色家園的重要技術(shù)組成，要想確保綠色開采技術(shù)的順利實(shí)行，還需要繼續(xù)的對(duì)其進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)上的可行性分析。每一個(gè)礦區(qū)都應(yīng)充分分析自身的實(shí)際特點(diǎn)，重視并加強(qiáng)綠色開采技術(shù)的應(yīng)用工作，形成不同區(qū)域獨(dú)有的采礦模式，同時(shí)還應(yīng)重點(diǎn)的研究和探索各類礦區(qū)環(huán)保工作的模式，掌握企業(yè)成本與其經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)體系的關(guān)系，從而為各地政府所制定的政策提供有價(jià)值的建議和對(duì)策。

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[2]張國(guó)橋.淺談煤炭綠色開采技術(shù)及其應(yīng)用[J].中國(guó)煤炭，2008.

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