采礦環(huán)境再造與礦業(yè)發(fā)展新路徑研究

張立飛　劉可

摘要：文章對礦山工程系統(tǒng)特征及采礦所引起的環(huán)境負效應(yīng)進行分析，研究了再造采礦環(huán)境的方法以實現(xiàn)資源的可持續(xù)利用。通過探究科學(xué)采礦的本質(zhì)，從而從根本上打破原始的采礦方法界限，讓人們在對采礦技術(shù)革新的發(fā)展上有觀念性的轉(zhuǎn)變，有利于對采礦工業(yè)發(fā)展思路進行探索。

關(guān)鍵詞：礦業(yè)發(fā)展；采礦環(huán)境再造；節(jié)能減排；礦山工程；環(huán)境負效應(yīng) 文獻標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TD851 文章編號：1009-2374（2016）07-0150-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.07.076

在人類進入21世紀(jì)之初，走在科學(xué)發(fā)展最前沿的采礦業(yè)面臨著機會與挑戰(zhàn)并存的局面。一來先進智能化的科學(xué)技術(shù)的進步使采礦機器等更現(xiàn)代化，解放了大量勞動力，為采礦業(yè)的發(fā)展帶來了進一步發(fā)展的可能，而且科技在礦業(yè)領(lǐng)域得到了應(yīng)用，生物溶浸技術(shù)也得到了相應(yīng)的應(yīng)用，其推動了礦業(yè)的發(fā)展；二來隨著人們?nèi)找骊P(guān)注生活條件和生活環(huán)境的改善，他們對于不合理開采會帶來環(huán)境問題的采礦業(yè)也心存偏見，實際上無節(jié)制的采礦也確實引起了全球的生態(tài)問題和嚴(yán)重的環(huán)境負效應(yīng)，使很多的礦產(chǎn)資源嚴(yán)重的短缺，其帶來了嚴(yán)重的危害并且嚴(yán)重影響著全球經(jīng)濟的發(fā)展。采礦業(yè)從得到發(fā)現(xiàn)、發(fā)展開始就不僅擔(dān)負著發(fā)展經(jīng)濟的責(zé)任，還兼具促進經(jīng)濟和生態(tài)協(xié)調(diào)發(fā)展的義務(wù)，到環(huán)境被破壞的今天，這一義務(wù)更加應(yīng)該被履行。很多人都覺得礦藏的開采必然會對環(huán)境帶來污染、阻礙可持續(xù)發(fā)展的進程，而不去思考開采礦藏造成這種現(xiàn)象的原因，這就導(dǎo)致很多人希望礦藏停止開發(fā)，這種想法是大錯特錯的，我們要研究的是如何在保護環(huán)境的基礎(chǔ)上實現(xiàn)礦藏的價值，很多采礦工作者也在不斷探究使礦藏開發(fā)能夠更科學(xué)的方法，他們在不斷推動礦藏開發(fā)向著可持續(xù)、綠色的發(fā)展方向邁進。

1 礦藏開發(fā)造成的環(huán)境后果

采礦業(yè)發(fā)展由來已久，人們也逐漸發(fā)現(xiàn)礦藏開采所帶來的經(jīng)濟利益，然而采礦事業(yè)的發(fā)展，環(huán)境破壞與污染嚴(yán)重，土地形態(tài)、植被分布、大氣環(huán)境、水體環(huán)境都遭到了不同程度的破壞，地殼上的各個系統(tǒng)也發(fā)生了變化，各種不良環(huán)境現(xiàn)象頻發(fā)。

1.1 巖體環(huán)境遭到破壞

礦藏一般在地下，如果開采不合理，地下鏤空現(xiàn)象就會發(fā)生，再加上水體變化很可能會造成人為災(zāi)害的發(fā)生，具體有地面出現(xiàn)裂縫、土層塌陷、地面沉陷、山體發(fā)生泥石流和滑坡等。另外，如果采礦過于不合理，后果會更嚴(yán)重，有可能導(dǎo)致地震的發(fā)生。

1.2 周遭水環(huán)境遭到破壞

（1）不合理、無科學(xué)規(guī)劃的采礦行為將會使不同區(qū)域、不同質(zhì)量的水相互融合，使得優(yōu)質(zhì)的水遭到劣質(zhì)水的侵襲，受到污染；（2）被礦業(yè)丟棄的廢棄物淋濾的水往往會富含有害的物質(zhì)；（3）采礦將會造成礦體揭露，水中將會直接進入有害的物質(zhì)；（4）采礦污染大氣，會造成酸雨等危害；（5）采礦的一些附屬工廠排放“三廢”，使水質(zhì)受到污染。

1.3 其他生態(tài)環(huán)境破壞

（1）沒有經(jīng)過周邊環(huán)境分析、不科學(xué)的礦藏開采行為會造成礦藏周圍植被受到損害，甚至消失，進而造成周圍山體因此受到破壞，生態(tài)景觀將會遭到破壞，垃圾與礦渣將會堆放，會使其形成一個與周圍環(huán)境不同的外觀；（2）礦業(yè)廢棄物不利于動植物的生存，其將會使大量土地、農(nóng)田被占，破壞了土壤基質(zhì)和結(jié)構(gòu)；（3）無論是對哪個生態(tài)環(huán)境組成部分的破壞，其都將使得礦藏開采區(qū)周邊生物減少。

2 采礦環(huán)境再造內(nèi)涵介紹

2.1 礦山工程系統(tǒng)的特征

2.1.1 開放性。各種不同的工程要素包含在一個完整的礦山工程系統(tǒng)中。這些要素在自身上和周圍環(huán)境上進行著信息、能量和物質(zhì)的傳輸和交換，其主要的表現(xiàn)形式為“流”的形式，其維持著系統(tǒng)和環(huán)境及系統(tǒng)和內(nèi)部各要素之間的關(guān)系，形成了一個開放的可進行反饋的系統(tǒng)，具有層次、等級和動態(tài)性。另外，礦山工程系統(tǒng)極其復(fù)雜，涉及多種多樣的子系統(tǒng)，是它們共同作用的成果。

2.1.2 復(fù)雜性。礦山工程系統(tǒng)是復(fù)雜且多變的。因為其由多種要素共同構(gòu)成，且這些要素是多變的，所以其復(fù)雜性是由所涉及要素的多樣性決定。在動力學(xué)的方程中，系統(tǒng)的變量是決定維數(shù)的重要因素，它們是正向相關(guān)的關(guān)系，一個礦山工程系統(tǒng)的變量多則維性高，而具有高維性特點的礦山工程系統(tǒng)就決定了其復(fù)雜和多變性。

我們能夠充分利用一些先進的觀測儀器和觀測方法來對礦山工程系統(tǒng)進行實時的監(jiān)控和分析。常規(guī)的實驗室測試法主要適用于那些層次最低的系統(tǒng)構(gòu)成部分，如用于研究單個巖塊性質(zhì)，這也是最易于認識的子系統(tǒng)。那些層次較高的子系統(tǒng)則沒有這么容易被認識，因為影響其的地質(zhì)和人為因素都不是一成不變的，它們的動態(tài)性決定了高層次子系統(tǒng)的復(fù)雜性。

2.1.3 非線性。非線性不但決定了礦山工程系統(tǒng)的復(fù)雜性，而且它也是礦山工程系統(tǒng)的一個最為重要的不同點。正是因為該系統(tǒng)的動力系統(tǒng)復(fù)雜性強，即使其中一個變量的細微改變都會對系統(tǒng)產(chǎn)生大的影響，所以很難具體寫出某個礦山工程系統(tǒng)的運動方程。

2.1.4 自組織性。每個礦山工程系統(tǒng)都是零散部分構(gòu)成的結(jié)構(gòu)，它是在形成、發(fā)展的過程中逐步擁有自身運作特點的，其都具有自組織性。而且礦山工程系統(tǒng)在空間和時間上都有一定的自我規(guī)律，不是雜亂無章的，具有有序性，如時間上具有節(jié)律、周期等特點。同時這種礦山工程系統(tǒng)的有序性也表現(xiàn)出了其自身固有的規(guī)律性。

2.2 采礦環(huán)境再造的概念

從廣義上來說，“采礦環(huán)境再造”是指對于因礦藏開采造成的礦山周邊的環(huán)境遭到的破壞進行修復(fù)的過程。從狹義上來說，“采礦環(huán)境再造”是指通過對富含礦藏資源的開采環(huán)境進行保護，對開采技術(shù)進行改進提高采礦行為安全性和效率的行為。

2.3 礦業(yè)發(fā)展的新路徑

2.3.1 進一步揭示采礦科學(xué)的本質(zhì)屬性。地下水、活動斷層、地溫和地應(yīng)力是主要的礦體賦存環(huán)境，它們對巖體的力學(xué)性質(zhì)和巖體的破壞、變形有重要的控制作用。巖體的穩(wěn)定性和巖體的力學(xué)性質(zhì)可以被地應(yīng)力所改變。在礦體的回采過程中，采場產(chǎn)生變形和破壞是由于應(yīng)力狀態(tài)發(fā)生了改變。采取相關(guān)的支護措施能夠防止礦體變形，加強采礦過程的穩(wěn)定性，因為這可以減少對原始應(yīng)力狀態(tài)和主應(yīng)力差的破壞。地應(yīng)力有三帶性的特性。地下水有以下的作用：（1）巖體構(gòu)成的環(huán)境應(yīng)力：動水和靜水壓力；（2）改變巖體的物理力學(xué)性質(zhì)。地溫在很大程度上影響著深層礦藏的開采利用。因為在開采深層礦藏時，空氣的進入會使礦體賦存環(huán)境內(nèi)的溫度下降，這嚴(yán)重影響了開采效率。一個良性的采礦環(huán)節(jié)的本質(zhì)就是再造采礦環(huán)境的過程，采礦的方法本質(zhì)上也是再造采礦環(huán)境的方法。

2.3.2 對采礦環(huán)境的保護提起足夠的重視。一味地發(fā)展經(jīng)濟，尤其是以破壞環(huán)境來獲取經(jīng)濟發(fā)展的觀念和模式已逐漸被現(xiàn)代社會所質(zhì)疑和摒棄，實現(xiàn)生態(tài)和經(jīng)濟共同的可持續(xù)發(fā)展觀念已經(jīng)逐漸被當(dāng)前的人們所認同。

因此在礦產(chǎn)資源的開發(fā)上要科學(xué)合理，對于以經(jīng)濟發(fā)展為唯一目的，不顧生態(tài)環(huán)境破壞的開發(fā)項目應(yīng)制止，當(dāng)然以保護環(huán)境為借口不能動的開發(fā)礦產(chǎn)的現(xiàn)象也不贊成。應(yīng)該有效地調(diào)節(jié)兩者之間的關(guān)系，從而讓經(jīng)濟處于高水平的發(fā)展上，環(huán)境能力的保持也在高的水平上。在礦區(qū)的發(fā)展中具體的方法有“工業(yè)生態(tài)園”“間歇式開發(fā)”“無害化處理”“循環(huán)經(jīng)濟”等，其最終是為了維持生態(tài)和經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。近些年來，生態(tài)觀念日益深入人心，采礦問題也更需要加入生態(tài)開采的觀點，雖然采礦業(yè)會在一定程度上造成污染，但它也是第二產(chǎn)業(yè)的一個重要組成部分，不能輕易停止開采，因而促進礦藏開采的生態(tài)化，并向生態(tài)工業(yè)過渡，迫在眉睫。

2.3.3 政府加大監(jiān)管力度。一些不法分子總是為了自身利益進行非法開采，不按照科學(xué)合理的方案進行開采活動，而是根據(jù)自己的想法對礦產(chǎn)資源亂挖亂采，這種行為不僅嚴(yán)重浪費了礦產(chǎn)資源，而且會破壞礦區(qū)環(huán)境，因此政府應(yīng)該出臺相關(guān)法律、法規(guī)對采礦行為進行監(jiān)管，對采礦完成后礦床的處理進行監(jiān)督，規(guī)范相關(guān)單位采礦行為，對不符合標(biāo)準(zhǔn)的行為者進行處罰，確保采礦環(huán)境不被破壞，礦產(chǎn)資源得到保護。

2.3.4 加快技術(shù)研發(fā)。傳統(tǒng)落后的采礦技術(shù)和工具對采礦環(huán)境的破壞力度大且資源浪費嚴(yán)重，國家應(yīng)該增加資金投入、發(fā)布相關(guān)鼓勵政策，號召相關(guān)技術(shù)人員積極投身采礦技術(shù)和工具的開發(fā)，加大對采礦技術(shù)研發(fā)力度。先進技術(shù)的開發(fā)和先進工具的發(fā)明可以提高采礦效率，減少對環(huán)境的破壞。

3 再造采礦環(huán)境的重要意義

傳統(tǒng)的無節(jié)制的破壞采礦環(huán)境是不科學(xué)的，對其再造具有積極的影響作用。它的提出有利于采礦技術(shù)的不斷的發(fā)展，其在根本上打破了與傳統(tǒng)的采礦方法之間的界限，將采礦科學(xué)的本質(zhì)屬性進行深刻的揭示。

資源的開采之所以向深部發(fā)展，是由于淺表的資源已經(jīng)消耗殆盡。深部巖石所處的環(huán)境與淺表有所不同，可具體概括為高溫度、高空隙壓力、高圍壓，并且受時間影響較大，長時間的積累會使深層巖石的結(jié)構(gòu)、特性等發(fā)生本質(zhì)的改變。根據(jù)淺層礦藏的環(huán)境條件進行深部地壓顯現(xiàn)規(guī)律和地質(zhì)作用特征的推斷，其風(fēng)險巨大，所以應(yīng)該進行“非傳統(tǒng)的采礦”，再造采礦環(huán)境能夠促進采礦技術(shù)的不斷發(fā)展。

4 結(jié)語

原始的無規(guī)劃的采礦僅僅是為了經(jīng)濟效益，只是以安全、高效、經(jīng)濟為目標(biāo)的，沒有仔細考慮給社會環(huán)境帶來的負效應(yīng)；安全是進行采礦活動的根本保障，追求高效則是為了增加效益、降低成本?！安傻V環(huán)境再造”又增加了礦業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，其更加關(guān)注生態(tài)和社會效益，從根本上改變傳統(tǒng)的“打洞、采石、出礦”的概念，對礦業(yè)的開發(fā)技術(shù)進行變革、檢討，對科學(xué)技術(shù)的進步影響也非常重大。

參考文獻

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作者簡介：張立飛（1988-），男，甘肅武威人，湖南有色金屬集團有限公司康家灣礦采礦助理工程師。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）