淺談采礦工程中綠色開采技術的相關應用

（大冶有色金屬有限責任公司，湖北 黃石 435232）

社會經(jīng)濟的快速發(fā)展離不開各類礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用，當今社會對礦產(chǎn)資源的需求量不斷增加，為了滿足這一需求，不得不加大礦產(chǎn)資源的開發(fā)強度，在這種情況下，由采礦造成的環(huán)境污染和破壞問題必定越來越嚴重。解決這一矛盾的關鍵，就是采取有效的綠色開采技術。

1 礦產(chǎn)開采可能帶來的環(huán)境問題

如今，我國礦產(chǎn)需求量日益增加，礦產(chǎn)的開采造成的環(huán)境污染和破壞問題越發(fā)突出。在礦山開展人為活動會對地表環(huán)境、井下環(huán)境都造成破壞及影響，進而產(chǎn)生獨特環(huán)境問題，包括地下水枯竭、大氣污染、地表沉陷、自然災害[1]。

（1）土地資源的大量占用和破壞，如地表發(fā)生沉陷、區(qū)域水土流失和沙漠化，以及固體廢棄物的大量堆放造成的資源占壓及污染破壞。在井下開采時，會造成地表沉陷與廢棄物堆放；而在露天開采時，會造成山體的挖損及外排廢棄物堆放。

（2）水資源污染與破壞。礦產(chǎn)開采時，對水資源造成的破壞以人為的疏干排水產(chǎn)生的裂隙使含水層疏干，導致含水層所處原始徑流狀態(tài)被破壞。此外，在礦井水當中含有大量無機鹽類，使水體被嚴重高污染。如果水資源受到污染，則植被也會受到很大的影響，使土體貧化，對地下水的正常循環(huán)造成不可逆的破壞，最終使水位大幅下降。我國的水資源分布不均，西北地區(qū)的礦區(qū)較為集中，因采礦造成的水污染，加劇了這些地區(qū)的水資源短缺。

（3）大氣污染，包括SO2、CO2、CO、瓦斯和爆破煙塵。瓦斯的溫室效應可以達到二氧化碳的20多倍，其利用率不足20%，除了浪費大量資源，還面臨嚴重的環(huán)境污染問題。

（4）地質(zhì)災害頻發(fā)。災害的發(fā)生幾率和開采規(guī)模與強度有直接關系，即隨著開采規(guī)模和強度的不斷增大而增加。災害的發(fā)生不僅會帶來巨大經(jīng)濟損失，而且對附近居民的生活也會造成嚴重影響。

2 礦產(chǎn)的綠色開采

（1）減少地表變形。經(jīng)過長時間的發(fā)展和完善，礦產(chǎn)開采行業(yè)出現(xiàn)了很多新的開采方法，如聯(lián)合開采與充填開采。其中，以充填開采的方法較為廣泛，可用風力或者是水力進行充填，在采空區(qū)中使用粉煤灰等予以充填，在充填之后，地表的下沉系數(shù)能控制在0.1～0.2以內(nèi)[2]。為更好的控制沉陷，還可以在條帶開采的基礎上使用水砂材料對采空區(qū)進行充填，該方法已經(jīng)取得良好效果，其采出率可以達到60%。另外，還能采用房柱來限制地表的沉陷。

（2）保水開采。對于保水開采技術，它在不同的礦區(qū)往往具有不同特征與內(nèi)涵，比如在缺水礦區(qū)中，應將水資源保護與充分利用作為核心；在大水礦區(qū)中，應將盡可能減少對水資源造成的破壞，并有效防治所有類型的水災害作為核心。開采會對含水層所處原始徑流造成破壞，使地下水開始大量排出；位于采空區(qū)上部的裂隙，會與地下水實現(xiàn)貫通，進而形成規(guī)模很大的降落漏斗，導致含水層中的水位明顯降低，最終對范圍內(nèi)的水文地質(zhì)條件造成嚴重影響。在采動影響達到穩(wěn)定以后出現(xiàn)的地表沉降，通常會使地表水體所處原始狀態(tài)發(fā)生變化，使溝泉水明顯減少，嚴重時造成干涸，對附近居民日常生產(chǎn)與生活造成影響，導致土地沙漠化和水土流失。由此可以看出，在不同的礦區(qū)根據(jù)其實際情況，采取有效的保水措施是十分重要且必要的，必須引起相關人員的高度重視。

（3）礦產(chǎn)與瓦斯共采。長期以來人們都將瓦斯看做威脅礦井安全的最大因素，在以往的開采作業(yè)中，通常對其進行直接排放，這樣不僅會加速溫室效應，而且還存在嚴重的資源浪費問題。實際上瓦斯是一種清潔且高效的能源，有很大的利益空間可挖掘。因此，在綠色開采模式下，應研發(fā)并使用礦產(chǎn)與瓦斯共采，以此真正實現(xiàn)“變害為利”的目標[3]。

（4）減沉開采。這項綠色開采技術主要指條帶和充填開采。其中，對條帶開采而言，其主要問題在于采出率相對較低，會浪費很多礦產(chǎn)資源。

而對于充填開采，其主要問題在于成本較高、材料限制，而且充填量相對較大，工藝無法滿足現(xiàn)階段高效開采基本要求。對此，為減少充填的成本，根據(jù)關鍵層理論，有關學者提出一個將這兩者結(jié)合到一起的全新思路，以此從根本上控制或避免沉降的發(fā)生。近幾年，我國很多地區(qū)都在采空區(qū)的上方采用注漿充填的方法來減小下沉量。在這種實際情況下，積極開發(fā)價格合理且性能良好的用于充填作業(yè)的材料，需要引起相關人員的注意和重視。

（5）井下污水處理。如果礦井的下面存在大量污水，則需要把污水集中排放至中央水倉，然后利用安裝于倉口的處理裝置實施專門的處置。該處理方法往往要和壓率裝置共同使用。針對井下污水，在壓濾裝置的持續(xù)處理下，能達到預期處理標準。若依然存在不達標的污水，則要在凈化后，由水泵運送至地上。在這一過程中，水中有害物質(zhì)將被有效排除，這部分水可用于農(nóng)田的灌溉，能起到促進作物快速生長的作用。

3 礦產(chǎn)綠色開采建議

（1）充分發(fā)揮企業(yè)特色與優(yōu)勢，努力實現(xiàn)集中整合。礦物是一種重要資源，不合法的開采企業(yè)運用極低的手段進行亂挖亂采，會對環(huán)境造成十分嚴重的污染。但對大型企業(yè)而言，因其設備的配置比較齊全，有很高的技術水平，且自身能源消耗很低，能對各類污染物進行有效的回收和處理，所以能將環(huán)境污染及破壞降到很低的程度?；诖?，對小型企業(yè)而言，應將其不斷向優(yōu)勢和大型企業(yè)方向集中整合。與此同時，還應根據(jù)不同礦區(qū)實際情況和特點，加快精深加工進程。

（2）建設生態(tài)工程，盡早恢復土地的生機。礦產(chǎn)開采時難免會產(chǎn)生地表塌陷及廢棄物堆放，此時應遵循“誰開采、誰利用、誰受益和誰負責”基本原則，制定有效的措施，使國土資源總量保持平衡，保護生態(tài)安全。并在實際的生態(tài)工程當中，針對塌陷的土地，利用粉煤灰等材料進行復墾造地，也可開發(fā)養(yǎng)殖業(yè)與種植業(yè)，穩(wěn)定實施生態(tài)產(chǎn)業(yè)，以促使被開采破壞的土地得以恢復。另外，還應推動企業(yè)利用粉煤灰等廢料進行建材和水泥的生產(chǎn)制造，將礦井廢水作為工業(yè)用水，將瓦斯作為發(fā)電能源和燃氣能源，以上都是能有效減輕污染的重要途徑。

4 結(jié)語

綜上所述，礦產(chǎn)開采過程中，勢必會造成環(huán)境破壞與污染，具體表現(xiàn)為土地資源的大量占用和破壞、水資源污染與破壞、大氣污染和自然災害頻發(fā)，這無論是對正常的開發(fā)利用，還是附近居民日常生產(chǎn)生活，都有著十分嚴重的影響。對此，必須實施綠色開采，根據(jù)礦產(chǎn)開采特點，結(jié)合礦區(qū)的各項實際情況，制定包含減少地表變形、保水開采、礦產(chǎn)與瓦斯共采、減沉開采和井下污水處理在內(nèi)的綠色開采技術，并充分發(fā)揮企業(yè)特色與優(yōu)勢，努力實現(xiàn)集中整合，建設生態(tài)工程，盡早恢復土地的生機，將礦產(chǎn)開采造成的環(huán)境污染及破壞降到最低。