可持續(xù)發(fā)展的綠色礦山開采技術(shù)創(chuàng)新研究

黃永華，高和生

（1.江西省煤田地質(zhì)局一九五地質(zhì)隊，江西 南昌 330200；2.江西省煤田地質(zhì)勘察研究院，江西 南昌 330200）

江西省作為我國重要的礦業(yè)省份之一，全省蘊(yùn)藏礦產(chǎn)大約有170多種，探明出的儲存量約有100種，而其中的15種位居全國第1位，20種位居全國前4位，70種儲量位居全國前8[1]。礦業(yè)開發(fā)為我國以及江西省的社會經(jīng)濟(jì)帶來了重大貢獻(xiàn)，可同時江西省的生態(tài)環(huán)境也在不斷惡化。由于對礦山生態(tài)保護(hù)缺乏一定的認(rèn)知，再加上二十世紀(jì)八十年代受到“有水快用”片面思想的影響，鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、個體采礦呼擁而上，導(dǎo)致省內(nèi)礦山生態(tài)環(huán)境急劇惡劣，造成土地和植被大面積破壞、水土流失嚴(yán)重、采空塌陷、次生地質(zhì)災(zāi)害頻頻發(fā)生。

而學(xué)術(shù)界目前對綠色經(jīng)濟(jì)尚未形成一個統(tǒng)一的定義，但普遍認(rèn)同其關(guān)鍵就是資源循環(huán)利用。從本質(zhì)而言，以上觀點之間是存在內(nèi)在聯(lián)系、互為表里的[2]。走礦產(chǎn)開發(fā)的可持續(xù)發(fā)展道路，實現(xiàn)資源循環(huán)利用，建設(shè)礦山(礦山城市)“雙型社會”，實現(xiàn)礦產(chǎn)資源的可持續(xù)性的目的，是我國現(xiàn)階段礦業(yè)政策的必然選擇，是社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略以及綠色經(jīng)濟(jì)的重要部分。在中國礦產(chǎn)資源需求量比較大，人均資源占有量較少，部分礦種存在供需不均衡，優(yōu)劣礦不一的狀況下，實現(xiàn)礦產(chǎn)資源的可持續(xù)性發(fā)展，具有極其重要的意義。

1 可持續(xù)發(fā)展的綠色礦山開采技術(shù)創(chuàng)新

1.1 保水開采

近年來的實地調(diào)研資料表明，采礦容易引發(fā)大量的水土污染事件，比如江西銅礦山的廢水年排放量是20416×114m3(這里包括降水對廢石堆澆淋產(chǎn)生的污水)，其中某銅礦廢水是直接排進(jìn)大塢河，且廢水流量占河水總流量的14.8%以上，河水pH值呈嚴(yán)重酸性，僅為2.67，總Cu大約是13.65×10-6，河流長度14km以內(nèi)的水生生物基本絕跡。大塢河和另外一條藏污河洎水在戴村周圍匯合流入樂安河，出口處河水的pH總值是4.01、Cu7.55×10-6、Fe72.12×10-6，導(dǎo)致樂安河絕大多數(shù)的分河段受到嚴(yán)重污染，入河口下游3km以內(nèi)的水中Cu為0.5×10-6，pH值在5.5左右，18km以后pH值才逐漸升至6.1左右。加上河流沿岸村民采金活動頻繁，導(dǎo)致樂安河全段238.5km河水pH始終低于國家規(guī)定的6.5，大塢河和樂安河的兩岸稻田土壤與稻米均受到不同程度的酸及銅污金屬污染。其中大塢河沿邊土壤pH值大致在3.39-6.04，樂安河(寶庫太白、鳳州二鄉(xiāng)大概全長在18km左右)沿岸土壤pH值在3.17-6.53，總Cu分別是22.89-1685×10-6，33.7-1537×10-6。大量實驗表明，土壤pH值低于3.9，會造成水稻絕產(chǎn)；pH值小于6，嚴(yán)重阻礙水稻正常生長。而煤炭礦坑產(chǎn)生的廢水又是地質(zhì)環(huán)境污染的一大來源，尤其是高硫礦區(qū)，礦坑廢水通常會呈現(xiàn)酸性，對礦井周邊環(huán)境造成一定程度的影響。采煤時，由于關(guān)鍵層的逐漸破開，在該區(qū)域內(nèi)地下水會形成下降漏斗趨勢。地下水位是否可以恢復(fù)正常，這主要取決于地表工作面的推進(jìn)，上覆巖層中是否存在軟弱巖層被重新壓實造成地下裂隙重新閉合而形成的隔水帶。重視地下水資源的開發(fā)保護(hù)，就必須在實際開采中實現(xiàn)保水開采，即開采后即使地表水暫時形成下降漏斗依然可以恢復(fù)到原本狀態(tài)，如圖1所示。

圖1 礦區(qū)保水開采技術(shù)

1.2 分區(qū)定位發(fā)展方向

根據(jù)江西省內(nèi)主體功能分區(qū)的具體規(guī)劃、江西省礦產(chǎn)資源規(guī)劃、鄱陽湖生態(tài)區(qū)礦產(chǎn)資源開發(fā)規(guī)劃的頒布要求，鄱陽湖生態(tài)區(qū)、贛南區(qū)、贛西北區(qū)、贛北區(qū)和贛西區(qū)五大區(qū)域都屬于江西重點開發(fā)區(qū)，生態(tài)廊道與生態(tài)重點功能區(qū)則劃分為限制開采區(qū)，其他區(qū)域一類劃分為普通開發(fā)區(qū)。從行政管理層面上出發(fā)，各個分區(qū)基本上是以縣為基本單位實行劃區(qū)，生態(tài)廊道根據(jù)有關(guān)管理要求劃分為一定面積的帶狀區(qū)。

重點開發(fā)區(qū)域通常進(jìn)行重點工礦業(yè)的開發(fā)。其區(qū)域發(fā)展定位歸類為促進(jìn)全省經(jīng)濟(jì)持續(xù)有效增長的重要增長帶，執(zhí)行區(qū)域發(fā)展總規(guī)劃、推動區(qū)域統(tǒng)籌發(fā)展的重要支撐點。重點開發(fā)區(qū)域需要在優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、提高經(jīng)濟(jì)效益、降低能源損耗、保護(hù)生態(tài)環(huán)境的基礎(chǔ)上促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性發(fā)展。在其區(qū)域發(fā)展方向上，努力發(fā)展新興礦業(yè)，普及循環(huán)、綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式，利用科技手段改造傳統(tǒng)能源產(chǎn)業(yè)，主動提高能源的清潔水平，減少主要污染物排放，降低能源損耗以及二氧化碳的排放量。積極發(fā)展服務(wù)業(yè)，強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)的配套能力，推動產(chǎn)業(yè)群落的發(fā)展。礦產(chǎn)資源的有效開發(fā)采取先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)以及有助于環(huán)境保護(hù)的生產(chǎn)手段。

限制開發(fā)區(qū)域有必要限制大規(guī)模高強(qiáng)度礦業(yè)的持續(xù)性開發(fā)。在其區(qū)域發(fā)展定位上，努力構(gòu)建江西省的生態(tài)安全保護(hù)屏障，生物多樣性保護(hù)區(qū)，人與自然和諧相處示范區(qū)。在其區(qū)域發(fā)展方向上，必須嚴(yán)格控制礦產(chǎn)資源的開發(fā)強(qiáng)度，盡量減少對自然生態(tài)系統(tǒng)的干預(yù)，其開發(fā)活動不可以以損害生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和循環(huán)性為前提，慢慢減少開發(fā)活動所占用的生態(tài)空間。江西省現(xiàn)存的礦業(yè)開發(fā)必須逐漸加以改造，使其成為低損耗、高循環(huán)、少排放、“零污染”的生態(tài)型綠色礦山。至于普通開發(fā)區(qū)域，在其開發(fā)與保護(hù)上需要注重統(tǒng)籌發(fā)展。在其區(qū)域發(fā)展定位上，致力于發(fā)展為江西與地方大宗礦產(chǎn)品的能源供應(yīng)基地，確保江西與地方經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的基本資源需求，推動礦業(yè)開發(fā)和地方經(jīng)濟(jì)社會共贏。

1.3 推行現(xiàn)代生態(tài)農(nóng)業(yè)

泥石流災(zāi)害在露天礦區(qū)與地下礦山都會發(fā)生。露天礦區(qū)由于雨季滑坡、山體的倒塌都很有可能會出現(xiàn)泥石流，并沖入露天礦坑內(nèi)，造成重大地質(zhì)災(zāi)害。在地下礦山，尤其是取用崩塌法開采的礦山，當(dāng)崩塌范圍連接地表的時候，地表泥石以及水很容易從崩塌地道一同涌入地下開采工作面而形成泥石流。泥石流既威脅到采礦人員的人身安全，又會威脅到礦山周遭人居民的生產(chǎn)生活安全。江西富家塢銅礦在1998年6月底就曾發(fā)生過一起重大地質(zhì)災(zāi)害，當(dāng)時在暴雨的沖擊下形成100多萬立方米的山體滑坡，并在短時間內(nèi)迅速轉(zhuǎn)為泥石流，形成固體堆積物45萬立方米，堆積物的覆蓋面積超過10萬平方米，礦山內(nèi)的廠房以及相關(guān)設(shè)施絕大多數(shù)均被泥石所淹埋，造成的直接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)4000多萬元。該礦因此而停產(chǎn)至今，總經(jīng)濟(jì)損失超過兩個億，宣告破產(chǎn)。

礦區(qū)環(huán)境主要是指以開采、加工、研發(fā)礦產(chǎn)資源以及衍生產(chǎn)品的作業(yè)區(qū)和以礦區(qū)為中心的生活、經(jīng)濟(jì)區(qū)域。在綠色開采技術(shù)的支持上，必須全面利用綠色礦山生態(tài)系統(tǒng)，在科學(xué)規(guī)劃以及科學(xué)技術(shù)的支持下，實行現(xiàn)代立體農(nóng)業(yè)和生態(tài)農(nóng)業(yè)，如此既保護(hù)了生態(tài)環(huán)境、合理利用能源，又能夠最大限度地提高經(jīng)濟(jì)效益，這必定會促進(jìn)我國綠色礦山的構(gòu)建。在礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)重建，建立生態(tài)農(nóng)業(yè)時期，必須綜合全面考慮到本區(qū)域的氣候條件、地理環(huán)境以及礦區(qū)內(nèi)的生態(tài)環(huán)境，構(gòu)建因地制宜的生態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)系統(tǒng)。所以，在高產(chǎn)、高效生態(tài)規(guī)劃中必須率先進(jìn)行地表沉陷地穩(wěn)定性驗證，通過礦山開采的沉陷理論，預(yù)計地表下沉情況，精準(zhǔn)預(yù)估出穩(wěn)沉后的地形、地貌，為礦山開采規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。

1.4 生產(chǎn)過程清潔化

構(gòu)建綠色礦山，必須徹底轉(zhuǎn)變以往礦山開采的傳統(tǒng)觀念和做法，就必須落實清潔生產(chǎn)，科學(xué)調(diào)整原料比例和生產(chǎn)模式，可以從以下幾個方面進(jìn)行把控：首先，原料把控，在原料的采買與挑選過程中，重視對無污染原料的采集，提高燃料和資源的利用率；其次，流程控制，使用科學(xué)的技藝和現(xiàn)今的儀器對原材料進(jìn)行深度加工，保證生產(chǎn)過程的有序化、清潔化；再次，終端控制，采取先進(jìn)的儀器設(shè)備，根據(jù)國家對綠色礦山有關(guān)污染物排放的具體標(biāo)準(zhǔn)要求和尾礦的綜合利用要求，對生產(chǎn)環(huán)節(jié)中所產(chǎn)生的固體廢棄物進(jìn)行有效處理，循環(huán)應(yīng)用，將以往礦業(yè)開采中側(cè)重于污染物的終端處理轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)過程的清潔處理。構(gòu)建綠色礦山至關(guān)重要的流程就是生產(chǎn)過程的全面清潔化，從而形成“資源～產(chǎn)品～廢棄物～再生資源”的循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈，實現(xiàn)礦產(chǎn)資源的清潔生產(chǎn)，不僅有能夠效提高礦產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)率，也使礦產(chǎn)資源獲得了有效利用，進(jìn)一步緩解了江西省在人口、資源、可持續(xù)發(fā)展之間的沖突，而這也是發(fā)展綠色經(jīng)濟(jì)，構(gòu)建資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會的重點發(fā)展方向。

2 結(jié)語

文章內(nèi)對可持續(xù)發(fā)展的綠色礦山開采技術(shù)創(chuàng)新進(jìn)行分析，依托可持續(xù)發(fā)展理念和綠色環(huán)保經(jīng)濟(jì)發(fā)展機(jī)制，按照綠色礦山的建設(shè)要求，對綠色礦山開采技術(shù)進(jìn)行研究。希望本文的研究能夠為可持續(xù)發(fā)展的綠色礦山開采技術(shù)的創(chuàng)新方法提供理論依據(jù)。