采礦工程中綠色開采技術(shù)的應(yīng)用探討

劉東 李瑞 王守印

[摘 要]采礦活動(dòng)往往會(huì)對周圍的環(huán)境造成污染，淺埋煤層高強(qiáng)度開采更容易造成地裂縫或地表塌陷。針對生態(tài)脆弱的礦區(qū)，采用綠色開采技術(shù)，可以有效處理礦山開采中產(chǎn)生的廢棄物，提高資源利用率。基于此，本文分析了綠色開采技術(shù)的作用與意義，探討了采礦工程中容易產(chǎn)生的環(huán)境污染問題，并提出了采礦活動(dòng)中利用綠色開采技術(shù)降低環(huán)境污染的方法。

[關(guān)鍵詞]采礦工程;綠色開采技術(shù);生態(tài)脆弱區(qū);淺埋煤層

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2020.18.063

[中圖分類號(hào)]F273;TD80[文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A[文章編號(hào)]1673-0194（2020）18-0-02

0? ? ?引 言

陜北神府煤田的煤礦資源對促進(jìn)我國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有十分重要的作用。近年來，隨著新技術(shù)的開發(fā)與應(yīng)用，各行業(yè)對煤炭資源的需求不斷增加，導(dǎo)致煤炭賦存環(huán)境污染加劇，也對礦山環(huán)境保護(hù)提出了新的要求。在傳統(tǒng)采礦工藝技術(shù)的影響下，對礦山開采設(shè)計(jì)不夠合理，造成地表沉陷與巖層破壞，使土地?fù)p毀、地表生態(tài)環(huán)境遭到破壞，對人們賴以生存的自然環(huán)境產(chǎn)生了直接危害。在影響人們健康的同時(shí)，也直接阻礙了采礦行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。因此，在采礦工程中應(yīng)用綠色開采技術(shù)，合理地解決采掘難題，保護(hù)礦山環(huán)境，對促進(jìn)采礦行業(yè)的技術(shù)提升與發(fā)展具有十分重要的作用。

1? ? ?采礦作業(yè)中應(yīng)用綠色開采技術(shù)的作用與意義

在礦山開采工程中應(yīng)用綠色開采技術(shù)，主要是為了改善采礦帶來的環(huán)境破壞問題。在傳統(tǒng)的礦山開采中，礦區(qū)的地表沉陷嚴(yán)重、生態(tài)水資源遭到破壞、水土流失比較嚴(yán)重，影響了礦山開采的穩(wěn)定性。采用綠色采礦開采技術(shù)，可以有效減少水土流失、地表沉陷等問題，更好地落實(shí)綠色、環(huán)保工作。

1.1? ?有效減少對礦山周邊的環(huán)境污染和破壞

在淺埋煤層開采的過程中，對環(huán)境造成的污染主要表現(xiàn)在：過度開采造成地表沉陷、在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生有毒物質(zhì)、地表植被遭到破壞、生態(tài)環(huán)境惡化、過度利用水資源與污染嚴(yán)重等。采用科學(xué)充填、保水開采等技術(shù)，可以重新利用經(jīng)過處理后的廢礦石，將廢矸石填充在沉陷區(qū)，可以減少地表的裂縫或地表損害;也可以將廢礦石制作成建筑材料，實(shí)現(xiàn)廢礦石的回收與利用。在減少資源浪費(fèi)的同時(shí)，還能避免廢矸石對環(huán)境造成污染，起到環(huán)境保護(hù)的作用?？茖W(xué)采礦可以保護(hù)礦山周邊的水資源、空氣環(huán)境，減少對礦山周圍生態(tài)環(huán)境的破壞，也可以減少因礦山開采造成環(huán)境破壞而投入改善、修復(fù)環(huán)境的資金與費(fèi)用，對促進(jìn)礦山的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的作用。

1.2? ?綠色開采技術(shù)為經(jīng)濟(jì)增長提供條件

煤炭資源的開采不可避免地對生態(tài)環(huán)境造成破壞，影響周邊居民的生產(chǎn)與生活。隨著人們環(huán)境保護(hù)的意識(shí)增強(qiáng)，以前那種“傻大黑粗”式的礦產(chǎn)資源過度開發(fā)造成的環(huán)境污染，逐步引起了人們的重視。在國家大力提倡保護(hù)“綠水青山”的背景下，

煤炭企業(yè)及技術(shù)人員在開采中采用科學(xué)綠色采礦新技術(shù)，是保證礦山開采未來可持續(xù)發(fā)展的必然要求。國家在大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)的同時(shí)，倡導(dǎo)經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)并重，先后出臺(tái)了許多相關(guān)政策，對一些污染企業(yè)進(jìn)行重點(diǎn)控制與處罰。在礦山開采行業(yè)，科研學(xué)者與一線人員應(yīng)研發(fā)、創(chuàng)新礦山開采技術(shù)，以控制礦山周邊的地表沉陷、水資源污染、空氣污染等問題，促進(jìn)礦山資源開采的綠色可持續(xù)發(fā)展。

2? ? ?傳統(tǒng)采礦技術(shù)對環(huán)境造成的破壞

2.1? ?破壞土地資源

在開采淺埋煤層過程中，往往會(huì)產(chǎn)生大量的固體廢棄物，在礦山的周邊堆積，形成地表固體廢棄物;同時(shí)，礦山開采使土地植被與水資源遭到不可逆破壞，很容易造成土地沙化;加上外界自然環(huán)境的風(fēng)化、雨水的沖刷等，在陜北生態(tài)脆弱地區(qū)還會(huì)造成水土流失情況，給礦山周邊的自然生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞，影響人們的生命財(cái)產(chǎn)安全。此外，由于長時(shí)間堆積的廢棄物沒有得到有效清理，占據(jù)礦區(qū)內(nèi)的大部分土地，不僅容易污染環(huán)境，影響周圍植被的正常生長，也會(huì)造成大量的土地資源浪費(fèi)，有時(shí)還會(huì)演變?yōu)榈V區(qū)周圍環(huán)境的污染。

2.2? ?破壞水資源

陜北地區(qū)的煤礦資源開采一般都是在井下開挖，由于煤層埋深淺、開采厚度大、強(qiáng)度高，采用傳統(tǒng)的礦山開采技術(shù)，很容易破壞基巖或者松散層的含水層，導(dǎo)致礦區(qū)以及周圍的地下水位下降，對礦區(qū)周圍的水環(huán)境造成破壞，影響周圍的居民生活，也對周圍的植被生長造成威脅。在礦山開采過程中，開采地下煤炭資源，會(huì)形成一定的開采空間，矸石的不充分充填，造成礦區(qū)附近地表沉陷，改變礦區(qū)周圍地下水的徑流，導(dǎo)致礦區(qū)地下水位不斷下降，同時(shí)也會(huì)造成礦區(qū)周邊的地下水位條件發(fā)生改變，破壞水資源。

2.3? ?空氣污染

在煤礦開采過程中，生產(chǎn)、運(yùn)輸、洗選、檢修等大型設(shè)備必不可少，礦山開采排放出的廢氣，在日積月累的情況下，往往產(chǎn)生溫室效應(yīng)，影響周圍的環(huán)境。在煤礦開采過程中，不僅會(huì)破壞原有的地下水位，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生大量瓦斯、二氧化硫、二氧化碳等有毒氣體，如果這些有毒氣體進(jìn)入空氣中，就會(huì)造成嚴(yán)重的空氣污染，影響開采作業(yè)人員與當(dāng)?shù)鼐用竦恼Ｉ?。此外，礦坑外圍長時(shí)間堆積的固體廢棄物質(zhì)在受到一段時(shí)間的風(fēng)吹雨淋后，一旦被風(fēng)吹起，會(huì)形成粉塵進(jìn)入空氣中，有毒的粉塵物質(zhì)吸入人體或進(jìn)入水資源中，將增加人或動(dòng)物患病的概率。

3? ? ?采礦工程中綠色開采技術(shù)的應(yīng)用

3.1? ?保水開采技術(shù)的應(yīng)用

采用綠色開采技術(shù)不僅能夠改善周圍的生態(tài)環(huán)境，還能保障采礦人員和設(shè)備的安全。保水開采技術(shù)屬于綠色開采技術(shù)的一種，在礦山開采過程中，可以有效降低對礦區(qū)周圍地下水的污染，不會(huì)造成地下水位下降。采礦單位采用先進(jìn)開采工藝，并配合地面或井下充填系統(tǒng)，能夠保護(hù)礦區(qū)的水資源，不僅能夠降低采空礦區(qū)沉陷部位對水資源的污染，還能提高水資源的利用效率，避免頂板在開采過程中產(chǎn)生裂縫或者大范圍下沉，造成水資源流失等。在采礦工程中，礦井用水應(yīng)采用補(bǔ)水的方式，嚴(yán)格把控補(bǔ)水標(biāo)準(zhǔn)，保證各種用水都符合相關(guān)規(guī)定與標(biāo)準(zhǔn)，保證礦區(qū)周圍的地下水位不會(huì)發(fā)生變化，結(jié)合水源狀況、礦井生活與生產(chǎn)用水情況，嚴(yán)格執(zhí)行區(qū)域用水標(biāo)準(zhǔn)，加強(qiáng)對礦井用水的統(tǒng)籌與規(guī)劃;在礦區(qū)開采用水中，遵守“一水多用”原則，提高水資源的利用率，減少水資源的損耗。需要利用水資源處理礦山時(shí)，一般都采用洗水閉路循環(huán)方式，這樣既能防止廢泥水外排，減少水資源的污染，還可以提高水資源的重復(fù)利用率。在具體的采礦過程中，開采單位應(yīng)對產(chǎn)生的廢水進(jìn)行集中統(tǒng)一處理，對采礦生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的井下污水要在水倉內(nèi)進(jìn)行統(tǒng)一處理。在地面生產(chǎn)系統(tǒng)中，采用污水處理系統(tǒng)，降低水污染，進(jìn)而提高水資源利用率，保證水資源的重復(fù)利用。

3.2? ?填充開采技術(shù)的應(yīng)用

在淺埋煤層開采過程中，往往都會(huì)造成地面塌陷、地面裂縫或者房屋損壞等問題，影響礦區(qū)的生態(tài)環(huán)境。采用綠色填充技術(shù)，在礦山開采過程中遵循邊采邊充的原則，一方面，能夠保證廢棄礦山的再利用;另一方面，也能保證礦山周圍的地面不會(huì)下沉。此外，利用綠色填充開采技術(shù)還能有效減少礦區(qū)采礦期間發(fā)生坍塌事故，保證礦區(qū)工人的人身安全。綠色填充開采一般是利用膠結(jié)的方式對大范圍的采空區(qū)域進(jìn)行填充，在矸石中添加一定量的河沙、工業(yè)爐渣等混合廉價(jià)的原材料，而礦區(qū)的廢棄資源經(jīng)過無公害處理后，加水或膠結(jié)劑對采空區(qū)進(jìn)行填充，能夠減少地表沉陷發(fā)生，有效防止因?yàn)榈V區(qū)的開發(fā)造成地下水位的變化。

采用綠色填充技術(shù)，不僅能夠保證礦山開展的過程中土地不會(huì)受到污染與破壞，還會(huì)提高礦山開采的安全性與實(shí)效性。在運(yùn)用綠色填充技術(shù)時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)問題：第一，在利用填充技術(shù)時(shí)，施工人員要注意填充位置，將其放置在順槽填充輸送帶上，在開采過程中根據(jù)實(shí)際情況澆筑混凝土，同時(shí)要均勻加入其他材料，確保攪拌均勻，保證采空區(qū)在填充后，不會(huì)發(fā)生沉陷等問題;第二，按照填充的原理合理選擇廢棄物，例如，將廢礦石粉碎，降低廢礦石自身的粒徑，提高粘連性，在有效提高填充穩(wěn)固性的同時(shí)，也能減少后期地下水文變化造成地表沉陷的情況。

3.3? ?廢棄固體矸的利用

在礦山開采過程中，出現(xiàn)的主要固體廢棄物一般都沒有太多的利用價(jià)值，它們主要隨著礦產(chǎn)資源的開采被帶上地表，大都堆放在礦區(qū)周圍。采用綠色開采技術(shù)，可以利用這些廢棄物。首先，綜合再利用固體廢棄物，例如，將廢棄礦石直接回填到開采區(qū)域，既做到矸石不升井，也可以減少采空區(qū)沉陷;或者作為建筑用巖石，打地基用或者做其他用處，以減少礦山開采區(qū)域廢棄物堆積。其次，統(tǒng)一利用與開發(fā)固體廢棄物，提取廢棄固體物的可用資源，以有效提升固體廢棄物的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，減少礦區(qū)環(huán)境污染;采用物理或者化學(xué)的方式，改變廢棄固體礦石的形狀，并進(jìn)行回收利用。最后，對廢棄固體礦石進(jìn)行生態(tài)處理，在堆放廢棄礦石的區(qū)域利用植被恢復(fù)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境。

3.4? ?煤與氣體資源共采

在礦區(qū)開采過程中，往往會(huì)產(chǎn)生大量的氣體，如果不進(jìn)行處理，會(huì)對環(huán)境造成污染，影響居民的健康和安全。例如，在煤炭開采過程中，往往會(huì)產(chǎn)生大量的瓦斯氣體，如果直接進(jìn)行排放必然污染周圍空氣。因此，開采單位需要回收利用瓦斯，將綠色開采技術(shù)引入采礦工程中。第一，同時(shí)采集煤炭固體與瓦斯氣體，在煤炭被采出后，會(huì)釋放瓦斯氣體，采用煤炭與瓦斯共采技術(shù)，實(shí)現(xiàn)瓦斯與煤炭資源共同開發(fā);第二，在煤炭開采前，提前抽采采區(qū)覆巖中不同賦存形態(tài)的瓦斯氣體，達(dá)到煤炭資源和瓦斯分別開采的目的。同樣，針對其他可利用的氣體資源，也可采取類似的方法，降低氣體對環(huán)境的污染，提高環(huán)境保護(hù)效果。

4? ? ?結(jié) 語

淺埋煤層開采引發(fā)的地表沉陷、水土流失、生態(tài)環(huán)境破壞、地下水資源污染等諸多問題，更加凸顯了淺埋煤層的綠色開采技術(shù)對我國經(jīng)濟(jì)發(fā)的展重要作用。在淺埋煤層開采的過程中，采取綠色保水開采、科學(xué)充填、土地復(fù)墾等先進(jìn)采礦技術(shù)，改變原有的粗放開采方式，提高礦區(qū)開采過程中的資源利用效率，在減少環(huán)境污染的同時(shí)，帶動(dòng)煤炭企業(yè)經(jīng)濟(jì)的綠色可持續(xù)發(fā)展。

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