綠色開采技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用研究

馮江兵

(山西忻州神達(dá)南岔煤業(yè)有限公司，山西 忻州 036700)

引 言

隨著人們對環(huán)境保護(hù)意識的不斷提高，逐漸認(rèn)識到保護(hù)環(huán)境的必要性，傳統(tǒng)的采礦活動帶來的環(huán)境污染已經(jīng)成為當(dāng)今時(shí)代熱議的話題。在我國傳統(tǒng)的采礦過程中，土地問題、生態(tài)問題以及環(huán)境問題等問題頻繁出現(xiàn)，不僅對土地以及水資源造成了巨大的破壞，更是引起大氣污染的重要原因，這些環(huán)境污染問題都揭示了綠色開采技術(shù)在采礦工程中應(yīng)用的必要性和重要性。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。本文將基于對采礦工程行業(yè)的研究分析，通過過去采礦工程的環(huán)境問題，發(fā)掘綠色開采技術(shù)在采礦工程行業(yè)應(yīng)用的優(yōu)勢，最后落實(shí)如何將綠色采礦技術(shù)有效地在采礦工程中應(yīng)用中。

1 傳統(tǒng)開采技術(shù)對環(huán)境的污染

傳統(tǒng)開采技術(shù)對環(huán)境有巨大的破壞作用，主要體現(xiàn)在破壞水資源、土地資源、污染大氣等幾個(gè)方面。

1.1 破壞水資源

礦產(chǎn)開采工程水資源的破壞，主要是破壞了采礦附近地區(qū)的地下水資源平衡。如今水資源日益減少，我們更要重視礦山開采對地下水資源的影響，找到存在的問題及相應(yīng)的解決辦法。由于開采時(shí)產(chǎn)生地表裂縫影響地下巖體結(jié)構(gòu)，會使地表水轉(zhuǎn)變?yōu)榈叵滤斐傻乇韮λ疁p少，而開采時(shí)也會不斷向外排水、疏干，這就會造成當(dāng)?shù)厮Y源不斷流失。礦山開采時(shí)由于礦坑需要排水，其地表開采產(chǎn)生的變化會加劇水資源流失，降低了水資源的利用率和存儲量，對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和附近居民生活造成嚴(yán)重影響。

1.2 破壞土地資源

大多數(shù)礦產(chǎn)資源開采會造成地表裂縫、臺階下沉、塌陷坑及滑坡破壞等。這種破壞對地表生態(tài)植被影響嚴(yán)重，導(dǎo)致水土流失和土地荒漠化，加劇生態(tài)環(huán)境惡化。礦產(chǎn)開采過程中會出現(xiàn)大量堆積，矸石山淋溶水呈現(xiàn)強(qiáng)酸性或強(qiáng)堿性，污染周圍土壤，地面和地表水體。土壤污染具有潛伏性和不可逆性，需要特別重視。

1.3 污染大氣

目前大氣污染在中國仍處于較為嚴(yán)峻的形式。礦產(chǎn)資源的開采造成大氣污染是很常見的例子。以開采煤礦為例，礦井釋放的瓦斯會造成溫室效應(yīng)，瓦斯中的甲烷造成的溫室效應(yīng)效果是二氧化碳的20多倍，而在開采稀土的過程當(dāng)中，如果依然采取傳統(tǒng)的原地浸礦技術(shù)，將會對大氣造成氨氮污染。改革采礦工程的開采技術(shù)是污染治理必須要開展的關(guān)鍵工作[1]。

2 綠色開采技術(shù)在采礦工程中應(yīng)用的重要性

傳統(tǒng)開采方式會給礦區(qū)周邊環(huán)境環(huán)境帶來嚴(yán)重的破壞，所以在采礦工程中應(yīng)用綠色開采技術(shù)是治理污染的必經(jīng)之路。

2.1 資源化的再利用，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)的增長

礦產(chǎn)開采對土地資源造成的嚴(yán)重威脅，這就要求我們在開采過程中應(yīng)該保證盡量減少廢石、矸石等廢棄物的出現(xiàn)。相關(guān)人員應(yīng)秉持資源利用最大化的原則，更好的了解礦產(chǎn)廢渣情況，對其可用資源有效提煉，對反復(fù)提煉后的廢渣實(shí)施無害化處理。煤礦有害氣體瓦斯其主要成分是甲烷，是如今國家大力發(fā)展的清潔能源之一，開采過程中產(chǎn)生的矸石，可以制作成建筑材料，實(shí)現(xiàn)對矸石回收與利用。行業(yè)人員可以通過新技術(shù)和手段將廢棄物合理利用，實(shí)現(xiàn)保護(hù)環(huán)境的目的[2]。

2.2 有效減少對環(huán)境的污染和破壞

對于淺埋煤層開采造成的環(huán)境污染和破壞問題?？梢圆捎每茖W(xué)充填、保水開采等技術(shù)，將經(jīng)過處理后的廢礦石填充在沉陷區(qū)，實(shí)現(xiàn)對廢棄物的重新利用，這可以減少地表損害，降低地表塌陷發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)；廢礦石也可作為建筑材料的原料，降低次級災(zāi)害發(fā)生的可能。在減少資源浪費(fèi)的同時(shí)，避免廢棄物對周邊環(huán)境造成污染，起到保護(hù)環(huán)境的作用。通過綠色采礦技術(shù)可以最大程度地保護(hù)礦山周邊環(huán)境，減少對周圍自然環(huán)境的破壞，進(jìn)而減少因環(huán)境破壞而進(jìn)行環(huán)境修復(fù)的費(fèi)用，對采礦行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展具有十分重要的意義。在露天煤礦開采過程，采用篩分履帶式移動破碎裝置，如圖1所示和反擊履帶式移動破碎裝置。如圖2所示，可以有效降低生產(chǎn)成本，減少粉塵污染和尾氣污染，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)效益和環(huán)境保護(hù)的雙贏[3-4]。

3 綠色開采技術(shù)

目前在采礦工程中應(yīng)用的綠色開采技術(shù)主要有：礦山共采技術(shù)、保水開采技術(shù)、廢棄物綠色利用技術(shù)、采礦填充技術(shù)、綠色污水處理技術(shù)等。

3.1 礦山共采技術(shù)

豐富的礦產(chǎn)資源帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益，但是在實(shí)際的開采過程，受制于技術(shù)水平，常常發(fā)生資源浪費(fèi)的現(xiàn)象。例如在進(jìn)行煤礦開采時(shí)，對伴隨煤碳形成的瓦斯氣體沒有相應(yīng)的措施妥善收集保存，造成其中主要成分清潔能源甲烷的浪費(fèi)。對瓦斯氣體的收集不僅可以降低礦區(qū)的安全隱患，防止大氣污染，還可以對資源充分利用，這是一項(xiàng)十分有價(jià)值的工作。所以可以對在煤礦開采過程中運(yùn)用礦山共采技術(shù)，實(shí)現(xiàn)瓦斯與煤炭的協(xié)調(diào)共采，減少浪費(fèi)，保護(hù)環(huán)境，提高相關(guān)產(chǎn)業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 保水開采技術(shù)

保水開采技術(shù)作為保護(hù)水資源的重要綠色開采技術(shù)，同時(shí)具有高效能、先進(jìn)的技術(shù)，在采礦工程中得到有效的應(yīng)用。在采礦過程中，不可避免地會造成地下水污染或地表污染的情況，通過保水開采技術(shù)可以優(yōu)化處理水資源，對地下水進(jìn)行保護(hù)，使水資源不受污染，保證采礦區(qū)周邊水文地質(zhì)條件的穩(wěn)定，尤其是對西部生態(tài)脆弱礦區(qū)有著重要的實(shí)踐意義。

圖1 篩分履帶式移動破碎裝置

圖2 反擊履帶式移動破碎裝置

3.3 廢棄物綠色利用技術(shù)

礦山開采除了會形成各種污染廢棄物，也會產(chǎn)生大量的固體廢棄物，例如廢石、礦渣等。這些固體廢棄物會進(jìn)一步造成土地資源污染，對生態(tài)環(huán)境造成進(jìn)一步地破壞。廢棄物綠色利用技術(shù)的主要目的是重新利用廢棄物，通過科學(xué)方法將廢棄物進(jìn)行處理，回收可利用的廢棄物。技術(shù)核心在于二次回收和二次提煉，通過這項(xiàng)技術(shù)，可以回收有價(jià)值的金屬資源，可以將固體廢棄物回收利用，加工成肥料或者成為建筑材料的原料，實(shí)現(xiàn)資源的重新整合、高效利用，減低資源的浪費(fèi)和對環(huán)境的污染。

3.4 填充開采技術(shù)

在采礦作業(yè)結(jié)束后，相關(guān)的工作人員應(yīng)該對該采礦區(qū)域進(jìn)行及時(shí)合理的填充，因?yàn)槿绻贿M(jìn)行及時(shí)的填充工作，很容易造成該片區(qū)發(fā)生地表塌陷現(xiàn)象，甚至是山體滑坡等自然災(zāi)害，埋下重大的環(huán)境隱患。采礦填充技術(shù)，可以選取適當(dāng)?shù)南駧r石材料、處理后的矸石材料等的填充物，保證整個(gè)填充過程高效率、低成本、高質(zhì)量的進(jìn)行。此外，也可以使用混合填充物實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定支撐作用，防止地表塌陷，預(yù)防生態(tài)問題、自然災(zāi)害和突發(fā)事件。填充開采技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)匯總，如表1所示。

表1 填充開采技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)匯總

3.5 綠色污水處理技術(shù)

綠色污水處理技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在對井下污水的處理?？梢韵葘⑽鬯衅饋泶鎯υ谥醒胨畟}中，再用專業(yè)科學(xué)的處理方法對其進(jìn)行污水處理，比如壓濾裝置。綠色污水處理技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)要點(diǎn)在有關(guān)處理和凈化污水方面，凈化技術(shù)的目的在于去除污水中的有害物質(zhì)。經(jīng)過綠色污水處理技術(shù)處理后的水資源檢測合格后，可以應(yīng)用于農(nóng)業(yè)灌溉、園林澆水、衛(wèi)生清潔等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)對水資源管理和重新利用[5]。

4 未來發(fā)展

面對環(huán)保意識日益增強(qiáng)的今天，傳統(tǒng)的采礦工程建設(shè)造成的各種污染問題以及環(huán)境問題等引發(fā)了社會的廣泛關(guān)注。為了保證采礦行業(yè)長久穩(wěn)定、可持續(xù)性發(fā)展。第一，在采礦工程中積極引用綠色開采技術(shù)，減少對環(huán)境、生態(tài)的破壞。政府和相關(guān)部門應(yīng)該提高對綠色開采技術(shù)的重視程度，增大各項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新的支持力度，為新式技術(shù)的研發(fā)和推廣工作提供有效的資金支持，建立規(guī)劃合理化的監(jiān)督制度，更好的保證企業(yè)生產(chǎn)的安全性和技術(shù)使用。第二，因地制宜地制定開采方案。不同地區(qū)的礦區(qū)具有顯著不同的差異，為了更好地發(fā)揮綠色開采技術(shù)在開采過程的應(yīng)用價(jià)值，各個(gè)采礦地區(qū)應(yīng)該從自身礦區(qū)的現(xiàn)狀以及特點(diǎn)出發(fā)，制定針對性的開采方案，例如對于西部地區(qū)干旱地區(qū)，開采過程尤其需要注重對水資源的保護(hù)問題，而我國東部地區(qū)則以保護(hù)地面為核心[6]。第三，加快企業(yè)集中整合。因?yàn)橥ǔＰ⌒推髽I(yè)開采規(guī)劃性差、設(shè)備落后。但相對而言，大型企業(yè)往往具有較為完備的開采設(shè)備、更多先進(jìn)的技術(shù)手段，可以對開采過程產(chǎn)生的各類污染物進(jìn)行科學(xué)回收、重新利用，有效控制礦區(qū)開采帶來的環(huán)境污染。對采礦工作而言，及時(shí)引進(jìn)新技術(shù)增加采礦工作的技術(shù)含量，才能有效提升采礦工作質(zhì)量，改善煤礦企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益。采礦工程項(xiàng)目需要建立完善的經(jīng)濟(jì)評價(jià)體系，保證開采工作與當(dāng)?shù)氐貐^(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展相融合，為提高地區(qū)整體經(jīng)濟(jì)效益打下良好的基礎(chǔ)。

5 結(jié)語

總的來說，在金山銀山就是綠水青山發(fā)展理念的大力推動下，傳統(tǒng)開采工程的變革勢在必行，必須改變原有的生產(chǎn)模式，嚴(yán)格遵循綠色開采為中心的協(xié)調(diào)創(chuàng)新原則。利用綠色開采技術(shù)和科學(xué)的管理方案，盡量減少資源的浪費(fèi)，促進(jìn)礦區(qū)開采活動和環(huán)境保護(hù)工作的共同發(fā)展，為開采工程行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。