采礦工程中綠色開采技術的應用

韓玉福

（青海煤炭地質物探測量隊（水工環(huán)地質勘查院），青海 西寧 810000）

我國礦產資源分布較為松散，利用傳統(tǒng)的采礦方式一方面會給環(huán)境造成破壞，另外一方面也無法高效的進行礦產資源的開發(fā)。當前，我國的采礦工作經常由于技術利用不當對周邊環(huán)境造成了不可逆的影響和破壞，例如破壞了原始覆巖層結構導致水體污染，土壤結構遭到破壞，嚴重的可能會引起地基下陷，造成不可修復的環(huán)境問題。因此，綠色開采技術的運用勢在必行，我們可以通過研究綠色開采技術推動采礦工程安全穩(wěn)定的運行，提高采礦工程的實際效率，同時維護資源的可持續(xù)。

1 在采礦過程中應用綠色開采技術的重要性

伴隨著工業(yè)化的發(fā)展進程，我國對能源的需求也在逐年增加。當前，煤礦企業(yè)對有限的煤礦資源進行開采的力度不斷增大，一些技術較為落后的礦區(qū)在大肆挖掘的時候容易造成礦區(qū)的嚴重塌陷、破壞周邊的水資源以及造成水土流失等現象，嚴重影響了礦區(qū)有序穩(wěn)定的發(fā)展。在這種形勢下，通過應用綠色開采技術對礦區(qū)進行工程施工，能夠有效解決地表塌陷以及水土流失等問題，將綠色環(huán)保的理念落到實處。通過對綠色開采技術的應用能最大限度地保護周邊的環(huán)境，確保了資源開采和環(huán)境保護之間的和諧共存，為煤礦企業(yè)長遠的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略奠定了基礎[1-3]。

2 采礦工程中綠色開采技術的應用

2.1 移動式破碎鉆開采技術

移動式破碎鉆開采技術基本上可以視為新型綠色開采技術的領域范疇。在設備系統(tǒng)組成方面，主要以篩分履帶式移動破碎裝置與反擊履帶式移動破碎裝置為主。另外，在一些大型系統(tǒng)當中也會包含履帶式移動破碎裝置與圓錐履帶式移動破碎裝置。根據現場技術反饋情況來看，露天煤礦開采人員通過合理應用移動式破碎鉆開采技術，基本上可以有效減少露天煤礦開采作業(yè)期間運輸汽車的參與數量，同時還可以減少粉塵污染與尾氣污染問題，在很大程度上滿足了生產效率與環(huán)境保護的共贏目標要求。最重要的是，露天煤礦開采作業(yè)通過合理應用移動式破碎鉆開采技術，可以根據煤礦實際條件進行優(yōu)化組合?；蛘咭部梢愿鶕_采對象的不同選擇不同的開采模式。結合當前應用情況來看，在開采模式的選擇上可以分為一級破碎開采模式、二級破碎開采模式以及三級破碎開采模式三種。必要時，現場作業(yè)人員也可以根據實際開采情況對系統(tǒng)結構進行優(yōu)化設計。以期可以滿足對粗物料以及細物料的篩分處理。從總體上來看，移動式破碎鉆開采技術不僅可以滿足露天煤礦生產作業(yè)需求，同時還可以減少粉塵尾氣污染以及噪音污染，生態(tài)效益與環(huán)境效益成果表現良好。

2.2 保水開采

保水開采是近些年被廣泛發(fā)掘和使用的新型綠色開采技術之一，保水開采技術能夠有效的減輕傳統(tǒng)開采技術可能造成的環(huán)境風險，比如開采之后帶來的地表沉降、地下水污染流失等問題。使用保水開采技術能夠充分的挖掘地下礦產資源，提高工作效率，減輕了由于傳統(tǒng)開采對環(huán)境造成的污染。保水開采技術通常會使用采煤工藝和地面灌漿工藝來保護周邊的水體資源，一般來說，工作人員可以通過保水開采對于礦井用水進行科學的規(guī)劃，減少對水資源的無端消耗，保證井下消防和生產用水的用水需求量。另外一方面，工作人員在選擇煤泥水設備時，應當要考慮到穩(wěn)定性和安全性兩個要素，對于礦產資源的地面生產系統(tǒng)進行完善和優(yōu)化，必要時可以將水資源進行重復利用，進行洗水閉路循環(huán)，采取保水開采技術，顯著提高水資源的利用效率，減輕采礦過程中的水資源浪費情況。除此之外，工作人員也可以設置事故濃縮機，對于采礦過程產生的泥水進行高效處理，維護地面生產系統(tǒng)的和諧穩(wěn)定。

2.3 采空區(qū)填補技術

從礦產資源分布情況來看，露天礦產資源存儲量較少，大多數礦產資源都存在于地下，想要開采這些地下礦產資源就要搭建采礦井，讓采礦設備能夠深入地下采集礦產資源，在開采過程中，地下的礦產資源被掏空，進而在該區(qū)域創(chuàng)造出一個巨大空洞，這種由于采礦作業(yè)而形成的地下空洞被稱為“采空區(qū)”，采空區(qū)的出現會造成該區(qū)域土體結構發(fā)生巨大變化，容易形成地面沉降問題。傳統(tǒng)采礦技術框架下，針對采空區(qū)通常使用支撐或者填充的方式進行處理，而這些處理方式存在很大問題，例如會消耗大量資源、產生二次污染等。使用綠色采礦技術之后，針對開采作業(yè)所形成的采空區(qū)，依舊采用填充原理對其進行穩(wěn)固，但區(qū)別在于綠色采礦技術中使用的是更為環(huán)保的填充原料，就目前綠色采礦技術發(fā)展情況而言，常用的填充技術包括兩大類。第一類是膠結填充，具體填充過程中工作人員對爐灰渣、河沙或者粉煤灰等固體廢料進行充分混合，再加入一定量的水使其軟化，當填充料呈現出膏狀形態(tài)之后，將其注入采空區(qū)，通過這種方式對采空區(qū)進行有效支撐，除了能夠有效地控制地面沉降之外，這種填充技術還可以降低井底溫度，使得溫度過高的區(qū)域的溫度能夠得到有效控制，從而防止發(fā)生火災。第二類是使用水泥填充空洞中四周裂隙，這種處理方式的優(yōu)勢在于靈活利用冒落帶，實際工作過程中，工作人員需要對灌注時機進行精準把握，需要在矸石空隙被周圍巖土結構壓實之前對裂隙進行注漿噴射作業(yè)，此方法可以在短時間內將填充材料和出現裂隙的矸石膠結，從而形成覆蓋層，確保填充區(qū)域穩(wěn)定性的同時，還可以有效地減少表面沉降，通過這種方式減少固體廢料總量，并有效緩解地面沉降。

2.4 煤與瓦斯共采技術

通常情況下，在煤炭資源開采工作中，普遍會遇到大量的瓦斯資源，而在目前所涉及到的新型能源中，瓦斯也是其中非常重要的組成部分。如今，在工業(yè)燃料、化工原料以及居民日常生活與生產中，瓦斯能源已經實現了非常廣泛的應用。因此，在煤炭資源開采過程中，應該實現與瓦斯開采工作的共同進行，并實現對瓦斯資源的充分開發(fā)與利用，通過這種煤炭資源開采方式，不但可以在更大程度上提升資源的利用效率，并且在煤礦資源開采中，還能避免給瓦斯資源帶來一定的浪費問題。另外，因為瓦斯也屬于一種可燃性的氣體，所以，通過加強對瓦斯的開采工作，可以有效減少巷道內瓦斯氣體的濃度，從而防止在煤炭開采過程中出現瓦斯爆炸的現象。

2.5 采用固體廢棄物的綜合利用技術

我國煤礦的開采過程中通常都會有很多的礦產衍生物，這些礦產衍生物包含礦渣、煤矸石等等。這些固體廢棄物通常都可以自燃，并釋放出有害、有毒的氣體，一定程度上對周邊的環(huán)境和空氣產生污染。此外，這些廢棄固體還會占據大面積的土地資源。如何才能有效規(guī)避這類問題的出現？這就需要煤礦企業(yè)挖掘這些固體廢棄物的價值，并運用固體廢棄物的綜合利用技術提取里面的資源。根據煤礦矸石山的物質組成以及地理特征，應該遵循因地制宜、整體規(guī)劃進行綜合治理，按步驟進行實施并合理布局。以發(fā)展的需求和周邊區(qū)域的環(huán)境條件需要對煤矸石山進行改造，合理地對矸石山劃的綠化景觀進行規(guī)，借此創(chuàng)造景觀的生產力以及價值，不僅可以穩(wěn)定矸石山生態(tài)系統(tǒng)，同時還可以滿足周邊居民的生活休閑需求，為致力于發(fā)展礦業(yè)旅游提供良好的景觀環(huán)境基礎以及生態(tài)環(huán)境基礎。

2.6 無煤柱開采

無煤柱開采指的是工作人員在礦產開采之前，在輸送巷的底部預留出一定范圍的填充帶，采取這樣的方式在后續(xù)的采礦工作中，工作人員可以沿著填充帶輸送采礦施工過程中的各種類型的廢棄物，這種開采方式就不必可以預留煤柱，實現真正意義上的無煤柱開采。這一綠色開采技術的核心在于井下方類似于攪拌站的注漿填充核心設備，還應當保障注漿泵酮室保持上部位置，實現采礦填充作業(yè)的循環(huán)進行。除此之外，工作人員還應當結合注漿材料的凝固時間來對與填充帶的位置進行具體的確定，確保污染物能夠被及時處理。

2.7 共同開采技術

瓦斯與煤共同開采也是綠色采礦技術的一個重要組成部分，從類型上看，瓦斯屬于溫室氣體，但是由于瓦斯經過充分燃燒不會產生有毒有害氣體，因此可以將其作為一種清潔能源加以利用，與傳統(tǒng)化石能源相比，瓦斯對于環(huán)境的污染較少。由于瓦斯具有易燃易爆的特點，如何對瓦斯進行安全開采一直都是綠色采礦技術的關鍵環(huán)節(jié)。在具體開采過程中，為了提升在確保瓦斯開采安全性基礎上提升瓦斯開采效率，需要從三個方面入手進行優(yōu)化：正式進行瓦斯開采工作時，相關工作人員需要根據實際開采環(huán)境，制定有針對性的開采計劃。為了避免在后期的實際開采過程中出現安全事故，工作人員在開采作業(yè)前必須先提取煤層中的隱性瓦斯，為以后開展的瓦斯采集工作提供安全保證。經過實際研究發(fā)現，大多數采礦項目的煤層透氣性均較低。為了確保瓦斯提取工作能夠順利開展，需要運用瓦斯煤炭共同開采技術，所謂煤與瓦斯聯(lián)合開采技術的原理是，煤礦開采完成后，根據圍巖壓力降低的特點，工人應盡快在采空區(qū)開采瓦斯。很多已經廢氣的礦井中還儲存了大量瓦斯，這是對能源的一種浪費，因此工作人員需要利用先進的開采技術對這些地下瓦斯進行收集。這里需要注意的是，工作人員需要先對廢氣礦井巖土裂隙分布情況進行全面勘察，并以此為基礎制定適宜的瓦斯采集計劃，通過這種方式順利對廢氣礦井中的瓦斯能源進行采集，提升能源利用效率[4,5]。

3 結語

為了有效促進我國的煤礦事業(yè)的長期發(fā)展，促進各煤礦企業(yè)及單位實現更高的經濟效益和生態(tài)效益，煤礦企業(yè)和單位需要加強綠色開采技術的應用，提高實際開采過程中的有效價值保障。通過對傳統(tǒng)開采技術的問題分析以及對綠色開采技術的應用分析，并隨著各相關部門的落地實施，可以有效地促進我國煤礦開采作業(yè)獲得長足的發(fā)展。