綠色開采在采礦工程中的重要應(yīng)用探討

張文強(qiáng)

（山東聯(lián)創(chuàng)礦業(yè)設(shè)計(jì)有限公司 山東濟(jì)南 250101）

我國(guó)的礦產(chǎn)資源非常豐富，除煤礦資源在我國(guó)所有的一次性礦產(chǎn)資源中大約占據(jù)70%的份額外，鐵礦、金礦、銅礦、石灰石、石膏等非金屬礦產(chǎn)資源在我國(guó)也有著非常大的占有量。而在非煤礦山的開采中，就有露天礦與地下礦兩種開采方式，地下礦山的開采對(duì)周圍環(huán)境的影響較小，而露天開采就會(huì)對(duì)環(huán)境造成很大的影響［1］。在開采的過程中，會(huì)出現(xiàn)大量的粉塵，這些粉塵會(huì)飄浮在空氣中，如果得不到有效控制，就會(huì)影響周邊地區(qū)的空氣質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境。礦產(chǎn)資源是我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)所需的重要能源，其運(yùn)用在經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展中起主導(dǎo)性作用。作為重要的資源開采國(guó)，我國(guó)采礦工程的作業(yè)水平明顯上升，能夠充分地保障社會(huì)生產(chǎn)和生活需要。近年來，環(huán)境安全問題不斷出現(xiàn)，需要相關(guān)行業(yè)和社會(huì)都重視綠色開采的理念，能夠在采礦行業(yè)中進(jìn)行高效的技術(shù)應(yīng)用，減少環(huán)境污染的問題。綠色開采能夠預(yù)防和修復(fù)大部分的環(huán)境問題，提升我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的總體水平。

1 采礦工程與綠色開采概述

在采礦的過程中，應(yīng)當(dāng)最大限度地減少對(duì)環(huán)境的破壞，同時(shí)減少?gòu)U棄物的排出。從廣義上來說，采礦工程有著很強(qiáng)的目的性，即對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行開采，就會(huì)忽略掉開采時(shí)出現(xiàn)的其他資源。例如，在大多數(shù)非煤礦山的開采及加工過程中，會(huì)出現(xiàn)很多的廢石、表土、廢水等，對(duì)于這些在采礦過程中出現(xiàn)的其他資源，應(yīng)當(dāng)采用合理的方式將其利用起來，提高資源的綜合利用率。傳統(tǒng)露天礦山開采時(shí)，這樣做的目的是在技術(shù)經(jīng)濟(jì)允許的前提下最大限度地提高礦產(chǎn)資源的利用程度，同時(shí)確保開采過程中的安全性。而剝離的表土、廢石等利用價(jià)值較低，一般都在采場(chǎng)附近設(shè)置排土場(chǎng)進(jìn)行堆存，這些排土場(chǎng)大量占用土地，也帶來了較大的安全隱患，在一定條件下，容易形成滑塌、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。

但是，在綠色采礦的要求下，對(duì)于采礦中出現(xiàn)的其他附加礦產(chǎn)資源，也可以尋求其他的方式進(jìn)行綜合利用，這樣也可以減少礦山建設(shè)占用土地，降低采礦作業(yè)對(duì)原始生態(tài)環(huán)境的擾動(dòng)，且能避免排土作業(yè)及排土本身產(chǎn)生的安全隱患［2］。綠色開采在本身就有著合理開發(fā)與充分利用的特點(diǎn)，使得在實(shí)際的采礦中出現(xiàn)的很多資源都能夠得到有效的使用。例如：剝離的表土可以對(duì)露天采場(chǎng)邊坡、平臺(tái)等進(jìn)行覆土綠化，還原植被；剝離的廢石可以根據(jù)其不同的性質(zhì)，通過加工建筑骨料、片石、磚瓦、新型合成材料等進(jìn)行綜合利用，同時(shí)，增加附加效益，也可用于凹陷采坑回填、土石方工程等進(jìn)行妥善處置。通過合理的方式，提高對(duì)采礦過程中可能出現(xiàn)的資源利用效率，使得綠色采礦能夠更好地進(jìn)行。

1.1 采礦工程概述

采礦工程是礦業(yè)生產(chǎn)的專業(yè)技術(shù)項(xiàng)目。我國(guó)的采礦事業(yè)是從洋務(wù)運(yùn)動(dòng)時(shí)期開始發(fā)展起來的，但當(dāng)時(shí)的礦產(chǎn)資源的開采并不是為了工業(yè)生產(chǎn)，主要是國(guó)門被迫開放導(dǎo)致的被動(dòng)采挖。改革開放時(shí)期，國(guó)家以經(jīng)濟(jì)建設(shè)為中心，大力發(fā)展工業(yè)生產(chǎn)，采礦行業(yè)從此興起，工業(yè)化水平得到非常高效的提升［3］。由于早期的礦業(yè)發(fā)展并沒有得到技術(shù)支持，不僅浪費(fèi)了大量的人力、物力資源，同時(shí)還造成了許多的安全事故，技術(shù)裝備的落后程度造成采礦工程的發(fā)展一直較為滯后。隨著科技水平的提升，讓采礦工程在近幾十年里形成了較大的規(guī)模，為國(guó)家經(jīng)濟(jì)帶來巨大經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也帶來了更多的生態(tài)環(huán)境問題。

1.2 綠色開采概述

綠色開采是新時(shí)代可持續(xù)發(fā)展的理念下提出的節(jié)約資源、提升效率、改善環(huán)境的礦山開采方式。綠色開采著重考慮環(huán)境污染與經(jīng)濟(jì)發(fā)展之間的平衡狀態(tài)，提出在自然生態(tài)的承載能力下進(jìn)行合理的資源開發(fā)與能源使用。

綠色開采的概念是全球化、社會(huì)化、和諧化發(fā)展的重要建設(shè)內(nèi)容。全球化是指全球各國(guó)、各地區(qū)的聯(lián)系不斷增強(qiáng)，且產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)、政治、安全、生活方式等多層次、多領(lǐng)域的相互聯(lián)系，并伴隨全球意識(shí)崛起的趨勢(shì)。環(huán)境污染問題已經(jīng)成為全世界共同面臨的挑戰(zhàn)，全球化的特征讓綠色開采成為保護(hù)資源消耗和生態(tài)環(huán)境的核心內(nèi)容。礦產(chǎn)資源在國(guó)際發(fā)展當(dāng)中具有重要的能源意義，但目前我國(guó)的采礦工程已經(jīng)造成了嚴(yán)重的污染物排放量，超出了環(huán)境的承載能力，必須將綠色開采的理念對(duì)全世界礦產(chǎn)工程行業(yè)進(jìn)行推廣。社會(huì)化是指礦產(chǎn)開采工作需要獲得社會(huì)整體的支持，要求各行各業(yè)共同提供相應(yīng)的資金資源補(bǔ)助，執(zhí)行完善的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)管理體制，利用資源價(jià)格政策，對(duì)礦產(chǎn)開采進(jìn)行更加嚴(yán)格的管理控制。和諧化是指安全生產(chǎn)與環(huán)境治理的和諧共生，由于采礦工程的大力發(fā)展，會(huì)出現(xiàn)更多的安全問題，造成大量人員、財(cái)產(chǎn)的損失，要想解決不和諧的發(fā)展方式，就需要將綠色開采進(jìn)行到底。

2 傳統(tǒng)采礦工程造成的環(huán)境影響

2.1 破壞土壤質(zhì)量

露天開采活動(dòng)對(duì)地貌景觀和土壤的破壞的必然的，主要表現(xiàn)為露天采場(chǎng)開挖損毀，以及運(yùn)輸?shù)缆贰⒐I(yè)廣場(chǎng)和排土場(chǎng)等壓占損毀。其中，開挖損毀將地表土壤及植被直接移除，且多與采場(chǎng)剝離的廢石混排，導(dǎo)致礫石入侵，幾乎不可再次利用。壓占損毀前，如沒有對(duì)損毀區(qū)域原始表土進(jìn)行剝離，必將導(dǎo)致土壤壓實(shí)、礫石侵入，散失土塘功能。在某種程度上，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的露天開采技術(shù)缺少對(duì)于上述問題的精細(xì)化研究和處理，所以，對(duì)于采礦地區(qū)的土壤資源造成了嚴(yán)重的浪費(fèi)和大面積占用。

大部分的礦產(chǎn)資源都深埋在土層下，在進(jìn)行采礦工程的過程中，需要使用大量的機(jī)械設(shè)備，會(huì)造成土質(zhì)與地形的破壞，并且開采會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄物排放，長(zhǎng)時(shí)間留在土壤內(nèi)部也會(huì)造成嚴(yán)重的污染問題?，F(xiàn)如今，我國(guó)土地資源受到水土流失、土地鹽漬化、白色污染等的影響，土壤承受能力達(dá)到極限，當(dāng)夏季降水量增加時(shí)，降水會(huì)造成大量土層物質(zhì)伴隨地表徑流匯入河流、湖泊，并在入?？诘鹊貏?shì)平緩之處形成堆積，對(duì)周邊的生態(tài)環(huán)境造成持續(xù)性的破壞［4］。

2.2 破壞水源環(huán)境

深凹露天礦山的開采將對(duì)含水層造成破壞，直接導(dǎo)致地下水出現(xiàn)大量的滲出，改變地下水徑流條件，甚至引起比較嚴(yán)重的地下水出現(xiàn)漏斗，從而影響當(dāng)?shù)貐^(qū)域的整體水文地質(zhì)出現(xiàn)變化。在一定程度上，傳統(tǒng)的采礦技術(shù)對(duì)于地表的水體也會(huì)造成較大的波動(dòng)，從而導(dǎo)致了很多泉水或者是溝渠水出現(xiàn)干枯現(xiàn)象，嚴(yán)重的還會(huì)威脅到周圍居民的飲用水安全。采礦工程帶來的水環(huán)境問題不僅破壞了自然生態(tài)系統(tǒng)，造成大面積水產(chǎn)生物沒有了生存環(huán)境，同時(shí)還對(duì)周邊居民生活環(huán)境造成許多影響，沒有干凈、充足的水資源供應(yīng)，人們的生活與生產(chǎn)活動(dòng)都得不到基本的保障。傳統(tǒng)的采礦工程設(shè)備、技術(shù)就比較落后，造成大量的廢水排放，破壞社會(huì)環(huán)境的自然循環(huán)模式。

2.3 破壞生態(tài)環(huán)境

顧名思義，露天開采必定要對(duì)地表或山體進(jìn)行“開膛破肚”，改變?cè)嫉孛簿坝^。尤其是大型露天礦，每年會(huì)有成百萬上千萬噸的礦石產(chǎn)量，同時(shí)伴隨甚至超過礦山產(chǎn)量數(shù)倍的巨量表土、廢石剝離，短時(shí)間內(nèi)對(duì)原生環(huán)境影響巨大。而且，過去許多露天礦山，尤其是砂石骨料和飾面石材礦山，由于礦山企業(yè)管理水平和專業(yè)落后，礦山布局不合理，開采不規(guī)范，重開采輕治理，甚至只開發(fā)不治理，開采過程中毫不關(guān)注環(huán)境保護(hù)，經(jīng)常是塵土飛揚(yáng)，廢石廢渣隨處排放，開采結(jié)束后，遺留一片荒山絕壁，宛如刻在綠色大地的一條條傷疤。

3 綠色開采在采礦工程中的重要應(yīng)用

3.1 規(guī)范化開采

露天礦山開采過程的規(guī)范化直接影響開采作業(yè)對(duì)原生環(huán)境的破壞、生態(tài)修復(fù)的難度和效果，同時(shí)也影響開采過程中的安全。露天礦山應(yīng)采用自上而下水平分臺(tái)階開采方式，每個(gè)臺(tái)階高度一般為8～15m，并根據(jù)巖性特征等保持45°～70°的坡面角度，當(dāng)開采至終了境界時(shí)，相鄰臺(tái)階間必須留設(shè)寬度為3～8m的安全平臺(tái)或清掃平臺(tái)。一是為了保證邊坡的穩(wěn)定性，防止邊坡坍塌等地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生；二是利于開采結(jié)束后邊坡復(fù)綠工程的實(shí)施。終了臺(tái)階的留設(shè)大多情況下會(huì)壓覆礦產(chǎn)資源，以往一些礦山為了追求最大經(jīng)濟(jì)效益而不按設(shè)計(jì)和規(guī)范要求留設(shè)終了臺(tái)階，采用“一面墻”式開采，導(dǎo)致開采結(jié)束后形成高達(dá)幾十米甚至更高的懸崖絕壁，坡面幾近直立。這些露天采坑根本無法實(shí)施有效的坡面復(fù)綠手段，視覺效果極差，且存在很大的地質(zhì)災(zāi)害隱患，這類采坑必須再次實(shí)施削坡工程，以消除安全隱患，改善視覺效果，耗費(fèi)極大的資金和精力。所以，露天礦山規(guī)范化開采是保證開采結(jié)束后生態(tài)修復(fù)效果的前提，也是保障生產(chǎn)安全和地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定的根本，是實(shí)現(xiàn)綠色礦山的基礎(chǔ)。

3.2 土壤保護(hù)與利用

綠色開采理念當(dāng)中，遵循因礦制宜的原則，確定符合本礦的建設(shè)方案，制定科學(xué)合理的建設(shè)計(jì)劃，確保堅(jiān)實(shí)可靠的保障措施。在露天采場(chǎng)方面，根據(jù)翔實(shí)的地質(zhì)資料，確定科學(xué)、合理、經(jīng)濟(jì)的露天開采境界，并通過現(xiàn)代化的測(cè)量技術(shù)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)境界進(jìn)行施工和開采，盡可能避免破壞地表植被和土壤。生產(chǎn)管理方面，根據(jù)資源賦存條件、開采技術(shù)條件、礦石加工工藝等需求，科學(xué)布局，確定開采區(qū)、加工區(qū)、管理區(qū)及交通聯(lián)絡(luò)路線，以盡量節(jié)約土地。剝離物處置方面，通過制訂合理的采剝進(jìn)度計(jì)劃，盡量使得礦山服務(wù)期內(nèi)實(shí)現(xiàn)采剝平衡，根據(jù)礦山剝離物的特定性質(zhì)，尋求合理的利用途徑。例如：將剝離的表土用于采場(chǎng)終了平臺(tái)覆土、綠化，辦公區(qū)及加工區(qū)限制區(qū)域綠化等；剝離的廢石外銷附近有需求的建材將企業(yè)或建筑工地，也可建設(shè)獨(dú)立的廢石加工車間直接綜合利用，同時(shí)增加附加效益；有條件的礦山可通過合理安排采剝計(jì)劃，在礦區(qū)內(nèi)部設(shè)置臨時(shí)排土場(chǎng)或廢石周轉(zhuǎn)場(chǎng)等場(chǎng)所，用于臨時(shí)堆放暫不能綜合處置的廢石，宗旨是最大限度地減少土地?fù)p毀與再利用必須損毀的土壤。

3.3 水環(huán)境保護(hù)

科學(xué)設(shè)置采礦權(quán)是保護(hù)水資源不受破壞的最可靠保障。在礦權(quán)設(shè)置之初，應(yīng)當(dāng)對(duì)礦區(qū)所在地下水分布情況進(jìn)行合理評(píng)估，對(duì)于價(jià)值相對(duì)較低的普通礦山資源，不應(yīng)破壞地下潛水和承壓水。礦山開采過程中，應(yīng)采用先進(jìn)的爆破技術(shù)，優(yōu)化爆破網(wǎng)絡(luò)，降低單位產(chǎn)品炸藥消耗量，同時(shí)，妥善處置機(jī)械設(shè)備產(chǎn)生的廢油等，避免這些有毒有害物質(zhì)淋濾、入滲，對(duì)地下水環(huán)境造成污染。露天開采工藝一般用水量較少，多為灑水降塵活動(dòng)，此類用水量小，無法回收，也不會(huì)對(duì)水環(huán)境造成影響。但飾面石材開采時(shí)，為了保證成荒率，一般采用機(jī)械鋸切方式進(jìn)行開采，作業(yè)過程將使用大量的水用于鋸片冷卻，而冷卻水將沿作業(yè)平臺(tái)自然排泄并混雜鋸切產(chǎn)生的泥粉［5］。為了避免帶有泥粉的廢水無序排放而對(duì)周邊地表水和土壤環(huán)境造成污染，石材礦山應(yīng)設(shè)置專門的沉淀池收集工作面廢水，沉淀后的清水可以循環(huán)用于生產(chǎn)，既能保護(hù)水環(huán)境不受影響，又能節(jié)約水資源，實(shí)現(xiàn)綠色開采。

3.4 生態(tài)環(huán)境修復(fù)

礦山應(yīng)通過實(shí)施土地復(fù)綠工程及相關(guān)措施，將礦山采礦活動(dòng)破壞的土地恢復(fù)到可供利用的狀態(tài)，從而達(dá)到改善礦區(qū)生態(tài)環(huán)境，實(shí)現(xiàn)土地資源的可持續(xù)利用，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境和諧發(fā)展的目的。

露天礦山一般都包括露天采場(chǎng)、加工區(qū)、辦公區(qū)及運(yùn)輸?shù)缆愤@4 個(gè)主要區(qū)域。其中，加工區(qū)及辦公區(qū)一般都是為了礦產(chǎn)品的開發(fā)和加工而設(shè)置的專門場(chǎng)所，多為相對(duì)平坦的地勢(shì)，當(dāng)?shù)V山開采結(jié)束后，這些場(chǎng)所也多失去了存在的價(jià)值，可將地表建筑和砌體拆除后，通過翻耕、覆土等技術(shù)手段，恢復(fù)土地功能和植被［6］。

露天采場(chǎng)開采時(shí)，將逐步形成終了臺(tái)階、終了平臺(tái)及坑底平臺(tái)。其中，終了臺(tái)階高度一般在8～15m之間，呈45°～70°角，通過光面爆破等靠幫控制爆破工藝，可使其表面平整，終了臺(tái)階形成后，可實(shí)施掛網(wǎng)噴播技術(shù)恢復(fù)植被，輔以爬山虎等藤蔓植物穩(wěn)固噴植土。終了平臺(tái)一般呈3～8m寬的條帶狀，可在其外側(cè)邊緣砌筑擋土墻后，覆土栽植耐旱灌木?？拥灼脚_(tái)一般為較廣闊的平地，有時(shí)為山坡型，可直接覆土耕作；有時(shí)為凹陷型，因無法自然排水不宜耕作，可根據(jù)周邊水源條件，作為小型水庫用于土地灌溉、漁業(yè)養(yǎng)殖等［7］。

礦山道路原本是用于連接采場(chǎng)、加工區(qū)和辦公區(qū)的交通紐帶，且必定與外部道路連通，礦山開采結(jié)束后，原有采場(chǎng)、加工區(qū)和辦公區(qū)均通過各種技術(shù)手段實(shí)施了生態(tài)修復(fù)工程，恢復(fù)其土地功能，這些道路就可用作鄉(xiāng)間道路繼續(xù)服務(wù)于修復(fù)后的土地。

3.5 綠色礦山管理體系

綠色礦山理念必須貫穿礦山開采、閉坑的全過程，是動(dòng)態(tài)發(fā)展的工程。礦山應(yīng)將綠色礦山管理融入企業(yè)管理體系中，建立管理制度，逐層落實(shí)綠色礦山規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、驗(yàn)收的全過程監(jiān)督責(zé)任，建立自上而下的責(zé)任體系，形成目標(biāo)明確、責(zé)任落實(shí)、逐級(jí)考核的組織構(gòu)架［8］。加強(qiáng)科學(xué)開采、生態(tài)環(huán)境、節(jié)能減排和綜合治理領(lǐng)域的科技創(chuàng)新，不斷提高科技進(jìn)步與創(chuàng)新水平，推進(jìn)信息技術(shù)與綠色礦山建設(shè)的深度融合。設(shè)立綠色礦山專項(xiàng)資金科目，確保綠色礦山建設(shè)重大工程項(xiàng)目的順利實(shí)施，同時(shí)構(gòu)建激勵(lì)約束機(jī)制，充分運(yùn)用經(jīng)濟(jì)、行政等多種手段，著力構(gòu)建促進(jìn)綠色礦山建設(shè)和發(fā)展的長(zhǎng)效機(jī)制。

4 結(jié)語

綠色開采是非常重要的工業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)新理念。建設(shè)綠色礦山，并將綠色開采的理念始終貫穿于礦山開采加工的全過程，實(shí)現(xiàn)礦區(qū)環(huán)境生態(tài)化、開采方式科學(xué)化、資源利用高效化、管理信息數(shù)字化和礦區(qū)社區(qū)和諧化，推行“三位一體”的企業(yè)管理新模式和綠色生態(tài)，助推礦山發(fā)展的嶄新理念，構(gòu)建資源、環(huán)境和社會(huì)效益相協(xié)調(diào)的礦山發(fā)展模式，建立綠色礦山建設(shè)長(zhǎng)效機(jī)制，是礦山企業(yè)的重要責(zé)任。