綠色開采技術在采礦工程中的應用分析

楊祥飛

(中建材西南勘測設計有限公司，四川 成都 610000)

0 引 言

作為決定國家整體經(jīng)濟發(fā)展的關鍵資源，礦產(chǎn)的重要性毋庸置疑，其開采技術整體呈現(xiàn)快速發(fā)展的完善與更新趨勢，繼而滿足了對于礦產(chǎn)資源不斷提升的基本需求。但由于礦產(chǎn)資源的特殊性，使得其在開采環(huán)節(jié)將會產(chǎn)生大量廢棄物，在對周邊居民工作生活狀態(tài)造成影響的同時，也對周邊環(huán)境造成了無法估量的嚴重破壞。因此，結合采礦工程的實際特點，深入分析綠色開采技術的實踐應用過程具有極為重要的現(xiàn)實意義。

1 由于礦產(chǎn)開采致使生態(tài)環(huán)境受到不良影響的深入分析

1.1 水資源

由于礦產(chǎn)資源多數(shù)存在于較深地層，這使得在開采礦產(chǎn)的同時必然會影響到地下水位的正常變化。從實際開采情況來看，不僅會導致重合位置的地下水位下降，部分區(qū)域甚至出現(xiàn)了降落漏斗現(xiàn)象，不利于水資源的后續(xù)使用，且表現(xiàn)出了持續(xù)性特征。再加上區(qū)域礦產(chǎn)開采完成后，地層結構也將發(fā)生一定程度的改變，地表的嚴重形變無論對于地表水位還是地下水的正常流動狀態(tài)均將造成不良影響，導致河流污染、河道干枯等現(xiàn)象較為常見[1]。而作為人們賴以生存的主要資源，地表水被破壞后，不僅會對人們正常工作與生活帶來不良影響，也會對國家的工業(yè)、農(nóng)業(yè)發(fā)展速度造成較大制約。

1.2 大氣環(huán)境

礦產(chǎn)資源在開采過程中，會經(jīng)常性地伴隨釋放氣體，較為常見的氣體包括瓦斯、二氧化硫、二氧化碳等。以二氧化碳為例，其在被大量釋放入空氣后，將會導致區(qū)域乃至全球溫室效應加劇。而二氧化硫氣體則本身具有毒害性，其在被釋放入大氣后，將會伴隨雨水一同下降到地面從而形成酸雨，破壞土地酸堿平衡狀態(tài)，對動植物以及人們的身體健康皆會造成影響[2]。在對過往礦產(chǎn)資源開采數(shù)據(jù)進行總結與分析后可以看到，以煤炭礦產(chǎn)為例，每一年開采所同步釋放的瓦斯量在150億m3左右，其危害程度可見一斑，這也是對綠色開采技術需求較為迫切的主要原因。

1.3 土地資源

位于地表所生長的全部植被，均會受到礦產(chǎn)開采過程的破壞性影響，在損失農(nóng)作物經(jīng)濟效益的同時，也將會由于植被大量消失致使出現(xiàn)嚴重的區(qū)域水土流失現(xiàn)象。長此以往，甚至會導致土地荒漠化，且表現(xiàn)出了逐步向周邊擴張的不良態(tài)勢[3]。再加上礦產(chǎn)開采過程中將會產(chǎn)生大量廢棄物，堆積在地表將浪費大量土地資源。部分區(qū)域由于過度開發(fā)，使得地下空洞面積迅速擴大，地表變形、塌陷等情況屢見不鮮，過往經(jīng)由多年發(fā)展所積攢的地表腐殖土，將會集中陷入地底，從而對我國農(nóng)業(yè)發(fā)展造成無法估量的嚴重影響。

2 綠色開采技術應用優(yōu)勢分析

在將綠色開采技術融入實際礦產(chǎn)資源開采過程后，由于實現(xiàn)了資源的二次利用與資源優(yōu)化目標，開采環(huán)節(jié)對于周邊環(huán)境的影響明顯降低，礦產(chǎn)開采所帶來的經(jīng)濟效益也同步得同時提升。此類技術的應用，在考慮到資源開采有效性與完整性的同時，也將同步分析開采過程中對周邊土地可能帶來的不良影響，為最大限度地降低破壞效果、提升社會效益提供完備條件。

在綠色開采技術的理論指導下，聯(lián)系實際資源條件后制定了針對現(xiàn)有廢棄物資源的二次利用方案，從而實現(xiàn)了賦存瓦斯等一系列附加物質(zhì)價值充分發(fā)揮的目標，達到了綠色開采技術的資源化應用目的。以煤炭資源開采環(huán)節(jié)為例，煤層中所包含的大量賦存瓦斯的主要構成物質(zhì)為煤層氣，甲烷占比較高的特點使得其經(jīng)常會被予以同步消除處理[4]。而在利用綠色開采技術后，瓦斯卻能夠作為一類具有清潔特質(zhì)的能源，在針對煤層氣做有效處理后達到二次利用的目的，提高煤炭開采經(jīng)濟價值的同時，也同樣提升了區(qū)域環(huán)保效益；礦產(chǎn)資源在開采前，應依照其水文地質(zhì)特點與類型予以劃分，并聯(lián)系其地表與地下涌水量、水害以及防治條件等制定處理方案。在此前提下，綠色開采技術的應用充分發(fā)揮了地表水的實用價值，且避免了二次污染情況的出現(xiàn)。此外，礦產(chǎn)開采過程中所產(chǎn)出的各種廢棄物，也能夠在經(jīng)過一定技術處理后發(fā)揮其區(qū)域復墾材料或制磚的應用價值，為充分發(fā)揮其資源再利用價值奠定基礎。

3 采礦過程中綠色開采技術的實際應用

3.1 充填開采技術

作為綠色開采技術的常見類型，該技術從實踐角度考慮一般又被分為置換與水泥接縫填充兩類。充填技術應用后從實踐情況看表現(xiàn)出了明顯優(yōu)勢，在降低地表結構沉陷風險的同時，也能夠根據(jù)實際需要對礦柱受力形態(tài)予以改變，繼而為開采作業(yè)環(huán)節(jié)提供持續(xù)向上回采的平臺條件[5]。充填技術大規(guī)模應用條件下，所產(chǎn)生的一系列礦產(chǎn)開采廢棄物(煤矸石等)，均達到了科學應用的目的，從而有效降低了區(qū)域廢棄物比例與土地測繪風險，既提高了開采效益，也起到了保護周邊生態(tài)環(huán)境的作用，這也是該技術在當下得以廣泛應用的主要原因。

對于礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)域來說，是否應用科學、綠色的開采技術與區(qū)域環(huán)境狀況息息相關。若采用傳統(tǒng)開采技術，由于廢棄物等未經(jīng)處理將會對環(huán)境造成極大破壞，且同時降低開采效益并提高附加成本。以充填開采技術為例，相較傳統(tǒng)開采技術，其無論是運輸方式還是空洞填充材料均有所不同，根據(jù)不同的區(qū)域地層結構特征，其又被分為水力充填、膠結充填以及干式充填[6]。干式充填技術不僅成本較高，且人員工作強度大，整體效率較低。因此，在實際采礦環(huán)節(jié)，首先應依照礦區(qū)的實際開采條件與具體情況，做好礦體分區(qū)工作，以保證開采的合理性。同時，需要強化各個開采區(qū)域的環(huán)境保護，創(chuàng)設良好的開采條件。建議在所構建的人工頂柱位置預留合適小井，以達到后期填充目的。

3.2 地下水處理技術

水資源排放是礦產(chǎn)開采過程中必然會遭遇到的問題，若無法確保排水處理的及時性，則將會在水資源短時間內(nèi)大量聚集后，影響到礦區(qū)的周邊環(huán)境，導致大量的資源浪費，不利于礦業(yè)單位保持未來可持續(xù)性的發(fā)展態(tài)勢，導致其無論是社會效益還是經(jīng)濟效益均將受到不同程度的影響。因此，學會應用綠色開采技術，能夠達到對地下水予以二次優(yōu)化處理的目的，并有效降低工程水污染程度。污水回用是礦產(chǎn)資源開采發(fā)展的整體態(tài)勢，在實現(xiàn)防污與回用有效結合的目標條件下，使采礦環(huán)節(jié)的水資源供需矛盾得到了有效解決，為消除地表水體污染影響奠定了基礎。沉淀、混凝土沉淀過濾等是常見的污水處理方法，應根據(jù)礦產(chǎn)開采的具體類型并聯(lián)系礦區(qū)的實際開采情況，制定科學合理的污水處理方案，以避免出現(xiàn)區(qū)域地下水資源遭受到嚴重破壞的現(xiàn)象。

3.3 瓦斯共采與矸石處理技術

煤炭與瓦斯共同采取的綠色礦產(chǎn)資源開采方案，具有最大限度降低煤炭開采環(huán)節(jié)資源浪費與消除環(huán)境不良影響等諸多優(yōu)勢。該技術的應用主要是在完成煤炭開采任務后，通過利用瓦斯抽離技術對由于圍巖壓力迅速下降而釋放出的瓦斯氣體予以處理，煤炭與瓦斯獲得了同步利用條件，繼而提高了整體開采效益。此外，還可以通過使用開采前將賦存礦層中瓦斯做分離處理的方式，以實現(xiàn)瓦斯與煤炭資源共采利用的目標。

針對在礦產(chǎn)開采環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的諸多矸石做有效處理，在最大限度降低由于矸石對周邊環(huán)境所造成破壞的同時，也能夠有效提升礦產(chǎn)開采率與利用率，繼而幫助提高開采效益與經(jīng)濟價值。當下所應用的矸石處理技術，主要應用方向為建筑材料轉(zhuǎn)化與金屬提煉。將矸石轉(zhuǎn)化為建材，在避免污染的同時也能夠降低建筑建設成本；而在進行金屬提煉后，將充分發(fā)揮矸石價值，提高其利用率以實現(xiàn)綠色開采的最終目標。

3.4 保水處理與分層注漿技術

該技術簡單來說就是針對礦層地質(zhì)與水位變化情況進行的監(jiān)測，是降低礦層地下漏斗狀況發(fā)生風險的關鍵技術類型。應重點關注的是，若巖層區(qū)域本身具有較好的隔水性，則在礦產(chǎn)資源開采環(huán)節(jié)所形成的地下漏斗，伴隨降雨量的逐步增長將會有不同程度的情況緩解表現(xiàn)，直至完全消失；而若開采區(qū)域本身有隔水性較差的特質(zhì)，則所產(chǎn)生的地下漏斗，將會伴隨降雨量增加與時間的推移而逐漸加重，繼而影響到地層結構與開采效率。因此，為避免出現(xiàn)巖層地下漏斗現(xiàn)象，就應以巖層自身水位變化情況為前提，有效判斷其所展現(xiàn)出的隔水效果，為保證該技術的地下水保護效果提供完備條件。以灌漿技術為例，從實際應用情況來看，該技術在地下水保護環(huán)節(jié)應用頻率較高，且表現(xiàn)出了較強的應用效果。

分層注漿技術的應用，實現(xiàn)了針對礦產(chǎn)周邊土地資源的保護目標，并在與隧道技術融合后，為開采人員創(chuàng)設了安全的開采環(huán)境。從實際開采角度來看，此技術的應用大大降低了對土地土壤性質(zhì)的破壞，消除了開采所帶來的不良影響，繼而突顯了綠色開采技術的應用優(yōu)勢。

4 結束語

綜上所述，將綠色開采技術在采礦工程中進行合理應用與深入研究，能夠達到有效控制環(huán)境污染并解決生態(tài)破壞問題的目的。其在地下水保護、預防土地流失以及維護大氣環(huán)境等方面，均表現(xiàn)出了諸多應用優(yōu)勢，在滿足國家礦產(chǎn)資源開采需求的同時，為實現(xiàn)礦產(chǎn)資源開采的可持續(xù)性戰(zhàn)略發(fā)展目標奠定了堅實基礎，并突顯了綠色開采技術的應用價值與重要作用。