采礦環境再造與礦業發展新路徑研究

張立飛　劉可

摘要：文章對礦山工程系統特征及采礦所引起的環境負效應進行分析，研究了再造采礦環境的方法以實現資源的可持續利用。通過探究科學采礦的本質，從而從根本上打破原始的采礦方法界限，讓人們在對采礦技術革新的發展上有觀念性的轉變，有利于對采礦工業發展思路進行探索。

關鍵詞：礦業發展；采礦環境再造；節能減排；礦山工程；環境負效應 文獻標識碼：A

中圖分類號：TD851 文章編號：1009-2374（2016）07-0150-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.07.076

在人類進入21世紀之初，走在科學發展最前沿的采礦業面臨著機會與挑戰并存的局面。一來先進智能化的科學技術的進步使采礦機器等更現代化，解放了大量勞動力，為采礦業的發展帶來了進一步發展的可能，而且科技在礦業領域得到了應用，生物溶浸技術也得到了相應的應用，其推動了礦業的發展；二來隨著人們日益關注生活條件和生活環境的改善，他們對于不合理開采會帶來環境問題的采礦業也心存偏見，實際上無節制的采礦也確實引起了全球的生態問題和嚴重的環境負效應，使很多的礦產資源嚴重的短缺，其帶來了嚴重的危害并且嚴重影響著全球經濟的發展。采礦業從得到發現、發展開始就不僅擔負著發展經濟的責任，還兼具促進經濟和生態協調發展的義務，到環境被破壞的今天，這一義務更加應該被履行。很多人都覺得礦藏的開采必然會對環境帶來污染、阻礙可持續發展的進程，而不去思考開采礦藏造成這種現象的原因，這就導致很多人希望礦藏停止開發，這種想法是大錯特錯的，我們要研究的是如何在保護環境的基礎上實現礦藏的價值，很多采礦工作者也在不斷探究使礦藏開發能夠更科學的方法，他們在不斷推動礦藏開發向著可持續、綠色的發展方向邁進。

1 礦藏開發造成的環境后果

采礦業發展由來已久，人們也逐漸發現礦藏開采所帶來的經濟利益，然而采礦事業的發展，環境破壞與污染嚴重，土地形態、植被分布、大氣環境、水體環境都遭到了不同程度的破壞，地殼上的各個系統也發生了變化，各種不良環境現象頻發。

1.1 巖體環境遭到破壞

礦藏一般在地下，如果開采不合理，地下鏤空現象就會發生，再加上水體變化很可能會造成人為災害的發生，具體有地面出現裂縫、土層塌陷、地面沉陷、山體發生泥石流和滑坡等。另外，如果采礦過于不合理，后果會更嚴重，有可能導致地震的發生。

1.2 周遭水環境遭到破壞

（1）不合理、無科學規劃的采礦行為將會使不同區域、不同質量的水相互融合，使得優質的水遭到劣質水的侵襲，受到污染；（2）被礦業丟棄的廢棄物淋濾的水往往會富含有害的物質；（3）采礦將會造成礦體揭露，水中將會直接進入有害的物質；（4）采礦污染大氣，會造成酸雨等危害；（5）采礦的一些附屬工廠排放“三廢”，使水質受到污染。

1.3 其他生態環境破壞

（1）沒有經過周邊環境分析、不科學的礦藏開采行為會造成礦藏周圍植被受到損害，甚至消失，進而造成周圍山體因此受到破壞，生態景觀將會遭到破壞，垃圾與礦渣將會堆放，會使其形成一個與周圍環境不同的外觀；（2）礦業廢棄物不利于動植物的生存，其將會使大量土地、農田被占，破壞了土壤基質和結構；（3）無論是對哪個生態環境組成部分的破壞，其都將使得礦藏開采區周邊生物減少。

2 采礦環境再造內涵介紹

2.1 礦山工程系統的特征

2.1.1 開放性。各種不同的工程要素包含在一個完整的礦山工程系統中。這些要素在自身上和周圍環境上進行著信息、能量和物質的傳輸和交換，其主要的表現形式為“流”的形式，其維持著系統和環境及系統和內部各要素之間的關系，形成了一個開放的可進行反饋的系統，具有層次、等級和動態性。另外，礦山工程系統極其復雜，涉及多種多樣的子系統，是它們共同作用的成果。

2.1.2 復雜性。礦山工程系統是復雜且多變的。因為其由多種要素共同構成，且這些要素是多變的，所以其復雜性是由所涉及要素的多樣性決定。在動力學的方程中，系統的變量是決定維數的重要因素，它們是正向相關的關系，一個礦山工程系統的變量多則維性高，而具有高維性特點的礦山工程系統就決定了其復雜和多變性。

我們能夠充分利用一些先進的觀測儀器和觀測方法來對礦山工程系統進行實時的監控和分析。常規的實驗室測試法主要適用于那些層次最低的系統構成部分，如用于研究單個巖塊性質，這也是最易于認識的子系統。那些層次較高的子系統則沒有這么容易被認識，因為影響其的地質和人為因素都不是一成不變的，它們的動態性決定了高層次子系統的復雜性。

2.1.3 非線性。非線性不但決定了礦山工程系統的復雜性，而且它也是礦山工程系統的一個最為重要的不同點。正是因為該系統的動力系統復雜性強，即使其中一個變量的細微改變都會對系統產生大的影響，所以很難具體寫出某個礦山工程系統的運動方程。

2.1.4 自組織性。每個礦山工程系統都是零散部分構成的結構，它是在形成、發展的過程中逐步擁有自身運作特點的，其都具有自組織性。而且礦山工程系統在空間和時間上都有一定的自我規律，不是雜亂無章的，具有有序性，如時間上具有節律、周期等特點。同時這種礦山工程系統的有序性也表現出了其自身固有的規律性。

2.2 采礦環境再造的概念

從廣義上來說，“采礦環境再造”是指對于因礦藏開采造成的礦山周邊的環境遭到的破壞進行修復的過程。從狹義上來說，“采礦環境再造”是指通過對富含礦藏資源的開采環境進行保護，對開采技術進行改進提高采礦行為安全性和效率的行為。

2.3 礦業發展的新路徑

2.3.1 進一步揭示采礦科學的本質屬性。地下水、活動斷層、地溫和地應力是主要的礦體賦存環境，它們對巖體的力學性質和巖體的破壞、變形有重要的控制作用。巖體的穩定性和巖體的力學性質可以被地應力所改變。在礦體的回采過程中，采場產生變形和破壞是由于應力狀態發生了改變。采取相關的支護措施能夠防止礦體變形，加強采礦過程的穩定性，因為這可以減少對原始應力狀態和主應力差的破壞。地應力有三帶性的特性。地下水有以下的作用：（1）巖體構成的環境應力：動水和靜水壓力；（2）改變巖體的物理力學性質。地溫在很大程度上影響著深層礦藏的開采利用。因為在開采深層礦藏時，空氣的進入會使礦體賦存環境內的溫度下降，這嚴重影響了開采效率。一個良性的采礦環節的本質就是再造采礦環境的過程，采礦的方法本質上也是再造采礦環境的方法。

2.3.2 對采礦環境的保護提起足夠的重視。一味地發展經濟，尤其是以破壞環境來獲取經濟發展的觀念和模式已逐漸被現代社會所質疑和摒棄，實現生態和經濟共同的可持續發展觀念已經逐漸被當前的人們所認同。

因此在礦產資源的開發上要科學合理，對于以經濟發展為唯一目的，不顧生態環境破壞的開發項目應制止，當然以保護環境為借口不能動的開發礦產的現象也不贊成。應該有效地調節兩者之間的關系，從而讓經濟處于高水平的發展上，環境能力的保持也在高的水平上。在礦區的發展中具體的方法有“工業生態園”“間歇式開發”“無害化處理”“循環經濟”等，其最終是為了維持生態和經濟的可持續發展。近些年來，生態觀念日益深入人心，采礦問題也更需要加入生態開采的觀點，雖然采礦業會在一定程度上造成污染，但它也是第二產業的一個重要組成部分，不能輕易停止開采，因而促進礦藏開采的生態化，并向生態工業過渡，迫在眉睫。

2.3.3 政府加大監管力度。一些不法分子總是為了自身利益進行非法開采，不按照科學合理的方案進行開采活動，而是根據自己的想法對礦產資源亂挖亂采，這種行為不僅嚴重浪費了礦產資源，而且會破壞礦區環境，因此政府應該出臺相關法律、法規對采礦行為進行監管，對采礦完成后礦床的處理進行監督，規范相關單位采礦行為，對不符合標準的行為者進行處罰，確保采礦環境不被破壞，礦產資源得到保護。

2.3.4 加快技術研發。傳統落后的采礦技術和工具對采礦環境的破壞力度大且資源浪費嚴重，國家應該增加資金投入、發布相關鼓勵政策，號召相關技術人員積極投身采礦技術和工具的開發，加大對采礦技術研發力度。先進技術的開發和先進工具的發明可以提高采礦效率，減少對環境的破壞。

3 再造采礦環境的重要意義

傳統的無節制的破壞采礦環境是不科學的，對其再造具有積極的影響作用。它的提出有利于采礦技術的不斷的發展，其在根本上打破了與傳統的采礦方法之間的界限，將采礦科學的本質屬性進行深刻的揭示。

資源的開采之所以向深部發展，是由于淺表的資源已經消耗殆盡。深部巖石所處的環境與淺表有所不同，可具體概括為高溫度、高空隙壓力、高圍壓，并且受時間影響較大，長時間的積累會使深層巖石的結構、特性等發生本質的改變。根據淺層礦藏的環境條件進行深部地壓顯現規律和地質作用特征的推斷，其風險巨大，所以應該進行“非傳統的采礦”，再造采礦環境能夠促進采礦技術的不斷發展。

4 結語

原始的無規劃的采礦僅僅是為了經濟效益，只是以安全、高效、經濟為目標的，沒有仔細考慮給社會環境帶來的負效應；安全是進行采礦活動的根本保障，追求高效則是為了增加效益、降低成本。“采礦環境再造”又增加了礦業的可持續發展，其更加關注生態和社會效益，從根本上改變傳統的“打洞、采石、出礦”的概念，對礦業的開發技術進行變革、檢討，對科學技術的進步影響也非常重大。

參考文獻

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作者簡介：張立飛（1988-），男，甘肅武威人，湖南有色金屬集團有限公司康家灣礦采礦助理工程師。

（責任編輯：秦遜玉）