礦山綠色開采技術(shù)研究與應(yīng)用

趙小虎，奇德勝，賀天云

（1.內(nèi)蒙古智能煤炭有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010499；2.內(nèi)蒙古伊東煤炭集團(tuán)有限責(zé)任公司 ，內(nèi)蒙古 鄂爾多斯 010300）

中國礦產(chǎn)資源分布廣泛，儲(chǔ)量豐富，但由于粗放式的開采給脆弱的生態(tài)環(huán)境帶來了嚴(yán)重的破壞和污染，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失，有時(shí)還會(huì)危及工作人員的生命安全[1]。

因此，礦山綠色開采技術(shù)的出現(xiàn)有效地解決了礦山開采帶來的環(huán)境問題，對(duì)推動(dòng)礦產(chǎn)資源開采的可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。

1 綠色開采技術(shù)的概念

綠色開采技術(shù)是針對(duì)開采過程中出現(xiàn)的環(huán)境問題基礎(chǔ)上，逐步形成的一套開采與環(huán)境相協(xié)調(diào)的采礦技術(shù)，倡導(dǎo)安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的原則，把對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響降到最低。最終實(shí)現(xiàn)綠色、無污染、安全、高效的目標(biāo)，在取得經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，兼顧環(huán)境保護(hù)，堅(jiān)持可持續(xù)發(fā)展道路，積極促進(jìn)建立環(huán)保型、節(jié)約型社會(huì)[2]。

2 目前礦山開采對(duì)環(huán)境造成的破壞

（1）對(duì)水資源造成污染：在礦產(chǎn)資源開采過程中進(jìn)行的疏干排水和采動(dòng)形成的導(dǎo)水裂隙，都會(huì)破壞地下水資源，還可能污染地下水資源。同時(shí)礦物中的化學(xué)成分含有大量的硫元素等對(duì)生態(tài)環(huán)境造成影響的物質(zhì)。

（2）破壞污染土地資源：傳統(tǒng)能源開采技術(shù)中對(duì)于存在于地表上的礦層，采取的露天開采方式，由于礦層大部分都在地殼表面，比較容易開采，開采成本相對(duì)較低，但是由于開采工作在地面上展開，對(duì)地面的生態(tài)破壞尤為嚴(yán)重，導(dǎo)致開采后的土地大無法再進(jìn)行種植，土地資源將會(huì)不斷減少。

（3）對(duì)大氣資源造成污染：中國的礦產(chǎn)資源開采歷史悠久，一直都是作為能源來使用，在人類的發(fā)展中發(fā)揮著重要作用，例如早期的火車、現(xiàn)在的火電廠都是以礦物作為能源。礦產(chǎn)資源燃燒后所產(chǎn)生的含有二氧化硫，硫化氫，一氧化氮等有害物質(zhì)，會(huì)對(duì)空氣造成嚴(yán)重的污染和破壞，導(dǎo)致慢性肺炎等呼吸系統(tǒng)的疾病發(fā)作，也是一系列健康問題的根源。

（4）存在許多安全問題：“安全第一、預(yù)防為主”是我國安全工作的基本原則，但在礦山開采過程中出現(xiàn)的安全事故卻時(shí)有發(fā)生。

在能源開采過程中，缺乏安全生產(chǎn)意識(shí)、安全管理體系不完善、生產(chǎn)技術(shù)落后等都是現(xiàn)階段我國礦山發(fā)生安全事故的客觀原因；同時(shí)受到地理環(huán)境、地下地質(zhì)條件復(fù)雜等外界不確定因素的影響，開采過程中不可避免地破壞了礦區(qū)原有的地質(zhì)結(jié)構(gòu)，可能引起瓦斯突出、頂板事故等不可預(yù)見的情況，從而增加了開采的難度和安全風(fēng)險(xiǎn)。

3 礦山綠色開采的主要技術(shù)

（1）保水開采技術(shù)：保水開采技術(shù)的主要作用就是對(duì)礦山采場(chǎng)底板突水進(jìn)行防治。原始的水體徑流在能源開采以后遭到破壞，會(huì)形成地下水的下漏斗。保水開采技術(shù)主要對(duì)礦山經(jīng)過開采后形成的地下漏斗進(jìn)行研究分析，結(jié)合礦區(qū)實(shí)際地質(zhì)條件制定解決方案，讓礦區(qū)內(nèi)水文環(huán)境受到的擾動(dòng)能低于該地區(qū)區(qū)域內(nèi)的水文環(huán)境容量，減少水資源的流失，并有效利用礦井水資源。

通過重新壓實(shí)含有軟弱巖層的上覆巖層，形成隔水帶，使被破壞的水資源系統(tǒng)得以恢復(fù)，有效的保護(hù)和利用礦區(qū)的水資源，從而達(dá)到減少對(duì)水資源的污染的目的。

（2）礦物與可燃?xì)怏w共采技術(shù)的應(yīng)用：礦井下的可燃?xì)怏w是古代植物在堆積過程中產(chǎn)生的一種無色、無味，難溶于水，不助燃也不能維持呼吸的的氣體，是一種寶貴的清潔能源，但是其保存在礦層的空隙中，就形成安全隱患。

結(jié)合礦山開采的過程，分為以下三個(gè)步驟：①先開采有安全隱患的可燃?xì)怏w，排除安全風(fēng)險(xiǎn)，然后采礦，減少事故隱患，降低風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)開采工作的影響，是利用可燃?xì)怏w改善礦山安全生產(chǎn)的最好辦法，但是實(shí)際應(yīng)用有一定的難度。②能源共采。開采后圍巖壓力降低，大量可燃?xì)怏w溢出，及時(shí)對(duì)可燃?xì)怏w進(jìn)行抽離。③廢棄礦井抽采可燃?xì)怏w，對(duì)廢棄礦井中的可燃?xì)怏w進(jìn)行抽采，充分開采寶貴的瓦斯資源。

（3）礦產(chǎn)資源地下氣化技術(shù)的應(yīng)用：礦物質(zhì)地下氣化是在建井、氣化等基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種新型技術(shù)，是將礦物利用熱化學(xué)反應(yīng)原理在地下轉(zhuǎn)化為氣體再加以采集利用，是化工原料和潔凈能源研發(fā)產(chǎn)生的新型技術(shù)，其具有效率高、污染少、投資少、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)還降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了采礦的安全性，對(duì)土地資源的破壞和污染少。此技術(shù)存在氣體中有害成分較多等問題，目前還不成熟因此沒有得到推廣應(yīng)用，需要進(jìn)一步的研究和實(shí)驗(yàn)。

（4）填充開采技術(shù)：填充開采技術(shù)的主要目標(biāo)是解決矸石堆問題和采空區(qū)地面沉降問題，在采空區(qū)填充采礦廢棄物，控制地面的塌陷和沉降，通過這種方式在采礦過程中產(chǎn)生的矸石等廢棄物有了合適的安置地點(diǎn)，可以有效減少地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生，變廢為寶讓廢棄物發(fā)揮了應(yīng)有的作用，具有很高的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)保效益。填充開采技術(shù)能有效保護(hù)整個(gè)礦區(qū)的地質(zhì)生態(tài)環(huán)境，避免開采作業(yè)帶來的地質(zhì)災(zāi)害的產(chǎn)生，同時(shí)減少了污染廢棄物無處堆放占用大量土地的問題，節(jié)約寶貴的土地資源，是一種一舉多得的技術(shù)手段，應(yīng)積極推廣該項(xiàng)綠色開采技術(shù)的應(yīng)用。

4 結(jié)語

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和國家對(duì)環(huán)境保護(hù)日益嚴(yán)格的要求，礦山綠色開采技術(shù)的應(yīng)用和普及已經(jīng)成為能源發(fā)展趨勢(shì)。

礦產(chǎn)資源在中國能源體系中仍然占據(jù)重要位置，礦山開采技術(shù)技術(shù)創(chuàng)新是必然的，綠色開采技術(shù)的使用具有廣泛和深遠(yuǎn)的意義，引領(lǐng)礦產(chǎn)行業(yè)走向可持續(xù)性發(fā)展的道路，使中國的礦山開采朝著“資源節(jié)約型、環(huán)境友好型”的方向發(fā)展，適應(yīng)國家科學(xué)發(fā)展觀的要求。