淺談綠色開采技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用

韓 偉，朱玉峰

（1.陜西陜煤陜北礦業(yè)有限公司，陜西 榆林 719000；2.陜煤集團(tuán)神木紅柳林礦業(yè)有限公司，陜西 神木 719300）

1 綠色開采技術(shù)的概念

綠色采礦技術(shù)是在傳統(tǒng)開采技術(shù)上逐步發(fā)展的一種新型的開采技術(shù)，在傳統(tǒng)的采礦工程中，由于存在采礦技術(shù)條件的限制，使得在礦產(chǎn)資源的開發(fā)過程中存在嚴(yán)重的環(huán)境問題，在當(dāng)前可持續(xù)發(fā)展的背景下，采礦工程實(shí)施中需堅(jiān)持人與自然的和諧相處，切不可單純追求經(jīng)濟(jì)效益而忽略對環(huán)境的保護(hù)。在傳統(tǒng)的采礦技術(shù)下，根據(jù)綠色開采目標(biāo)來進(jìn)行采礦技術(shù)的改進(jìn)與升級，能夠有效提升采礦工程的整體效率，促進(jìn)礦產(chǎn)資源的合理利用，減少不必要的資源浪費(fèi)[1]。

2 綠色開采技術(shù)在礦產(chǎn)資源采集過程當(dāng)中的重要性和條件

2.1 綠色開采技術(shù)的重要性

在采礦工程的實(shí)施中，綠色開采技術(shù)的應(yīng)用主要是將資源與環(huán)境保護(hù)作為出發(fā)點(diǎn)，使得在采礦的過程中，能夠維持經(jīng)濟(jì)、社會與環(huán)境的良性循環(huán)。綠色開采技術(shù)的應(yīng)用同樣要將經(jīng)濟(jì)效益的實(shí)現(xiàn)作為基準(zhǔn)目標(biāo)，但同時(shí)要加強(qiáng)對自然環(huán)境的保護(hù)，促進(jìn)自然生態(tài)的和諧。其應(yīng)用能夠有效解決傳統(tǒng)采礦技術(shù)下存在的土地浪費(fèi)、植被破壞、水污染等問題，促進(jìn)資源開發(fā)與環(huán)境保護(hù)的協(xié)調(diào)性，加快采礦工程中的技術(shù)創(chuàng)新，促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的現(xiàn)代化、可持續(xù)發(fā)展。

2.2 綠色開采技術(shù)的條件

①環(huán)境方面，需保障采礦工程的現(xiàn)場具備綠色采礦技術(shù)應(yīng)用與實(shí)施的現(xiàn)實(shí)條件。礦產(chǎn)資源的分布條件極為復(fù)雜，實(shí)施過程中常常會面臨復(fù)雜、惡劣的地質(zhì)環(huán)境與條件，因此，在不同的采礦工程中，需結(jié)合采礦工程的實(shí)際情況，進(jìn)行采礦方案的科學(xué)確定，選擇最佳的綠色采礦施工技術(shù)，提升采礦工程的實(shí)施效率[2]。②人員配置方面，需在采礦工程中配置足夠數(shù)量的高素質(zhì)人員。與傳統(tǒng)采礦技術(shù)相比，綠色開采技術(shù)對相關(guān)人員的專業(yè)素質(zhì)要求很高，在開采工作前，企業(yè)必須要充分掌握內(nèi)部人力資源的素質(zhì)、技能情況，進(jìn)而根據(jù)采礦工程的具體要求，進(jìn)行采礦人員的科學(xué)配置。

3 采礦工程的進(jìn)行所帶來的問題

3.1 環(huán)境問題

傳統(tǒng)的采礦技術(shù)存在較大的技術(shù)局限性，在礦產(chǎn)資源的開發(fā)方面常常會伴隨著環(huán)境污染等問題，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)的生態(tài)失衡。其環(huán)境問題主要體現(xiàn)在以下方面：

3.1.1 對土地資源的影響

地表塌陷、水土流失與土地沙漠化等都是采礦工程實(shí)施以后帶來的嚴(yán)重問題。根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)顯示，我國由采礦工程施工所造成的地表塌陷面積已經(jīng)超過了40萬公頃，且隨著采礦工程項(xiàng)目的增多，此數(shù)據(jù)也在逐年增加。從我國礦產(chǎn)資源的分布情況來看，采礦工程中主要包含了地上開采與地下開采，地上開采過程中，相關(guān)人員一旦探測到可開發(fā)的資源，就會立即進(jìn)行挖掘作業(yè)，破壞了區(qū)域的植被、土地資源，導(dǎo)致在后期極易誘發(fā)水土流失等更為嚴(yán)重的生態(tài)問題；地下開采過程中，過度的資源開發(fā)可能會造成地下采空區(qū)的出現(xiàn)，使得周邊人們面臨著較大的安全威脅。

3.1.2 對水資源影響

為實(shí)現(xiàn)資源的合理開發(fā)與利用，專業(yè)人員往往需對地質(zhì)表面進(jìn)行鉆井作業(yè)，使得在礦產(chǎn)資源的開采過程中，能夠從井口直接到達(dá)礦層區(qū)域內(nèi)。這樣地下含水層的補(bǔ)給、排泄與承壓都難以保持原狀，甚至?xí)霈F(xiàn)地下水的截流現(xiàn)象，最終造成礦產(chǎn)資源分布與開發(fā)地區(qū)地下水水位的降低[3]。在一些特殊礦產(chǎn)資源的開發(fā)過程中，開采會伴隨著各種有毒物質(zhì)的產(chǎn)生，這些有毒物質(zhì)會隨著開采作業(yè)逐步隨著地下水運(yùn)動發(fā)生擴(kuò)散，進(jìn)而產(chǎn)生嚴(yán)重的水污染問題。

3.1.3 大氣環(huán)境影響

由于礦產(chǎn)資源的性質(zhì)相對特殊，在資源的開發(fā)過程中還會面臨著大氣污染問題，比如，采礦過程常常會伴隨著礦層氣體、粉塵的排放。如果礦產(chǎn)企業(yè)的氣體排出技術(shù)落后，將會使得采礦工程中的各種有害物質(zhì)得不到有效的處理。以煤礦資源的開采為例，如果相關(guān)的氣體得不得有效的處理，則會出現(xiàn)煤矸石自燃現(xiàn)象，而此過程必然伴隨著二氧化碳、二氧化硫等有害氣體等的排放，造成了嚴(yán)重的大氣污染。

3.2 對農(nóng)林業(yè)帶來損失

采礦工程實(shí)施中，開挖作業(yè)造成了植被的破壞，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)的植被覆蓋率大大降低，影響了區(qū)域內(nèi)林業(yè)的發(fā)展。同時(shí)還會存在各種廢棄物的堆積，如果礦山企業(yè)沒有對這些廢棄物及時(shí)處理，長時(shí)間的堆積將會造成嚴(yán)重的耕地占用，進(jìn)而影響區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)的發(fā)展。

3.3 對生物多樣性的影響

由于在采礦工程中存在水污染、大氣污染與土壤污染，區(qū)域內(nèi)的生態(tài)環(huán)境遭到了巨大的破壞，動植物的棲息地受到影響，由于生存環(huán)境的破壞，導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)的生物多樣性面臨著一定的威脅，一些特殊的物種甚至?xí)l臨滅絕。

4 綠色開采技術(shù)在采礦工程中的具體應(yīng)用

4.1 充填開采技術(shù)

充填開采技術(shù)屬于綠色開采技術(shù)的一種，其主要包含了水泥接縫填充與置換方法。應(yīng)用充填開采技術(shù)具有明顯的技術(shù)優(yōu)勢，不僅能夠降低地表沉陷的發(fā)生概率，還能夠改變礦柱原有的受力形態(tài)，為開采作業(yè)提供繼續(xù)向上回采的工作平臺。在充填開采技術(shù)下，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)固體廢棄物、煤矸石等的科學(xué)應(yīng)用，使得礦區(qū)內(nèi)廢棄物總量大大降低，土壤沉降發(fā)生的概率也大大減小，不僅有助于礦山企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的實(shí)現(xiàn)，還能夠保護(hù)礦區(qū)內(nèi)的生態(tài)環(huán)境。因此，基于充填開采技術(shù)的多方面優(yōu)勢，其在很多礦山企業(yè)都有著廣泛的應(yīng)用。

在礦產(chǎn)資源的開發(fā)區(qū)域內(nèi)，開采技術(shù)的應(yīng)用直接關(guān)系著區(qū)域內(nèi)環(huán)境保護(hù)的具體情況。傳統(tǒng)的開采技術(shù)相對落后，不僅會造成嚴(yán)重的環(huán)境污染，還會伴隨著較高的成本消耗。而充填開采技術(shù)下，依據(jù)填充材料與運(yùn)輸方式的不同，一般包含了干式充填法、水力充填法與膠結(jié)充填法，其中，干式充填法出現(xiàn)的時(shí)間最早，技術(shù)相對落后，生產(chǎn)效率相對低下，相關(guān)人員的作業(yè)強(qiáng)度極高，成本消耗大。為保障充填開采技術(shù)良好的應(yīng)用效果，相關(guān)人員在采礦工程中需遵守以下技術(shù)要點(diǎn)：科學(xué)根據(jù)礦區(qū)的具體情況，進(jìn)行礦體分區(qū)，保障盤區(qū)劃分的合理性，并在各個(gè)盤區(qū)內(nèi)進(jìn)行礦段的科學(xué)劃分；加強(qiáng)采礦區(qū)域內(nèi)的環(huán)境再造，為技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)造良好的環(huán)境條件；在人工頂柱中預(yù)留小井以作為后期填充、通風(fēng)井；在回采的過程中采用落礦的方式。

4.2 地下水優(yōu)化處理技術(shù)

在礦產(chǎn)資源開發(fā)過程中，必然會涉及到水資源的排放處理，如果沒有及時(shí)對這些排水加以處理，水資源的長時(shí)間集聚將會對礦區(qū)周邊環(huán)境產(chǎn)生惡劣的影響，甚至出現(xiàn)嚴(yán)重的水資源浪費(fèi)與水資源的不合理利用現(xiàn)象，難以實(shí)現(xiàn)采礦工程的經(jīng)濟(jì)與社會效益。因此，在綠色開采技術(shù)中，通過對地下水的優(yōu)化處理，能夠在一定程度上大大降低采礦工程中的水污染程度。在各類礦產(chǎn)資源的開采過程中，污水回用是重要的趨勢，通過防污與回用的結(jié)合，能夠在一定程度上緩解采礦工程實(shí)施中的水資源供需矛盾，最大程度上控制地表水體的污染程度。當(dāng)前，在采礦工程項(xiàng)目中，污水處理方法主要包含了沉淀、混凝沉淀與混凝土沉淀過濾等方式，在污水處理過程中，需結(jié)合污水的種類、礦區(qū)采礦工程的具體情況，選擇最佳的地下水優(yōu)化技術(shù)。

4.3 節(jié)水技術(shù)

在采礦工程中的礦產(chǎn)資源開采會同樣造成地下水的開采，導(dǎo)致礦區(qū)內(nèi)地下水水位急劇降低，存在嚴(yán)重的地下水污染威脅。因此，為了改善采礦工程實(shí)施中的地下水浪費(fèi)、污染等問題，開采人員需結(jié)合采礦工程的具體情況，充分加強(qiáng)對節(jié)水技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)水資源的合理利用，保護(hù)水資源。

4.4 礦層自動化遠(yuǎn)程控制技術(shù)

近年來，隨著技術(shù)的進(jìn)步，在礦產(chǎn)資源的開發(fā)方面逐步實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化生產(chǎn)作業(yè)，尤其是在采礦工程的諸多環(huán)節(jié)，逐步應(yīng)用了先進(jìn)的設(shè)備與技術(shù)，比如，礦層自動化遠(yuǎn)程控制技術(shù)，使得在采礦工程實(shí)施中，相關(guān)人員能夠充分根據(jù)自動化遠(yuǎn)程控制技術(shù)所采集到的各種數(shù)據(jù)與信息，來進(jìn)行采礦技術(shù)的科學(xué)選擇，及時(shí)進(jìn)行采礦工程中各種問題的有效處理。

4.5 分層注漿采礦技術(shù)

分層注漿采礦技術(shù)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)了對礦產(chǎn)資源周邊土地資源的保護(hù)，分層注漿與隧道技術(shù)等的結(jié)合，在一定程度上為開采人員創(chuàng)造了相對安全的作業(yè)環(huán)境。在實(shí)際開采過程中，應(yīng)用此技術(shù)實(shí)現(xiàn)了礦產(chǎn)資源周邊土地資源等的保護(hù)，避免了土壤的破壞，體現(xiàn)了綠色開采技術(shù)的優(yōu)勢。

4.6 共采技術(shù)

以煤礦采煤工程為例，在開采的過程中常常會面臨瓦斯爆炸的威脅。如果在采礦工程中僅僅利用瓦斯抽放來應(yīng)對這種威脅，雖然能夠保障開采作業(yè)的安全性，但是會造成部分瓦斯的浪費(fèi)。近年來，煤與瓦斯共采逐步成為了一種新型的開采理念，在開采過程中，首先進(jìn)行開采區(qū)域的總體規(guī)劃，將其劃分為規(guī)劃區(qū)、采動區(qū)與采空區(qū)。在規(guī)劃區(qū)，利用地面井來進(jìn)行瓦斯的抽采，而在采動區(qū)，由于存在采動影響，瓦斯的抽采更為便捷。

5 結(jié)語

近年來，在采礦工程的實(shí)施過程中，綠色開采技術(shù)逐步成為主流技術(shù)，通過這種技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效保障采礦工程實(shí)施中的效率，促進(jìn)資源開采與環(huán)境保護(hù)的同步性，加快綠色礦山建設(shè)的步伐。但是，綠色開采技術(shù)的發(fā)展尚不成熟，在未來需加強(qiáng)技術(shù)改進(jìn)，提升綠色開采技術(shù)的發(fā)展水平。