采礦工程中的綠色開采技術(shù)研究

吳紅云，李 斌，李文相，常呂奎

（永善金沙礦業(yè)有限責(zé)任公司，云南 昭通 657309）

礦產(chǎn)資源是我國在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展過程中的重要物資儲(chǔ)備，也是能源的重要獲取源泉。尤其是隨著近些年來我國城市化發(fā)展進(jìn)程不斷加快，人們對(duì)物質(zhì)和能源的需求量不斷加大，使得采礦行業(yè)得到了快速的發(fā)展。在這一過程中，采礦工程侵占了大量的土地，對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境造成了破壞，甚至影響了周邊居民的正常生活。為了能夠使礦業(yè)發(fā)展與自然環(huán)境、生態(tài)發(fā)展相融合，我們需要將綠色開采技術(shù)應(yīng)用在采礦工程中，使整個(gè)采礦行業(yè)的發(fā)展符合我國大力推行的綠色可持續(xù)發(fā)展的最終路線。

1 采礦對(duì)環(huán)境的影響

（1）破壞土地。在進(jìn)行采礦過程中，由于很多礦物質(zhì)深埋于地下所以不得不對(duì)地表植被進(jìn)行破壞。由此而導(dǎo)致的水土流失問題非常嚴(yán)重，甚至?xí)黾拥乇砘哪某潭取６以诓傻V過程中會(huì)造成大量廢棄物堆積在地表占用可用土地資源，造成土地資源的進(jìn)一步浪費(fèi)。同時(shí)采礦工程主要是以深挖的方式進(jìn)行開采，造成地下挖空使得地表覆蓋層出現(xiàn)變形甚至下沉[1]。

（2）污染環(huán)境。在進(jìn)行礦物質(zhì)開采時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的有害氣體，如CO2、SO2、瓦斯等氣體，而CO2和瓦斯的大量釋放會(huì)導(dǎo)致溫室效應(yīng)的增加進(jìn)一步造成環(huán)境的惡化。尤其是瓦斯釋放之后所造成的溫室效應(yīng)能夠達(dá)到CO2所造成影響的四到五倍。而開采過程中所釋放出的SO2氣體和雨水混合作用之后又會(huì)形成酸雨，隨著雨水的流入改變周邊土壤的酸堿屬性，對(duì)周圍植物和生物造成危害。

（3）破壞水資源。開采工程會(huì)導(dǎo)致區(qū)域內(nèi)正常地下水位下降，同時(shí)也會(huì)對(duì)地下水資源造成污染。如果遇到開采區(qū)地表出現(xiàn)嚴(yán)重變形的情況還會(huì)因?yàn)榈刭|(zhì)結(jié)構(gòu)改變而造成地下水水流流向出現(xiàn)變化，造成區(qū)域內(nèi)河水干涸和進(jìn)一步的污染。地表水是人們生活用水的主要來源，一旦遭到破壞就會(huì)直接影響到人們的正常生活同時(shí)也會(huì)對(duì)周邊的農(nóng)耕作物產(chǎn)生影響。

2 綠色開發(fā)技術(shù)的應(yīng)用

（1）矸石處理。在進(jìn)行礦物質(zhì)開采過程中必然會(huì)出現(xiàn)很多固體廢棄物。而這些廢棄物中主要的組成就是矸石。大量矸石的堆積不僅會(huì)污染地表環(huán)境而且矸石自身燃點(diǎn)較低，如遇到高溫還會(huì)出現(xiàn)自燃現(xiàn)象，進(jìn)而對(duì)環(huán)境造成二次污染[2]。傳統(tǒng)的采礦技術(shù)并沒有針對(duì)矸石處理的技術(shù)措施，加劇了對(duì)周邊環(huán)境的破壞。

①通過引入綠色開采技術(shù)利用物理和化學(xué)方式來改變矸石的性質(zhì)，從而降低矸石對(duì)周圍環(huán)境所帶來的影響。②對(duì)矸石進(jìn)行處理的方式就是通過覆蓋來降低矸石裸露的面積，選取適當(dāng)?shù)母采w物對(duì)矸石廢棄物直接進(jìn)行覆蓋，然后再介入科學(xué)的處理方式。從而對(duì)矸石所覆蓋區(qū)域進(jìn)行復(fù)墾、復(fù)林達(dá)到最終恢復(fù)生態(tài)環(huán)境的目的。這種處理方式不僅能夠避免矸石對(duì)周圍空氣的破壞，同時(shí)能夠有效地對(duì)矸石所占區(qū)域進(jìn)行利用。③對(duì)矸石進(jìn)行綜合利用，一種方式是將矸石作為建筑類材料，一方面可以提高矸石的利用率同時(shí)能夠降低建筑工程的成本投入，另一方面又可以減少矸石所帶來的污染；第二種方式就是借助專業(yè)的設(shè)備器材提取矸石中所含有的金屬物質(zhì)，以此方式來提高矸石所具有的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

（2）瓦斯采集處理。在進(jìn)行礦產(chǎn)資源開采過程中，必然會(huì)產(chǎn)生大量的瓦斯氣體。如果直接進(jìn)行排放必然會(huì)造成對(duì)周圍空氣的污染同時(shí)加劇溫室效應(yīng)。但是瓦斯又是一種清潔型的能源，傳統(tǒng)開采方式受到一定的技術(shù)限制導(dǎo)致大量瓦斯氣體不斷被排放，降低了瓦斯氣體的利用率，同時(shí)也對(duì)環(huán)境造成的污染。而現(xiàn)如今將綠色開采技術(shù)引入到采礦工程中，就能夠?qū)ν咚惯M(jìn)行回收利用。目前所采取的方式主要分為兩種：一種是將煤炭和瓦斯共同進(jìn)行采集，在開采煤礦之后巖石內(nèi)部被掏空，導(dǎo)致巖石層壓力出現(xiàn)變化，這種壓力會(huì)致使大量的瓦斯氣體釋放，此時(shí)可以將瓦斯抽離達(dá)到煤礦和瓦斯共采的目的；第二種方式就是在開采前將瓦斯從礦層中分離，單獨(dú)進(jìn)行瓦斯收集。無論是哪一種采集方式都能夠有效的緩解瓦斯排放之后所造成的溫室效應(yīng)加劇的問題。

（3）保護(hù)水資源。保護(hù)水資源是開展綠色采礦工程技術(shù)應(yīng)用的主要目的。首先是對(duì)礦區(qū)范圍內(nèi)所分布的水資源進(jìn)行前期調(diào)研，通過科學(xué)的可勘測(cè)和計(jì)量選擇合理的開采范圍。尤其是針對(duì)于隔水層或是含水層的開采區(qū)要注意避免將開采跨裂帶與水層的斷裂帶之間相交。當(dāng)然還需要了解隔水層、含水層的覆蓋范圍，針對(duì)煤層的分布特點(diǎn)結(jié)合地下水的分布情況進(jìn)行分析。如果遇到開采時(shí)周邊具有水層這需要設(shè)置防水煤巖柱等技術(shù)措施以降低開采對(duì)水層的破壞。

3 技術(shù)的應(yīng)用

我們已經(jīng)知道綠色開采技術(shù)能夠有效降低采礦工程對(duì)周圍環(huán)境的破壞，在確保施工質(zhì)量的同時(shí)降低對(duì)周圍生態(tài)環(huán)境的破壞。在開展綠色開采技術(shù)的過程中，我們還會(huì)依據(jù)不同的施工情況采取不同的技術(shù)方法。

（1）矸石支柱。煤矸石充填技術(shù)能夠有效地降低開采煤礦時(shí)的煤矸石排放量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)開采區(qū)域進(jìn)行填充支護(hù)的目的?，F(xiàn)階段我們主要是將煤矸石作為支柱填充物，經(jīng)傳送設(shè)備將煤矸石傳送到填筑料中形成煤矸石混凝土，用于橋墩空間的注漿填充料。當(dāng)然將煤矸石運(yùn)用于填充料的技術(shù)還必須要對(duì)煤矸石進(jìn)行篩選，而且在篩選過后粉碎篩選出的煤矸石。一方面降低了煤矸石的排放量，另一方面通過煤矸石填充能夠有效緩解地面下沉的問題。

（2）保水開采。保水開采的方式是目前在開采礦過程中所應(yīng)用的一種綠色開采的技術(shù)方式，主要目的是在確保環(huán)境和地下水資源不受破壞的前提下最大化的開采煤礦資源。在進(jìn)行技術(shù)應(yīng)用過程中主要是利用獨(dú)特的采煤方式以及對(duì)地面進(jìn)行灌漿的技術(shù)來降低采礦過程中對(duì)水資源的破壞。采取這種方式主要是由于傳統(tǒng)的采煤技術(shù)會(huì)忽視煤層對(duì)地下水的承載作用，在進(jìn)行開采時(shí)對(duì)巖層造成了破壞，導(dǎo)致地下水位下降進(jìn)而影響地下水分布。而通過保水技術(shù)的應(yīng)用能夠有效地避免在開采煤炭時(shí)出現(xiàn)與水文地質(zhì)結(jié)構(gòu)層的破壞，進(jìn)而起到對(duì)水資源保護(hù)的作用。

4 結(jié)語

礦業(yè)的發(fā)展對(duì)我國經(jīng)濟(jì)的提升有著非常重要的促進(jìn)作用，但由此而帶來的環(huán)境污染和生態(tài)破壞也日益家具。所以在發(fā)展礦業(yè)的過程中我們必須注重采礦工程與生態(tài)環(huán)境之間的和諧發(fā)展，通過融入綠色開采技術(shù)來改變?cè)胁傻V工程中的粗放式的發(fā)展模式。通過引入新的技術(shù)來保障礦區(qū)周圍生態(tài)環(huán)境，帶動(dòng)礦業(yè)獲得經(jīng)濟(jì)的進(jìn)一步發(fā)展。