淺談采礦工程中綠色開采技術的相關應用

李治學

華電重工股份有限公司, 北京 100000

1 采礦工程中存在的環境問題

1.1 土地資源遭到嚴重破壞

導致土地資源遭到嚴重破壞的形式是多樣的，如土地沙漠化、水土流失、固體廢棄物的壓占以及地表塌陷等等，根據對相關資料的數據統計，在我國的采礦工程中，因地表沉陷而導致了受到破壞的土地面積超過了40萬公頃，每開采一萬噸原煤，就會產生大概0.3公頃的土地塌陷面積，并且每年的破壞速度還是在遞增的。而一般情況下，在采礦工程中，通常都會矸石，其含量約為煤炭總量的20%左右，所以我國目前矸石所要占用的土地面積也超過了1萬公頃。

1.2 水資源受到破壞

開采煤礦時，地下含水層的原始徑流難受都要受到破壞，所以就會產生大量的地下水，不但降低了區域含水層的水位，形成了地下水的降落漏斗，當地的地質水文條件都會受到較大的影響。采礦工程中，很多地表水體會受到影響，有一些溝泉甚至會出現干涸的情況，那么當地的植被生長情況肯定也會受到破壞，導致了嚴重的土地沙漠化的問題，這一問題在我國的西部地區體現的尤為明顯。

1.3 大氣污染的問題

在采礦的過程中，會釋放出大量的有害氣體，如二氧化碳和二氧化硫等，不但會污染空氣，還會導致所謂的溫室效應的問題出現。可見，在我國的采礦工程中，是存在著嚴重的環境問題的，顯然這是礦區的環境容量無法承受的。而煤炭又是我國最重要的能源，在短時間內根本無法徹底的改變這一現狀，所以在我國相關部門的要求和推進下，應更新煤炭的開采理念，應用綠色開采技術，最大化的降低開采煤炭活動對環境和資源帶來的影響。

2 應用綠色開采技術的必要性和重要意義

2.1 資源化的再利用礦井中存在的廢棄物

在礦區開采煤炭的過程中，我們應盡可能減少矸石的產生，從而避免土地資源受到破壞。從資源更加宏觀的概念討論，在礦區中所存在的煤層內瓦斯、煤矸石、地下水以及煤層周圍的礦床等，我們都應將其資源化，并且在充分考慮到礦區開發對象的基礎上，有效利用這些廢棄物。不同于傳統的概念，礦區中的有害氣體并不僅僅就是指以甲烷為代表的有毒氣體，實際上由于礦井瓦斯的自身特點和參數，瓦斯應被定義為情節能源。

通常情況下，所謂的礦井水文和地質類型就是指依據礦井的涌水量、防治水的難易程度、地質水文條件以及水害情況等參數來劃分的類型，并且一般都是將礦井水作為水害來對待的。所以，在防治地下水的同時還可以將其作為有效的資源進行利用，這對保護環境就是十分有利的，另外矸石以及塌陷地的復墾等廢棄物，也應將其作為可利用的資源加以利用。

2.2 綠色開采技術的相關理論問題

在開采煤炭的過程中，我們所面臨的一系列的環境問題都是由于人為的開采活動所引起的，其與巖層的運動情況是緊密相關的，假如巖體沒有被破壞，那么理論上這些環境問題也就是不會出現的。巖層的動態變化不僅會對工作面的礦山壓力有較大的影響，同時還會導致巖體松動的問題出現，也就形成了所謂的“巖體裂隙場”，離層的發育情況和位置就會隨之受到影響。綠色開采技術主要采用的理論基礎為：開采過程對地表的影響規律；巖層控制與巖體應力場分布的規律；采動巖體“節理裂隙場”分布和離層之間的規律；氣體以及液體在裂隙巖體中的滲流規律。對整個巖層的運動情況以及巖體內的裂隙場都會起到關鍵的限制作用的就是巖層中的關鍵層，所以其與綠色開采技術也是有所關聯的，綠色開采技術的核心理論就應是巖層控制的關鍵層理論。

3 綠色開采技術的相關技術體系

3.1 煤炭與瓦斯共采技術

瓦斯屬于一類溫室氣體，它也是一類情節能源，而有時它更是導致礦井重大安全事故的根源。所以對于瓦斯氣體，我們應盡可能的將其資源化，建議采取以下幾個技術對策：首先是采集之前的抽采技術，在開采煤炭之前，如果能夠有效地將瓦斯氣體從煤層中抽出，那么就能夠充分的提升煤炭開采過程中的安全性。然而，我國采礦工程中的媒體的透氣性都不高，所以采用抽采技術還是面臨著一定的技術難題的；第二，就是煤炭與瓦斯共采技術，在開采煤炭完成后，圍巖的壓力會大大降低，因此在采空區就是釋放出大量的瓦斯氣體，這正是抽采瓦斯的最好時機，也就是我們所說的煤炭與瓦斯的共采技術，在關鍵層的控制理論中，當其斷開后就會形成O形通道理論，所以在抽采瓦斯氣體的過程中，還能夠指導鉆孔布置的施工作業；第三，在廢棄的礦井中抽采瓦斯氣體，在廢棄礦井的煤層中是含有大量的瓦斯的，我們便可以利用巖體內裂隙場的分布情況將瓦斯氣體抽出。

3.2 矸石的處理

在我國的大量的采礦工程中，每一年的矸石排出量最少都要有5億噸，不但嚴重的影響的我國的地形地貌，同時由于其自燃現象的時有發生，還會導致大氣污染，對我國的環境也會造成嚴重的影響。而假如原來就堆積的矸石又沒有得到及時的處理，那么矸石的含量就會越積越多，因此，各地政府應建立相關的激勵政策，而各個企業也應積極的研發新技術，從而妥善的處理矸石的堆積問題。在綠色開采技術的要求下，應盡可能的少排出矸石，所以就要優化巷道的布置，少開掘巖石巷，建議多開煤巷，而這一問題又是與煤巷的維護技術緊密相關的。隨著我國采礦工程的不斷深入，就會不得不多開一些掘巖石巷，所以要想處理好矸石的排放問題還是有一定難度的，并且對于成分不同的矸石還應選擇不同的處理方法。

3.3 保水開采技術

保水開采技術與防止潰水技術是有著明顯的區別的，防止潰水技術更注重操作的安全性，而保水開采技術則更注重開采前后的巖層的地質水文條件的變化情況。在一些地區進行完采集活動后，會形成所謂的地下漏斗，隨著降雨的不斷增加，下降漏斗就會慢慢消失，巖層的隔水性能是較好的；而在某一些地區開采煤炭后，會形成水洼，還可以在湖、河、海下進行開采活動，這對當地的水文地質條件的影響就不大；當然也有很多區域在進行完開采活動后，對當地的水文地質條件會造成嚴重的破壞，甚至還會流失大量的地下水。

4 結束語

通過以上的論述，我們對采礦工程中存在的環境問題、應用綠色開采技術的必要性和重要意義以及綠色開采技術的相關技術體系三個方面的內容進行了詳細的分析。作為我國礦區綠色家園的重要技術組成，要想確保綠色開采技術的順利實行，還需要繼續的對其進行技術經濟上的可行性分析。每一個礦區都應充分分析自身的實際特點，重視并加強綠色開采技術的應用工作，形成不同區域獨有的采礦模式，同時還應重點的研究和探索各類礦區環保工作的模式，掌握企業成本與其經濟評價體系的關系，從而為各地政府所制定的政策提供有價值的建議和對策。

[1]錢鳴高. 中國煤炭資源綠色開采研究現狀與展望[J]. 采礦與安全工程學報，2009.

[2]張國橋.淺談煤炭綠色開采技術及其應用[J].中國煤炭，2008.

[3]錢鳴高.試論資源與環境協調（綠色）開采[J].煤炭科技，2006.