環境保護背景下地質礦產勘查及綠色開采技術創新

張書仁，黃朝陽

（1.崇義縣自然資源局，江西 贛州 341300；2.江西省贛州市自然資源局，江西 贛州 341000）

地質礦產勘查是依據先進的地質科學理論，參考大量的地質資料結合野外地質觀察信息，采用地質測量、物化探等綜合地質技術和方法，得到地質礦產切實信息資料的一項工作。按照一般的礦產資源開采流程，地質礦產勘查工作是礦產開發工作中的第一個環節，可以為后續的開采工作提供較為精準的參考數據，從而提高礦產開采工作的效率。由于環境保護概念的提出，礦產開采所使用的技術發生了改革，當前諸多地質礦產的開采都逐步運用新的技術，即綠色開采技術[1]。

綠色開采技術的應用原則是實現循環綠色環保經濟工業，重點突出高效率、低開采、低排放的開采技術理念。綠色開采是地質礦產資源實現可持續發展的必然趨勢，實施綠色開采技術對促進現代礦產資源的發展具有重要意義。當前，綠色開采技術只針對礦產的開采過程，未能實際應用到地質礦產開發過程中，因此對于環境的保護未起到作用，礦產周圍的環境依然會造成負面影響。另外，由于綠色開采技術需要投入更多的人力與經濟成本、實施難度較大，在實際的開采工作中綠色開采技術的利用率較低，因此，對環境保護的作用不大。為了解決當前礦產開發工作中存在的一系列問題，從地質礦產勘查和礦產開采兩個方面進行技術的創新，在保證礦產資源開發工作順利實施的同時，要實現對環境最大化程度的保護。

1 環境保護背景介紹

當前，環境保護已經成為人們亟待解決的問題，協調人類與環境的關系最為主要，從而保證經濟與社會的持續發展。環境保護一般可以分為土地環境保護、水資源環境保護、空氣資源環境保護、森林資源環境保護等多個方面，而礦產資源的開采會直接污染礦區周圍的土地環境、水環境和空氣環境，對于森林資源的影響較小，可能會影響周圍少量植被的生長，但影響程度較低。環境保護的方式可以分為兩個方面，一方面是對未遭受環境污染與破壞的區域進行保護，可以最大程度的降低該區域內環境被污染和破壞的可能性，另一方面就是對已經受到污染和破壞的環境區域進行治理，控制環境的污染程度不會進一步惡化。

2 地質礦產勘查分析

根據中國《找礦突破戰略行動綱要》理念，在進行地質礦產勘查工作中需要遵循統籌規劃、拓寬領域、合理布局等原則，在相關的法律法規約束下，保證勘查工作的規范性。地質礦產勘查的基本內容是匯集地質、礦產、地球物理、地球化學以及遙感地質等多個層面的資料，建立地質礦產資源數據庫，結合控礦元素理論、找礦標志、礦產預測等工作，直到發現目標礦體。地質礦產勘查需要經歷五個步驟，一、根據勘查任務和收集的相關資料，編寫項目勘查設計；二、按照批準的設計和審查意見，實現原始資料的編錄與取樣，并制定勘查工程的施工管理策略；三、遵循室內與室外相結合理念，整理并整合地質資料；四、在勘察工作結束前，對野外資料的質量進行驗收；五、最終編寫地質礦產的勘察報告[2]。目前由于地質礦產勘查投入資金力度不足且勘查工作體制落后，導致地質礦產資源勘查技術停滯不前，為此需要對地質礦產勘查技術進行改革，為礦產綠色開采提供更加精準的勘察數據。

3 礦產開采技術的發展現狀

目前中國的礦產類型可以分為露天和地下兩個部分，其中露天礦產大多使用露天開采技術，利用一系列采掘設備在露天環境下，以山坡露天或凹陷露天的方式，逐漸向下剝離巖石，采出有用礦物的一種采礦方法[3]。而地下采礦技術包括地下開采、自然支撐采礦方法、人工支撐采礦方法以及崩落采礦法等。無論是地下礦產開采還是露天礦產開拓，礦產的采準還是回采，都要經過鑿巖、爆破、通風、裝載、支護和運輸提升等工序，難免會帶來環境問題和安全問題。其中礦產開采通常會產生的環境問題包括水土流失嚴重、土地沙漠化、地面塌陷、廢水排放、矸石露天等。

4 提出綠色技術創新方案

以解決當前礦產開采技術引發的環境問題為目的，在環境保護背景下，分別從地質礦產勘查與礦產開采兩個方面提出創新方案[4]。礦山資源綠色開發的目標，為盡可能減輕礦產開發生產對地質生態環境影響，同時也減少其對相關資源造成的負面影響。因此，綠色技術的創新原則就是要體現開采工業與生態環境兩者之間的兼容性，和可持續發展性，在保證礦產高效開發的同時，還能做到低排放。

4.1 構建綠色開采技術的動力機制

在國內大多學者技術創新動力機制研究成果的基礎上，提出了創新純收益最大化動力模式，并得出對應的技術創新動力函數為：

其中R 和Re分別表示的是技術創新純收益和創新預期收益，βi為綠色開采技術的創新風險概率，而C 則代表創新預期成本。

4.2 創新地質礦產勘查技術

地質礦產勘查技術包括物化探測技術、化探技術和時空定位技術，其中物化探技術就是通過對成礦演化過程中各個因素的分析，深入對礦產演化形成的深入認識，從而找到深層次的礦產資源形成的原因，并確定能夠制約礦產資源形成的環境條件與因素。化探技術就是利用化學知識進行礦產資源的定位與找尋，而時空定位技術以地質運動和礦產資源的整體情況為基礎，通過科學的方式預測礦產資源的位置，最后結合相關的地質理論。而在此次的勘察技術創新過程中，合理利用周圍環境優勢，并實現對技術的優化，借助現代化和智能化的技術手段，實現對地質礦產勘查工作的精準測量。除了技術創新之外，為了保證地質礦產勘查工作的效率，還應該科學化制定勘查工作規劃，創新工作理念，并健全勘查工作體制。充分考慮勘查人才資源和所有的基礎資源，建立相應的勘察工作管理機制，加強對勘查人員的技術培養以及技術創新，使其真正掌握環境保護背景下的勘查技術和勘查要求。

4.3 創新地質礦產綠色開采技術

4.3.1 地質礦產水源保護開采技術

地質礦產水源保護開采技術即為保水技術，該技術的主要目的是防治滲流突變并導致礦區重大突水事故的發生。在礦產開采之前，充分了解周圍水資源的分布情況，并根據地質礦產的勘察結果對礦產開采區域進行精準定位，針對含水層、隔水層等特殊的地質結構進行跟蹤與分析。保水技術科學的結合了采礦工藝和地面注漿技術，通過合理控制礦區周圍的巖層運動，實現隔水層、裂縫帶的“裂隙彌散”，減弱導水裂隙帶的形成。

4.3.2 地質礦產充填減沉與條帶開采技術

在礦產工程的綠色開采中，主要著重保護周邊的土地環境以及建筑物，充填減沉開采技術針對采空區進行回填式技術，可以分為條帶開采和充填開采兩種形式，有效的防治地面出現沉陷和減緩巖層沉降危害，保證地表結構的穩定性。

4.3.3 地質礦產水源保護開采技術

在礦產的開采過程中將有害氣體與開采的礦產資源共同作為開采對象，其目的是防治有害氣體的泄露，降低對周圍空氣環境的污染。利用共才技術不僅可以完成對目標礦產資源的開發，還能夠實現對有害氣體能源的合理開發與應用，提高能源的開采效率。然而在實際的操作過程中，由于有害氣體氣態形式存在礦產環境中，這為共采技術的應用帶來較大的難度。在共采技術實現中可以將抽采有害氣體的鉆孔沿著目標礦層的走向進行排布，通過對現場勘查結果數據的分析，結合礦產區域中的有害氣體含量，設置懸空的數量與分布間隔。

4.3.4 矸石廢料綜合利用技術

礦產開發過程中產生的大量矸石廢料，是污染占用礦源周圍土地資源的主要因素。遵循因地制宜原則，可以將矸石作為原料填充到采空區空間內，即實現了矸石廢料的再利用，也為充填減沉與條帶開采技術提供材料，實現綠色開采技術的綜合應用。

4.3.5 融合現代化的技術手段

在環境保護背景下，地質礦產勘查工作和綠色開采工作都需要充分融合現代化的技術手段，例如在礦產勘查工作中利用全球定位系統和遙感技術，其中全球定位系統的實現原理如圖1所示。

圖1 全球定位系統應用機制

在開采技術的運行過程中可以引入監控系統，實時監測礦產的開采動態，并結合實時信息調整技術的應用方式和開采方案。

5 實證分析

為了證明提出的綠色開采技術創新方案，在實際礦產資源開發工作中的應用效果，設置實證分析實驗。實驗的目的是對比綠色開采技術創新前后的技術效率以及對環境保護工作的影響。選擇一個未開發的煤礦項目作為實證分析的研究項目，實驗項與對比項的初始勘查資源相同，將整個采礦項目按照地理位置劃分成多個區域，分別使用不同的開采技術統計對應的技術效率和減排性能。其中技術效率的統計方法就是計算礦物開采量與其消耗時間的比值，而減排性能就是對比綠色開采技術運行前后環境質量指標的變化情況。經過綠色開采技術的應用，分別得出對應的實證分析結果，如表1所示。

表1 實證分析對比結果

從表1中的數據可以看出，通過綠色開采技術創新方法的應用，綠色開采技術效率得到了有效提升，且從環境的保護性能來看，相比于初始環境數據，應用傳統的綠色開采技術后環境質量下降程度更加嚴重，而應用創新的綠色開采技術后，環境質量與初始數據差異較小，即對環境的破壞程度更低。

6 結語

綜上所述，礦產資源的綠色開采技術作為實現礦產企業可持續發展的重要技術措施，具有不可忽視的發展趨勢。通過綠色開采技術的創新，可以有效的控制礦產資源開采對環境的污染和破壞力度，大大提升了礦產開采效率，同時也對周圍環境進行了保護，有利于實現礦產資源開采的高效化運行與發展。