礦山開采防沉降及綠色開采技術研究

彭海軍

（湖南瀏陽新松礦業科技有限公司，湖南 長沙 410300）

1 礦山開采的防沉降措施

（1）全部充填開采。現階段，在減小地表下沉的各類方法中，以水沙填充頗具代表性。但充填采礦法得以順利應用的關鍵前提在于配套完善的充填設施以及大量的填充材料，其會增加工作量以及成本，施工效率和經濟效益優勢不足，未得到廣泛的應用。

（2）條帶式開采。在開采過程中，需密切關礦層和上覆巖層的組合方式，有效控制采留比，做到開挖一條、保留一條，以維持現場的穩定性。在應用條帶開采的方法后，施工期間會保留部分礦柱形支撐上覆巖層，其能夠有效規避覆巖大幅度移動的問題，在控制地表移動以及變形方面具有良好的應用效果，同時也有利于保證周邊現狀建（構）筑物的穩定性。但條帶式開挖的方法存在采出率較低的問題，面對礦產資源需求量較大的工業環境，該方法的適用性不足。

2 綠色開采技術的特性

（1）高效化特性。①機械化。以機械設備為主要的生產工具，通過對機械設備的調控，提高施工效率，減輕員工的工作強度，同時也能夠規避人為因素的干擾。②自動化。根據開采需求，設定一套具有可行性的編程程序，通過與硬件裝置的聯動，由相應設備以自動化的方式將相關操作落實到位。

（2）無廢化特性。①無廢開采。從開采源頭便采取控制措施，有效減少廢棄物的產生量，在相關技術的支撐作用下，切實提高礦石回采率，減少在此過程中的尾廢產生量。②尾廢充填。以全尾砂充填技術較為典型，其是礦山綠色開采中的關鍵技術，將全尾砂作為填充骨料，經過活化攪拌處理后，及時將其輸送至采場[1]。在該工藝中，尾砂均可作為充填料而使用，無需額外建設尾砂庫，給無廢開采目標的實現夯實了基礎。

3 露天礦開采中的主要環保問題

（1）土地資源遭到破壞。土壤是植物生長的根基，可為之提供充足的營養，因此加強對土地資源的保護至關重要。在露天礦開采過程中，土地資源受損的問題普遍存在，具體體現在礦山工業場地的建設、開山修路、采場剝離等方面。相關工作的開展并未充分關注到可耕種土壤的保存要求，從而出現大范圍的水土流失問題；而在地表植被受損后，對地面的防護效果變差，風力水力的侵蝕作用增強，隨時間的推移，土地沙化。

（2）地質災害。受地面開挖及邊坡開挖的擾動性影響，山體、斜坡的穩定性難以得到保障，巖（土）體伴有變形現象，隨之誘發崩塌、滑坡等事故[2]。此外，礦山開采期間產生的廢石（渣）未得到有效的處理，而是大量堆積在山坡、溝谷中，加之現場強降雨的沖刷作用，易發生泥石流。

（3）固體廢棄物大量堆積。礦石加工期間將產生廢棄的尾礦和廢石，若未采用合理的方法處理此類固體廢棄物，則容易出現溝壑及河道遭淤塞、泄洪阻礙性較強等問題。

（4）水環境遭破壞。礦山開采時產生的廢石和尾礦暴露在大氣中，大量的硫化物在與空氣接觸后發生氧化，由此產生酸雨，酸雨逐步下滲，對深層地下水系造成影響；同時，廢水未達到標準便排放，其向周邊流動，由此污染地表水體，威脅到周邊居民日常生產、生活用水的安全性。

此外，采場內疏干排水的方式也會在一定程度上影響地下水自然流場的穩定狀態，會打破大氣降水、地表水、地下水的均衡關系。例如，地表水和上部含水層的疏干現象較為明顯，表土轉變為疏松的狀態，明顯加劇風蝕和水土流失；含水層水位較正常狀態而言有所下降，此時會破壞地面的穩定性，出現下沉，威脅到周邊建筑物的穩定性。

（5）大氣污染。露天礦山開采過程中存在較為明顯的粉塵污染問題，例如基巖穿孔爆破、巖塊的破碎與裝載等作業場景中均會產生大量的粉塵，且以干燥的地區更為明顯，若現場有大風作用，還易產生塵暴。露天礦山開采過程中有大量運輸車輛通行，其會揚起礦粉，增加大氣中的粉塵濃度，加劇大氣污染。

（6）噪聲污染。露天采場日常運轉中所使用到的設備包含鑿巖鉆機、裝載機、液壓鏟等，其在運行過程中有較為明顯的噪聲污染，平均可達到100dB，而在爆破時將伴有更為明顯的噪聲污染，其會嚴重影響員工的正常工作狀態乃至身心健康，同時也會干擾周邊居民的正常生產與生活。

4 礦山的綠色開采技術

某礦山項目是當地最具規模的招商引資項目，秉承安全可靠、節能環保的生產原則，以創造經濟效益和生態環境效益為重要的發展目標，除日常礦產開采工作外，還高度重視對生態環境的保護。下文則對該礦山項目開采過程中所采用到的一些綠色開采技術展開分析。

（1）土地資源及地質災害防護。按照自上而下的順序分臺階開挖，期間及時清理邊坡的危巖以及浮石，精細修整邊坡角，有效保證邊坡的穩定性，以免其出現崩塌、滑坡等異常狀況。立足于現場開采情況，制定礦山開采生態恢復治理方案，盡可能提高現有平臺的利用率，減少土地資源占用量以及對周邊植被的破壞量。對于第四系表層剝離土，則規劃專用的場地，用于堆放，并將該部分土壤作為后期復墾復綠的覆土。此外，加工場所規劃在兩山體間的沖溝處，易積水，因此修筑排水溝和擋土墻等設施，形成防護。

（2）固體廢棄物的深度利用。①薄覆蓋層選采技術。在本項目中，則高度追求回采率，秉承著減少尾礦的基本開采原則，應用到分塊選采技術。將采掘平盤寬度劃分為多個可滿足設備正常運行要求以及正常開采要求的區塊，再按照水平分層的方法有序開挖，逐層遞進，完成一塊段的開采作業后，再轉向下一塊段，以循序漸進的方式開采，有效提高了開采率。②精細加工。礦石加工中，未超過4.75mm的細料占到總量的20.3%，其中含大量的石屑和石粉，若未合理利用此類材料，則會造成較為明顯的資源浪費。秉承著資源利用率最大化的原則，項目對該類固體廢棄物的類別、特性、含量等做深入的分析，確定細料的應用方向，適配了包含石屑石粉收集技術、機制砂生產關鍵技術在內的多項重要技術，實施精細化加工的模式，有效利用了礦山生產期間產生的廢料，達到“變廢為寶”的效果。

（3）廢水處理。礦山加工篩洗將產生大量的廢水，為最大限度規避廢水污染問題，采取了分級處理的方法，構成“石粉回收預處理→絮凝沉淀→機械脫水”的流程化處理模式，并根據該處理流程建設廢水處理系統。其中，篩洗車間日常運行中所產生的廢水將進入系統集水池，由該處的泵裝置轉至預處理車間內，高效回收廢水中的細砂，再將該部分處理后的廢水轉至輻流式沉淀池，于該處做沉淀處理，得到上清水并流入清水池，再轉至篩選車間，以實現對該部分水的循環利用。輻流式沉淀池底部存在泥漿，可通過泵送的方式轉至污泥池內，用渣漿泵將該處的污泥轉至壓濾機內做脫水處理，形成含水量較低的泥渣，其在帶式輸送機的帶動作用下轉至泥餅暫存堆場，于該處暫時存放。在前述基礎上，通過裝載機和自卸車的聯合運行，運至場外以便綜合利用。關于廢水處理系統的工藝流程，如圖1所示。

圖1 廢水處理系統工藝流程

（4）粉塵控制。①粉塵污染防治。根據現場情況，經對比分析后選用的是溜井-平硐開拓方式，在現場合理規劃開拓道路和溜井的布設位置，并在現有開采程序的基礎上做出優化，從源頭上降低采場的粉塵污染。②適配除塵系統。整合破碎和篩分工序，將此類粉塵產生量較多的工序均安排在密閉車間內完成，以免粉塵向周邊大量傳播。考慮各塵源點的揚塵特點，適配具有可行性的除塵系統，提高粉塵治理水平。

（5）噪聲控制。根據前文分析可知，礦山開采期間多數設備均存在不同程度的噪聲污染，因此需要采取噪聲控制措施。噪聲控制的思路較多，例如利用先進的技術從源頭上削弱噪聲、隔斷噪聲的傳播路徑；注重日常保養與維護，使設備可穩定運行；爆破環節的噪聲污染問題較為嚴重，因此對爆破技術做出優化，采用多排孔延時爆破、多段爆破的方法，在不影響爆破效果的前提下，有效減少每段的裝藥量，以削弱噪聲；應用車間全封閉技術，切斷噪聲的傳播途徑，同時兼顧車間內部員工的要求，在操作時和儀表控制室設置隔音間，確保整個操作環境的噪聲均值可以被控制在65dB(A)以內。

（6）建設期的環保措施。在采場、排土場外修筑截排水溝，并及時清理邊坡穩定性不足的巖塊；在排土場修建砌塊石擋土墻，發揮出其空間分隔作用，將耕作層與一般有效土層分開堆放；合理規劃工序，根據生產目標合理安排施工時間，對施工方案做出優化，盡可能避開雨天和大風天氣，以免出現水土流失量過大的情況；部分生產材料易誘發粉塵，因此對其予以覆蓋。

合理控制施工范圍，在四周布設圍欄，起到安全防護的作用；收集生產期間產生的廢水，做針對性的處理，避免直接排入周邊河流；以無害化的方式處理生產期間產生的生活垃圾；盡可能恢復受損的植被，提高綠化水平，保證生態的完整性。

5 結語

綜上所述，礦山開采是社會經濟發展中較為重要的生產活動，但易出現開采沉降問題，其會導致土地資源受到破壞，難以滿足安全、環保的生產要求。對此，需要合理應用科學的施工技術，有效應對開采沉降問題，盡可能維持現場地層、結構的穩定性。