綠色開(kāi)采在采礦工程中的重要應(yīng)用

謝家旺

（河北峪耳崖黃金礦業(yè)有限責(zé)任公司，河北 承德 067000）

現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展離不開(kāi)各類(lèi)支撐資源的開(kāi)發(fā)和利用，我國(guó)礦產(chǎn)業(yè)也隨著各類(lèi)需求的提升不斷加大著生產(chǎn)力度。然而，由于傳統(tǒng)的礦產(chǎn)開(kāi)采工作受到開(kāi)采技術(shù)手段的限制，生產(chǎn)過(guò)程中常常伴隨著大量的環(huán)境污染。不但嚴(yán)重破壞了礦區(qū)正常的自然生態(tài)鏈，更是影響采礦企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的重要因素。要充分降低開(kāi)采作業(yè)對(duì)環(huán)境造成的破壞程度，必須要加大綠色開(kāi)采技術(shù)的發(fā)展與運(yùn)用，提高礦產(chǎn)單位和施工人員對(duì)生態(tài)保護(hù)的重視程度，推進(jìn)采礦行業(yè)的綠色化發(fā)展進(jìn)程。

一、綠色采礦技術(shù)的概念和其運(yùn)用的重要性

綠色采礦技術(shù)是由于人們對(duì)礦山環(huán)境問(wèn)題的重視程度不斷加大，而發(fā)展起來(lái)的新型采礦技術(shù)。它有著非常明確的含義，要求以安全、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的礦產(chǎn)開(kāi)采手段進(jìn)行礦產(chǎn)資源的開(kāi)采，保障礦山開(kāi)采作業(yè)的綠色、安全與高效。以此實(shí)現(xiàn)礦區(qū)周邊良好生態(tài)和礦產(chǎn)開(kāi)采單位經(jīng)濟(jì)效益的雙保障，推進(jìn)礦產(chǎn)開(kāi)采技術(shù)的現(xiàn)代化和行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。綠色采礦技術(shù)的重要性體現(xiàn)在三個(gè)方面。

（一）采礦工程節(jié)能減排的需要

傳統(tǒng)的采礦技術(shù)伴隨著大量的有害污染物排放，大量未經(jīng)處理的污染物對(duì)礦區(qū)周邊環(huán)境造成了十分嚴(yán)重的影響。綠色采礦技術(shù)可實(shí)現(xiàn)污染物排放的有效控制，充分發(fā)揮生產(chǎn)廢料的利用價(jià)值。例如，伴隨著煤炭的開(kāi)采過(guò)程會(huì)產(chǎn)生大量的煤矸石。作為一種生產(chǎn)廢料，煤矸石的隨意排放將會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，必須對(duì)其排放進(jìn)行嚴(yán)格的控制。在綠色采礦技術(shù)的采礦理念指導(dǎo)下，可利用煤矸石進(jìn)行礦洞采空區(qū)的回填或?qū)⑵渥鳛橹挝锪希浞职l(fā)揮廢料的剩余價(jià)值。此外在采礦作業(yè)結(jié)束后，應(yīng)有針對(duì)性地開(kāi)展礦區(qū)土地的復(fù)墾工作，盡可能恢復(fù)礦區(qū)的自然生態(tài)和土地資源的利用率。

（二）有助于伴生資源的開(kāi)發(fā)

在實(shí)際的采礦作業(yè)中，采礦作業(yè)開(kāi)始前要提前對(duì)礦區(qū)地質(zhì)條件進(jìn)行詳細(xì)的勘探和測(cè)繪工作，特別是對(duì)礦層的水文情況要有科學(xué)而細(xì)致的把握。由于采礦作業(yè)會(huì)對(duì)地下水環(huán)境造成潛在的破壞，某些案例中甚至出現(xiàn)透水等嚴(yán)重的采礦事故，嚴(yán)重威脅采礦作業(yè)的安全。在以往的工程實(shí)踐中，通常未對(duì)礦井水進(jìn)行有效的利用途徑開(kāi)發(fā)，一般采用抽取外排的方式進(jìn)行棄置處理。在綠色開(kāi)采技術(shù)的應(yīng)用中，重新發(fā)掘出礦井水的應(yīng)用場(chǎng)景，實(shí)現(xiàn)了資源利用率的快速提升。同時(shí)，由于一般的煤礦中含有大量的瓦斯氣體，不但是威脅采礦作業(yè)生產(chǎn)安全的重大風(fēng)險(xiǎn)，隨意排放也會(huì)造成嚴(yán)重的大氣污染。綠色開(kāi)采技術(shù)將實(shí)現(xiàn)對(duì)瓦斯氣的回收利用，降低礦業(yè)生產(chǎn)中的物資消耗。

（三）可有效保護(hù)采礦環(huán)境

在礦產(chǎn)開(kāi)采中，由于礦區(qū)的占地范圍極大，相關(guān)工程車(chē)輛出入頻繁，將會(huì)對(duì)礦區(qū)周邊環(huán)境造成嚴(yán)重的破壞。在綠色開(kāi)采技術(shù)的含義中，對(duì)礦區(qū)周邊環(huán)境的保護(hù)和修繕占據(jù)著非常重要的地位，可以通過(guò)相關(guān)綠色化技術(shù)降低礦產(chǎn)資源開(kāi)采對(duì)周邊環(huán)境的污染。由于礦產(chǎn)開(kāi)采會(huì)對(duì)地表或巖層造成結(jié)構(gòu)性的破壞，不但會(huì)影響地下水的走向，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成采礦坑洞的塌陷，嚴(yán)重威脅周邊環(huán)境的完整性。因此綠色開(kāi)采技術(shù)的應(yīng)用有著極其重要的意義。

二、礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)對(duì)環(huán)境問(wèn)題的潛在威脅

礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)對(duì)環(huán)境有著非常明顯的影響。相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，我國(guó)因礦產(chǎn)開(kāi)采導(dǎo)致的土地沉陷總面積已經(jīng)突破4000 公頃，同時(shí)煤礦開(kāi)采也對(duì)水資源造成了嚴(yán)重的威脅，地下水系受到嚴(yán)重污染只是一個(gè)方面，此外礦區(qū)所在地區(qū)的地下水位也會(huì)因采礦作業(yè)的開(kāi)展發(fā)生變化。自然環(huán)境與地下水的污染還不全面，生產(chǎn)過(guò)程中諸如二氧化碳和二氧化硫的排放也會(huì)導(dǎo)致空氣酸化和溫室效應(yīng)。

三、礦產(chǎn)開(kāi)采中綠色開(kāi)采技術(shù)的應(yīng)用方式

（一）充填采礦技術(shù)

綠色充填采礦技術(shù)提出的主要目的是為了在預(yù)防地表沉降的同時(shí)改善支撐礦柱的受力狀態(tài)，搭建結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的向上回采的工作平臺(tái)。在具體的充填采礦技術(shù)實(shí)施過(guò)程中，通常采用工業(yè)固體廢棄物、煤矸石等材料進(jìn)行回填和建筑作業(yè)，可以有效降低采礦作業(yè)的廢棄物排放和地表礦基沉降風(fēng)險(xiǎn)，保障礦產(chǎn)工區(qū)的安全，降低礦產(chǎn)過(guò)程中的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染。充填采礦技術(shù)在保護(hù)礦區(qū)地質(zhì)生態(tài)環(huán)境的同時(shí)有效避免了人為因素導(dǎo)致的地質(zhì)災(zāi)害問(wèn)題。礦產(chǎn)開(kāi)采傳統(tǒng)方法不但會(huì)對(duì)礦區(qū)周邊環(huán)境造成嚴(yán)重污染，也會(huì)拉高生產(chǎn)成本，相比之下劣勢(shì)較為明顯。

從填充材料的角度對(duì)充填采礦技術(shù)進(jìn)行分類(lèi)，可以分為干式填充法、水力填充法、膠結(jié)充填法。三種方法之中干式填充法是最早被應(yīng)用的方法，但也存在著生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、采礦成本高等明顯的缺點(diǎn)。要實(shí)現(xiàn)對(duì)充填采礦技術(shù)的合理應(yīng)用，要遵循以下幾個(gè)步驟。第一，針對(duì)盤(pán)區(qū)和礦段開(kāi)展階梯化礦體劃分；第二，修整采礦通道進(jìn)行采礦環(huán)境再造；第三，要在人工頂住中預(yù)先留出一定數(shù)目的小井，為礦基填充、施工人員通行和通風(fēng)設(shè)備留出必備的通道；第四，在底部的人工底柱上預(yù)制放礦口；第五，落礦回踩，將礦物資運(yùn)送出礦井后通過(guò)預(yù)制的放礦口進(jìn)行填充作業(yè)。

（二）地下水優(yōu)化處理技術(shù)

由于礦區(qū)的采礦作業(yè)中需要及時(shí)將大量的水資源排出，嚴(yán)重威脅礦區(qū)周邊的自然生態(tài)環(huán)境，也會(huì)嚴(yán)重影響礦井內(nèi)采礦工人的生命安全。大量的水資源浪費(fèi)成為阻斷采礦作業(yè)物資循環(huán)的關(guān)鍵因素，如果可以對(duì)地下水進(jìn)行一定程度的優(yōu)化處理，可以實(shí)現(xiàn)較高程度的水資源循環(huán)利用。將地下水污水防治工作和煤矸石回填結(jié)合，將大大緩解采礦工區(qū)緊張的用水需求，同時(shí)大大降低對(duì)地下水資源的污染。

當(dāng)前現(xiàn)行的地下水優(yōu)化處理方法主要分為沉淀法、混凝沉淀法和混凝沉淀過(guò)濾法等，這三種方法各有具備針對(duì)性的應(yīng)用場(chǎng)景。沉淀或混凝土沉淀處理技術(shù)適用于對(duì)污水進(jìn)行預(yù)處理后直接排放的工作需求；混凝沉淀過(guò)濾處理技術(shù)適用于處理后作為生產(chǎn)用水的工作需求，此時(shí)還需對(duì)污水進(jìn)行合理的消毒、凈化或淡化處理。

（三）節(jié)水技術(shù)

在實(shí)際工程開(kāi)展過(guò)程中，大量開(kāi)采地下水存在客觀(guān)層面的實(shí)際困難，也為礦產(chǎn)開(kāi)采的成本控制帶來(lái)極大的風(fēng)險(xiǎn)。實(shí)際案例表明，隨著地下水的不斷外排，礦區(qū)周邊地下水出現(xiàn)水位下降、水污染加重等現(xiàn)象。在礦產(chǎn)開(kāi)采中融合節(jié)水技術(shù)具有非常明顯的現(xiàn)實(shí)意義，特別是在某些存在嚴(yán)重缺水問(wèn)題的礦產(chǎn)地區(qū)，節(jié)水礦產(chǎn)開(kāi)采技術(shù)可以有效保障地下水的質(zhì)量和可靠供應(yīng)。

（四）共采技術(shù)

一直以來(lái)煤礦中的瓦斯問(wèn)題都是礦產(chǎn)資源開(kāi)采作業(yè)的嚴(yán)重安全威脅，瓦斯爆炸等現(xiàn)象常有發(fā)生。工程實(shí)踐中，礦產(chǎn)開(kāi)采單位通常借助通風(fēng)設(shè)備將礦井內(nèi)的高濃度瓦斯排出礦道。這種方法雖然在一定程度上保障了礦產(chǎn)資源開(kāi)采的安全性，但也隱含了嚴(yán)重的資源浪費(fèi)現(xiàn)象。近年來(lái)，煤和瓦斯共同開(kāi)采的理念在行業(yè)中逐漸發(fā)展起來(lái)。共采技術(shù)的核心理念可用一井三用來(lái)概括，是將煤炭開(kāi)采的區(qū)域進(jìn)行功能性的劃分，通過(guò)地面井對(duì)規(guī)劃區(qū)的瓦斯進(jìn)行采集，采動(dòng)區(qū)的地層壓力將在地面形成巨大的裂隙，便于瓦斯的采集。

結(jié)束語(yǔ)：現(xiàn)階段，我國(guó)礦產(chǎn)資源開(kāi)采的技術(shù)和方法還有待改進(jìn)。由于傳統(tǒng)的開(kāi)采方法將對(duì)礦區(qū)環(huán)境和地下水系造成嚴(yán)重的污染，急需提出采用綠色開(kāi)采的技術(shù)對(duì)采礦工程進(jìn)行優(yōu)化與提升。本文從綠色采礦技術(shù)的概念及其運(yùn)用的重要性入手，簡(jiǎn)述了傳統(tǒng)礦產(chǎn)開(kāi)采方法中存在的巨大弊端，有針對(duì)性地提出了充填采礦技術(shù)、地下水優(yōu)化處理技術(shù)、節(jié)水技術(shù)和共采技術(shù)等優(yōu)化方法，為相關(guān)從業(yè)人員提供參考。