綠色開采在采礦工程中的重要應用探討

張文強

（山東聯創礦業設計有限公司 山東濟南 250101）

我國的礦產資源非常豐富，除煤礦資源在我國所有的一次性礦產資源中大約占據70%的份額外，鐵礦、金礦、銅礦、石灰石、石膏等非金屬礦產資源在我國也有著非常大的占有量。而在非煤礦山的開采中，就有露天礦與地下礦兩種開采方式，地下礦山的開采對周圍環境的影響較小，而露天開采就會對環境造成很大的影響［1］。在開采的過程中，會出現大量的粉塵，這些粉塵會飄浮在空氣中，如果得不到有效控制，就會影響周邊地區的空氣質量和生態環境。礦產資源是我國工業生產所需的重要能源，其運用在經濟建設和社會發展中起主導性作用。作為重要的資源開采國，我國采礦工程的作業水平明顯上升，能夠充分地保障社會生產和生活需要。近年來，環境安全問題不斷出現，需要相關行業和社會都重視綠色開采的理念，能夠在采礦行業中進行高效的技術應用，減少環境污染的問題。綠色開采能夠預防和修復大部分的環境問題，提升我國經濟建設的總體水平。

1 采礦工程與綠色開采概述

在采礦的過程中，應當最大限度地減少對環境的破壞，同時減少廢棄物的排出。從廣義上來說，采礦工程有著很強的目的性，即對礦產資源進行開采，就會忽略掉開采時出現的其他資源。例如，在大多數非煤礦山的開采及加工過程中，會出現很多的廢石、表土、廢水等，對于這些在采礦過程中出現的其他資源，應當采用合理的方式將其利用起來，提高資源的綜合利用率。傳統露天礦山開采時，這樣做的目的是在技術經濟允許的前提下最大限度地提高礦產資源的利用程度，同時確保開采過程中的安全性。而剝離的表土、廢石等利用價值較低，一般都在采場附近設置排土場進行堆存，這些排土場大量占用土地，也帶來了較大的安全隱患，在一定條件下，容易形成滑塌、泥石流等地質災害。

但是，在綠色采礦的要求下，對于采礦中出現的其他附加礦產資源，也可以尋求其他的方式進行綜合利用，這樣也可以減少礦山建設占用土地，降低采礦作業對原始生態環境的擾動，且能避免排土作業及排土本身產生的安全隱患［2］。綠色開采在本身就有著合理開發與充分利用的特點，使得在實際的采礦中出現的很多資源都能夠得到有效的使用。例如：剝離的表土可以對露天采場邊坡、平臺等進行覆土綠化，還原植被；剝離的廢石可以根據其不同的性質，通過加工建筑骨料、片石、磚瓦、新型合成材料等進行綜合利用，同時，增加附加效益，也可用于凹陷采坑回填、土石方工程等進行妥善處置。通過合理的方式，提高對采礦過程中可能出現的資源利用效率，使得綠色采礦能夠更好地進行。

1.1 采礦工程概述

采礦工程是礦業生產的專業技術項目。我國的采礦事業是從洋務運動時期開始發展起來的，但當時的礦產資源的開采并不是為了工業生產，主要是國門被迫開放導致的被動采挖。改革開放時期，國家以經濟建設為中心，大力發展工業生產，采礦行業從此興起，工業化水平得到非常高效的提升［3］。由于早期的礦業發展并沒有得到技術支持，不僅浪費了大量的人力、物力資源，同時還造成了許多的安全事故，技術裝備的落后程度造成采礦工程的發展一直較為滯后。隨著科技水平的提升，讓采礦工程在近幾十年里形成了較大的規模，為國家經濟帶來巨大經濟效益的同時，也帶來了更多的生態環境問題。

1.2 綠色開采概述

綠色開采是新時代可持續發展的理念下提出的節約資源、提升效率、改善環境的礦山開采方式。綠色開采著重考慮環境污染與經濟發展之間的平衡狀態，提出在自然生態的承載能力下進行合理的資源開發與能源使用。

綠色開采的概念是全球化、社會化、和諧化發展的重要建設內容。全球化是指全球各國、各地區的聯系不斷增強，且產生經濟、政治、安全、生活方式等多層次、多領域的相互聯系，并伴隨全球意識崛起的趨勢。環境污染問題已經成為全世界共同面臨的挑戰，全球化的特征讓綠色開采成為保護資源消耗和生態環境的核心內容。礦產資源在國際發展當中具有重要的能源意義，但目前我國的采礦工程已經造成了嚴重的污染物排放量，超出了環境的承載能力，必須將綠色開采的理念對全世界礦產工程行業進行推廣。社會化是指礦產開采工作需要獲得社會整體的支持，要求各行各業共同提供相應的資金資源補助，執行完善的市場經濟管理體制，利用資源價格政策，對礦產開采進行更加嚴格的管理控制。和諧化是指安全生產與環境治理的和諧共生，由于采礦工程的大力發展，會出現更多的安全問題，造成大量人員、財產的損失，要想解決不和諧的發展方式，就需要將綠色開采進行到底。

2 傳統采礦工程造成的環境影響

2.1 破壞土壤質量

露天開采活動對地貌景觀和土壤的破壞的必然的，主要表現為露天采場開挖損毀，以及運輸道路、工業廣場和排土場等壓占損毀。其中，開挖損毀將地表土壤及植被直接移除，且多與采場剝離的廢石混排，導致礫石入侵，幾乎不可再次利用。壓占損毀前，如沒有對損毀區域原始表土進行剝離，必將導致土壤壓實、礫石侵入，散失土塘功能。在某種程度上，因為傳統的露天開采技術缺少對于上述問題的精細化研究和處理，所以，對于采礦地區的土壤資源造成了嚴重的浪費和大面積占用。

大部分的礦產資源都深埋在土層下，在進行采礦工程的過程中，需要使用大量的機械設備，會造成土質與地形的破壞，并且開采會產生大量的廢棄物排放，長時間留在土壤內部也會造成嚴重的污染問題。現如今，我國土地資源受到水土流失、土地鹽漬化、白色污染等的影響，土壤承受能力達到極限，當夏季降水量增加時，降水會造成大量土層物質伴隨地表徑流匯入河流、湖泊，并在入海口等地勢平緩之處形成堆積，對周邊的生態環境造成持續性的破壞［4］。

2.2 破壞水源環境

深凹露天礦山的開采將對含水層造成破壞，直接導致地下水出現大量的滲出，改變地下水徑流條件，甚至引起比較嚴重的地下水出現漏斗，從而影響當地區域的整體水文地質出現變化。在一定程度上，傳統的采礦技術對于地表的水體也會造成較大的波動，從而導致了很多泉水或者是溝渠水出現干枯現象，嚴重的還會威脅到周圍居民的飲用水安全。采礦工程帶來的水環境問題不僅破壞了自然生態系統，造成大面積水產生物沒有了生存環境，同時還對周邊居民生活環境造成許多影響，沒有干凈、充足的水資源供應，人們的生活與生產活動都得不到基本的保障。傳統的采礦工程設備、技術就比較落后，造成大量的廢水排放，破壞社會環境的自然循環模式。

2.3 破壞生態環境

顧名思義，露天開采必定要對地表或山體進行“開膛破肚”，改變原始地貌景觀。尤其是大型露天礦，每年會有成百萬上千萬噸的礦石產量，同時伴隨甚至超過礦山產量數倍的巨量表土、廢石剝離，短時間內對原生環境影響巨大。而且，過去許多露天礦山，尤其是砂石骨料和飾面石材礦山，由于礦山企業管理水平和專業落后，礦山布局不合理，開采不規范，重開采輕治理，甚至只開發不治理，開采過程中毫不關注環境保護，經常是塵土飛揚，廢石廢渣隨處排放，開采結束后，遺留一片荒山絕壁，宛如刻在綠色大地的一條條傷疤。

3 綠色開采在采礦工程中的重要應用

3.1 規范化開采

露天礦山開采過程的規范化直接影響開采作業對原生環境的破壞、生態修復的難度和效果，同時也影響開采過程中的安全。露天礦山應采用自上而下水平分臺階開采方式，每個臺階高度一般為8～15m，并根據巖性特征等保持45°～70°的坡面角度，當開采至終了境界時，相鄰臺階間必須留設寬度為3～8m的安全平臺或清掃平臺。一是為了保證邊坡的穩定性，防止邊坡坍塌等地質災害的發生；二是利于開采結束后邊坡復綠工程的實施。終了臺階的留設大多情況下會壓覆礦產資源，以往一些礦山為了追求最大經濟效益而不按設計和規范要求留設終了臺階，采用“一面墻”式開采，導致開采結束后形成高達幾十米甚至更高的懸崖絕壁，坡面幾近直立。這些露天采坑根本無法實施有效的坡面復綠手段，視覺效果極差，且存在很大的地質災害隱患，這類采坑必須再次實施削坡工程，以消除安全隱患，改善視覺效果，耗費極大的資金和精力。所以，露天礦山規范化開采是保證開采結束后生態修復效果的前提，也是保障生產安全和地質環境穩定的根本，是實現綠色礦山的基礎。

3.2 土壤保護與利用

綠色開采理念當中，遵循因礦制宜的原則，確定符合本礦的建設方案，制定科學合理的建設計劃，確保堅實可靠的保障措施。在露天采場方面，根據翔實的地質資料，確定科學、合理、經濟的露天開采境界，并通過現代化的測量技術，嚴格按照設計境界進行施工和開采，盡可能避免破壞地表植被和土壤。生產管理方面，根據資源賦存條件、開采技術條件、礦石加工工藝等需求，科學布局，確定開采區、加工區、管理區及交通聯絡路線，以盡量節約土地。剝離物處置方面，通過制訂合理的采剝進度計劃，盡量使得礦山服務期內實現采剝平衡，根據礦山剝離物的特定性質，尋求合理的利用途徑。例如：將剝離的表土用于采場終了平臺覆土、綠化，辦公區及加工區限制區域綠化等；剝離的廢石外銷附近有需求的建材將企業或建筑工地，也可建設獨立的廢石加工車間直接綜合利用，同時增加附加效益；有條件的礦山可通過合理安排采剝計劃，在礦區內部設置臨時排土場或廢石周轉場等場所，用于臨時堆放暫不能綜合處置的廢石，宗旨是最大限度地減少土地損毀與再利用必須損毀的土壤。

3.3 水環境保護

科學設置采礦權是保護水資源不受破壞的最可靠保障。在礦權設置之初，應當對礦區所在地下水分布情況進行合理評估，對于價值相對較低的普通礦山資源，不應破壞地下潛水和承壓水。礦山開采過程中，應采用先進的爆破技術，優化爆破網絡，降低單位產品炸藥消耗量，同時，妥善處置機械設備產生的廢油等，避免這些有毒有害物質淋濾、入滲，對地下水環境造成污染。露天開采工藝一般用水量較少，多為灑水降塵活動，此類用水量小，無法回收，也不會對水環境造成影響。但飾面石材開采時，為了保證成荒率，一般采用機械鋸切方式進行開采，作業過程將使用大量的水用于鋸片冷卻，而冷卻水將沿作業平臺自然排泄并混雜鋸切產生的泥粉［5］。為了避免帶有泥粉的廢水無序排放而對周邊地表水和土壤環境造成污染，石材礦山應設置專門的沉淀池收集工作面廢水，沉淀后的清水可以循環用于生產，既能保護水環境不受影響，又能節約水資源，實現綠色開采。

3.4 生態環境修復

礦山應通過實施土地復綠工程及相關措施，將礦山采礦活動破壞的土地恢復到可供利用的狀態，從而達到改善礦區生態環境，實現土地資源的可持續利用，促進經濟和環境和諧發展的目的。

露天礦山一般都包括露天采場、加工區、辦公區及運輸道路這4 個主要區域。其中，加工區及辦公區一般都是為了礦產品的開發和加工而設置的專門場所，多為相對平坦的地勢，當礦山開采結束后，這些場所也多失去了存在的價值，可將地表建筑和砌體拆除后，通過翻耕、覆土等技術手段，恢復土地功能和植被［6］。

露天采場開采時，將逐步形成終了臺階、終了平臺及坑底平臺。其中，終了臺階高度一般在8～15m之間，呈45°～70°角，通過光面爆破等靠幫控制爆破工藝，可使其表面平整，終了臺階形成后，可實施掛網噴播技術恢復植被，輔以爬山虎等藤蔓植物穩固噴植土。終了平臺一般呈3～8m寬的條帶狀，可在其外側邊緣砌筑擋土墻后，覆土栽植耐旱灌木。坑底平臺一般為較廣闊的平地，有時為山坡型，可直接覆土耕作；有時為凹陷型，因無法自然排水不宜耕作，可根據周邊水源條件，作為小型水庫用于土地灌溉、漁業養殖等［7］。

礦山道路原本是用于連接采場、加工區和辦公區的交通紐帶，且必定與外部道路連通，礦山開采結束后，原有采場、加工區和辦公區均通過各種技術手段實施了生態修復工程，恢復其土地功能，這些道路就可用作鄉間道路繼續服務于修復后的土地。

3.5 綠色礦山管理體系

綠色礦山理念必須貫穿礦山開采、閉坑的全過程，是動態發展的工程。礦山應將綠色礦山管理融入企業管理體系中，建立管理制度，逐層落實綠色礦山規劃、設計、施工、驗收的全過程監督責任，建立自上而下的責任體系，形成目標明確、責任落實、逐級考核的組織構架［8］。加強科學開采、生態環境、節能減排和綜合治理領域的科技創新，不斷提高科技進步與創新水平，推進信息技術與綠色礦山建設的深度融合。設立綠色礦山專項資金科目，確保綠色礦山建設重大工程項目的順利實施，同時構建激勵約束機制，充分運用經濟、行政等多種手段，著力構建促進綠色礦山建設和發展的長效機制。

4 結語

綠色開采是非常重要的工業生產創新理念。建設綠色礦山，并將綠色開采的理念始終貫穿于礦山開采加工的全過程，實現礦區環境生態化、開采方式科學化、資源利用高效化、管理信息數字化和礦區社區和諧化，推行“三位一體”的企業管理新模式和綠色生態，助推礦山發展的嶄新理念，構建資源、環境和社會效益相協調的礦山發展模式，建立綠色礦山建設長效機制，是礦山企業的重要責任。