礦產勘查技術手段推動礦產資源綠色開采的意義

初國棟，隋天靜

現階段，由于我國各項技術手段都得到了很大提升，因此關于地質礦產勘測技術也得到了前所未有的進步。但就目前所取得的成果來看，遠遠沒有達到令人滿意的程度，具體原因在于技術設備的不斷升級，也隨之引發了人們對地質環境修復問題的更多關注，因此需要相關部門與專業學者不斷加大研發力度，以此為礦產行業提供源源不絕的技術支持與人才支持。基于此，本文遵循國家“節約資源、保護環境”的基本國策，對礦產勘查技術與綠色開采的意義展開研究，希望能夠在規范礦物資源開發工作的基礎上，提出更加高效、更加環保的施工技術手段。

1 現階段我國的礦產現狀分析

礦脈結構的形成不僅需要漫長的地質年代，同時還需要具備適宜的地質條件，最終受到水下或泥沙的天然礦化作用才能夠積累到足夠厚層，由此可見礦產資源的形成極為珍貴且稀少。礦產資源在開采過程中，通常會根據礦產儲備位置的不同采用“露天采掘”或“地下采掘”兩種方式，其中前者主要針對地下礦產距離地表較為接近的情況，只需要使用設備直接剝離地表土層即可進行開采；后者的開采情況則較為復雜，首先是礦產埋藏地點通常距離地表較遠，故而需要使用向下開井的方式進行采掘；其次地下結構較為復雜，人們需要綜合考慮地下含水量、土層分布，以及人員作業的安全問題，故而需要布設復雜的地下交通結構，如巷道、井硐和采掘面等等，不僅作業情況較為復雜，同時極易對地質環境造成影響擾動。

目前我國的分布的礦產資源中，主要以侏羅紀、石炭紀、第三紀以及二疊紀的地層產礦最多，故而埋礦地點較深，進行礦產采掘過程中只能以“地下采掘”為主。此外我國地大物博，分布的礦產資源極為豐富，已發現礦產多達171種，其中探明儲量的礦產為159種。但遺憾的是這些礦產資源中大多以貧礦為主，且單一礦床稀少，大多以共生、伴生礦產多。如此也就導致了我國礦產人均占有量為世界平均水平的58%，居世界第53位，這一數值并不算是較為理想。此外，從2010年起，我國縣級以上有色金屬礦約有50%以上關閉，直接失去40%產能，發展至2020年僅存20%左右的礦山尚在為維持。

針對這一現象，傳統的礦產勘測技術已經明顯無法滿足人口增長以及經濟發展帶來的現實需求。為此對于我國礦產行業來說，一方面需要積極研發新型技術實現找礦的新突破，開展礦山深部及外圍找礦，并重視新類型礦床的找礦；同時也需要重點強調“綠色開采”工作理念，避免資源開發工作對生態環境造成不可修復的影響。

2 礦產勘探工作的原則初探

2.1 強化統籌規劃工作

礦產采掘是一項系統性很強并具有一定風險的工作，其工作內容不僅會對原本穩定的地質結構產生影響，同時還決定著工作人員的生命安全乃至工作成本。故此在前期勘探工作中，地質勘查人員需要全面了解各部門的工作需求來提供詳細的地質數據，包括礦脈的主體結構、分布特征、地質構成以及巖層性質等等。以便于采掘部門進行現場作業的過程中能夠合理規劃巷道分布，并制定科學的開采計劃，以避免對周邊環境造成較大的擾動，甚至對地下原有礦儲造成破壞，從而造成資源的無謂浪費。

2.2 合理分配

地質勘測的數據成果極為豐富，包括地下水文、巖土性質以及地表的環境信息等等。同時作業環境由于是在戶外進行，不但整體工作量較為龐大，同時還極易受到天氣等環境因素的干擾。因此勘測部門在進行籌備工作的過程中，需要對現場的物資、設備、人員進行合理分配，根據勘測工作的具體內容以及工作性質做好相應的規劃工作，以便于能夠有效降低工作難度，同時提高勘測的準確性。此外，工作人員還需要確保不同的地質勘測結果能夠有效利用，根據不同的地質數據來確認采礦的工具、設備、方案以及安全保障措施，如此體現地質勘測的實際價值，并為后續施工行為提供更加可靠的依據。

2.3 重點勘探

勘測人員需要在地質勘測過程中根據各類信息來判斷地下礦藏的整體價值，包括其相關的伴生礦與共生礦等資源含量，以便于確認勘測重點，更好的對地下礦脈信息進行把握。具體而言，即強調勘測人員需要確認地下礦產主要集中的位置所在，并分析其具體含量以及資源類型，從而選擇合理的開采位置，并根據地下實際情況來制定各類工作方案，以便于減少對周圍環境的擾動。除此之外，最關鍵的便是要綜合考慮修復環境成本，以及施工過程中面臨的技術難點等相關問題，并將其與礦藏價值之間進行對比，判斷是否具有實際開采必要？開采后的環境修復費用是否與礦藏價值相當？這一點也是當前人們不斷強調使用“綠色開采”技術的關鍵，只有減少減少采掘行為對環境造成的破壞，才能夠體現出礦產資源的最大價值。

2.4 技術創新

隨著信息技術的不斷發展，隨著信息技術的不斷發展，越來越多的智能化勘測手段開始涌入到人們視野當中。這些技術不僅能夠更加精確的對地下礦藏資源驚醒定位，同時更關鍵的是可以顯示出地下更深處的礦藏信息，可以幫助人們找到更多珍貴的礦產資源。除此之外，以往人們在采掘過程中面臨的主要問題便是難以對礦井環境進行全面檢測，如此也是造成安全問題乃至環境污染問題的主要因素之一。而隨著信號傳輸技術與智能采集技術的快速發展，人們能夠實現更加高效精準的探測地下環境變化，從而能夠提前做出預防措施，解決了更多采掘過程中的技術難題。

3 綠色開采技術分析

3.1 共采技術

所謂“共采”即指在施工作業過程中提高對人工作業的開展效率，在采掘礦產的過程中同步對其伴生能源進行采集，從而減少資源的無謂浪費，并最大限度上發揮出礦產資源的實際價值。例如煤礦在漫長的形成過程中，往往會伴隨產生一些瓦斯能源。這一類能源不僅本身具有一定的經濟價值，同時如不對其進行妥善處理，還會對人的生命安全產生威脅。因此要求施工過程中制定合理的技術方案，針對施工過程進行有效控制，在確保對煤礦資源充分采集的同時，也要選用有效手段對瓦斯能源進行收集，從而實現統一開采的目的。

3.2 保水技術

礦產開采過程中由于使用井下作業，因此在經過地下含水層的過程中會受到地下水的干擾影響。“保水作業”機制在降低這一影響同時對水資源合理處置，保護地下水不受污染并將其轉化為采掘的助力。具體措施主要有以下幾種：

（1）降低導水斷裂帶高度。即指對條帶式采掘面進行跳躍施工的方式，從而減少對頂層巖層的影響，并避免作業面形成導水斷裂帶從而造成水資源流失。具體措施可采用小條帶采掘，并通過注漿手段對采空區的巖體進行加固，最后對上浮巖層進行開采從而減低人工作業帶來的擾動。如圖一所示。

（2）對于埋藏位置較為接近地表層的礦產，施工單位可以設置長度在200m以上的長壁作業面，通過強度在8000kN左右的液壓支架配合施工，以此提高分散作業面承受的荷載重力，避免施工過程導致基巖破壞從而造成水資源流失。此外施工過程中還需要注意日平均掘進深度應控制15m以上，同時作業面周圍15m～50m內的區域應進行局部填充，以此進一步提高地基土的承載能力。

4 礦產勘查技術手段推動礦產資源綠色開采的意義

4.1 綠色開采能減少礦山的環境影響

之所以強調礦產挖掘會對生態環境造成影響，源于采掘過程中不僅會對地質環境造成巨大的擾動，同時還會產生一些有害物質或氣體，對地下水源乃至空氣造成危害。也正因如此人們開始重視“綠色開采”技術在環境保護方面所起到的重要作用，旨在減少施工擾動的同時，也進一步提升礦產價值，以此體現其全部開采效益。具體而言，“綠色開采”主要包括以下幾個方面：

（1）限厚開采。過度采掘會造成地下采空區擴張，從而影響對地表的支撐能力，以及妨礙植物從地下吸取水分，進而對環境產生嚴重破壞。因此在進行采掘之前可根據礦產分布厚度從而確定合理的采掘范圍，并只對固定高度內的礦產進行開發，以此降低采掘行為對環境的負面擾動。

（2）分層開采。對于一些厚度較大的礦床實施緩斜分層開采，以此控制地表沉陷或變形，并避免地下斷層的出現。在施工之前需要對地下礦產的分布進行全面掌控，繞過礦產儲備不佳的區域，確保對礦產資源進行最大限度的開發。

（3）潔凈開采。礦物采集過程中會產生矸石以及大量礦物廢渣，這些物質暴露在空氣下會產生氣體乃至環境污染，因此需要施工單位另外支出成本對其進行處理。潔凈開采即指采掘過程中產生的矸石直接充填在已經廢棄的巷道與硐室中，既避免采空區的擴大，同時也避免對環境產生破壞。

4.2 同位成礦技術定位礦產資源

“同位成礦”是一種極為穩定的礦產勘測技術，其主要應用優勢在于能夠精準定位地下礦脈結構，避免在施工作業過程中對礦脈周圍非礦產資源地帶產生影響。傳統的人工開采模式中，由于對礦產資源的地下分布結構無法做到全面了解，因此常常出現盲目作業的現象，不僅無法對礦產資源進行充分開采，同時還會對礦脈周邊的生態環境、河流、地下水造成污染，嚴重違背了“可持續發展”理念。因此隨著如今各項技術手段的不斷升級，以及人們對于礦產分布規律的深入把握，因此逐漸形成了“同位成礦”這一先進采掘技術，不僅能夠幫助人們對礦山周邊的地形、地貌做到全面了解，同時好能夠保證勘測精度與開采質量。

具體而言，“同位成礦”即指通過地質礦物學研究，掌握不同礦物在各類地質結構中的形成周期，進而綜合考慮多項地質因素從而判斷其成礦規律，以此作為依據對特定區域內的礦床分布結構進行數據庫推理，從而把握礦產存儲的具體位置。這樣的找礦技術能夠適用于各種地質結構復雜礦產區域，對于一些大型礦床也有著極為出色的應用優勢，不僅能夠提高人工勘測效率，同時也避免了采掘過程中出現誤差，進而在浪費人力物力的同時，也對生態環境造成影響。

4.3 地磁測量辨別礦床位置

“綠色開采”技術的基本原則之一，便是要在采掘礦產之后能夠盡快實現土地復墾，避免造成不可修復的影響，導致土地植被面積減少。例如水土流失、土壤污染以及土地養分損失等等。但是在傳統技術手段當中，無論是鉆探勘測還是施工采掘，都會對現場原有地質結構造成嚴重影響，并且在此過程中還會產生大量的施工廢渣，以及各類機械設備排放的廢氣、水、油等等，均會對后續的土地治理造成影響，甚至個別受到極端破壞地區需要漫長修復周期才能夠還原本有生態環境。

于是針對這一現象，人們研發了“地磁測量”找礦技術，在實現精準定位礦床位置的同時，也避免了勘測行為對地質結構造成污染，從而出現不可彌補的嚴重損傷。其技術原理是根據地脈磁場會隨著時間與空間的變化而產生波動，而這種波動一旦受到地下礦物資源的干擾便會呈現出其他變化，進而人們可以以此為基礎對埋藏在地下深處的礦產資源進行定位。由于采用的是非物理勘測手段，因此在進行測量的過程中不會產生固態垃圾以及氣體遺留，從而在最大限度上避免了土地污染的現象發生。

4.4 開源節流以實現節能開采

在進行礦產采掘的過程中，由于要提高作業效率，故此不得不依賴大量重型機械來輔助施工，如此便不可避免會導致出現能源損耗問題。然而過度頻繁的使用機械設備，不僅會對當地生態環境造成污染，同時產生的巨大成本支出也會降低礦產開采的實際價值，使得施工企業無法獲得理想的預期回報值。于是針對這一現象，人們需要盡量避免在勘測階段使用各類耗能設備，同時盡可能提高礦脈勘測精度，以減少機械成本的無謂支出。

為此在施工作業過程中，相關技術人員需要加強對“地質運動理論”的掌握，基于地質體運動特點，實現多尺度、多方位的進行地質找礦工作。并根據現場的地質環境特征，按照礦帶的形成時間與空間走向去分析礦床的具體范圍。以此結合實際情況來制定詳細的施工計劃，從而有效降低人工開采帶來的損耗，并實現節能減排工作目標。

4.5 產業復位改革模式以提升回采率

礦產是經過漫長地質年代才最終形成的寶貴資源，其在開采過程中往往具備不可再生的特性，因此需要不斷轉移采掘面位置來尋找新的礦脈資源，由此便導致了大量挖掘礦井、巷道、礦區、采區的形成。這一過程中不僅會產生大量的資源浪費以及損耗，同時還會對周邊環境造成極大負擔，最終導致耗盡地下資源，使得地區失去可二次開發的價值。因此對于施工單位來說，不能夠僅僅只是關注眼前利益，而是應當以發展的目光看待礦產采掘問題，使資源不至于一次性枯竭，而是能夠循環開采、循環利用，以此形成產業復位改革的良好工作局面。

例如，在進行礦產采集的過程中，地下往往不僅存在一種可開采能源，還包括許多煤層氣、礦井水等等。若是一次性對地下礦產資源進行徹底采掘，那么還會導致其伴生的其他珍貴材料也一同隨之消失。故此在此進行地質勘測的過程中，要求工作人員把握相應的成礦規律，通過地下礦產的儲備類型來判斷其可能存在的伴生資源，進而制定合理的施工開采順序，避免造成資源的毀滅性枯竭。

4.6 WiFi井下通訊技術

WiFi井下通訊技術是一種采用802.11b標準的信號傳輸手段，將其應用于礦產勘測工作中，可以將井下勘測設備與多臺手機或電腦終端進行對接，從而幫助工作人員實時獲取礦產井下作業數據，不僅能夠為礦產開采提供強大的后備保障，同時也能夠持續對井下作業環境進行監測，確保能夠有效控制開采行為對生態環境帶來的擾動破壞，從而實現了礦產綠色開采的工作目標。

例如，配合GIS地理信息坐標系統的使用，可以建立井下作業空間的坐標模型，隨后在進行人工開采的過程中，可以通過地質雷達等探測設備的持續定時監測，對礦產的儲量情況進行全程關注，避免出現過度開采的現象造成礦產資源枯竭。除此之外，通過裝載不同的傳感器設備，還能夠同時對井下的空氣質量、地下水含量等相關信息進行關注，進一步保證了礦產周邊的生態環境不受損害。

5 結語

綜上所述，礦產是人類社會發展過程中不可或缺的重要資源，然后而過度采掘或不科學的開發行為僅僅只能夠帶給人們一時利益，留下的環境隱患卻是需要付出更多的代價才能夠有效消除。為此本文基于“綠色開采”理念深入分析了礦產開采以及相關的采掘技術，希望能夠起到一定的參考作用，并促進礦產采掘效益的最大化。