綠色開采技術(shù)在采礦工程中的應(yīng)用分析

楊祥飛

(中建材西南勘測設(shè)計(jì)有限公司，四川 成都 610000)

0 引 言

作為決定國家整體經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵資源，礦產(chǎn)的重要性毋庸置疑，其開采技術(shù)整體呈現(xiàn)快速發(fā)展的完善與更新趨勢，繼而滿足了對于礦產(chǎn)資源不斷提升的基本需求。但由于礦產(chǎn)資源的特殊性，使得其在開采環(huán)節(jié)將會產(chǎn)生大量廢棄物，在對周邊居民工作生活狀態(tài)造成影響的同時(shí)，也對周邊環(huán)境造成了無法估量的嚴(yán)重破壞。因此，結(jié)合采礦工程的實(shí)際特點(diǎn)，深入分析綠色開采技術(shù)的實(shí)踐應(yīng)用過程具有極為重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 由于礦產(chǎn)開采致使生態(tài)環(huán)境受到不良影響的深入分析

1.1 水資源

由于礦產(chǎn)資源多數(shù)存在于較深地層，這使得在開采礦產(chǎn)的同時(shí)必然會影響到地下水位的正常變化。從實(shí)際開采情況來看，不僅會導(dǎo)致重合位置的地下水位下降，部分區(qū)域甚至出現(xiàn)了降落漏斗現(xiàn)象，不利于水資源的后續(xù)使用，且表現(xiàn)出了持續(xù)性特征。再加上區(qū)域礦產(chǎn)開采完成后，地層結(jié)構(gòu)也將發(fā)生一定程度的改變，地表的嚴(yán)重形變無論對于地表水位還是地下水的正常流動狀態(tài)均將造成不良影響，導(dǎo)致河流污染、河道干枯等現(xiàn)象較為常見[1]。而作為人們賴以生存的主要資源，地表水被破壞后，不僅會對人們正常工作與生活帶來不良影響，也會對國家的工業(yè)、農(nóng)業(yè)發(fā)展速度造成較大制約。

1.2 大氣環(huán)境

礦產(chǎn)資源在開采過程中，會經(jīng)常性地伴隨釋放氣體，較為常見的氣體包括瓦斯、二氧化硫、二氧化碳等。以二氧化碳為例，其在被大量釋放入空氣后，將會導(dǎo)致區(qū)域乃至全球溫室效應(yīng)加劇。而二氧化硫氣體則本身具有毒害性，其在被釋放入大氣后，將會伴隨雨水一同下降到地面從而形成酸雨，破壞土地酸堿平衡狀態(tài)，對動植物以及人們的身體健康皆會造成影響[2]。在對過往礦產(chǎn)資源開采數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)與分析后可以看到，以煤炭礦產(chǎn)為例，每一年開采所同步釋放的瓦斯量在150億m3左右，其危害程度可見一斑，這也是對綠色開采技術(shù)需求較為迫切的主要原因。

1.3 土地資源

位于地表所生長的全部植被，均會受到礦產(chǎn)開采過程的破壞性影響，在損失農(nóng)作物經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也將會由于植被大量消失致使出現(xiàn)嚴(yán)重的區(qū)域水土流失現(xiàn)象。長此以往，甚至?xí)?dǎo)致土地荒漠化，且表現(xiàn)出了逐步向周邊擴(kuò)張的不良態(tài)勢[3]。再加上礦產(chǎn)開采過程中將會產(chǎn)生大量廢棄物，堆積在地表將浪費(fèi)大量土地資源。部分區(qū)域由于過度開發(fā)，使得地下空洞面積迅速擴(kuò)大，地表變形、塌陷等情況屢見不鮮，過往經(jīng)由多年發(fā)展所積攢的地表腐殖土，將會集中陷入地底，從而對我國農(nóng)業(yè)發(fā)展造成無法估量的嚴(yán)重影響。

2 綠色開采技術(shù)應(yīng)用優(yōu)勢分析

在將綠色開采技術(shù)融入實(shí)際礦產(chǎn)資源開采過程后，由于實(shí)現(xiàn)了資源的二次利用與資源優(yōu)化目標(biāo)，開采環(huán)節(jié)對于周邊環(huán)境的影響明顯降低，礦產(chǎn)開采所帶來的經(jīng)濟(jì)效益也同步得同時(shí)提升。此類技術(shù)的應(yīng)用，在考慮到資源開采有效性與完整性的同時(shí)，也將同步分析開采過程中對周邊土地可能帶來的不良影響，為最大限度地降低破壞效果、提升社會效益提供完備條件。

在綠色開采技術(shù)的理論指導(dǎo)下，聯(lián)系實(shí)際資源條件后制定了針對現(xiàn)有廢棄物資源的二次利用方案，從而實(shí)現(xiàn)了賦存瓦斯等一系列附加物質(zhì)價(jià)值充分發(fā)揮的目標(biāo)，達(dá)到了綠色開采技術(shù)的資源化應(yīng)用目的。以煤炭資源開采環(huán)節(jié)為例，煤層中所包含的大量賦存瓦斯的主要構(gòu)成物質(zhì)為煤層氣，甲烷占比較高的特點(diǎn)使得其經(jīng)常會被予以同步消除處理[4]。而在利用綠色開采技術(shù)后，瓦斯卻能夠作為一類具有清潔特質(zhì)的能源，在針對煤層氣做有效處理后達(dá)到二次利用的目的，提高煤炭開采經(jīng)濟(jì)價(jià)值的同時(shí)，也同樣提升了區(qū)域環(huán)保效益；礦產(chǎn)資源在開采前，應(yīng)依照其水文地質(zhì)特點(diǎn)與類型予以劃分，并聯(lián)系其地表與地下涌水量、水害以及防治條件等制定處理方案。在此前提下，綠色開采技術(shù)的應(yīng)用充分發(fā)揮了地表水的實(shí)用價(jià)值，且避免了二次污染情況的出現(xiàn)。此外，礦產(chǎn)開采過程中所產(chǎn)出的各種廢棄物，也能夠在經(jīng)過一定技術(shù)處理后發(fā)揮其區(qū)域復(fù)墾材料或制磚的應(yīng)用價(jià)值，為充分發(fā)揮其資源再利用價(jià)值奠定基礎(chǔ)。

3 采礦過程中綠色開采技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

3.1 充填開采技術(shù)

作為綠色開采技術(shù)的常見類型，該技術(shù)從實(shí)踐角度考慮一般又被分為置換與水泥接縫填充兩類。充填技術(shù)應(yīng)用后從實(shí)踐情況看表現(xiàn)出了明顯優(yōu)勢，在降低地表結(jié)構(gòu)沉陷風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)，也能夠根據(jù)實(shí)際需要對礦柱受力形態(tài)予以改變，繼而為開采作業(yè)環(huán)節(jié)提供持續(xù)向上回采的平臺條件[5]。充填技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用條件下，所產(chǎn)生的一系列礦產(chǎn)開采廢棄物(煤矸石等)，均達(dá)到了科學(xué)應(yīng)用的目的，從而有效降低了區(qū)域廢棄物比例與土地測繪風(fēng)險(xiǎn)，既提高了開采效益，也起到了保護(hù)周邊生態(tài)環(huán)境的作用，這也是該技術(shù)在當(dāng)下得以廣泛應(yīng)用的主要原因。

對于礦產(chǎn)資源開發(fā)區(qū)域來說，是否應(yīng)用科學(xué)、綠色的開采技術(shù)與區(qū)域環(huán)境狀況息息相關(guān)。若采用傳統(tǒng)開采技術(shù)，由于廢棄物等未經(jīng)處理將會對環(huán)境造成極大破壞，且同時(shí)降低開采效益并提高附加成本。以充填開采技術(shù)為例，相較傳統(tǒng)開采技術(shù)，其無論是運(yùn)輸方式還是空洞填充材料均有所不同，根據(jù)不同的區(qū)域地層結(jié)構(gòu)特征，其又被分為水力充填、膠結(jié)充填以及干式充填[6]。干式充填技術(shù)不僅成本較高，且人員工作強(qiáng)度大，整體效率較低。因此，在實(shí)際采礦環(huán)節(jié)，首先應(yīng)依照礦區(qū)的實(shí)際開采條件與具體情況，做好礦體分區(qū)工作，以保證開采的合理性。同時(shí)，需要強(qiáng)化各個(gè)開采區(qū)域的環(huán)境保護(hù)，創(chuàng)設(shè)良好的開采條件。建議在所構(gòu)建的人工頂柱位置預(yù)留合適小井，以達(dá)到后期填充目的。

3.2 地下水處理技術(shù)

水資源排放是礦產(chǎn)開采過程中必然會遭遇到的問題，若無法確保排水處理的及時(shí)性，則將會在水資源短時(shí)間內(nèi)大量聚集后，影響到礦區(qū)的周邊環(huán)境，導(dǎo)致大量的資源浪費(fèi)，不利于礦業(yè)單位保持未來可持續(xù)性的發(fā)展態(tài)勢，導(dǎo)致其無論是社會效益還是經(jīng)濟(jì)效益均將受到不同程度的影響。因此，學(xué)會應(yīng)用綠色開采技術(shù)，能夠達(dá)到對地下水予以二次優(yōu)化處理的目的，并有效降低工程水污染程度。污水回用是礦產(chǎn)資源開采發(fā)展的整體態(tài)勢，在實(shí)現(xiàn)防污與回用有效結(jié)合的目標(biāo)條件下，使采礦環(huán)節(jié)的水資源供需矛盾得到了有效解決，為消除地表水體污染影響奠定了基礎(chǔ)。沉淀、混凝土沉淀過濾等是常見的污水處理方法，應(yīng)根據(jù)礦產(chǎn)開采的具體類型并聯(lián)系礦區(qū)的實(shí)際開采情況，制定科學(xué)合理的污水處理方案，以避免出現(xiàn)區(qū)域地下水資源遭受到嚴(yán)重破壞的現(xiàn)象。

3.3 瓦斯共采與矸石處理技術(shù)

煤炭與瓦斯共同采取的綠色礦產(chǎn)資源開采方案，具有最大限度降低煤炭開采環(huán)節(jié)資源浪費(fèi)與消除環(huán)境不良影響等諸多優(yōu)勢。該技術(shù)的應(yīng)用主要是在完成煤炭開采任務(wù)后，通過利用瓦斯抽離技術(shù)對由于圍巖壓力迅速下降而釋放出的瓦斯氣體予以處理，煤炭與瓦斯獲得了同步利用條件，繼而提高了整體開采效益。此外，還可以通過使用開采前將賦存礦層中瓦斯做分離處理的方式，以實(shí)現(xiàn)瓦斯與煤炭資源共采利用的目標(biāo)。

針對在礦產(chǎn)開采環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的諸多矸石做有效處理，在最大限度降低由于矸石對周邊環(huán)境所造成破壞的同時(shí)，也能夠有效提升礦產(chǎn)開采率與利用率，繼而幫助提高開采效益與經(jīng)濟(jì)價(jià)值。當(dāng)下所應(yīng)用的矸石處理技術(shù)，主要應(yīng)用方向?yàn)榻ㄖ牧限D(zhuǎn)化與金屬提煉。將矸石轉(zhuǎn)化為建材，在避免污染的同時(shí)也能夠降低建筑建設(shè)成本；而在進(jìn)行金屬提煉后，將充分發(fā)揮矸石價(jià)值，提高其利用率以實(shí)現(xiàn)綠色開采的最終目標(biāo)。

3.4 保水處理與分層注漿技術(shù)

該技術(shù)簡單來說就是針對礦層地質(zhì)與水位變化情況進(jìn)行的監(jiān)測，是降低礦層地下漏斗狀況發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵技術(shù)類型。應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注的是，若巖層區(qū)域本身具有較好的隔水性，則在礦產(chǎn)資源開采環(huán)節(jié)所形成的地下漏斗，伴隨降雨量的逐步增長將會有不同程度的情況緩解表現(xiàn)，直至完全消失；而若開采區(qū)域本身有隔水性較差的特質(zhì)，則所產(chǎn)生的地下漏斗，將會伴隨降雨量增加與時(shí)間的推移而逐漸加重，繼而影響到地層結(jié)構(gòu)與開采效率。因此，為避免出現(xiàn)巖層地下漏斗現(xiàn)象，就應(yīng)以巖層自身水位變化情況為前提，有效判斷其所展現(xiàn)出的隔水效果，為保證該技術(shù)的地下水保護(hù)效果提供完備條件。以灌漿技術(shù)為例，從實(shí)際應(yīng)用情況來看，該技術(shù)在地下水保護(hù)環(huán)節(jié)應(yīng)用頻率較高，且表現(xiàn)出了較強(qiáng)的應(yīng)用效果。

分層注漿技術(shù)的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了針對礦產(chǎn)周邊土地資源的保護(hù)目標(biāo)，并在與隧道技術(shù)融合后，為開采人員創(chuàng)設(shè)了安全的開采環(huán)境。從實(shí)際開采角度來看，此技術(shù)的應(yīng)用大大降低了對土地土壤性質(zhì)的破壞，消除了開采所帶來的不良影響，繼而突顯了綠色開采技術(shù)的應(yīng)用優(yōu)勢。

4 結(jié)束語

綜上所述，將綠色開采技術(shù)在采礦工程中進(jìn)行合理應(yīng)用與深入研究，能夠達(dá)到有效控制環(huán)境污染并解決生態(tài)破壞問題的目的。其在地下水保護(hù)、預(yù)防土地流失以及維護(hù)大氣環(huán)境等方面，均表現(xiàn)出了諸多應(yīng)用優(yōu)勢，在滿足國家礦產(chǎn)資源開采需求的同時(shí)，為實(shí)現(xiàn)礦產(chǎn)資源開采的可持續(xù)性戰(zhàn)略發(fā)展目標(biāo)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，并突顯了綠色開采技術(shù)的應(yīng)用價(jià)值與重要作用。