浅谈采矿工程中绿色开采技术的相关应用

（大冶有色金属有限责任公司，湖北 黄石 435232）

社会经济的快速发展离不开各类矿产资源的开发利用，当今社会对矿产资源的需求量不断增加，为了满足这一需求，不得不加大矿产资源的开发强度，在这种情况下，由采矿造成的环境污染和破坏问题必定越来越严重。解决这一矛盾的关键，就是采取有效的绿色开采技术。

1 矿产开采可能带来的环境问题

如今，我国矿产需求量日益增加，矿产的开采造成的环境污染和破坏问题越发突出。在矿山开展人为活动会对地表环境、井下环境都造成破坏及影响，进而产生独特环境问题，包括地下水枯竭、大气污染、地表沉陷、自然灾害[1]。

（1）土地资源的大量占用和破坏，如地表发生沉陷、区域水土流失和沙漠化，以及固体废弃物的大量堆放造成的资源占压及污染破坏。在井下开采时，会造成地表沉陷与废弃物堆放；而在露天开采时，会造成山体的挖损及外排废弃物堆放。

（2）水资源污染与破坏。矿产开采时，对水资源造成的破坏以人为的疏干排水产生的裂隙使含水层疏干，导致含水层所处原始径流状态被破坏。此外，在矿井水当中含有大量无机盐类，使水体被严重高污染。如果水资源受到污染，则植被也会受到很大的影响，使土体贫化，对地下水的正常循环造成不可逆的破坏，最终使水位大幅下降。我国的水资源分布不均，西北地区的矿区较为集中，因采矿造成的水污染，加剧了这些地区的水资源短缺。

（3）大气污染，包括SO2、CO2、CO、瓦斯和爆破烟尘。瓦斯的温室效应可以达到二氧化碳的20多倍，其利用率不足20%，除了浪费大量资源，还面临严重的环境污染问题。

（4）地质灾害频发。灾害的发生几率和开采规模与强度有直接关系，即随着开采规模和强度的不断增大而增加。灾害的发生不仅会带来巨大经济损失，而且对附近居民的生活也会造成严重影响。

2 矿产的绿色开采

（1）减少地表变形。经过长时间的发展和完善，矿产开采行业出现了很多新的开采方法，如联合开采与充填开采。其中，以充填开采的方法较为广泛，可用风力或者是水力进行充填，在采空区中使用粉煤灰等予以充填，在充填之后，地表的下沉系数能控制在0.1～0.2以内[2]。为更好的控制沉陷，还可以在条带开采的基础上使用水砂材料对采空区进行充填，该方法已经取得良好效果，其采出率可以达到60%。另外，还能采用房柱来限制地表的沉陷。

（2）保水开采。对于保水开采技术，它在不同的矿区往往具有不同特征与内涵，比如在缺水矿区中，应将水资源保护与充分利用作为核心；在大水矿区中，应将尽可能减少对水资源造成的破坏，并有效防治所有类型的水灾害作为核心。开采会对含水层所处原始径流造成破坏，使地下水开始大量排出；位于采空区上部的裂隙，会与地下水实现贯通，进而形成规模很大的降落漏斗，导致含水层中的水位明显降低，最终对范围内的水文地质条件造成严重影响。在采动影响达到稳定以后出现的地表沉降，通常会使地表水体所处原始状态发生变化，使沟泉水明显减少，严重时造成干涸，对附近居民日常生产与生活造成影响，导致土地沙漠化和水土流失。由此可以看出，在不同的矿区根据其实际情况，采取有效的保水措施是十分重要且必要的，必须引起相关人员的高度重视。

（3）矿产与瓦斯共采。长期以来人们都将瓦斯看做威胁矿井安全的最大因素，在以往的开采作业中，通常对其进行直接排放，这样不仅会加速温室效应，而且还存在严重的资源浪费问题。实际上瓦斯是一种清洁且高效的能源，有很大的利益空间可挖掘。因此，在绿色开采模式下，应研发并使用矿产与瓦斯共采，以此真正实现“变害为利”的目标[3]。

（4）减沉开采。这项绿色开采技术主要指条带和充填开采。其中，对条带开采而言，其主要问题在于采出率相对较低，会浪费很多矿产资源。

而对于充填开采，其主要问题在于成本较高、材料限制，而且充填量相对较大，工艺无法满足现阶段高效开采基本要求。对此，为减少充填的成本，根据关键层理论，有关学者提出一个将这两者结合到一起的全新思路，以此从根本上控制或避免沉降的发生。近几年，我国很多地区都在采空区的上方采用注浆充填的方法来减小下沉量。在这种实际情况下，积极开发价格合理且性能良好的用于充填作业的材料，需要引起相关人员的注意和重视。

（5）井下污水处理。如果矿井的下面存在大量污水，则需要把污水集中排放至中央水仓，然后利用安装于仓口的处理装置实施专门的处置。该处理方法往往要和压率装置共同使用。针对井下污水，在压滤装置的持续处理下，能达到预期处理标准。若依然存在不达标的污水，则要在净化后，由水泵运送至地上。在这一过程中，水中有害物质将被有效排除，这部分水可用于农田的灌溉，能起到促进作物快速生长的作用。

3 矿产绿色开采建议

（1）充分发挥企业特色与优势，努力实现集中整合。矿物是一种重要资源，不合法的开采企业运用极低的手段进行乱挖乱采，会对环境造成十分严重的污染。但对大型企业而言，因其设备的配置比较齐全，有很高的技术水平，且自身能源消耗很低，能对各类污染物进行有效的回收和处理，所以能将环境污染及破坏降到很低的程度。基于此，对小型企业而言，应将其不断向优势和大型企业方向集中整合。与此同时，还应根据不同矿区实际情况和特点，加快精深加工进程。

（2）建设生态工程，尽早恢复土地的生机。矿产开采时难免会产生地表塌陷及废弃物堆放，此时应遵循“谁开采、谁利用、谁受益和谁负责”基本原则，制定有效的措施，使国土资源总量保持平衡，保护生态安全。并在实际的生态工程当中，针对塌陷的土地，利用粉煤灰等材料进行复垦造地，也可开发养殖业与种植业，稳定实施生态产业，以促使被开采破坏的土地得以恢复。另外，还应推动企业利用粉煤灰等废料进行建材和水泥的生产制造，将矿井废水作为工业用水，将瓦斯作为发电能源和燃气能源，以上都是能有效减轻污染的重要途径。

4 结语

综上所述，矿产开采过程中，势必会造成环境破坏与污染，具体表现为土地资源的大量占用和破坏、水资源污染与破坏、大气污染和自然灾害频发，这无论是对正常的开发利用，还是附近居民日常生产生活，都有着十分严重的影响。对此，必须实施绿色开采，根据矿产开采特点，结合矿区的各项实际情况，制定包含减少地表变形、保水开采、矿产与瓦斯共采、减沉开采和井下污水处理在内的绿色开采技术，并充分发挥企业特色与优势，努力实现集中整合，建设生态工程，尽早恢复土地的生机，将矿产开采造成的环境污染及破坏降到最低。