矿山绿色开采技术研究与应用

2018-01-29赵小虎奇德胜贺天云

世界有色金属 2018年23期

关键词：矿产资源矿山气体

赵小虎，奇德胜，贺天云

（1.内蒙古智能煤炭有限责任公司，内蒙古鄂尔多斯 010499；2.内蒙古伊东煤炭集团有限责任公司，内蒙古鄂尔多斯 010300）

中国矿产资源分布广泛，储量丰富，但由于粗放式的开采给脆弱的生态环境带来了严重的破坏和污染，造成了巨大的经济损失，有时还会危及工作人员的生命安全[1]。

因此，矿山绿色开采技术的出现有效地解决了矿山开采带来的环境问题，对推动矿产资源开采的可持续发展具有深远意义。

1 绿色开采技术的概念

绿色开采技术是针对开采过程中出现的环境问题基础上，逐步形成的一套开采与环境相协调的采矿技术，倡导安全、经济、环保的原则，把对生态环境的影响降到最低。最终实现绿色、无污染、安全、高效的目标，在取得经济效益的同时，兼顾环境保护，坚持可持续发展道路，积极促进建立环保型、节约型社会[2]。

2 目前矿山开采对环境造成的破坏

（1）对水资源造成污染：在矿产资源开采过程中进行的疏干排水和采动形成的导水裂隙，都会破坏地下水资源，还可能污染地下水资源。同时矿物中的化学成分含有大量的硫元素等对生态环境造成影响的物质。

（2）破坏污染土地资源：传统能源开采技术中对于存在于地表上的矿层，采取的露天开采方式，由于矿层大部分都在地壳表面，比较容易开采，开采成本相对较低，但是由于开采工作在地面上展开，对地面的生态破坏尤为严重，导致开采后的土地大无法再进行种植，土地资源将会不断减少。

（3）对大气资源造成污染：中国的矿产资源开采历史悠久，一直都是作为能源来使用，在人类的发展中发挥着重要作用，例如早期的火车、现在的火电厂都是以矿物作为能源。矿产资源燃烧后所产生的含有二氧化硫，硫化氢，一氧化氮等有害物质，会对空气造成严重的污染和破坏，导致慢性肺炎等呼吸系统的疾病发作，也是一系列健康问题的根源。

（4）存在许多安全问题：“安全第一、预防为主”是我国安全工作的基本原则，但在矿山开采过程中出现的安全事故却时有发生。

在能源开采过程中，缺乏安全生产意识、安全管理体系不完善、生产技术落后等都是现阶段我国矿山发生安全事故的客观原因；同时受到地理环境、地下地质条件复杂等外界不确定因素的影响，开采过程中不可避免地破坏了矿区原有的地质结构，可能引起瓦斯突出、顶板事故等不可预见的情况，从而增加了开采的难度和安全风险。

3 矿山绿色开采的主要技术

（1）保水开采技术：保水开采技术的主要作用就是对矿山采场底板突水进行防治。原始的水体径流在能源开采以后遭到破坏，会形成地下水的下漏斗。保水开采技术主要对矿山经过开采后形成的地下漏斗进行研究分析，结合矿区实际地质条件制定解决方案，让矿区内水文环境受到的扰动能低于该地区区域内的水文环境容量，减少水资源的流失，并有效利用矿井水资源。

通过重新压实含有软弱岩层的上覆岩层，形成隔水带，使被破坏的水资源系统得以恢复，有效的保护和利用矿区的水资源，从而达到减少对水资源的污染的目的。

（2）矿物与可燃气体共采技术的应用：矿井下的可燃气体是古代植物在堆积过程中产生的一种无色、无味，难溶于水，不助燃也不能维持呼吸的的气体，是一种宝贵的清洁能源，但是其保存在矿层的空隙中，就形成安全隐患。

结合矿山开采的过程，分为以下三个步骤：①先开采有安全隐患的可燃气体，排除安全风险，然后采矿，减少事故隐患，降低风险因素对开采工作的影响，是利用可燃气体改善矿山安全生产的最好办法，但是实际应用有一定的难度。②能源共采。开采后围岩压力降低，大量可燃气体溢出，及时对可燃气体进行抽离。③废弃矿井抽采可燃气体，对废弃矿井中的可燃气体进行抽采，充分开采宝贵的瓦斯资源。

（3）矿产资源地下气化技术的应用：矿物质地下气化是在建井、气化等基础上发展起来的一种新型技术，是将矿物利用热化学反应原理在地下转化为气体再加以采集利用，是化工原料和洁净能源研发产生的新型技术，其具有效率高、污染少、投资少、安全性高等优点，同时还降低了工人的劳动强度，提高了采矿的安全性，对土地资源的破坏和污染少。此技术存在气体中有害成分较多等问题，目前还不成熟因此没有得到推广应用，需要进一步的研究和实验。

（4）填充开采技术：填充开采技术的主要目标是解决矸石堆问题和采空区地面沉降问题，在采空区填充采矿废弃物，控制地面的塌陷和沉降，通过这种方式在采矿过程中产生的矸石等废弃物有了合适的安置地点，可以有效减少地质灾害的发生，变废为宝让废弃物发挥了应有的作用，具有很高的经济效益和环保效益。填充开采技术能有效保护整个矿区的地质生态环境，避免开采作业带来的地质灾害的产生，同时减少了污染废弃物无处堆放占用大量土地的问题，节约宝贵的土地资源，是一种一举多得的技术手段，应积极推广该项绿色开采技术的应用。