采矿工程中绿色开采的应用研究

2020-01-06魏爱国

中国金属通报 2020年5期

魏爱国

（内蒙古额济纳旗基层国土资源管理所，内蒙古阿拉善盟 735400）

我国长久以来的资源分布不均问题，加上生态环境日趋恶化，为了能够良好处理因为采矿工程而衍生出的各种地质破坏问题与环境污染问题，就一定要将绿色开采作为采矿工程的重要发展指标。绿色开采技术的应用，能够在采矿工程施工期间尽可能的减少对周围环境的影响，主要是为了在合理利用资源的前提下对开采技术进行优化，从而提升采矿生产的质量与效率水平。

1 对环境的影响

（1）水资源。在传统采矿工程施工过程当中，受到地下探测水平的限制，无法有效提前避开地下水的流经地区，所以在开采过程中时常出现地下排出地表层的情况，这就容易导致矿井的地下水出现水位下降的问题，采矿地区周边环境的水文地质条件就会因此被破坏。当一个地区的水文地质条件遭受到破坏，发展到一定程度甚至会出现漏斗现象。这就容易在采矿过程中出现大量的有害物质，从而对地下水造成严重的污染[1]。要知道，淡水资源是有限且重要的生态资源，而地下水就是其中的重要组成部分，倘若大量的地下水资源因此而无法被有效利用，时间一久就容易造成土地沙漠化的情况，对我国的生态环境有相当不利的影响[2]。

（2）大气环境。传统采矿工程需要应用大量的煤矸石来进行开采，在施工过程中就会产生污染问题，因为会释放大量的二氧化碳和二氧化硫、一氧化碳等气体，其中一氧化碳和二氧化硫是属于会危害人体的有毒气体，而二氧化碳又是造成温室效应的主要排放气体，那么这样的开采过程就容易对周边的大气环境造成严重污染。

2 绿色采矿工程意义

2.1 实施意义

矿产企业是现今亟需转型的企业类型，其所依靠的是矿产资源和低技术含量、高危的开采工作来保证自身的运营发展，但是这始终都不是长久之计，要想真正的实现可持续发展就需要针对绿色开采技术进行具体研究[3]。为了帮助美丽而富饶的新中国经济发展添砖加瓦，开拓出全新的矿业开发模式，为我国各行业生产建设提供充足的能源，矿产企业应当致力于开发智能化无人采矿工程，从而更为深入的进入到地底深处开拓深部煤矿资源，同时也在一定程度上防止在采矿工程施工过程中出现人员伤亡的现象，与此同时，更要针对污染问题进行有效防控。

在实施绿色采矿技术的过程中，需要始终坚持将周边的生态环境与采矿工作的之间的统一性，并将其作为重要的考量要素，不能够只是看重眼前的利益而不顾一切地开采矿产资源，而是要针对周边地区的地下水、河流、土地资源以及植被资源等做好具体研究，掌握好采矿工作与生态环境之间的必然联系，小心驶得万年船，切不可急功近利地将环境问题抛之脑后。

2.2 工艺技术

在采选过程中，为了减少固体废弃物的产出与排放，需要利用无废与少废工艺来达到目的，只有切实做好对废弃物的有效控制，才能够最大化的避免在采矿过程中出现对生态环境的破坏与影响。在进行绿色开采技术的过程中，必须重视起在实践中的技术发展，确保设备与技术都能够满足当前需要，并且同时要思考技术改进的措施与内容。

为了能够进一步地提升资源利用效率，应当对各地区的煤炭回采率进行密切关注，在此基础上针对煤炭开采区做好有效的生态综合治理。生态综合治理可以从多方面多角度来进行，例如可以在进行开采的过程中针对矿山周边的土地做好复垦与绿化工程，在确保矿区开采体系的基础前提下对生态环境实现最大化的保护，将开矿工作与当前的生态有机环境融为一体。

3 技术内容

3.1 采空区填充

采矿过程中所出现的采空区，需要对此进行填充处理，一般来说，传统的采矿工程会对采空区进行风力填充、水利填充、带状填充以及矸石自流填充等，在实践过程中，不难发现，这些填充技术的效率质量水平已经逐渐不能够满足现今的开采需要，而且在填充过程中，稍有不慎就有可能对周边环境造成二次污染，又或者在使用这一类填充技术的同时，矿产企业也需要投入大量的资金，大大提升了采矿的成本，不利于矿产资源市场的发展以及自身的企业竞争力提升[4]。

所以，这就需要采用绿色填充技术来弥补传统采矿施工过程中存在的漏洞，绿色填充技术主要包含交替胶结填充和采空区冒落矸石孔隙注浆胶结填充技术这两种。

首先，交替胶结填充所指的是运用工业炉渣、粉煤灰、河沙等材料，外加特制的膏质浆体来提升填充物的支撑作用，使用过程中发现，该项技术能够对地面的沉降起到有效的控制作用，甚至还有防火功能，能够在高温地区实现对井下温度的控制以及进一步的降低矿区现场发生火灾的概率，对采矿工程的安全性具有相当的提升作用。

其次，采空区冒落矸石孔隙注浆胶结填充技术在施工过程中主要利用的是冒落带的具体特征，其在已经被压实过的矿产孔隙上进行注浆，能够让原本就已经是胶结冒落状态的矸石与填充物之间实现完整有效的填充，对于填充物的支撑力和稳定性都有着非常好的提升作用，能够有效防止采空区地面出现变形的情况。

3.2 采矿共采

我国大多数区域的矿场资源都伴有特殊地质，地质自身的低渗透率、易变化等特点，让采矿施工在开始之前并不能够对矿物实现有效抽取。为了解决该项问题，可以在采矿工程施工过程中针对岩层进行移动，从而有效提升矿层的渗透率，保证能够在开采之前就完成对矿物抽放的工作，而这就是在绿色采矿技术当中所提倡的矿物结合采矿共采技术。

3.3 矿山采集

矿山采集所指的主要就是在传统开采技术的基础上，运用钻井勘探技术在地下将矿物直接转化成可供开发的矿产资源，进一步的做好相关的环境污染控制工作，从而降低采矿工程对于周边环境所造成的污染和破坏影响。在实践过程中发现，矿山地下采集工作能够对目前机械开采的采矿现状进行有效改善，所以这也成为了绿色采矿技术发展过程中被研究者极为重视的研究方向之一。

3.4 勘探

采矿工程施工过程中极易对周遭的地下水与河流造成污染与破坏，那么勘探技术就主要是为了将矿场开采范围内的水资源进行有效保护而采用的绿色技术。在勘探技术指导下，相关人员要在矿产开采前就针对周围的水资源情况进行密切的排查，综合周边地区的地质与水源情况来针对开采范围进行预判。此外，还需要将不同的含水层与隔水层来进行分别处理，以此作为合理选择开采技术的根据，保证能够提前了解到其对于矿层开采破坏程度的具体情况与特点，也可以使用矿层长壁工作面浅埋的方式来进行勘探，这也是保护水资源不受污染的一种方式。

4 具体应用

首先，对采空区的填充处理应当通过机车向罐笼硐室中运送矿产，再通过顺槽来填充桥墩，做好孔隙灌浆填充来固定矿产，过程中要做好矿产筛选。其次，钻井时，要在结束开采的区域输送巷下部预留填充带，构建起注浆填充系统，设计好注浆泵、硐室以及回风巷的整体构造，在开采过程中，根据充填带的凝固时间、工作面输送巷以及矿压等信息来对充填带的规格进行设定。然后，为了进一步实现高效开采工作，需要在勘探过程中应用特殊的地面灌浆技术来保护水资源，使其避免受到开采过程的影响。最后，由于开采技术的限制，往往在开采过程中矿物所产生的大量排放成为了一个重要的生态安全隐患，所以为了能够进一步的充分利用矿物，可以利用低浓度矿物发电技术来针对矿层中的矿物进行提浓，从而进一步有效提升矿场资源的利用率，并且有效降低矿物对于周边环境的污染程度。