采矿工程中绿色开采技术的应用探讨

刘东 李瑞 王守印

[摘 要]采矿活动往往会对周围的环境造成污染，浅埋煤层高强度开采更容易造成地裂缝或地表塌陷。针对生态脆弱的矿区，采用绿色开采技术，可以有效处理矿山开采中产生的废弃物，提高资源利用率。基于此，本文分析了绿色开采技术的作用与意义，探讨了采矿工程中容易产生的环境污染问题，并提出了采矿活动中利用绿色开采技术降低环境污染的方法。

[关键词]采矿工程;绿色开采技术;生态脆弱区;浅埋煤层

doi：10.3969/j.issn.1673 - 0194.2020.18.063

[中图分类号]F273;TD80[文献标识码]A[文章编号]1673-0194（2020）18-0-02

0     引 言

陕北神府煤田的煤矿资源对促进我国的经济发展具有十分重要的作用。近年来，随着新技术的开发与应用，各行业对煤炭资源的需求不断增加，导致煤炭赋存环境污染加剧，也对矿山环境保护提出了新的要求。在传统采矿工艺技术的影响下，对矿山开采设计不够合理，造成地表沉陷与岩层破坏，使土地损毁、地表生态环境遭到破坏，对人们赖以生存的自然环境产生了直接危害。在影响人们健康的同时，也直接阻碍了采矿行业的可持续发展。因此，在采矿工程中应用绿色开采技术，合理地解决采掘难题，保护矿山环境，对促进采矿行业的技术提升与发展具有十分重要的作用。

1     采矿作业中应用绿色开采技术的作用与意义

在矿山开采工程中应用绿色开采技术，主要是为了改善采矿带来的环境破坏问题。在传统的矿山开采中，矿区的地表沉陷严重、生态水资源遭到破坏、水土流失比较严重，影响了矿山开采的稳定性。采用绿色采矿开采技术，可以有效减少水土流失、地表沉陷等问题，更好地落实绿色、环保工作。

1.1   有效减少对矿山周边的环境污染和破坏

在浅埋煤层开采的过程中，对环境造成的污染主要表现在：过度开采造成地表沉陷、在生产过程中产生有毒物质、地表植被遭到破坏、生态环境恶化、过度利用水资源与污染严重等。采用科学充填、保水开采等技术，可以重新利用经过处理后的废矿石，将废矸石填充在沉陷区，可以减少地表的裂缝或地表损害;也可以将废矿石制作成建筑材料，实现废矿石的回收与利用。在减少资源浪费的同时，还能避免废矸石对环境造成污染，起到环境保护的作用。科学采矿可以保护矿山周边的水资源、空气环境，减少对矿山周围生态环境的破坏，也可以减少因矿山开采造成环境破坏而投入改善、修复环境的资金与费用，对促进矿山的可持续发展具有十分重要的作用。

1.2   綠色开采技术为经济增长提供条件

煤炭资源的开采不可避免地对生态环境造成破坏，影响周边居民的生产与生活。随着人们环境保护的意识增强，以前那种“傻大黑粗”式的矿产资源过度开发造成的环境污染，逐步引起了人们的重视。在国家大力提倡保护“绿水青山”的背景下，

煤炭企业及技术人员在开采中采用科学绿色采矿新技术，是保证矿山开采未来可持续发展的必然要求。国家在大力发展经济的同时，倡导经济发展与环境保护并重，先后出台了许多相关政策，对一些污染企业进行重点控制与处罚。在矿山开采行业，科研学者与一线人员应研发、创新矿山开采技术，以控制矿山周边的地表沉陷、水资源污染、空气污染等问题，促进矿山资源开采的绿色可持续发展。

2     传统采矿技术对环境造成的破坏

2.1   破坏土地资源

在开采浅埋煤层过程中，往往会产生大量的固体废弃物，在矿山的周边堆积，形成地表固体废弃物;同时，矿山开采使土地植被与水资源遭到不可逆破坏，很容易造成土地沙化;加上外界自然环境的风化、雨水的冲刷等，在陕北生态脆弱地区还会造成水土流失情况，给矿山周边的自然生态环境造成严重的破坏，影响人们的生命财产安全。此外，由于长时间堆积的废弃物没有得到有效清理，占据矿区内的大部分土地，不仅容易污染环境，影响周围植被的正常生长，也会造成大量的土地资源浪费，有时还会演变为矿区周围环境的污染。

2.2   破坏水资源

陕北地区的煤矿资源开采一般都是在井下开挖，由于煤层埋深浅、开采厚度大、强度高，采用传统的矿山开采技术，很容易破坏基岩或者松散层的含水层，导致矿区以及周围的地下水位下降，对矿区周围的水环境造成破坏，影响周围的居民生活，也对周围的植被生长造成威胁。在矿山开采过程中，开采地下煤炭资源，会形成一定的开采空间，矸石的不充分充填，造成矿区附近地表沉陷，改变矿区周围地下水的径流，导致矿区地下水位不断下降，同时也会造成矿区周边的地下水位条件发生改变，破坏水资源。

2.3   空气污染

在煤矿开采过程中，生产、运输、洗选、检修等大型设备必不可少，矿山开采排放出的废气，在日积月累的情况下，往往产生温室效应，影响周围的环境。在煤矿开采过程中，不仅会破坏原有的地下水位，同时还会产生大量瓦斯、二氧化硫、二氧化碳等有毒气体，如果这些有毒气体进入空气中，就会造成严重的空气污染，影响开采作业人员与当地居民的正常生活。此外，矿坑外围长时间堆积的固体废弃物质在受到一段时间的风吹雨淋后，一旦被风吹起，会形成粉尘进入空气中，有毒的粉尘物质吸入人体或进入水资源中，将增加人或动物患病的概率。

3     采矿工程中绿色开采技术的应用

3.1   保水开采技术的应用

采用绿色开采技术不仅能够改善周围的生态环境，还能保障采矿人员和设备的安全。保水开采技术属于绿色开采技术的一种，在矿山开采过程中，可以有效降低对矿区周围地下水的污染，不会造成地下水位下降。采矿单位采用先进开采工艺，并配合地面或井下充填系统，能够保护矿区的水资源，不仅能够降低采空矿区沉陷部位对水资源的污染，还能提高水资源的利用效率，避免顶板在开采过程中产生裂缝或者大范围下沉，造成水资源流失等。在采矿工程中，矿井用水应采用补水的方式，严格把控补水标准，保证各种用水都符合相关规定与标准，保证矿区周围的地下水位不会发生变化，结合水源状况、矿井生活与生产用水情况，严格执行区域用水标准，加强对矿井用水的统筹与规划;在矿区开采用水中，遵守“一水多用”原则，提高水资源的利用率，减少水资源的损耗。需要利用水资源处理矿山时，一般都采用洗水闭路循环方式，这样既能防止废泥水外排，减少水资源的污染，还可以提高水资源的重复利用率。在具体的采矿过程中，开采单位应对产生的废水进行集中统一处理，对采矿生产过程中产生的井下污水要在水仓内进行统一处理。在地面生产系统中，采用污水处理系统，降低水污染，进而提高水资源利用率，保证水资源的重复利用。

3.2   填充开采技术的应用

在浅埋煤层开采过程中，往往都会造成地面塌陷、地面裂缝或者房屋损坏等问题，影响矿区的生态环境。采用绿色填充技术，在矿山开采过程中遵循边采边充的原则，一方面，能够保证废弃矿山的再利用;另一方面，也能保证矿山周围的地面不会下沉。此外，利用绿色填充开采技术还能有效减少矿区采矿期间发生坍塌事故，保证矿区工人的人身安全。绿色填充开采一般是利用胶结的方式对大范围的采空区域进行填充，在矸石中添加一定量的河沙、工业炉渣等混合廉价的原材料，而矿区的废弃资源经过无公害处理后，加水或胶结剂对采空区进行填充，能够减少地表沉陷发生，有效防止因为矿区的开发造成地下水位的变化。

采用绿色填充技术，不仅能够保证矿山开展的过程中土地不会受到污染与破坏，还会提高矿山开采的安全性与实效性。在运用绿色填充技术时，需要注意以下几点问题：第一，在利用填充技術时，施工人员要注意填充位置，将其放置在顺槽填充输送带上，在开采过程中根据实际情况浇筑混凝土，同时要均匀加入其他材料，确保搅拌均匀，保证采空区在填充后，不会发生沉陷等问题;第二，按照填充的原理合理选择废弃物，例如，将废矿石粉碎，降低废矿石自身的粒径，提高粘连性，在有效提高填充稳固性的同时，也能减少后期地下水文变化造成地表沉陷的情况。

3.3   废弃固体矸的利用

在矿山开采过程中，出现的主要固体废弃物一般都没有太多的利用价值，它们主要随着矿产资源的开采被带上地表，大都堆放在矿区周围。采用绿色开采技术，可以利用这些废弃物。首先，综合再利用固体废弃物，例如，将废弃矿石直接回填到开采区域，既做到矸石不升井，也可以减少采空区沉陷;或者作为建筑用岩石，打地基用或者做其他用处，以减少矿山开采区域废弃物堆积。其次，统一利用与开发固体废弃物，提取废弃固体物的可用资源，以有效提升固体废弃物的经济价值，减少矿区环境污染;采用物理或者化学的方式，改变废弃固体矿石的形状，并进行回收利用。最后，对废弃固体矿石进行生态处理，在堆放废弃矿石的区域利用植被恢复矿区生态环境。

3.4   煤与气体资源共采

在矿区开采过程中，往往会产生大量的气体，如果不进行处理，会对环境造成污染，影响居民的健康和安全。例如，在煤炭开采过程中，往往会产生大量的瓦斯气体，如果直接进行排放必然污染周围空气。因此，开采单位需要回收利用瓦斯，将绿色开采技术引入采矿工程中。第一，同时采集煤炭固体与瓦斯气体，在煤炭被采出后，会释放瓦斯气体，采用煤炭与瓦斯共采技术，实现瓦斯与煤炭资源共同开发;第二，在煤炭开采前，提前抽采采区覆岩中不同赋存形态的瓦斯气体，达到煤炭资源和瓦斯分别开采的目的。同样，针对其他可利用的气体资源，也可采取类似的方法，降低气体对环境的污染，提高环境保护效果。

4     结 语

浅埋煤层开采引发的地表沉陷、水土流失、生态环境破坏、地下水资源污染等诸多问题，更加凸显了浅埋煤层的绿色开采技术对我国经济发的展重要作用。在浅埋煤层开采的过程中，采取绿色保水开采、科学充填、土地复垦等先进采矿技术，改变原有的粗放开采方式，提高矿区开采过程中的资源利用效率，在减少环境污染的同时，带动煤炭企业经济的绿色可持续发展。

主要参考文献

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