地质矿产勘查及绿色开采技术创新

2021-07-01张丽

中国金属通报 2021年6期

张丽

（河北省地质工程勘查院，河北保定 071000）

当前，我国的勘查及绿色开采技术与以往技术相比，尽管已经有了明显的提升，但是在开展采矿过程中依然存在大量的问题。所以，这就需要相关企业非常重视及加大有关技术的开发和创新力度。另外，相关技术人员和工作人员根据存在的实际情况，提出针对且有效的应对策略，保证地质矿产勘查及绿色开采的安全。因此，本文主要对地质矿产勘查及绿色开采技术存在问题及优化策略展开相应的分析和探讨。

1 地质矿产勘查及绿色开采技术存在的各种问题

采矿区域是指富含矿产资源的地方，通常也指采用地下采掘或露天采掘方式进行开采。当矿层离地表远时，一般选择向地下开掘矿井采掘，此为井工矿产。当矿层距地表的距离很近时，一般选择直接剥离地表土层挖掘矿产资源，此为露天矿产。中国绝大部分矿产属于井工煤矿。矿产采矿工程范围包括地上地下以及相关设施的很大区域。矿产资源是人类在开掘富含有资源的地质层时所挖掘的合理空间，通常包括巷道、井硐和采掘面等。矿产资源是由一定地质年代生长的矿脉结构，在适宜的地质环境中，逐渐堆积成厚层，并埋没在水底或泥沙中，经过漫长地质年代的天然矿化作用而形成的。在世界上各地质时期中，以石炭纪、二叠纪、侏罗纪和第三纪的地层中产矿最多，是重要的成矿时代。矿产资源的含碳量一般为46～97%，呈褐色至黑色，具有暗淡至金属光泽。在我国矿产资源开采必须依法开采，证照齐全有效。贯彻“安全第一、预防为主、综合治理”的安全生产方针。

2 采矿工程对环境造成的污染

2.1 采矿工程对土地资源的影响

矿产资源通常都是在地下生产，因此开采的工作也都是在地下进行的，长久以来地下采矿的过程中出现过许多的伤亡事故，也可以说采矿行业的工作存在着较高的风险。在采矿的过程中对土地资源的损坏主要包括：地表面的水土流失严重，植物在矿区周围难以生存，导致着矿区周围的沙漠化程度逐渐加重；由于在矿区开采的过程中会产生大量的废弃物，废弃物的堆放占据着城市之中大量的土地面积，从而缩减城市土地的利用率，造成土地资源的浪费，同时废弃物在堆放的过程之中会产生许多细菌以及污染物，这些污染物质对土地的损害也十分的明显；由于过度的采矿导致矿区地下开采空旷，导致上层土地结构松散形成塌陷，地层表面形成洼陷，这种洼陷的现象同时也会导致大量的腐蚀物堆积，堆积的腐蚀物逐渐渗入地下层，农田的耕作需要土地的微生物供养，但是由于开采的过程之中土地之中有过量的有害物质残存，进一步的污染着矿区周围的土地环境，从而让城市土地面积的利用率更加减少[1]。

2.2 采矿工程对空气环境的影响

地下封存的气体较多，在采矿的过程之中会产生大量的有害气体，比如：在开采的过程中会形成大量的二氧化碳、二氧化硫、瓦斯等气体，这些气体对人体都存在着较大的危害。二氧化碳和瓦斯会加强地球表面的温度，从而加剧全球变暖的趋势，而二氧化硫与雨水进行结合会形成酸雨，酸雨的腐蚀性较高，会影响土地的酸碱性，也对植物、动物以及身体造成严重的危害，损害矿区人民的身体健康[2]。

2.3 采矿工程对水资源的影响

在采矿的过程之中，地下水位过高会造成采矿的困难，因此需要降低开采的水位，地下水位的降低会形成地下水资源的流失，此外在开采的过程之中会对地下水造成严重的污染。而在矿区的开采过程中，对地面水资源也会形成污染，地下水资源的严重流失也会影响地上水资源的正常流动。比如：泉水干涸、河流泥沙化严重等，而地上水资源的水位高低影响着人们的生活质量和生活水平，地上水资源是供给人们正常生活的水资源，采矿工程对水资源的破坏影响着人们的日常生活水平和质量，其中对农田耕种最为明显[3]。

3 采矿工程之中绿色开采技术的应用

3.1 矸石处理的绿色开采技术

在开采的过程之中会产出大量的废弃物，这些废弃物就是所谓的矸石。矸石的大量排出不知会对土地进行污染，并且大量的矸石堆积也会形成自燃的现象，矸石的自燃同时也会对空气环境造成严重的污染。由于现阶段的采矿过程之中，对矸石没有有效的进行处理，导致矸石大量的堆积，侵占矿区周围城市的土地面积，对环境的污染越发的严重。现阶段矸石的绿色处理办法主要是化学和物理综合运用的处理方式。化学和物理综合运用的处理办法，主要是根据矸石的化学物理性质，然后选择适当的有机和无机的溶解剂进行溶解处理。此外，还有覆盖和增加的综合利用的处理办法，在这其中覆盖就是在矿区之中的废弃物上进行直接的覆盖，并在覆盖层面上重新复耕造林，科学有效的进行生态环境的恢复，这样的方法有效的降低矸石与空气的接触，避免矸石与空气接触形成二次的污染；矸石的综合利用主要分两种方式，一种是将矸石作为建筑材料，这样的利用不仅可以有效地降低建筑工程的施工成本，还能减少矸石对土地和空气污染；第二种是科学技术将矸石中含有的金属元素进行提取，加强矸石的经济价值，以此来实现资源的二次利用。不论是哪种处理方式，都是提升矸石的使用价值，增加矸石的利用效率，从而减少矸石对环境的影响，提升矿产的经济收益价值[4]。

表1 填充法矿采技术

3.2 在采矿工程中对井下气体与资源的处理

为了能够实现矿产的高利用率，可以适当地将集中不同的矿产资源进行共同利用，就比如在采矿过程中会产生一定量的井下气体，虽然气体是一种会带来全球变暖效应的气体，但同时井下气体也是一种区全新的清洁能源，但受到现阶段采矿技术以及经济效益的影响，在开采的过程之中智能利用一种矿产资源将有害气体大量的排放，这样的情况不仅导致有害气体资源的浪费，也会对环境造成严重的污染。在实际的开采过程中，需要运用绿色开采的技术对井下气体进行收集，避免气体的浪费。在这方面的绿色开采技术主要分为两种：首先是将矿产资源与井下气体进行共同的开采在矿产的开采过后四周的围岩压力减少，这样的请情况会导致大量的有害气体进行排放，在这个时候可以利用科技手段将有害气体进行抽取，从而实现井下气体与矿产资源的共同用开采；其次，在矿产资源开采之前可以将井下气体通过特殊的手段从围岩之中抽离，以此来实现共同开采的目标。矿产资源与井下气体的共同开采，不仅可以有效的缓解井下气体对空气环境造成的污染，从而形成的全球变暖效应，还能够提升矿采的经济效益，实现资源的循环利用，避免资源的大量浪费，实现绿色可持续发展的开采要求[5]。

3.3 对水资源的保护措施

对水资源的保护主要是在开采之前，要对地下水位进行监测，在监测的过程之中观察地下水位的变化状况和形态，并将监测的数据进行整理和归纳，从数据之中找寻最适合开采的时机点。为了能够有效地避免在矿采完成之后，矿区内部出现地下水资源流失严重的现象，在矿采的过程之中要做好隔水的准备。选择隔水性较好的围岩层进行填充（如表1所示），避免在开采的过程中地下水位持续的变化，形成地下漏斗的现象发生。在矿采的过程中，自然天气的变化难以掌握，因此选择隔水性较好的岩层进行填充，能够保证雨水的渗透增高地下的水位线[6]。

3.4 完善井下气体的处理技术

在地质矿产开采过程中，抽放是我国大部分采矿企业用来应对井下气体的主要方法，此种方法在实际应用过程中，通常与理想效果和效益相差甚远。因此，企业需要对这样的方式做出相应的调整，如企业可以通过对井下气体的移动和运行情况实行全面性的了解，从而选取相对应的排放技术，这样不但能够有效减少由井下气体引发的安全隐患问题，还可以保证达到理想的效果，进而取得良好的经济效益。与此同时，井下气体理设备的厂家也可以采取投入更多的研发资金，以及与有关高校进行合作，通过这样的方式降低设备价格，使其能够得到更加广泛性的应用，最终保障地质矿产井下作业人员的安全，以及提升地质矿产企业的经济效益。