矿山开采防沉降及绿色开采技术研究

彭海军

（湖南浏阳新松矿业科技有限公司，湖南 长沙 410300）

1 矿山开采的防沉降措施

（1）全部充填开采。现阶段，在减小地表下沉的各类方法中，以水沙填充颇具代表性。但充填采矿法得以顺利应用的关键前提在于配套完善的充填设施以及大量的填充材料，其会增加工作量以及成本，施工效率和经济效益优势不足，未得到广泛的应用。

（2）条带式开采。在开采过程中，需密切关矿层和上覆岩层的组合方式，有效控制采留比，做到开挖一条、保留一条，以维持现场的稳定性。在应用条带开采的方法后，施工期间会保留部分矿柱形支撑上覆岩层，其能够有效规避覆岩大幅度移动的问题，在控制地表移动以及变形方面具有良好的应用效果，同时也有利于保证周边现状建（构）筑物的稳定性。但条带式开挖的方法存在采出率较低的问题，面对矿产资源需求量较大的工业环境，该方法的适用性不足。

2 绿色开采技术的特性

（1）高效化特性。①机械化。以机械设备为主要的生产工具，通过对机械设备的调控，提高施工效率，减轻员工的工作强度，同时也能够规避人为因素的干扰。②自动化。根据开采需求，设定一套具有可行性的编程程序，通过与硬件装置的联动，由相应设备以自动化的方式将相关操作落实到位。

（2）无废化特性。①无废开采。从开采源头便采取控制措施，有效减少废弃物的产生量，在相关技术的支撑作用下，切实提高矿石回采率，减少在此过程中的尾废产生量。②尾废充填。以全尾砂充填技术较为典型，其是矿山绿色开采中的关键技术，将全尾砂作为填充骨料，经过活化搅拌处理后，及时将其输送至采场[1]。在该工艺中，尾砂均可作为充填料而使用，无需额外建设尾砂库，给无废开采目标的实现夯实了基础。

3 露天矿开采中的主要环保问题

（1）土地资源遭到破坏。土壤是植物生长的根基，可为之提供充足的营养，因此加强对土地资源的保护至关重要。在露天矿开采过程中，土地资源受损的问题普遍存在，具体体现在矿山工业场地的建设、开山修路、采场剥离等方面。相关工作的开展并未充分关注到可耕种土壤的保存要求，从而出现大范围的水土流失问题；而在地表植被受损后，对地面的防护效果变差，风力水力的侵蚀作用增强，随时间的推移，土地沙化。

（2）地质灾害。受地面开挖及边坡开挖的扰动性影响，山体、斜坡的稳定性难以得到保障，岩（土）体伴有变形现象，随之诱发崩塌、滑坡等事故[2]。此外，矿山开采期间产生的废石（渣）未得到有效的处理，而是大量堆积在山坡、沟谷中，加之现场强降雨的冲刷作用，易发生泥石流。

（3）固体废弃物大量堆积。矿石加工期间将产生废弃的尾矿和废石，若未采用合理的方法处理此类固体废弃物，则容易出现沟壑及河道遭淤塞、泄洪阻碍性较强等问题。

（4）水环境遭破坏。矿山开采时产生的废石和尾矿暴露在大气中，大量的硫化物在与空气接触后发生氧化，由此产生酸雨，酸雨逐步下渗，对深层地下水系造成影响；同时，废水未达到标准便排放，其向周边流动，由此污染地表水体，威胁到周边居民日常生产、生活用水的安全性。

此外，采场内疏干排水的方式也会在一定程度上影响地下水自然流场的稳定状态，会打破大气降水、地表水、地下水的均衡关系。例如，地表水和上部含水层的疏干现象较为明显，表土转变为疏松的状态，明显加剧风蚀和水土流失；含水层水位较正常状态而言有所下降，此时会破坏地面的稳定性，出现下沉，威胁到周边建筑物的稳定性。

（5）大气污染。露天矿山开采过程中存在较为明显的粉尘污染问题，例如基岩穿孔爆破、岩块的破碎与装载等作业场景中均会产生大量的粉尘，且以干燥的地区更为明显，若现场有大风作用，还易产生尘暴。露天矿山开采过程中有大量运输车辆通行，其会扬起矿粉，增加大气中的粉尘浓度，加剧大气污染。

（6）噪声污染。露天采场日常运转中所使用到的设备包含凿岩钻机、装载机、液压铲等，其在运行过程中有较为明显的噪声污染，平均可达到100dB，而在爆破时将伴有更为明显的噪声污染，其会严重影响员工的正常工作状态乃至身心健康，同时也会干扰周边居民的正常生产与生活。

4 矿山的绿色开采技术

某矿山项目是当地最具规模的招商引资项目，秉承安全可靠、节能环保的生产原则，以创造经济效益和生态环境效益为重要的发展目标，除日常矿产开采工作外，还高度重视对生态环境的保护。下文则对该矿山项目开采过程中所采用到的一些绿色开采技术展开分析。

（1）土地资源及地质灾害防护。按照自上而下的顺序分台阶开挖，期间及时清理边坡的危岩以及浮石，精细修整边坡角，有效保证边坡的稳定性，以免其出现崩塌、滑坡等异常状况。立足于现场开采情况，制定矿山开采生态恢复治理方案，尽可能提高现有平台的利用率，减少土地资源占用量以及对周边植被的破坏量。对于第四系表层剥离土，则规划专用的场地，用于堆放，并将该部分土壤作为后期复垦复绿的覆土。此外，加工场所规划在两山体间的冲沟处，易积水，因此修筑排水沟和挡土墙等设施，形成防护。

（2）固体废弃物的深度利用。①薄覆盖层选采技术。在本项目中，则高度追求回采率，秉承着减少尾矿的基本开采原则，应用到分块选采技术。将采掘平盘宽度划分为多个可满足设备正常运行要求以及正常开采要求的区块，再按照水平分层的方法有序开挖，逐层递进，完成一块段的开采作业后，再转向下一块段，以循序渐进的方式开采，有效提高了开采率。②精细加工。矿石加工中，未超过4.75mm的细料占到总量的20.3%，其中含大量的石屑和石粉，若未合理利用此类材料，则会造成较为明显的资源浪费。秉承着资源利用率最大化的原则，项目对该类固体废弃物的类别、特性、含量等做深入的分析，确定细料的应用方向，适配了包含石屑石粉收集技术、机制砂生产关键技术在内的多项重要技术，实施精细化加工的模式，有效利用了矿山生产期间产生的废料，达到“变废为宝”的效果。

（3）废水处理。矿山加工筛洗将产生大量的废水，为最大限度规避废水污染问题，采取了分级处理的方法，构成“石粉回收预处理→絮凝沉淀→机械脱水”的流程化处理模式，并根据该处理流程建设废水处理系统。其中，筛洗车间日常运行中所产生的废水将进入系统集水池，由该处的泵装置转至预处理车间内，高效回收废水中的细砂，再将该部分处理后的废水转至辐流式沉淀池，于该处做沉淀处理，得到上清水并流入清水池，再转至筛选车间，以实现对该部分水的循环利用。辐流式沉淀池底部存在泥浆，可通过泵送的方式转至污泥池内，用渣浆泵将该处的污泥转至压滤机内做脱水处理，形成含水量较低的泥渣，其在带式输送机的带动作用下转至泥饼暂存堆场，于该处暂时存放。在前述基础上，通过装载机和自卸车的联合运行，运至场外以便综合利用。关于废水处理系统的工艺流程，如图1所示。

图1 废水处理系统工艺流程

（4）粉尘控制。①粉尘污染防治。根据现场情况，经对比分析后选用的是溜井-平硐开拓方式，在现场合理规划开拓道路和溜井的布设位置，并在现有开采程序的基础上做出优化，从源头上降低采场的粉尘污染。②适配除尘系统。整合破碎和筛分工序，将此类粉尘产生量较多的工序均安排在密闭车间内完成，以免粉尘向周边大量传播。考虑各尘源点的扬尘特点，适配具有可行性的除尘系统，提高粉尘治理水平。

（5）噪声控制。根据前文分析可知，矿山开采期间多数设备均存在不同程度的噪声污染，因此需要采取噪声控制措施。噪声控制的思路较多，例如利用先进的技术从源头上削弱噪声、隔断噪声的传播路径；注重日常保养与维护，使设备可稳定运行；爆破环节的噪声污染问题较为严重，因此对爆破技术做出优化，采用多排孔延时爆破、多段爆破的方法，在不影响爆破效果的前提下，有效减少每段的装药量，以削弱噪声；应用车间全封闭技术，切断噪声的传播途径，同时兼顾车间内部员工的要求，在操作时和仪表控制室设置隔音间，确保整个操作环境的噪声均值可以被控制在65dB(A)以内。

（6）建设期的环保措施。在采场、排土场外修筑截排水沟，并及时清理边坡稳定性不足的岩块；在排土场修建砌块石挡土墙，发挥出其空间分隔作用，将耕作层与一般有效土层分开堆放；合理规划工序，根据生产目标合理安排施工时间，对施工方案做出优化，尽可能避开雨天和大风天气，以免出现水土流失量过大的情况；部分生产材料易诱发粉尘，因此对其予以覆盖。

合理控制施工范围，在四周布设围栏，起到安全防护的作用；收集生产期间产生的废水，做针对性的处理，避免直接排入周边河流；以无害化的方式处理生产期间产生的生活垃圾；尽可能恢复受损的植被，提高绿化水平，保证生态的完整性。

5 结语

综上所述，矿山开采是社会经济发展中较为重要的生产活动，但易出现开采沉降问题，其会导致土地资源受到破坏，难以满足安全、环保的生产要求。对此，需要合理应用科学的施工技术，有效应对开采沉降问题，尽可能维持现场地层、结构的稳定性。