绿色开采在采矿工程中的重要应用探讨

张文强

（山东联创矿业设计有限公司 山东济南 250101）

我国的矿产资源非常丰富，除煤矿资源在我国所有的一次性矿产资源中大约占据70%的份额外，铁矿、金矿、铜矿、石灰石、石膏等非金属矿产资源在我国也有着非常大的占有量。而在非煤矿山的开采中，就有露天矿与地下矿两种开采方式，地下矿山的开采对周围环境的影响较小，而露天开采就会对环境造成很大的影响［1］。在开采的过程中，会出现大量的粉尘，这些粉尘会飘浮在空气中，如果得不到有效控制，就会影响周边地区的空气质量和生态环境。矿产资源是我国工业生产所需的重要能源，其运用在经济建设和社会发展中起主导性作用。作为重要的资源开采国，我国采矿工程的作业水平明显上升，能够充分地保障社会生产和生活需要。近年来，环境安全问题不断出现，需要相关行业和社会都重视绿色开采的理念，能够在采矿行业中进行高效的技术应用，减少环境污染的问题。绿色开采能够预防和修复大部分的环境问题，提升我国经济建设的总体水平。

1 采矿工程与绿色开采概述

在采矿的过程中，应当最大限度地减少对环境的破坏，同时减少废弃物的排出。从广义上来说，采矿工程有着很强的目的性，即对矿产资源进行开采，就会忽略掉开采时出现的其他资源。例如，在大多数非煤矿山的开采及加工过程中，会出现很多的废石、表土、废水等，对于这些在采矿过程中出现的其他资源，应当采用合理的方式将其利用起来，提高资源的综合利用率。传统露天矿山开采时，这样做的目的是在技术经济允许的前提下最大限度地提高矿产资源的利用程度，同时确保开采过程中的安全性。而剥离的表土、废石等利用价值较低，一般都在采场附近设置排土场进行堆存，这些排土场大量占用土地，也带来了较大的安全隐患，在一定条件下，容易形成滑塌、泥石流等地质灾害。

但是，在绿色采矿的要求下，对于采矿中出现的其他附加矿产资源，也可以寻求其他的方式进行综合利用，这样也可以减少矿山建设占用土地，降低采矿作业对原始生态环境的扰动，且能避免排土作业及排土本身产生的安全隐患［2］。绿色开采在本身就有着合理开发与充分利用的特点，使得在实际的采矿中出现的很多资源都能够得到有效的使用。例如：剥离的表土可以对露天采场边坡、平台等进行覆土绿化，还原植被；剥离的废石可以根据其不同的性质，通过加工建筑骨料、片石、砖瓦、新型合成材料等进行综合利用，同时，增加附加效益，也可用于凹陷采坑回填、土石方工程等进行妥善处置。通过合理的方式，提高对采矿过程中可能出现的资源利用效率，使得绿色采矿能够更好地进行。

1.1 采矿工程概述

采矿工程是矿业生产的专业技术项目。我国的采矿事业是从洋务运动时期开始发展起来的，但当时的矿产资源的开采并不是为了工业生产，主要是国门被迫开放导致的被动采挖。改革开放时期，国家以经济建设为中心，大力发展工业生产，采矿行业从此兴起，工业化水平得到非常高效的提升［3］。由于早期的矿业发展并没有得到技术支持，不仅浪费了大量的人力、物力资源，同时还造成了许多的安全事故，技术装备的落后程度造成采矿工程的发展一直较为滞后。随着科技水平的提升，让采矿工程在近几十年里形成了较大的规模，为国家经济带来巨大经济效益的同时，也带来了更多的生态环境问题。

1.2 绿色开采概述

绿色开采是新时代可持续发展的理念下提出的节约资源、提升效率、改善环境的矿山开采方式。绿色开采着重考虑环境污染与经济发展之间的平衡状态，提出在自然生态的承载能力下进行合理的资源开发与能源使用。

绿色开采的概念是全球化、社会化、和谐化发展的重要建设内容。全球化是指全球各国、各地区的联系不断增强，且产生经济、政治、安全、生活方式等多层次、多领域的相互联系，并伴随全球意识崛起的趋势。环境污染问题已经成为全世界共同面临的挑战，全球化的特征让绿色开采成为保护资源消耗和生态环境的核心内容。矿产资源在国际发展当中具有重要的能源意义，但目前我国的采矿工程已经造成了严重的污染物排放量，超出了环境的承载能力，必须将绿色开采的理念对全世界矿产工程行业进行推广。社会化是指矿产开采工作需要获得社会整体的支持，要求各行各业共同提供相应的资金资源补助，执行完善的市场经济管理体制，利用资源价格政策，对矿产开采进行更加严格的管理控制。和谐化是指安全生产与环境治理的和谐共生，由于采矿工程的大力发展，会出现更多的安全问题，造成大量人员、财产的损失，要想解决不和谐的发展方式，就需要将绿色开采进行到底。

2 传统采矿工程造成的环境影响

2.1 破坏土壤质量

露天开采活动对地貌景观和土壤的破坏的必然的，主要表现为露天采场开挖损毁，以及运输道路、工业广场和排土场等压占损毁。其中，开挖损毁将地表土壤及植被直接移除，且多与采场剥离的废石混排，导致砾石入侵，几乎不可再次利用。压占损毁前，如没有对损毁区域原始表土进行剥离，必将导致土壤压实、砾石侵入，散失土塘功能。在某种程度上，因为传统的露天开采技术缺少对于上述问题的精细化研究和处理，所以，对于采矿地区的土壤资源造成了严重的浪费和大面积占用。

大部分的矿产资源都深埋在土层下，在进行采矿工程的过程中，需要使用大量的机械设备，会造成土质与地形的破坏，并且开采会产生大量的废弃物排放，长时间留在土壤内部也会造成严重的污染问题。现如今，我国土地资源受到水土流失、土地盐渍化、白色污染等的影响，土壤承受能力达到极限，当夏季降水量增加时，降水会造成大量土层物质伴随地表径流汇入河流、湖泊，并在入海口等地势平缓之处形成堆积，对周边的生态环境造成持续性的破坏［4］。

2.2 破坏水源环境

深凹露天矿山的开采将对含水层造成破坏，直接导致地下水出现大量的渗出，改变地下水径流条件，甚至引起比较严重的地下水出现漏斗，从而影响当地区域的整体水文地质出现变化。在一定程度上，传统的采矿技术对于地表的水体也会造成较大的波动，从而导致了很多泉水或者是沟渠水出现干枯现象，严重的还会威胁到周围居民的饮用水安全。采矿工程带来的水环境问题不仅破坏了自然生态系统，造成大面积水产生物没有了生存环境，同时还对周边居民生活环境造成许多影响，没有干净、充足的水资源供应，人们的生活与生产活动都得不到基本的保障。传统的采矿工程设备、技术就比较落后，造成大量的废水排放，破坏社会环境的自然循环模式。

2.3 破坏生态环境

顾名思义，露天开采必定要对地表或山体进行“开膛破肚”，改变原始地貌景观。尤其是大型露天矿，每年会有成百万上千万吨的矿石产量，同时伴随甚至超过矿山产量数倍的巨量表土、废石剥离，短时间内对原生环境影响巨大。而且，过去许多露天矿山，尤其是砂石骨料和饰面石材矿山，由于矿山企业管理水平和专业落后，矿山布局不合理，开采不规范，重开采轻治理，甚至只开发不治理，开采过程中毫不关注环境保护，经常是尘土飞扬，废石废渣随处排放，开采结束后，遗留一片荒山绝壁，宛如刻在绿色大地的一条条伤疤。

3 绿色开采在采矿工程中的重要应用

3.1 规范化开采

露天矿山开采过程的规范化直接影响开采作业对原生环境的破坏、生态修复的难度和效果，同时也影响开采过程中的安全。露天矿山应采用自上而下水平分台阶开采方式，每个台阶高度一般为8～15m，并根据岩性特征等保持45°～70°的坡面角度，当开采至终了境界时，相邻台阶间必须留设宽度为3～8m的安全平台或清扫平台。一是为了保证边坡的稳定性，防止边坡坍塌等地质灾害的发生；二是利于开采结束后边坡复绿工程的实施。终了台阶的留设大多情况下会压覆矿产资源，以往一些矿山为了追求最大经济效益而不按设计和规范要求留设终了台阶，采用“一面墙”式开采，导致开采结束后形成高达几十米甚至更高的悬崖绝壁，坡面几近直立。这些露天采坑根本无法实施有效的坡面复绿手段，视觉效果极差，且存在很大的地质灾害隐患，这类采坑必须再次实施削坡工程，以消除安全隐患，改善视觉效果，耗费极大的资金和精力。所以，露天矿山规范化开采是保证开采结束后生态修复效果的前提，也是保障生产安全和地质环境稳定的根本，是实现绿色矿山的基础。

3.2 土壤保护与利用

绿色开采理念当中，遵循因矿制宜的原则，确定符合本矿的建设方案，制定科学合理的建设计划，确保坚实可靠的保障措施。在露天采场方面，根据翔实的地质资料，确定科学、合理、经济的露天开采境界，并通过现代化的测量技术，严格按照设计境界进行施工和开采，尽可能避免破坏地表植被和土壤。生产管理方面，根据资源赋存条件、开采技术条件、矿石加工工艺等需求，科学布局，确定开采区、加工区、管理区及交通联络路线，以尽量节约土地。剥离物处置方面，通过制订合理的采剥进度计划，尽量使得矿山服务期内实现采剥平衡，根据矿山剥离物的特定性质，寻求合理的利用途径。例如：将剥离的表土用于采场终了平台覆土、绿化，办公区及加工区限制区域绿化等；剥离的废石外销附近有需求的建材将企业或建筑工地，也可建设独立的废石加工车间直接综合利用，同时增加附加效益；有条件的矿山可通过合理安排采剥计划，在矿区内部设置临时排土场或废石周转场等场所，用于临时堆放暂不能综合处置的废石，宗旨是最大限度地减少土地损毁与再利用必须损毁的土壤。

3.3 水环境保护

科学设置采矿权是保护水资源不受破坏的最可靠保障。在矿权设置之初，应当对矿区所在地下水分布情况进行合理评估，对于价值相对较低的普通矿山资源，不应破坏地下潜水和承压水。矿山开采过程中，应采用先进的爆破技术，优化爆破网络，降低单位产品炸药消耗量，同时，妥善处置机械设备产生的废油等，避免这些有毒有害物质淋滤、入渗，对地下水环境造成污染。露天开采工艺一般用水量较少，多为洒水降尘活动，此类用水量小，无法回收，也不会对水环境造成影响。但饰面石材开采时，为了保证成荒率，一般采用机械锯切方式进行开采，作业过程将使用大量的水用于锯片冷却，而冷却水将沿作业平台自然排泄并混杂锯切产生的泥粉［5］。为了避免带有泥粉的废水无序排放而对周边地表水和土壤环境造成污染，石材矿山应设置专门的沉淀池收集工作面废水，沉淀后的清水可以循环用于生产，既能保护水环境不受影响，又能节约水资源，实现绿色开采。

3.4 生态环境修复

矿山应通过实施土地复绿工程及相关措施，将矿山采矿活动破坏的土地恢复到可供利用的状态，从而达到改善矿区生态环境，实现土地资源的可持续利用，促进经济和环境和谐发展的目的。

露天矿山一般都包括露天采场、加工区、办公区及运输道路这4 个主要区域。其中，加工区及办公区一般都是为了矿产品的开发和加工而设置的专门场所，多为相对平坦的地势，当矿山开采结束后，这些场所也多失去了存在的价值，可将地表建筑和砌体拆除后，通过翻耕、覆土等技术手段，恢复土地功能和植被［6］。

露天采场开采时，将逐步形成终了台阶、终了平台及坑底平台。其中，终了台阶高度一般在8～15m之间，呈45°～70°角，通过光面爆破等靠帮控制爆破工艺，可使其表面平整，终了台阶形成后，可实施挂网喷播技术恢复植被，辅以爬山虎等藤蔓植物稳固喷植土。终了平台一般呈3～8m宽的条带状，可在其外侧边缘砌筑挡土墙后，覆土栽植耐旱灌木。坑底平台一般为较广阔的平地，有时为山坡型，可直接覆土耕作；有时为凹陷型，因无法自然排水不宜耕作，可根据周边水源条件，作为小型水库用于土地灌溉、渔业养殖等［7］。

矿山道路原本是用于连接采场、加工区和办公区的交通纽带，且必定与外部道路连通，矿山开采结束后，原有采场、加工区和办公区均通过各种技术手段实施了生态修复工程，恢复其土地功能，这些道路就可用作乡间道路继续服务于修复后的土地。

3.5 绿色矿山管理体系

绿色矿山理念必须贯穿矿山开采、闭坑的全过程，是动态发展的工程。矿山应将绿色矿山管理融入企业管理体系中，建立管理制度，逐层落实绿色矿山规划、设计、施工、验收的全过程监督责任，建立自上而下的责任体系，形成目标明确、责任落实、逐级考核的组织构架［8］。加强科学开采、生态环境、节能减排和综合治理领域的科技创新，不断提高科技进步与创新水平，推进信息技术与绿色矿山建设的深度融合。设立绿色矿山专项资金科目，确保绿色矿山建设重大工程项目的顺利实施，同时构建激励约束机制，充分运用经济、行政等多种手段，着力构建促进绿色矿山建设和发展的长效机制。

4 结语

绿色开采是非常重要的工业生产创新理念。建设绿色矿山，并将绿色开采的理念始终贯穿于矿山开采加工的全过程，实现矿区环境生态化、开采方式科学化、资源利用高效化、管理信息数字化和矿区社区和谐化，推行“三位一体”的企业管理新模式和绿色生态，助推矿山发展的崭新理念，构建资源、环境和社会效益相协调的矿山发展模式，建立绿色矿山建设长效机制，是矿山企业的重要责任。