采矿工程中绿色开采技术的应用

2022-06-01段鹏举

中国金属通报 2022年2期

段鹏举

绿色开采并不单纯是采矿的一项技术，在实际应用当中更是对自然生态保护的一种理念。在绿色环保产业快速发展的形势下，采矿工程务必要秉承绿色开采的原则，明确意识到以往采矿工程开采的问题，将生态环境保护理念贯彻落实到采矿工程中。运用绿色开采技术，降低不必要的资源浪费，推动采矿工程与生态环保的协同发展，为国家可持续发展奠定有力根基。

1 绿色开采在采矿工程中应用的重要性

1.1 资源化的再利用，促进经济的增长

矿产开采对土地资源造成了严重威胁，这就要求我们在开采过程中应该保证尽量减少废石、矸石等废弃物的产生。相关人员应秉持资源利用最大化的原则，更好的了解矿产废渣情况，对其可用资源有效提炼，对反复提炼后的废渣实施无害化处理。煤矿有害气体瓦斯其主要成分是甲烷，是如今国家大力发展的清洁能源之一，开采过程中产生的矸石，可以制作成建筑材料，实现对矸石回收与利用。行业人员可以通过新技术和手段将废弃物合理利用，实现保护环境的目的。

1.2 有效减少对环境的污染和破坏

对于浅埋煤层开采造成的环境污染和破坏问题。可以采用科学充填、保水开采等技术，将经过处理后的废矿石填充在沉陷区，实现对废弃物的重新利用，这可以减少地表损害，降低地表塌陷发生的风险；废矿石也可作为建筑材料的原料，降低次级灾害发生的可能。在减少资源浪费的同时，避免废弃物对周边环境造成污染，起到保护环境的作用。通过绿色采矿技术可以最大程度地保护矿山周边环境，减少对周围自然环境的破坏，进而减少因环境破坏而进行环境修复的费用，对采矿行业的可持续发展具有十分重要的意义。相关部门监督检查，不定时抽查矿山破坏和修复情况（如图1），达到降低生产成本，减少粉尘污染和尾气污染，实现了生产效益和环境保护的双赢的目标！

图1 检查矿山破坏程度和修复情况现场图

2 绿色开采的优势

①避免环境污染：避免环境污染是绿色开采技术中需要首要关注的特点，可持续发展观中就强调了，环境治理的首要态度是保护现有的环境不受到大规模、深层次的危害，其次才是想办法对于存在或者可能存在的环境污染问题想办法治理。绿色开采技术重点从废气、废水和废弃矿物资源入手，有效控制有害物质的排放，保障生态环境的健康。②提高资源利用效率：随着科学技术的进步，我们已经有很多可行的减少资源浪费、提高资源利用效率的方式存在于实验室中，而绿色开采技术的优势就是把这些新型技术运用于实际的采矿工程当中，从而切切实实的提高了资源的利用效率。③推动可持续发展：绿色开采技术的运用，不仅有着上文提到的环境污染小、资源利用率高的特点，而且，还能合理的运用理论研究来创造合适矿物产生的环境，刺激矿物的再生产，为推动可持续发展增添动力。

3 采矿工程中存在的环境问题

3.1 对土地资源造成严重的破坏

采矿工程对土地资源造成的损害是十分严重的，会引发各种各样的问题。例如水土流失、土地沙漠化、废弃物占有较大比例的土地以及地表坍塌等一系列问题。目前我国的采矿技术相对落后，仍然是一种粗放型的经济模式。随着采矿工程数量的不断增多，越来越多的土地因为地表塌陷受到了严重的破坏。有相关资料证明，一万吨矿产的开采会形成大约0.3 公顷的塌陷土地，这对于我国越来越紧张的土地资源的影响是十分严重的，并且随着矿产的需求增大，会有更多的土地产生塌陷。采矿过程中不可避免地会出现矸石，我国被矸石所占用的土地的面积也在不断增大。

3.2 对水资源造成严重的破坏

矿石在开采过程中会破坏地下含水层原始的水流，一旦原始径流受到破坏，就会产生大量的地下水，使得区域含水层水位降低，导致地下水在降落时形成漏斗，影响当地的原本的水文环境。与此同时，开采技术和方法错误也很容易对地表水造成影响。严重时会导致河流出现干涸的现象，对原本的水文以及植被造成严重破坏，进而影响当地的生态环境，还很可能造成土地沙漠化。我国西部地区的土地沙漠化问题尤为严重。

3.3 对大气环境造成了影响

采矿过程中会使用大量的爆破物品，例如炸药。这些物品在爆炸时会产生大量的有害气体，不仅是对大气环境造成了影响，还会对人体健康造成损害。过量的二氧化碳和二氧化硫会对空气造成严重污染，导致空气质量逐渐下降，并且还会造成温室效应，影响整个生态环境，如图2。采矿过程中大量的有害气体没有经过处理就排放到空气中，导致矿区以及矿区周围的空气质量越来越差，空气污染以及空气污染所带来的影响是难以修复的。

图2 矿山开采粉尘污染

3.4 引发严重的地质灾害

金属矿大多蕴藏在地下，金属矿的矿层厚度较小，且有着较广的分布面积，其单位面积生产能力也不高，这就导致金属矿开采过程中产生了大量的采空区，很容易导致岩层出现崩塌的情况，严重时甚至还会导致山体滑坡。现阶段采矿对环境造成的影响远远突破了矿区环境所能承受的范围，矿产行业的发展是以牺牲一部分环境为代价的。但我国生存和发展主要的资源之一就是矿产资源，因此因为开采而导致的环境问题无法彻底解决。为了避免采矿对环境的影响进一步加大，国家和矿产行业必须提高对矿产资源与环境协调的重视程度，形成绿色开采的环保理念，深入研究绿色开采技术，在先进技术的支持下降低矿产行业对生态环境的影响。

4 采矿工程中绿色开采的应用

4.1 煤炭和瓦斯共采技术的应用

瓦斯是因为长时间在地面下埋藏过程中，随着煤矿资源产生的气体。气体存于煤层孔当中，因此在开采煤矿资源过程中，瓦斯会在孔洞中喷出来，如若瓦斯浓度过量，就会造成瓦斯爆炸的现象发生。瓦斯属于烷烃气体，自身具有燃烧特性，是一种可利用能源，所以在采矿工程中，对瓦斯合理应用是很有必要的。煤炭和瓦斯共采技术的应用具有相当高的价值，不但能够提高能源使用率，还能够降低因为瓦斯导致的安全事故。裂缝分布与瓦斯移动的规律是此项技术关键的理论根据，如此能够持续完善瓦斯的开采程序，不断提升瓦斯能源的有效应用。

4.2 矸石处理技术的应用

在采矿工程中，开采大量矸石，不但会对当地的地理特性造成很大的变化，还会引发相应的自然灾害，甚至会造成大气的污染等问题。因此，相关部门与企业必须要协调合作，加速创新技术的研究工作，最大限度的防止采矿工程中出现大量矸石的情况。因此，要完善并且提升巷道设计，尽量减少岩石巷的掘进，开发相关煤矿巷道。针对岩矸等此种矸石，在采空区直接展开填充处理，针对煤矸石，重点是在精煤程序中产生，通常此种煤矸石具有再利用的作用，因此在采矿过程中能够对其展开相应的处理后，基于能源形式再次对其利用。

4.3 矿山共采技术

丰富的矿产资源带来巨大的经济效益，但是在实际的开采过程，受制于技术水平，常常发生资源浪费的现象。例如在进行矿山开采时，矿物在形成过程中没有相应的措施妥善收集保存，造成其中主要成分清洁能源甲烷的浪费。对瓦斯气体的收集不仅可以降低矿区的安全隐患，防止大气污染，还可以对资源充分利用，这是一项十分有价值的工作。所以可以对在煤矿开采过程中运用矿山共采技术，实现瓦斯与煤炭的协调共采，减少浪费，保护环境，提高相关产业的经济效益。

4.4 保水绿色开采技术

在大力倡导绿色开采技术的背景下，保水绿色开采技术很好的体现出绿色开采的理念。对于防止溃水和保水，保水绿色开采技术是一项可行性较高的技术。在绿色开采的实际过程中，保水绿色开采技术的意义十分重大。采矿工程中对水资源主要采取两种处理方式，一种是保水开采技术，另一种是防止溃水技术。保水开采技术在前期重点检测岩层地质的水文条件变化；防止溃水技术更加注重施工安全，实际证明，保水绿色开采技术能够在采矿过程中发挥良好的作用。实际开采过程中，在采集完部分区域的矿产资源后，很容易出现地下漏斗的情况，地下漏斗随着降雨量的增多会逐渐消失，使得矿产区岩层的隔水性显现出来，很容易导致水洼出现，影响施工进度。为减少这一情况的发生，可以选择开采河流湖泊等部位。保水开采技术是通过结合特殊的工艺和地面灌浆技术来保护水资源的。因此需要在采矿工程中加强使用绿色开采技术，降低工程对水资源造成的破坏。

4.5 开采污染的妥善处理

在进行采矿工程的开采时，由于工程器械和人员因素的介入，对于环境的污染也是我们需要着重关注的问题，现有的绿色开采技术其实已经对这一问题有了比较全面的解决办法。包括有对于废气、废水和废弃物料三个方面的处理。对于废气和废水的主要处理措施还是进行严格的过滤之后排放，特别是管制对于废气污染的排放，是巴黎协定签订以来重点关注的问题，也是采矿工程中绿色开采技术对于国家政策的配合方式。而水资源和废气物料资源由于其存在方式的原因，可以方便储存和提纯，从而达到废物利用的效果，所以，采矿工程中绿色开采技术对于污水的处理是先将可以方便储存的污水集中起来放置于中央储水仓中，用压滤装置进行深层次的过滤，净化有害物质防止多次污染，然后把经过处理后的水资源进行再次利用。这里，需要着重论述的是对于废弃矿物的绿色利用技术，矿物资源相比于水资源和空气资源来说有着更高的经济价值和利用价值，必须要给予更高的关注。在采矿的过程中，会由于不合理的开采而产生优质矿产变质为废弃矿物的问题，从而不幸的“变宝为废”，污染环境；另外，即使是比较适合的开采方式也避免不了的会产生矿物资源的剩余，也就是产生我们常说的“矿渣”，不合适的处理矿渣也会变成环境污染的一大来源。优化采矿技巧、定期对于矿物资源开采效率进行审核和检查，避免遗漏矿物资源在自然环境中对生态环境产生破坏，是我们现有的绿色开采技术所运用的方式与方法。

4.6 矿井填充技术的运用

矿物的开采工作免不了要对山体以及地下进行大规模的挖掘，虽然传统的采矿工程也都注意到了在开采的时候为了人员与设备的安全而进行适当的填充以保证矿井的安全，但是在矿物资源采集结束之后还进行后期的填补工作，就是绿色采矿技术与传统采矿技术所相区别的地方了。现有的绿色开采技术其实已经注意到了这些问题，使用岩石材料、煤矿、风力和水力等资源作为填充物，把施工过后的领域进行适当的填充使之尽量保持原有的生态环境与地理环境，避免产生坍塌、滑坡、泥石流等地理灾害，对生态环境造成不良的影响。随着填充技术的不断发展，越来越多的新型材料也被用于了矿坑的填充，如混合化学材料和环境适应型材料，这些新型的材料不仅效果好、质量高，而且成本低廉，可以灵活的运用于不同的环境，更重要的是还有控制地表降沉和改善生态环境的作用，为绿色开采技术的进一步发展提供了有效的支撑。

5 提升绿色开采技术的措施

5.1 管理技术的提升

绿色开采技术不单单是技术应用层面的提升，更重要的是从人员管理方法和资源管理体制方面的提升，不然，即使是有着先进的应用技术与设备，但是不会恰当的使用，最后的结果也是不尽如人意的。以更高的绿色开采质量以及绿色开采效率为目标，从企业的组织模式以及人员的协作模式入手，配合科学技术的进步来更新管理模式，是我们未来可以注意的采矿工程中绿色开采技术运用的可行性发展方向。例如，对于“协同开采技术”的运用来说，我们要积极打通不同资源开采工作小组之间的合作壁垒，遇到需要运用协同开采技术的开采问题，积极的依照具体的矛盾与问题来在每个原有分组中选取合适的专家来组成新的特殊问题处理团队，从而提供工作效率以及资源的利用率，最终提升绿色开采技术的运用效率。

5.2 提高员工思想方面的重视

现在很多采矿工程企业也明白绿色开采思想的重要性，但是，只停留在敷衍的宣传工作上，不注意对于员工真切思想的关心，从而使得很多员工产生“绿不绿色无所谓”的懈怠心理，影响绿色开采工作的展开。思想工作是不可以放松的工作，这是我们中国共产党多年经验的总结，也是每个企业应该学习的企业管理经验。思想工作是一个细致的工作，不是贴大字报、写红头文件就能敷衍了事的，重要的是思想环境的构造和多层次、全方位的思想灌输。现代传播学中“议程设置”理论就清晰的指出，占据人们视野的东西同样也会占据人们的思想。因此，大字报要贴，红头文件也要写，更重要的是做细致的群众工作，例如定期举办关于绿色资源开采思想的分享会、主动带领员工进行采矿工程中绿色开采技术的交流学习、对于部分不给予重视的员工进行私下的专门调解与解惑。切切实实的从个人、团体、企业等多个层次都宣扬绿色开采思想的重要性，从而根本上转变员工“绿不绿色无所谓”的思想，为更好的在采矿工程中运用绿色开采技术奠定基础。