采礦工程中綠色開采技術應用
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【摘要】隨著我國經濟和社會的不斷發展，國家政府及國民對于生態環境保護的意識越來越強，而礦產作為發展我國經濟的主要產業之一，其傳統的開采技術嚴重破壞了我國的生態環境。因此，相關工作人員應大力推廣綠色開采技術，助力我國的生態環境建設。本文主要分析傳統開采技術對于環境的影響，并深入探討綠色開采技術在我國采礦工程中的具體應用措施。
0前言
礦產是大自然饋贈給人類的主要天然資源之一。近年來，我國的采礦工程不斷發展壯大，與之相關的生態環境問題也逐漸顯露出來。綠色開采技術是工作人員針對我國生態環境保護現狀探討出的新型采礦技術，將綠色采礦技術有效地應用于采礦工程可以減少因采礦工作而導致的環境污染等問題。工作人員應該不斷探索綠色采礦技術的相關應用，使其向多元化的方向發展。
1綠色采礦技術的概念
隨著國家的發展和壯大，我國的金屬礦業發展迅猛，但相關的生態環境問題也隨之而來，如重金屬污染、酸性廢水污染等。為了國家的發展，重要的金屬礦石開采工作無法停止，但是利用傳統的開采技術繼續礦石開采就會嚴重影響我國的生態環境建設，這對我國的發展也不利。因此，工作人員探索出一條新的礦石開采道路，即綠色采礦技術。綠色采礦技術就是利用相關的環境保護知識及技術，在采礦工程中降低因采礦導致的環境污染問題，并提高礦產資源的利用率。綠色采礦技術將環境保護理念有效地融入采礦技術當中，在保證我國礦石開采工作的基礎上能夠最大限度地減少因礦產開采而導致的環境污染問題[1]。在傳統的礦石開采過程中，會產生大量的有害廢棄物導致環境污染，嚴重影響采礦工程周邊的生態環境，利用綠色開采技術，工作人員可以有效減少在采礦活動中有害廢棄物的排放，滿足我國節能減排的實際要求。在進行礦石開采的工作之前，工作人員需要對采礦地點開展水文、地質信息勘察，并對其進行分析，這一過程可以使工作人員深入了解當地的生態環境及采礦過程中可能產生的安全隱患，還可以助力伴生資源的開發。在傳統的采礦工作中，工作人員進行礦產資源開采的同時會對周邊的環境造成很大的污染，但是如果將綠色開采技術應用于采礦工程，就可以有效保護采礦環境，穩定周邊生態環境和金屬礦石開采的均衡性。
2傳統采礦技術對環境的污染
傳統的采礦技術會對周邊的水資源、空氣以及土地資源造成嚴重的污染。首先是水資源污染。在開采礦石的過程中會嚴重影響礦區地下水的流量和水質，有時可能會使地下水發生滲漏問題。同時，采礦工程的各種施工問題會對礦區土壤的水文結構產生影響，使其發生變化，進而使一些自然溝渠干涸，這些水資源的變化會影響土地上各種植被的生長，使其大范圍死亡，引起土地荒漠化問題。其次是空氣污染。在采集礦石的過程中不可避免地會有大量的有害氣體釋放到大氣中，這些氣體是導致全球變暖的主要因素之一。大部分企業還沒有礦石開采的環境保護意識，即使企業認識到礦石開采所釋放的氣體會對空氣造成影響，也會由于市場對于礦石的需求不斷擴大以及可觀的經濟收益，仍然保持較高的開采率，為國家的環境治理增加一定的工作難度。最后是土地資源的污染。礦石開采會對附近的土地結構造成較大的破壞，嚴重影響了土地上的植被生長和發育，造成土地荒漠化的現象。無論是出于環境保護的目的，還是為了提升礦產的利用率，相關的礦產開采企業都應該著手應用綠色開采技術。
3綠色開采技術在采礦工程中的應用
3.1矸石處理
矸石是礦產開采過程中所排放的主要污染物之一，如圖1所示，它是煤的灰分增加的主要原因之一。在我國的采礦工程發展的過程中，有5億t以上的矸石隨著礦石開采而被排放。統計發現，凡大面積采煤并對矸石進行處理的區域都會出現不同程度的塌陷問題，例如山東巨野煤礦區就因為地面塌陷形成了面積為500多km2的人工淺盆地，嚴重影響了當地居民的正常生活，使6萬多戶居民被迫搬遷。矸石含有易燃性氣體，且開采過程中會排放大量有毒氣體，除了會污染空氣環境之外，還有可能會發生自燃，因此礦石開采產生的矸石對環境污染及安全威脅非常大。在傳統的開采過程中，工作人員對矸石的認識不足，所采用的處理手段也比較落后，導致各個礦產開采企業遲遲無法解決矸石排放的問題。為了保護我國生態環境的發展和建設，同時保證礦石開采工作的安全，國家及政府根據每個地區的開采現狀出臺大量的扶持政策，工作人員也應將綠色開采技術應用于礦石開采工作當中，避免在開采礦石時因大量的矸石排放對周邊的環境造成污染。相關的研究人員根據對矸石成分的分析情況已經研究出一些有效的綠色處理矸石的方法，由于各個地區開采出的矸石成分都不盡相同，因此工作人員需要根據開采的矸石成分合理選擇有效的處理方式[2]。一些工作人員在進行矸石處理時可以采用材料覆蓋法減少矸石對周邊環境的污染，這個方法最主要的優勢是技術比較簡單、產生的效果比較好。工作人員還可以根據矸石的化學性質選擇適當的物質對其進行分離，即化學分離法，它可以有效去除矸石中的金屬物質，減少矸石對環境的污染，同時提高相應的使用價值。在矸石被處理分離之后，其內部的物理結構和化學特性可以達到建筑材料的相應使用標準，利用此開采技術對矸石進行處理可以有效提升矸石的使用價值，降低我國建筑建設行業的材料購進成本，同時也減少了矸石在礦產開采過程中對周邊環境的污染。
3.2礦山礦區的充填技術
從我國的礦產資源分布來看，我國的天然露天礦產資源較少，地下礦產資源比較豐富，因此在進行礦產開采工作的過程中，工作人員需要進行開挖礦井工作，才能夠有效開采地下豐富的礦產資源。但是開挖礦井勢必會對當地的土地層結構造成破壞，且要使相關的開采設備能夠順利進入礦井，在進行采礦工作的過程中，工作人員需要提前清空巷道，在地下設立采礦活動空間供工作人員進行礦采工作。如果在這一過程中，相關工作人員沒有對井下做好支護工作，就容易引起礦區內部地層的沉降或塌陷問題。在進行礦產開采的過程中，如果采空區上覆巖層的原始應力平衡遭到破壞，發生斷裂或彎曲的移動變形，最終形成一個比原始采空區面積大得多的近似橢圓形的下沉盆地，即礦區塌陷地，如圖2所示。因采礦工程導致的礦區塌陷地不僅會對礦區開采的工作產生巨大的影響，對周邊人們的交通、通信、水利設施等也會產生一定的影響作用，同時還會導致當地居民與礦產開采企業因經濟賠償、人員安置等問題產生矛盾糾紛，嚴重影響我國的經濟發展建設和當地民生問題。因此，工作人員要合理運用綠色開采技術的礦山礦區填充技術對采礦地點的采空區進行填充，避免因礦區塌陷導致的財產損失和人員傷害。在進行礦區礦山填充時，最主要的就是填充材料的選擇。綠色開采的礦山礦區填充技術與傳統開采技術相比最大的區別就在于所選擇的填充材料為綠色環保材料。工作人員需要將填充的固體廢料加水軟化后使其具有一定的稠度，再將其應用于采空區的加固工作當中，這樣的加固方式可以有效控制采空區的土壤沉降問題，同時還能夠降低井底的溫度，改善采礦區域的工作環境。在礦山礦區填充的過程中，工作人員可以利用水泥對一些縫隙進行填充，這樣可以使填充材料與矸石在較短的時間粘連在一起，并形成覆蓋層，保證了礦區的穩定性，有效減少土壤沉降問題。
3.3將混合采礦技術應用于礦產資源開采中
在礦產開采的過程中，工作人員開采的各種物質不都是可用的，會有其他的物質伴隨礦產開采而產出，不可避免地就會有廢物隨之排放。工作人員使用傳統的開采技術無法對開采的廢物進行有效處理，而綠色開采技術可以有效解決這一問題。工作人員可以使用礦石和瓦斯等混合采礦技術對礦產資源進行開采，不僅可以有效開發礦產資源，還可以在此基礎上獲得瓦斯資源，有效提高礦產采集過程中的有效物含量。這樣的開采技術可以使得到的有效資源高于兩項單獨開采過程的總和，并減少相應的時間成本和資金投入，大大提高了采礦工作的工作效率[3]。除了礦石與瓦斯混合開采之外，工作人員還可以對煤和瓦斯進行混合開采，在開采煤礦資源時，由于壓力下降，礦區內會釋放大量的瓦斯，這時工作人員就可以同時收集瓦斯資源和煤礦資源，對礦區內的資源進行有效開采。瓦斯作為現代的主要清潔能源，可以在空氣中完全燃燒，燃燒所產生的氣體也不會污染環境，但是工作人員在采集瓦斯時要注意開采安全，不能出現明火，以防發生火災。為了有效防止礦產開采過程中出現安全問題，工作人員應在開采瓦斯之前從煤層抽出瓦斯，并利用如圖3所示的瓦斯抽放綜合參數測定儀對瓦斯進行含量檢測，為之后的瓦斯采集工作提供安全保障。在采集瓦斯工作結束之后，礦區的采空區內往往還會存在大量的瓦斯，造成資源浪費，因此工作人員在采集瓦斯的過程中要使用較為先進的采集設備對瓦斯進行收集，避免出現浪費現象。
3.4使用保水的綠色采礦技術
金屬礦保水開采技術主要是針對礦產開采過程中對周邊水資源的污染問題。在礦石開采的過程中，相關的采礦操作會使地下水流失，并對周邊的水資源造成污染。水資源是人類賴以生存的重要自然資源之一，工作人員在進行礦石開采的過程中要貫徹綠色開采理念，保護水資源不受到污染。在實際的開采過程中，工作人員可以采用保水開采技術對地下水流失進行控制。在傳統的礦石開采過程當中，工作人員在對礦層地下開采之后會導致礦床疏干，持續性抽取地下水資源，使其水位不斷降低，泉水量不斷減少，最終導致地面塌陷，圖4為地下水超采的危害示意。而綠色開采技術利用煤炭提取和灌漿技術可以有效節約礦產開采過程中對地下水資源的使用。在進行實際的開采工作時，工作人員需要對開采地區當地的土壤環境、地下水資源等信息進行采集，依照相關的采集數據合理選擇保水開采技術。與傳統的開采技術相比，保水開采技術可以有效減少礦產開采對地下水資源的影響，同時還能夠規范礦山水資源的應用。相關管理部門需要根據開采地區的水源基本條件合理制定礦山用水規范，在保證開采工作順利進行的前提下，實施節約用水政策，并實現多用途用水，有效減少污水排放。在礦山開采的過程中，工作人員還需要對開采所產生的污水進行有效處理，盡量將污水重復使用，經過處理后的污水可以用于消防滅火、灑水系統或生產系統，以科學技術為依靠，有效減少礦產開采過程中的水資源浪費。
3.5支護技術和廢石加工技術
支護技術是礦產開采工作中重要的采集技術之一，它可以有效提高礦山的采收率，并保證礦山開采工作的順利進行。該技術主要用于礦山開采的道路穩定支撐，使相關工作設備在有效支護的情況下能夠正常運行。隨著我國科學技術水平的不斷發展，礦產采集的深度正在不斷增加，對相關的采礦支護技術的要求也越來越高[4]。工作人員在采礦現場所要求的支護技術的支撐時間越來越長，這就需要工作人員合理運用支護技術，保證其礦山開采道路的穩定支撐，圖5為某采礦工程采用的深基坑支護技術施工方法。在礦產開采過程中合理運用支護技術不僅可以提高礦產采集的工作效率，還可以減少礦產采集對周邊環境的破壞，有效實現綠色開采。在礦產開采的過程中會產生大量的廢石，其會對周邊的環境造成影響，部分廢石還會在高溫下發生自燃，嚴重威脅采礦人員的生命安全。因此，工作人員在貫徹綠色采礦理念的過程中，要將廢石加工技術作為工作的重點之一。在傳統的礦石開采工作當中，工作人員常常使用沉積的方式對廢石進行處理，但這樣只會使廢石的數量隨著礦石的開采不斷增加，并對周邊環境產生嚴重的污染，無法有效處理廢石。工作人員可以采用物理和化學的綠色開采方法溶解廢石材料，同時需要積極探索廢石材料的可利用率，有效提高開采礦石的利用率。
4結論
隨著國家對生態環境建設的重視，采礦工程也聚焦于工程進行中的環境保護工作。綠色開采技術可以有效減少礦石開采工作對周邊空氣環境、水資源以及土地資源的影響，工作人員可以對矸石進行有效的處理，并采用混合采礦技術、保水開采技術、支護技術和廢石加工技術等減少礦產采集對周邊環境的污染作用，有效保護我國的生態環境。
參考文獻
[1]毛忠勇.采礦工程中綠色開采技術的應用[J].中國金屬通報，2021（8）：27-28.
[2]李帆.采礦工程中綠色開采技術的應用分析[J].世界有色金屬，2021（15）：33-34.
[3]張波.綠色開采技術在采礦工程中的應用研究[J].廣州化工，2021，49（11）：12-13.
[4]陳國雄.淺談采礦工程中綠色開采技術的應用[J].皮革制作與環保科技，2021，2（5）：154-155.
作者:崔曉林 雷高 吳亞君 單位:湖北三鑫金銅股份有限公司
