采矿工程中绿色开采技术应用
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【摘要】随着我国经济和社会的不断发展，国家政府及国民对于生态环境保护的意识越来越强，而矿产作为发展我国经济的主要产业之一，其传统的开采技术严重破坏了我国的生态环境。因此，相关工作人员应大力推广绿色开采技术，助力我国的生态环境建设。本文主要分析传统开采技术对于环境的影响，并深入探讨绿色开采技术在我国采矿工程中的具体应用措施。
0前言
矿产是大自然馈赠给人类的主要天然资源之一。近年来，我国的采矿工程不断发展壮大，与之相关的生态环境问题也逐渐显露出来。绿色开采技术是工作人员针对我国生态环境保护现状探讨出的新型采矿技术，将绿色采矿技术有效地应用于采矿工程可以减少因采矿工作而导致的环境污染等问题。工作人员应该不断探索绿色采矿技术的相关应用，使其向多元化的方向发展。
1绿色采矿技术的概念
随着国家的发展和壮大，我国的金属矿业发展迅猛，但相关的生态环境问题也随之而来，如重金属污染、酸性废水污染等。为了国家的发展，重要的金属矿石开采工作无法停止，但是利用传统的开采技术继续矿石开采就会严重影响我国的生态环境建设，这对我国的发展也不利。因此，工作人员探索出一条新的矿石开采道路，即绿色采矿技术。绿色采矿技术就是利用相关的环境保护知识及技术，在采矿工程中降低因采矿导致的环境污染问题，并提高矿产资源的利用率。绿色采矿技术将环境保护理念有效地融入采矿技术当中，在保证我国矿石开采工作的基础上能够最大限度地减少因矿产开采而导致的环境污染问题[1]。在传统的矿石开采过程中，会产生大量的有害废弃物导致环境污染，严重影响采矿工程周边的生态环境，利用绿色开采技术，工作人员可以有效减少在采矿活动中有害废弃物的排放，满足我国节能减排的实际要求。在进行矿石开采的工作之前，工作人员需要对采矿地点开展水文、地质信息勘察，并对其进行分析，这一过程可以使工作人员深入了解当地的生态环境及采矿过程中可能产生的安全隐患，还可以助力伴生资源的开发。在传统的采矿工作中，工作人员进行矿产资源开采的同时会对周边的环境造成很大的污染，但是如果将绿色开采技术应用于采矿工程，就可以有效保护采矿环境，稳定周边生态环境和金属矿石开采的均衡性。
2传统采矿技术对环境的污染
传统的采矿技术会对周边的水资源、空气以及土地资源造成严重的污染。首先是水资源污染。在开采矿石的过程中会严重影响矿区地下水的流量和水质，有时可能会使地下水发生渗漏问题。同时，采矿工程的各种施工问题会对矿区土壤的水文结构产生影响，使其发生变化，进而使一些自然沟渠干涸，这些水资源的变化会影响土地上各种植被的生长，使其大范围死亡，引起土地荒漠化问题。其次是空气污染。在采集矿石的过程中不可避免地会有大量的有害气体释放到大气中，这些气体是导致全球变暖的主要因素之一。大部分企业还没有矿石开采的环境保护意识，即使企业认识到矿石开采所释放的气体会对空气造成影响，也会由于市场对于矿石的需求不断扩大以及可观的经济收益，仍然保持较高的开采率，为国家的环境治理增加一定的工作难度。最后是土地资源的污染。矿石开采会对附近的土地结构造成较大的破坏，严重影响了土地上的植被生长和发育，造成土地荒漠化的现象。无论是出于环境保护的目的，还是为了提升矿产的利用率，相关的矿产开采企业都应该着手应用绿色开采技术。
3绿色开采技术在采矿工程中的应用
3.1矸石处理
矸石是矿产开采过程中所排放的主要污染物之一，如图1所示，它是煤的灰分增加的主要原因之一。在我国的采矿工程发展的过程中，有5亿t以上的矸石随着矿石开采而被排放。统计发现，凡大面积采煤并对矸石进行处理的区域都会出现不同程度的塌陷问题，例如山东巨野煤矿区就因为地面塌陷形成了面积为500多km2的人工浅盆地，严重影响了当地居民的正常生活，使6万多户居民被迫搬迁。矸石含有易燃性气体，且开采过程中会排放大量有毒气体，除了会污染空气环境之外，还有可能会发生自燃，因此矿石开采产生的矸石对环境污染及安全威胁非常大。在传统的开采过程中，工作人员对矸石的认识不足，所采用的处理手段也比较落后，导致各个矿产开采企业迟迟无法解决矸石排放的问题。为了保护我国生态环境的发展和建设，同时保证矿石开采工作的安全，国家及政府根据每个地区的开采现状出台大量的扶持政策，工作人员也应将绿色开采技术应用于矿石开采工作当中，避免在开采矿石时因大量的矸石排放对周边的环境造成污染。相关的研究人员根据对矸石成分的分析情况已经研究出一些有效的绿色处理矸石的方法，由于各个地区开采出的矸石成分都不尽相同，因此工作人员需要根据开采的矸石成分合理选择有效的处理方式[2]。一些工作人员在进行矸石处理时可以采用材料覆盖法减少矸石对周边环境的污染，这个方法最主要的优势是技术比较简单、产生的效果比较好。工作人员还可以根据矸石的化学性质选择适当的物质对其进行分离，即化学分离法，它可以有效去除矸石中的金属物质，减少矸石对环境的污染，同时提高相应的使用价值。在矸石被处理分离之后，其内部的物理结构和化学特性可以达到建筑材料的相应使用标准，利用此开采技术对矸石进行处理可以有效提升矸石的使用价值，降低我国建筑建设行业的材料购进成本，同时也减少了矸石在矿产开采过程中对周边环境的污染。
3.2矿山矿区的充填技术
从我国的矿产资源分布来看，我国的天然露天矿产资源较少，地下矿产资源比较丰富，因此在进行矿产开采工作的过程中，工作人员需要进行开挖矿井工作，才能够有效开采地下丰富的矿产资源。但是开挖矿井势必会对当地的土地层结构造成破坏，且要使相关的开采设备能够顺利进入矿井，在进行采矿工作的过程中，工作人员需要提前清空巷道，在地下设立采矿活动空间供工作人员进行矿采工作。如果在这一过程中，相关工作人员没有对井下做好支护工作，就容易引起矿区内部地层的沉降或塌陷问题。在进行矿产开采的过程中，如果采空区上覆岩层的原始应力平衡遭到破坏，发生断裂或弯曲的移动变形，最终形成一个比原始采空区面积大得多的近似椭圆形的下沉盆地，即矿区塌陷地，如图2所示。因采矿工程导致的矿区塌陷地不仅会对矿区开采的工作产生巨大的影响，对周边人们的交通、通信、水利设施等也会产生一定的影响作用，同时还会导致当地居民与矿产开采企业因经济赔偿、人员安置等问题产生矛盾纠纷，严重影响我国的经济发展建设和当地民生问题。因此，工作人员要合理运用绿色开采技术的矿山矿区填充技术对采矿地点的采空区进行填充，避免因矿区塌陷导致的财产损失和人员伤害。在进行矿区矿山填充时，最主要的就是填充材料的选择。绿色开采的矿山矿区填充技术与传统开采技术相比最大的区别就在于所选择的填充材料为绿色环保材料。工作人员需要将填充的固体废料加水软化后使其具有一定的稠度，再将其应用于采空区的加固工作当中，这样的加固方式可以有效控制采空区的土壤沉降问题，同时还能够降低井底的温度，改善采矿区域的工作环境。在矿山矿区填充的过程中，工作人员可以利用水泥对一些缝隙进行填充，这样可以使填充材料与矸石在较短的时间粘连在一起，并形成覆盖层，保证了矿区的稳定性，有效减少土壤沉降问题。
3.3将混合采矿技术应用于矿产资源开采中
在矿产开采的过程中，工作人员开采的各种物质不都是可用的，会有其他的物质伴随矿产开采而产出，不可避免地就会有废物随之排放。工作人员使用传统的开采技术无法对开采的废物进行有效处理，而绿色开采技术可以有效解决这一问题。工作人员可以使用矿石和瓦斯等混合采矿技术对矿产资源进行开采，不仅可以有效开发矿产资源，还可以在此基础上获得瓦斯资源，有效提高矿产采集过程中的有效物含量。这样的开采技术可以使得到的有效资源高于两项单独开采过程的总和，并减少相应的时间成本和资金投入，大大提高了采矿工作的工作效率[3]。除了矿石与瓦斯混合开采之外，工作人员还可以对煤和瓦斯进行混合开采，在开采煤矿资源时，由于压力下降，矿区内会释放大量的瓦斯，这时工作人员就可以同时收集瓦斯资源和煤矿资源，对矿区内的资源进行有效开采。瓦斯作为现代的主要清洁能源，可以在空气中完全燃烧，燃烧所产生的气体也不会污染环境，但是工作人员在采集瓦斯时要注意开采安全，不能出现明火，以防发生火灾。为了有效防止矿产开采过程中出现安全问题，工作人员应在开采瓦斯之前从煤层抽出瓦斯，并利用如图3所示的瓦斯抽放综合参数测定仪对瓦斯进行含量检测，为之后的瓦斯采集工作提供安全保障。在采集瓦斯工作结束之后，矿区的采空区内往往还会存在大量的瓦斯，造成资源浪费，因此工作人员在采集瓦斯的过程中要使用较为先进的采集设备对瓦斯进行收集，避免出现浪费现象。
3.4使用保水的绿色采矿技术
金属矿保水开采技术主要是针对矿产开采过程中对周边水资源的污染问题。在矿石开采的过程中，相关的采矿操作会使地下水流失，并对周边的水资源造成污染。水资源是人类赖以生存的重要自然资源之一，工作人员在进行矿石开采的过程中要贯彻绿色开采理念，保护水资源不受到污染。在实际的开采过程中，工作人员可以采用保水开采技术对地下水流失进行控制。在传统的矿石开采过程当中，工作人员在对矿层地下开采之后会导致矿床疏干，持续性抽取地下水资源，使其水位不断降低，泉水量不断减少，最终导致地面塌陷，图4为地下水超采的危害示意。而绿色开采技术利用煤炭提取和灌浆技术可以有效节约矿产开采过程中对地下水资源的使用。在进行实际的开采工作时，工作人员需要对开采地区当地的土壤环境、地下水资源等信息进行采集，依照相关的采集数据合理选择保水开采技术。与传统的开采技术相比，保水开采技术可以有效减少矿产开采对地下水资源的影响，同时还能够规范矿山水资源的应用。相关管理部门需要根据开采地区的水源基本条件合理制定矿山用水规范，在保证开采工作顺利进行的前提下，实施节约用水政策，并实现多用途用水，有效减少污水排放。在矿山开采的过程中，工作人员还需要对开采所产生的污水进行有效处理，尽量将污水重复使用，经过处理后的污水可以用于消防灭火、洒水系统或生产系统，以科学技术为依靠，有效减少矿产开采过程中的水资源浪费。
3.5支护技术和废石加工技术
支护技术是矿产开采工作中重要的采集技术之一，它可以有效提高矿山的采收率，并保证矿山开采工作的顺利进行。该技术主要用于矿山开采的道路稳定支撑，使相关工作设备在有效支护的情况下能够正常运行。随着我国科学技术水平的不断发展，矿产采集的深度正在不断增加，对相关的采矿支护技术的要求也越来越高[4]。工作人员在采矿现场所要求的支护技术的支撑时间越来越长，这就需要工作人员合理运用支护技术，保证其矿山开采道路的稳定支撑，图5为某采矿工程采用的深基坑支护技术施工方法。在矿产开采过程中合理运用支护技术不仅可以提高矿产采集的工作效率，还可以减少矿产采集对周边环境的破坏，有效实现绿色开采。在矿产开采的过程中会产生大量的废石，其会对周边的环境造成影响，部分废石还会在高温下发生自燃，严重威胁采矿人员的生命安全。因此，工作人员在贯彻绿色采矿理念的过程中，要将废石加工技术作为工作的重点之一。在传统的矿石开采工作当中，工作人员常常使用沉积的方式对废石进行处理，但这样只会使废石的数量随着矿石的开采不断增加，并对周边环境产生严重的污染，无法有效处理废石。工作人员可以采用物理和化学的绿色开采方法溶解废石材料，同时需要积极探索废石材料的可利用率，有效提高开采矿石的利用率。
4结论
随着国家对生态环境建设的重视，采矿工程也聚焦于工程进行中的环境保护工作。绿色开采技术可以有效减少矿石开采工作对周边空气环境、水资源以及土地资源的影响，工作人员可以对矸石进行有效的处理，并采用混合采矿技术、保水开采技术、支护技术和废石加工技术等减少矿产采集对周边环境的污染作用，有效保护我国的生态环境。
参考文献
[1]毛忠勇.采矿工程中绿色开采技术的应用[J].中国金属通报，2021（8）：27-28.
[2]李帆.采矿工程中绿色开采技术的应用分析[J].世界有色金属，2021（15）：33-34.
[3]张波.绿色开采技术在采矿工程中的应用研究[J].广州化工，2021，49（11）：12-13.
[4]陈国雄.浅谈采矿工程中绿色开采技术的应用[J].皮革制作与环保科技，2021，2（5）：154-155.
作者:崔晓林 雷高 吴亚君 单位:湖北三鑫金铜股份有限公司
