赵夫杰
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摘要:随中国经济发展迅速,中国的采矿工程业务也在全面展开。市场对采矿工程来说非常重要。然而,由于釆矿工程行 业存在诸多制约因素,如地质结构复杂的采矿条件以及政府提供的政治条件相对封闭,采矿工程行业本身存在特殊风险,釆矿成本高,管 理成本高,系统不完全,管理机制不协调,缺乏对采矿工程行业市场环境的有效监督等。这些不可忽视的客观原因使采矿业难以开采,而 来矿项目的过度开采造成了对生态环境不可逆转的环境危害。目前,中国的经济、生态和社会事业面临严重的危机,并提出了緑色采矿技 术,以改善采矿工程造成的生态和环境污染。本文讨论了绿色采矿技术在釆矿工程中的应用。
关键词:采矿工程;绿色开采;技术应用
引言
采矿行业对于国家经济建设的发展有着极大的推动作用,而社会经济发展的同时,矿产资源消耗速度也在持续攀升,人们对于采矿工程也加大了关注力,在采矿工程中煤矿、金属非金属原矿的采集工程为满足越来越庞大市场消耗而逐渐提升开采量的同时,落后的开采保护技术使得地质破坏及环境污染问题始终得不到很好的解决,随着采矿问题日渐严重,绿色开采越来越受到人们的关注以及更加重视,如何合理的进行矿产资源采集,对于后期环境污染的管理都将是未来采矿工程中绿色开采所必需要进行充分研究的课题。
1绿色开采技术的概念
绿色采矿技术是在传统采矿技术基础上逐步发展起来的一种新型采矿技术。在传统的采矿工程中,由于采矿技术条件的限制,在矿产资源开发过程中存在着严重的环境问题。在当前可持续发展的大背景下,矿业工程的实施要坚持人与自然的和谐,不能单纯追求经济效益而忽视环境保护。在传统采矿技术下,按照绿色开采目标对采矿工艺进行改进和升级,可以有效提高采矿工程的整体效率,促进矿产资源的合理利用,减少不必要的资源浪费。
2.采矿工程面临的问题现状
2.1采矿工程面临的环境问题
采矿开采工作对环境的要求很严格,环境的变化是不可控的,但是环境如果发生变化会对工程影响很大。对于地理环境来说,采矿工程依赖于地质状况,只有在明白地理构造的情况下才可以进行采矿开采工作。随着开采工作的推进,地下气体可能会散发出来,这些气体有可能具有毒性或易于爆炸,可能造成安全隐患。针对气候因素来说,开采工作与气候的关系很大,它会影响到通风设备的风向控制等,影响通风安全性能。同时,采矿工程可能对环境造成影响,第一,采矿工作可能带来矿山污水,破坏周边水资源生态系统,影响用水安全,让重金属等物质进入水循环中,危及生态系统。第二,采矿工程会带来大气污染,在开采工作实施过程中,存在废石粉尘、尾矿风化物、沙尘暴等大气污染,一些有害气体进入大气层危及生态环境。第三,采矿工作会带来废弃物污染,废弃物包括固体废弃矿物等,可能会导致水道淤塞和泄洪堵塞等现象,造成环境污染。第四,采矿工程会导致土壤污染和地质灾害。
2.2水资源问题
在对矿区资源进行开采过程中,会对地下海水层的径流产生很大的影响,导致出现地下水渗出的情况。如果地下水出现严重渗出,就会导致区域内的含水层水位降低,导致地下水出现降落漏斗的问题,直接改变区域内的水质情况。此外,在传统开采过程中,因为开采方式不当,还会影响到地表水体,导致河流沟渠中的水流下降,严重影响到矿区周围人民的生活用水情况。
2.3破坏土地资源
在开采浅埋煤层过程中,往往会产生大量的固体废弃物,在矿山的周边堆积,形成地表固体废弃物;同时,矿山开采使土地植被与水资源遭到不可逆破坏,很容易造成土地沙化;加上外界自然环境的风化、雨水的冲刷等,在陕北生态脆弱地区还会造成水土流失情况,给矿山周边的自然生态环境造成严重的破坏,影响人们的生命财产安全。此外,由于长时间堆积的废弃物没有得到有效清理,占据矿区内的大部分土地,不仅容易污染环境,影响周围植被的正常生长,也会造成大量的土地资源浪费,有时还会演变为矿区周围环境的污染。
3绿色开采技术在采矿工程中的具体应用
3.1采空区充填技术
以往我们对煤矿采空区进行充填时,通常采用风力充填、粉煤灰充填、水力充填、矸石带状充填和煤矸石自溜充填等充填技术。这些充填技术不仅投入资金比较多,充填效率低,更重要的是会对周边环境造成严重污染。交替胶结充填和采空区冒落矸石空隙注浆胶结充填是绿色开采技术的代表,它们在提高充填效率、保护周边环境方面有比较显著的效果。比如交替胶结充填技术,它主要是将粉煤灰、工业炉渣、河沙、煤矸石加水后混合成牙膏状浆体,填充后可以及时形成比较稳定的支撑体,对地表起到一定的支撑作用,避免其产生大幅度沉降。对于一些高温区域,交替胶结充填技术还能降低井下温度,减少火灾发生的风险。采空区冒落矸石空隙注浆胶结充填技术,是结合冒落带的特点,在对煤矸石空隙进行压实前就进行注浆,使冒落矸石和填充材料可以在短时间内就胶结,进而形成具有支撑作用的覆岩层,使填充区的力学稳定性得到大幅度提升,降低地表的变形程度。
3.2保水开采技术及其应用
保水开采技术的施工原则是在对矿产资源进行开采前就详细调查矿产周边水资源的分布情况,然后科学、合理地对开采范围进行选择。如果施工范围内含有隔水层或是含水层,并且无法避开,那么要先对地下水位的下降规律以及煤层采动覆岩的破坏特点进行认真分析,并在开采过程中设置防水煤岩柱,将保水采煤的技术贯彻落实到开采过程中,比如底板加固保水,降低导水断裂带高度、煤层长壁工作面浅埋保水等。以往在对地下矿产资源进行开采的过程中,由于技术手段落后,环保意识不强,不仅地表环境遭到损毁,很多珍贵的地下水资源也遭到破坏和污染。为了使水资源得到有效保护,在采矿工程中,我们应当充分认识到保护水资源的重要性,加强环保意识,对涉及地下水资源的开采工程要积极采用绿色开采技术来降低对水资源的破坏程度。对开采技术和工艺进行完善和优化,将保水技术进行恰当的应用是对水资源进行保护的一种有效措施,除此之外,我们还应当对水资源的直接保护措施也予以足够的重视。地面灌浆技术可以形成一层地下水的保护结构,有效避免水资源遭受采矿工程的施工影响,进而起到保护水资源免受污染的作用,同时也能防止地下水结构被破坏。
3.3煤炭和瓦斯的共采技术
瓦斯是一种有毒气体,当气体达到一定浓度时,可以使人窒息;它还具有可燃性,容易燃烧甚至爆炸;同时它也是导致温室效应的主要因素。但瓦斯也并非一无是处,如果可以将其资源化,同样可以为我所用。因此,在煤矿开采工程中,我们可以采取以下技术来有效降低瓦斯所产生的危害。如果我们可以在煤炭开采之前就利用抽采技术,将瓦斯气体从煤层中抽离出来,那么就可以大大提高采煤工程的安全性,降低安全事故的发生率。但由于我国煤矿资源具有煤层渗透率低且变化程度高的特点,因此要想在开采前对瓦斯进行预抽还存在较大的技术困难。煤炭和瓦斯共采技术是目前一种可行性比较高的开采技术,它是利用围岩压力会因煤炭的开采而大大降低的契机来进行瓦斯抽取的。当煤炭开采后,围岩压力降低,岩层的移动会使渗漏率增加,采空区便会有大量的瓦斯气体被释放,这时再对其进行抽取便会容易得多。废弃矿井的煤层中也含有很多瓦斯气体,我们可以根据岩体内裂隙场的分布情况将废弃矿井中的瓦斯气体抽出。
3.4煤矸石填充支护技术
煤矸石是我国地形地貌的主要影响因素,又因为其可以自燃,所以我国空气质量也因此而受到污染。我国由于采矿量大,每年都有超过5亿吨的矸石排出。介于矸石对我国环境的破坏程度比较严重,在采矿工程中,我们应当尽量采用煤矸石填充支护技术来降低煤矸石的排放数量。该技术主要是利用奇数点顺槽来对桥墩进行填充,然后用注浆的方式填充桥墩间的空间,进而提高煤矸石的利用效率。具体操作方法如下:先用机车将煤矸石传送至罐笼硐室内,然后将煤矸石放置在顺槽填充输送带上,在浇筑混凝土时加入煤矸石,形成煤矸石混凝土带。需要注意的是,在对煤矸石进行填充前,应对煤矸石进行筛选,然后粉碎。在煤矿开采过程中使用煤矸石填充支护技术,不仅可以有效降低煤矸石的排放数量,降低煤矿安全事故的发生概率,同时大量煤矸石的填充还可以有效减少地面下沉现象,进而达到保护周边环境的目的。
4结束语
釆矿工程资源的绿色开釆是釆矿工程实施科学发展观的 必然选择,也是可持续工业技术的重要组成部分。绿色釆矿 是近年来提出的一种新的釆矿理念,未来的绿色釆矿技术必 将更大,其发展空间将成为未来采矿工程技术的发展方向。
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