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        淺談采礦工程中綠色開(kāi)采技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用

        2018-01-29 22:52:45
        世界有色金屬 2018年24期
        關(guān)鍵詞:保水礦產(chǎn)采空區(qū)

        (大冶有色金屬有限責(zé)任公司,湖北 黃石 435232)

        社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展離不開(kāi)各類(lèi)礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)利用,當(dāng)今社會(huì)對(duì)礦產(chǎn)資源的需求量不斷增加,為了滿足這一需求,不得不加大礦產(chǎn)資源的開(kāi)發(fā)強(qiáng)度,在這種情況下,由采礦造成的環(huán)境污染和破壞問(wèn)題必定越來(lái)越嚴(yán)重。解決這一矛盾的關(guān)鍵,就是采取有效的綠色開(kāi)采技術(shù)。

        1 礦產(chǎn)開(kāi)采可能帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題

        如今,我國(guó)礦產(chǎn)需求量日益增加,礦產(chǎn)的開(kāi)采造成的環(huán)境污染和破壞問(wèn)題越發(fā)突出。在礦山開(kāi)展人為活動(dòng)會(huì)對(duì)地表環(huán)境、井下環(huán)境都造成破壞及影響,進(jìn)而產(chǎn)生獨(dú)特環(huán)境問(wèn)題,包括地下水枯竭、大氣污染、地表沉陷、自然災(zāi)害[1]。

        (1)土地資源的大量占用和破壞,如地表發(fā)生沉陷、區(qū)域水土流失和沙漠化,以及固體廢棄物的大量堆放造成的資源占?jí)杭拔廴酒茐?。在井下開(kāi)采時(shí),會(huì)造成地表沉陷與廢棄物堆放;而在露天開(kāi)采時(shí),會(huì)造成山體的挖損及外排廢棄物堆放。

        (2)水資源污染與破壞。礦產(chǎn)開(kāi)采時(shí),對(duì)水資源造成的破壞以人為的疏干排水產(chǎn)生的裂隙使含水層疏干,導(dǎo)致含水層所處原始徑流狀態(tài)被破壞。此外,在礦井水當(dāng)中含有大量無(wú)機(jī)鹽類(lèi),使水體被嚴(yán)重高污染。如果水資源受到污染,則植被也會(huì)受到很大的影響,使土體貧化,對(duì)地下水的正常循環(huán)造成不可逆的破壞,最終使水位大幅下降。我國(guó)的水資源分布不均,西北地區(qū)的礦區(qū)較為集中,因采礦造成的水污染,加劇了這些地區(qū)的水資源短缺。

        (3)大氣污染,包括SO2、CO2、CO、瓦斯和爆破煙塵。瓦斯的溫室效應(yīng)可以達(dá)到二氧化碳的20多倍,其利用率不足20%,除了浪費(fèi)大量資源,還面臨嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題。

        (4)地質(zhì)災(zāi)害頻發(fā)。災(zāi)害的發(fā)生幾率和開(kāi)采規(guī)模與強(qiáng)度有直接關(guān)系,即隨著開(kāi)采規(guī)模和強(qiáng)度的不斷增大而增加。災(zāi)害的發(fā)生不僅會(huì)帶來(lái)巨大經(jīng)濟(jì)損失,而且對(duì)附近居民的生活也會(huì)造成嚴(yán)重影響。

        2 礦產(chǎn)的綠色開(kāi)采

        (1)減少地表變形。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展和完善,礦產(chǎn)開(kāi)采行業(yè)出現(xiàn)了很多新的開(kāi)采方法,如聯(lián)合開(kāi)采與充填開(kāi)采。其中,以充填開(kāi)采的方法較為廣泛,可用風(fēng)力或者是水力進(jìn)行充填,在采空區(qū)中使用粉煤灰等予以充填,在充填之后,地表的下沉系數(shù)能控制在0.1~0.2以內(nèi)[2]。為更好的控制沉陷,還可以在條帶開(kāi)采的基礎(chǔ)上使用水砂材料對(duì)采空區(qū)進(jìn)行充填,該方法已經(jīng)取得良好效果,其采出率可以達(dá)到60%。另外,還能采用房柱來(lái)限制地表的沉陷。

        (2)保水開(kāi)采。對(duì)于保水開(kāi)采技術(shù),它在不同的礦區(qū)往往具有不同特征與內(nèi)涵,比如在缺水礦區(qū)中,應(yīng)將水資源保護(hù)與充分利用作為核心;在大水礦區(qū)中,應(yīng)將盡可能減少對(duì)水資源造成的破壞,并有效防治所有類(lèi)型的水災(zāi)害作為核心。開(kāi)采會(huì)對(duì)含水層所處原始徑流造成破壞,使地下水開(kāi)始大量排出;位于采空區(qū)上部的裂隙,會(huì)與地下水實(shí)現(xiàn)貫通,進(jìn)而形成規(guī)模很大的降落漏斗,導(dǎo)致含水層中的水位明顯降低,最終對(duì)范圍內(nèi)的水文地質(zhì)條件造成嚴(yán)重影響。在采動(dòng)影響達(dá)到穩(wěn)定以后出現(xiàn)的地表沉降,通常會(huì)使地表水體所處原始狀態(tài)發(fā)生變化,使溝泉水明顯減少,嚴(yán)重時(shí)造成干涸,對(duì)附近居民日常生產(chǎn)與生活造成影響,導(dǎo)致土地沙漠化和水土流失。由此可以看出,在不同的礦區(qū)根據(jù)其實(shí)際情況,采取有效的保水措施是十分重要且必要的,必須引起相關(guān)人員的高度重視。

        (3)礦產(chǎn)與瓦斯共采。長(zhǎng)期以來(lái)人們都將瓦斯看做威脅礦井安全的最大因素,在以往的開(kāi)采作業(yè)中,通常對(duì)其進(jìn)行直接排放,這樣不僅會(huì)加速溫室效應(yīng),而且還存在嚴(yán)重的資源浪費(fèi)問(wèn)題。實(shí)際上瓦斯是一種清潔且高效的能源,有很大的利益空間可挖掘。因此,在綠色開(kāi)采模式下,應(yīng)研發(fā)并使用礦產(chǎn)與瓦斯共采,以此真正實(shí)現(xiàn)“變害為利”的目標(biāo)[3]。

        (4)減沉開(kāi)采。這項(xiàng)綠色開(kāi)采技術(shù)主要指條帶和充填開(kāi)采。其中,對(duì)條帶開(kāi)采而言,其主要問(wèn)題在于采出率相對(duì)較低,會(huì)浪費(fèi)很多礦產(chǎn)資源。

        而對(duì)于充填開(kāi)采,其主要問(wèn)題在于成本較高、材料限制,而且充填量相對(duì)較大,工藝無(wú)法滿足現(xiàn)階段高效開(kāi)采基本要求。對(duì)此,為減少充填的成本,根據(jù)關(guān)鍵層理論,有關(guān)學(xué)者提出一個(gè)將這兩者結(jié)合到一起的全新思路,以此從根本上控制或避免沉降的發(fā)生。近幾年,我國(guó)很多地區(qū)都在采空區(qū)的上方采用注漿充填的方法來(lái)減小下沉量。在這種實(shí)際情況下,積極開(kāi)發(fā)價(jià)格合理且性能良好的用于充填作業(yè)的材料,需要引起相關(guān)人員的注意和重視。

        (5)井下污水處理。如果礦井的下面存在大量污水,則需要把污水集中排放至中央水倉(cāng),然后利用安裝于倉(cāng)口的處理裝置實(shí)施專門(mén)的處置。該處理方法往往要和壓率裝置共同使用。針對(duì)井下污水,在壓濾裝置的持續(xù)處理下,能達(dá)到預(yù)期處理標(biāo)準(zhǔn)。若依然存在不達(dá)標(biāo)的污水,則要在凈化后,由水泵運(yùn)送至地上。在這一過(guò)程中,水中有害物質(zhì)將被有效排除,這部分水可用于農(nóng)田的灌溉,能起到促進(jìn)作物快速生長(zhǎng)的作用。

        3 礦產(chǎn)綠色開(kāi)采建議

        (1)充分發(fā)揮企業(yè)特色與優(yōu)勢(shì),努力實(shí)現(xiàn)集中整合。礦物是一種重要資源,不合法的開(kāi)采企業(yè)運(yùn)用極低的手段進(jìn)行亂挖亂采,會(huì)對(duì)環(huán)境造成十分嚴(yán)重的污染。但對(duì)大型企業(yè)而言,因其設(shè)備的配置比較齊全,有很高的技術(shù)水平,且自身能源消耗很低,能對(duì)各類(lèi)污染物進(jìn)行有效的回收和處理,所以能將環(huán)境污染及破壞降到很低的程度?;诖?,對(duì)小型企業(yè)而言,應(yīng)將其不斷向優(yōu)勢(shì)和大型企業(yè)方向集中整合。與此同時(shí),還應(yīng)根據(jù)不同礦區(qū)實(shí)際情況和特點(diǎn),加快精深加工進(jìn)程。

        (2)建設(shè)生態(tài)工程,盡早恢復(fù)土地的生機(jī)。礦產(chǎn)開(kāi)采時(shí)難免會(huì)產(chǎn)生地表塌陷及廢棄物堆放,此時(shí)應(yīng)遵循“誰(shuí)開(kāi)采、誰(shuí)利用、誰(shuí)受益和誰(shuí)負(fù)責(zé)”基本原則,制定有效的措施,使國(guó)土資源總量保持平衡,保護(hù)生態(tài)安全。并在實(shí)際的生態(tài)工程當(dāng)中,針對(duì)塌陷的土地,利用粉煤灰等材料進(jìn)行復(fù)墾造地,也可開(kāi)發(fā)養(yǎng)殖業(yè)與種植業(yè),穩(wěn)定實(shí)施生態(tài)產(chǎn)業(yè),以促使被開(kāi)采破壞的土地得以恢復(fù)。另外,還應(yīng)推動(dòng)企業(yè)利用粉煤灰等廢料進(jìn)行建材和水泥的生產(chǎn)制造,將礦井廢水作為工業(yè)用水,將瓦斯作為發(fā)電能源和燃?xì)饽茉?,以上都是能有效減輕污染的重要途徑。

        4 結(jié)語(yǔ)

        綜上所述,礦產(chǎn)開(kāi)采過(guò)程中,勢(shì)必會(huì)造成環(huán)境破壞與污染,具體表現(xiàn)為土地資源的大量占用和破壞、水資源污染與破壞、大氣污染和自然災(zāi)害頻發(fā),這無(wú)論是對(duì)正常的開(kāi)發(fā)利用,還是附近居民日常生產(chǎn)生活,都有著十分嚴(yán)重的影響。對(duì)此,必須實(shí)施綠色開(kāi)采,根據(jù)礦產(chǎn)開(kāi)采特點(diǎn),結(jié)合礦區(qū)的各項(xiàng)實(shí)際情況,制定包含減少地表變形、保水開(kāi)采、礦產(chǎn)與瓦斯共采、減沉開(kāi)采和井下污水處理在內(nèi)的綠色開(kāi)采技術(shù),并充分發(fā)揮企業(yè)特色與優(yōu)勢(shì),努力實(shí)現(xiàn)集中整合,建設(shè)生態(tài)工程,盡早恢復(fù)土地的生機(jī),將礦產(chǎn)開(kāi)采造成的環(huán)境污染及破壞降到最低。

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