陶藝玫

（四川省煤田地質(zhì)局一四一隊(duì)，四川 德陽(yáng) 618000）

礦產(chǎn)資源勘查及開(kāi)采對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)與發(fā)展有重要作用，但實(shí)際的開(kāi)采工作勢(shì)必影響周邊自然環(huán)境。對(duì)此，為了實(shí)現(xiàn)預(yù)期的低碳環(huán)保目標(biāo)，必須在資源開(kāi)采過(guò)程中高度重視并應(yīng)用綠色開(kāi)采技術(shù)，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行創(chuàng)新，以滿足實(shí)際生產(chǎn)要求。

1 地質(zhì)礦產(chǎn)勘查

礦產(chǎn)勘查需遵循以下幾項(xiàng)基本原則：

（1）因地制宜，該原則對(duì)礦產(chǎn)勘查而言是最基本也是最重要的，這主要由礦場(chǎng)具有很高的復(fù)雜性和多變性決定。通過(guò)大量實(shí)踐可知，從礦床具體情況出發(fā)，按照實(shí)事求是的要求決定勘查的每一項(xiàng)工作，只有這樣才能獲得與礦床實(shí)際情況相符的地質(zhì)與經(jīng)濟(jì)效果；若勘查脫離了礦床的實(shí)際情況，完全根據(jù)個(gè)人主觀判斷，將使勘查失去原本的意義，甚至造成較大的損失。要想根據(jù)礦床實(shí)際情況對(duì)各項(xiàng)工作進(jìn)行科學(xué)部署，需切實(shí)加強(qiáng)對(duì)礦床不同特點(diǎn)的實(shí)時(shí)觀察與研究，并加強(qiáng)和設(shè)計(jì)單位等參與方之間的聯(lián)系，確保勘查與礦床地質(zhì)情況相符的基礎(chǔ)上，滿足礦山設(shè)計(jì)和開(kāi)采等方面的要求[1]；

（2）循序漸進(jìn)，這項(xiàng)原則反映出人對(duì)礦床進(jìn)行認(rèn)識(shí)的過(guò)程所遵循的客觀規(guī)律，即對(duì)礦床的認(rèn)識(shí)是一個(gè)循序漸進(jìn)的過(guò)程，無(wú)法一次完成，伴隨勘查不斷開(kāi)展而深化，因此，對(duì)礦產(chǎn)勘查而言，應(yīng)遵循循序漸進(jìn)的原則，即從粗到細(xì)、從淺到深、從已知到未知，實(shí)際的勘查工作不能隨意超越程序；

（3）全面研究，該原則是勘查工作目的所決定的，主要反映在以下方面：對(duì)礦床開(kāi)展的經(jīng)濟(jì)、地質(zhì)與技術(shù)等各方面研究評(píng)價(jià)，避免勘查片面，對(duì)礦床所具有的工業(yè)價(jià)值予以全面闡述；

（4）綜合評(píng)價(jià)，在大自然中，礦床含有很多不同的有益組分，不可能以單礦物石形式存在，基于此，礦產(chǎn)實(shí)際上要進(jìn)行綜合利用，對(duì)此，礦產(chǎn)勘查時(shí)，必須重視經(jīng)濟(jì)合理這一基本原則，使礦床從單一的礦產(chǎn)變成綜合礦產(chǎn)，也能使沒(méi)有意義和價(jià)值的貧礦變成可開(kāi)發(fā)和綜 合利用的礦床[2]；

（5）經(jīng)濟(jì)合理，在所有礦產(chǎn)勘查需遵循的基本原則中，這是一項(xiàng)十分重要的。對(duì)礦產(chǎn)勘查而言，其本身就屬于一種經(jīng)濟(jì)活動(dòng)，受經(jīng)濟(jì)規(guī)律影響和制約，在礦產(chǎn)勘查時(shí)，始終都要嚴(yán)格遵循該原則。在能達(dá)到要求的勘查程度基礎(chǔ)上，采用適宜的方法，以最低的財(cái)力、人力與物力消耗，在相對(duì)較短的時(shí)間之內(nèi)獲得良好成果，包括地質(zhì)成果與經(jīng)濟(jì)成果。

2 礦產(chǎn)開(kāi)采環(huán)境影響與破壞

如今，社會(huì)發(fā)展與人們生產(chǎn)生活都對(duì)礦產(chǎn)資源表現(xiàn)出越來(lái)越高的依賴性，但礦產(chǎn)資源的開(kāi)采除了能為生產(chǎn)生活提供必要資源，還會(huì)造成不同程度的環(huán)境污染及破壞[3]。在礦產(chǎn)資源開(kāi)采時(shí)，空氣、水資源與土地都有可能被污染破壞，具體表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面。

（1）礦產(chǎn)開(kāi)采經(jīng)常會(huì)給水資源造成破壞，一方面，資源開(kāi)采時(shí)，排水系統(tǒng)逐漸疏干含水層可能導(dǎo)致地下水水位明顯下降，使地表環(huán)境被不同程度的破壞，并且還會(huì)使附近農(nóng)田生產(chǎn)受到影響，使產(chǎn)量降低，甚至引發(fā)土壤沙漠化；另一方面，資源開(kāi)采還有可能對(duì)地表及地下水帶來(lái)污染。礦井水和矸石堆等在受到雨水淋溶以后會(huì)使流水中含有一定量的無(wú)機(jī)鹽，這些水排到附近水源后，必然會(huì)造成污染[4]。

（2）除水環(huán)境污染外，資源開(kāi)采還有可能引起土壤資源污染及破壞。首先，采用井工方式進(jìn)行開(kāi)采可能會(huì)使地表產(chǎn)生塌陷，而且矸石堆的壓占也比較嚴(yán)重，而若采用露天方式進(jìn)行開(kāi)采，則會(huì)才來(lái)挖損與外排土場(chǎng)等方面的問(wèn)題。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)結(jié)果可知，我國(guó)因礦產(chǎn)資源開(kāi)采引起的地面沉陷的沉陷率可以達(dá)到2000m2/t[5]。

（3）對(duì)于桌邊自然生態(tài)環(huán)境，礦產(chǎn)開(kāi)采同樣會(huì)對(duì)其造成污染及破壞，具體表現(xiàn)為以下兩個(gè)方面：其一，如果資源開(kāi)采不盡合理，或采用傳統(tǒng)的開(kāi)采方式，將使礦體產(chǎn)生一定移動(dòng)，對(duì)整個(gè)巖體結(jié)構(gòu)造成破壞，導(dǎo)致巖層水或瓦斯大量泄露，進(jìn)而隨時(shí)可能引發(fā)瓦斯爆炸及突水涌水，不僅威脅開(kāi)采安全，還會(huì)對(duì)環(huán)境帶來(lái)很大影響。此外，礦產(chǎn)開(kāi)采導(dǎo)致區(qū)域地下水水位大幅下降，加重地表環(huán)境污染及破壞。其二，如果礦產(chǎn)開(kāi)采不合理，則有可能導(dǎo)致巖層位移。如果巖層發(fā)生位移，將引起地表塌陷，進(jìn)而給農(nóng)田或既有建筑設(shè)施等造成破壞。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，我國(guó)因礦產(chǎn)開(kāi)采導(dǎo)致的地表破壞與土地資源占?jí)嚎偯娣e可以達(dá)到4.4×109m2。

3 綠色開(kāi)采主要作用

（1）當(dāng)前的礦產(chǎn)開(kāi)采對(duì)綠色開(kāi)采提出了很高的要求，在實(shí)際資源開(kāi)采工作當(dāng)中嚴(yán)格實(shí)行綠色開(kāi)采，采取合理可行的綠色開(kāi)采技術(shù)，對(duì)資源開(kāi)發(fā)及可持續(xù)發(fā)展有十分重要的作用與意義，必須引起相關(guān)人員的高度重視。然而，從當(dāng)前實(shí)際掌握的綠色開(kāi)采技術(shù)來(lái)看，在技術(shù)水平方面還比較落后。很多企業(yè)在經(jīng)營(yíng)與發(fā)展中都使用相對(duì)粗放的方式，所用開(kāi)采技術(shù)的污染比較嚴(yán)重，排放量較高?；诖?，現(xiàn)階段綠色開(kāi)采必須從不同的角度出發(fā)對(duì)開(kāi)采技術(shù)進(jìn)行持續(xù)創(chuàng)新[6]。

（2）從廣義的角度講，綠色開(kāi)采必須充分結(jié)合礦區(qū)中各項(xiàng)影響因素，如矸石堆、資源與地下水。而從企業(yè)自身角度講，企業(yè)必須在追究更高經(jīng)濟(jì)效益的基礎(chǔ)上，對(duì)環(huán)境效益同樣要引起足夠的重視，并通過(guò)技術(shù)上的改造創(chuàng)新，形成一個(gè)高效且綠色的生產(chǎn)系統(tǒng)。

（3）對(duì)于綠色開(kāi)采，需形成一套完善的效益評(píng)價(jià)體系，其目的在于從企業(yè)自身發(fā)展與環(huán)境效益之間的關(guān)系方面考慮，企業(yè)往往更多重視經(jīng)濟(jì)效益，這樣雖然無(wú)可厚非，但為了實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展，需要通過(guò)形成一套完善的評(píng)價(jià)體系來(lái)為生產(chǎn)中的環(huán)境保護(hù)提供幫助，以此達(dá)到理想的環(huán)境效益。

4 綠色開(kāi)采技術(shù)創(chuàng)新

4.1 保水開(kāi)采

（1）防治水，包括探、排、截、堵，其中，截、堵是當(dāng)前最為有利的方法，即降低導(dǎo)水裂隙帶的實(shí)際高度和加強(qiáng)底板加固[7]。

（2）礦井水綜合利用與循環(huán)利用。對(duì)礦井水通常要借助物理化學(xué)法來(lái)處理，其中，物理方法包括自然沉降與過(guò)濾；而化學(xué)方法則以混凝法為主。完成對(duì)礦井水的處理后，應(yīng)遵循“先生產(chǎn)后生活和先井下后井上”的基本原則進(jìn)行綜合利用。以神東礦區(qū)為例，通過(guò)對(duì)井下水采空區(qū)矸石過(guò)濾專利技術(shù)的應(yīng)用，使井下水完成了循環(huán)復(fù)用。

4.2 土地與建筑物保護(hù)開(kāi)采

4.2.1 充填開(kāi)采

地表沉陷和開(kāi)采厚度之間有著直接關(guān)系，即當(dāng)開(kāi)采厚度增加時(shí)，地表沉陷變大。當(dāng)借助全部冒落法進(jìn)行頂板管理時(shí)，地表沉降可以達(dá)到開(kāi)采高度的六成到八成；當(dāng)借助水砂充填法進(jìn)行頂板管理時(shí)，地表沉陷只要開(kāi)采高度的一成到兩成。采用充填采煤法時(shí)，對(duì)地表沉陷的實(shí)際控制效果主要取決于整個(gè)采空區(qū)具體充填情況，若采用密實(shí)水砂進(jìn)行充填，則地表沉陷系數(shù)為0.02，而采用矸石進(jìn)行充填時(shí)，地表沉陷系數(shù)為0.6[8]。

4.2.2 條帶開(kāi)采

該方法是現(xiàn)階段我國(guó)既有建筑物下部資源開(kāi)采時(shí)地表沉陷控制常用技術(shù)手段，得到了十分廣泛的應(yīng)用。其原理為將需開(kāi)采的部分劃分成若干正規(guī)條帶實(shí)施開(kāi)采，每采一條即留一條，充分利用煤柱為上覆巖層提供可靠支撐，以此減少或避免上覆巖層發(fā)生沉陷，實(shí)現(xiàn)對(duì)地表移動(dòng)與變形的有效控制，達(dá)到預(yù)期的地面保護(hù)效果。我國(guó)從六十年代就開(kāi)始在市區(qū)下采煤工作中引用充填條帶法，并在此之后分別在很多礦區(qū)開(kāi)展了這項(xiàng)技術(shù)的試驗(yàn)及實(shí)踐[9]。

國(guó)外的條帶開(kāi)采狀況和我國(guó)基本相同，比如，波蘭在進(jìn)行城市下采煤的過(guò)程中主要借助水砂充填條帶方法，而其它國(guó)家主要借助的是冒落條帶。采用該方法對(duì)地表沉陷進(jìn)行控制也存在一些缺陷，即永久損失率相對(duì)較高，這也是該方法在地表沉陷控制中進(jìn)行大規(guī)模應(yīng)用的一個(gè)重要瓶頸。采空區(qū)條帶充填如圖1所示。

圖1 采空區(qū)條帶充填

4.2.3 分層開(kāi)采

針對(duì)厚度較大的緩斜與傾斜煤層，通過(guò)傾斜分層開(kāi)采，能減少開(kāi)采時(shí)地表一次沉陷可能對(duì)地面既有建筑物造成的影響。在分層開(kāi)采過(guò)程中，應(yīng)對(duì)具體的分層厚度進(jìn)行嚴(yán)格控制，確保在開(kāi)采過(guò)程中導(dǎo)致的地表沉陷及變形處在允許范圍之內(nèi)。

4.2.4 限厚開(kāi)采

根據(jù)無(wú)地表水產(chǎn)生與切實(shí)滿足既有建筑保護(hù)要求，明確開(kāi)采過(guò)程中煤層具體厚度，只對(duì)這一厚度范圍內(nèi)的煤進(jìn)行回采，實(shí)現(xiàn)對(duì)地表沉陷的有效控制，進(jìn)而為地表既有建筑物提供可靠的保護(hù)[10]。

4.2.5 三步法開(kāi)采

三步法開(kāi)采主要是指小條帶開(kāi)采、注漿充填采空區(qū)與剩余條帶開(kāi)采相結(jié)合的開(kāi)采，通過(guò)對(duì)條帶式工作面合理布置實(shí)現(xiàn)跳躍式開(kāi)采，通過(guò)對(duì)采空區(qū)的注漿加固使破裂的巖體具有一定承載能力，最后通過(guò)對(duì)上覆巖層的充分利用來(lái)有效控制巖層位移。

4.2.6 覆巖離層注漿

該方法是指在地面上鉆孔后，通過(guò)鉆孔為采空區(qū)內(nèi)上覆巖層存在的離層帶實(shí)施高壓注漿充填，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)上覆巖層下沉有效控制，達(dá)到對(duì)地表沉降進(jìn)行控制的目的。

4.3 潔凈開(kāi)采技術(shù)

這項(xiàng)技術(shù)指的是在保證礦產(chǎn)資源質(zhì)量的基礎(chǔ)上，從源頭上防止或減小污染產(chǎn)生及排放，確保礦產(chǎn)資源開(kāi)采可能造成的環(huán)境污染及破壞都達(dá)到盡可能的限度。為了減少或從根本上防止矸石可能造成的污染，在實(shí)際工作中可采取下列技術(shù)：首先，采取減矸開(kāi)采方法，如開(kāi)拓部署、巷道布置與采掘工藝；其次，采取矸石填充開(kāi)采方法，比如將掘進(jìn)產(chǎn)生的矸石直接充填在已經(jīng)廢棄的巷道與硐室中，也可將掘進(jìn)產(chǎn)生的矸石在采空區(qū)填充過(guò)程中使用。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，礦產(chǎn)資源勘查與開(kāi)采是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展與人們生產(chǎn)生活的基礎(chǔ)保障工作，但在資源開(kāi)采過(guò)程中，可能造成環(huán)境污染與破壞。這就需要在不斷發(fā)展過(guò)程中切實(shí)做好綠色開(kāi)采技術(shù)的研究與創(chuàng)新，以此提高各企業(yè)綠色生產(chǎn)水平，將資源開(kāi)采可能對(duì)環(huán)境造成的污染與破壞降至最低。