初國棟，隋天靜

現(xiàn)階段，由于我國各項技術(shù)手段都得到了很大提升，因此關(guān)于地質(zhì)礦產(chǎn)勘測技術(shù)也得到了前所未有的進步。但就目前所取得的成果來看，遠遠沒有達到令人滿意的程度，具體原因在于技術(shù)設(shè)備的不斷升級，也隨之引發(fā)了人們對地質(zhì)環(huán)境修復問題的更多關(guān)注，因此需要相關(guān)部門與專業(yè)學者不斷加大研發(fā)力度，以此為礦產(chǎn)行業(yè)提供源源不絕的技術(shù)支持與人才支持?；诖?，本文遵循國家“節(jié)約資源、保護環(huán)境”的基本國策，對礦產(chǎn)勘查技術(shù)與綠色開采的意義展開研究，希望能夠在規(guī)范礦物資源開發(fā)工作的基礎(chǔ)上，提出更加高效、更加環(huán)保的施工技術(shù)手段。

1 現(xiàn)階段我國的礦產(chǎn)現(xiàn)狀分析

礦脈結(jié)構(gòu)的形成不僅需要漫長的地質(zhì)年代，同時還需要具備適宜的地質(zhì)條件，最終受到水下或泥沙的天然礦化作用才能夠積累到足夠厚層，由此可見礦產(chǎn)資源的形成極為珍貴且稀少。礦產(chǎn)資源在開采過程中，通常會根據(jù)礦產(chǎn)儲備位置的不同采用“露天采掘”或“地下采掘”兩種方式，其中前者主要針對地下礦產(chǎn)距離地表較為接近的情況，只需要使用設(shè)備直接剝離地表土層即可進行開采；后者的開采情況則較為復雜，首先是礦產(chǎn)埋藏地點通常距離地表較遠，故而需要使用向下開井的方式進行采掘；其次地下結(jié)構(gòu)較為復雜，人們需要綜合考慮地下含水量、土層分布，以及人員作業(yè)的安全問題，故而需要布設(shè)復雜的地下交通結(jié)構(gòu)，如巷道、井硐和采掘面等等，不僅作業(yè)情況較為復雜，同時極易對地質(zhì)環(huán)境造成影響擾動。

目前我國的分布的礦產(chǎn)資源中，主要以侏羅紀、石炭紀、第三紀以及二疊紀的地層產(chǎn)礦最多，故而埋礦地點較深，進行礦產(chǎn)采掘過程中只能以“地下采掘”為主。此外我國地大物博，分布的礦產(chǎn)資源極為豐富，已發(fā)現(xiàn)礦產(chǎn)多達171種，其中探明儲量的礦產(chǎn)為159種。但遺憾的是這些礦產(chǎn)資源中大多以貧礦為主，且單一礦床稀少，大多以共生、伴生礦產(chǎn)多。如此也就導致了我國礦產(chǎn)人均占有量為世界平均水平的58%，居世界第53位，這一數(shù)值并不算是較為理想。此外，從2010年起，我國縣級以上有色金屬礦約有50%以上關(guān)閉，直接失去40%產(chǎn)能，發(fā)展至2020年僅存20%左右的礦山尚在為維持。

針對這一現(xiàn)象，傳統(tǒng)的礦產(chǎn)勘測技術(shù)已經(jīng)明顯無法滿足人口增長以及經(jīng)濟發(fā)展帶來的現(xiàn)實需求。為此對于我國礦產(chǎn)行業(yè)來說，一方面需要積極研發(fā)新型技術(shù)實現(xiàn)找礦的新突破，開展礦山深部及外圍找礦，并重視新類型礦床的找礦；同時也需要重點強調(diào)“綠色開采”工作理念，避免資源開發(fā)工作對生態(tài)環(huán)境造成不可修復的影響。

2 礦產(chǎn)勘探工作的原則初探

2.1 強化統(tǒng)籌規(guī)劃工作

礦產(chǎn)采掘是一項系統(tǒng)性很強并具有一定風險的工作，其工作內(nèi)容不僅會對原本穩(wěn)定的地質(zhì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，同時還決定著工作人員的生命安全乃至工作成本。故此在前期勘探工作中，地質(zhì)勘查人員需要全面了解各部門的工作需求來提供詳細的地質(zhì)數(shù)據(jù)，包括礦脈的主體結(jié)構(gòu)、分布特征、地質(zhì)構(gòu)成以及巖層性質(zhì)等等。以便于采掘部門進行現(xiàn)場作業(yè)的過程中能夠合理規(guī)劃巷道分布，并制定科學的開采計劃，以避免對周邊環(huán)境造成較大的擾動，甚至對地下原有礦儲造成破壞，從而造成資源的無謂浪費。

2.2 合理分配

地質(zhì)勘測的數(shù)據(jù)成果極為豐富，包括地下水文、巖土性質(zhì)以及地表的環(huán)境信息等等。同時作業(yè)環(huán)境由于是在戶外進行，不但整體工作量較為龐大，同時還極易受到天氣等環(huán)境因素的干擾。因此勘測部門在進行籌備工作的過程中，需要對現(xiàn)場的物資、設(shè)備、人員進行合理分配，根據(jù)勘測工作的具體內(nèi)容以及工作性質(zhì)做好相應(yīng)的規(guī)劃工作，以便于能夠有效降低工作難度，同時提高勘測的準確性。此外，工作人員還需要確保不同的地質(zhì)勘測結(jié)果能夠有效利用，根據(jù)不同的地質(zhì)數(shù)據(jù)來確認采礦的工具、設(shè)備、方案以及安全保障措施，如此體現(xiàn)地質(zhì)勘測的實際價值，并為后續(xù)施工行為提供更加可靠的依據(jù)。

2.3 重點勘探

勘測人員需要在地質(zhì)勘測過程中根據(jù)各類信息來判斷地下礦藏的整體價值，包括其相關(guān)的伴生礦與共生礦等資源含量，以便于確認勘測重點，更好的對地下礦脈信息進行把握。具體而言，即強調(diào)勘測人員需要確認地下礦產(chǎn)主要集中的位置所在，并分析其具體含量以及資源類型，從而選擇合理的開采位置，并根據(jù)地下實際情況來制定各類工作方案，以便于減少對周圍環(huán)境的擾動。除此之外，最關(guān)鍵的便是要綜合考慮修復環(huán)境成本，以及施工過程中面臨的技術(shù)難點等相關(guān)問題，并將其與礦藏價值之間進行對比，判斷是否具有實際開采必要？開采后的環(huán)境修復費用是否與礦藏價值相當？這一點也是當前人們不斷強調(diào)使用“綠色開采”技術(shù)的關(guān)鍵，只有減少減少采掘行為對環(huán)境造成的破壞，才能夠體現(xiàn)出礦產(chǎn)資源的最大價值。

2.4 技術(shù)創(chuàng)新

隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，越來越多的智能化勘測手段開始涌入到人們視野當中。這些技術(shù)不僅能夠更加精確的對地下礦藏資源驚醒定位，同時更關(guān)鍵的是可以顯示出地下更深處的礦藏信息，可以幫助人們找到更多珍貴的礦產(chǎn)資源。除此之外，以往人們在采掘過程中面臨的主要問題便是難以對礦井環(huán)境進行全面檢測，如此也是造成安全問題乃至環(huán)境污染問題的主要因素之一。而隨著信號傳輸技術(shù)與智能采集技術(shù)的快速發(fā)展，人們能夠?qū)崿F(xiàn)更加高效精準的探測地下環(huán)境變化，從而能夠提前做出預防措施，解決了更多采掘過程中的技術(shù)難題。

3 綠色開采技術(shù)分析

3.1 共采技術(shù)

所謂“共采”即指在施工作業(yè)過程中提高對人工作業(yè)的開展效率，在采掘礦產(chǎn)的過程中同步對其伴生能源進行采集，從而減少資源的無謂浪費，并最大限度上發(fā)揮出礦產(chǎn)資源的實際價值。例如煤礦在漫長的形成過程中，往往會伴隨產(chǎn)生一些瓦斯能源。這一類能源不僅本身具有一定的經(jīng)濟價值，同時如不對其進行妥善處理，還會對人的生命安全產(chǎn)生威脅。因此要求施工過程中制定合理的技術(shù)方案，針對施工過程進行有效控制，在確保對煤礦資源充分采集的同時，也要選用有效手段對瓦斯能源進行收集，從而實現(xiàn)統(tǒng)一開采的目的。

3.2 保水技術(shù)

礦產(chǎn)開采過程中由于使用井下作業(yè)，因此在經(jīng)過地下含水層的過程中會受到地下水的干擾影響?！氨Ｋ鳂I(yè)”機制在降低這一影響同時對水資源合理處置，保護地下水不受污染并將其轉(zhuǎn)化為采掘的助力。具體措施主要有以下幾種：

（1）降低導水斷裂帶高度。即指對條帶式采掘面進行跳躍施工的方式，從而減少對頂層巖層的影響，并避免作業(yè)面形成導水斷裂帶從而造成水資源流失。具體措施可采用小條帶采掘，并通過注漿手段對采空區(qū)的巖體進行加固，最后對上浮巖層進行開采從而減低人工作業(yè)帶來的擾動。如圖一所示。

（2）對于埋藏位置較為接近地表層的礦產(chǎn)，施工單位可以設(shè)置長度在200m以上的長壁作業(yè)面，通過強度在8000kN左右的液壓支架配合施工，以此提高分散作業(yè)面承受的荷載重力，避免施工過程導致基巖破壞從而造成水資源流失。此外施工過程中還需要注意日平均掘進深度應(yīng)控制15m以上，同時作業(yè)面周圍15m～50m內(nèi)的區(qū)域應(yīng)進行局部填充，以此進一步提高地基土的承載能力。

4 礦產(chǎn)勘查技術(shù)手段推動礦產(chǎn)資源綠色開采的意義

4.1 綠色開采能減少礦山的環(huán)境影響

之所以強調(diào)礦產(chǎn)挖掘會對生態(tài)環(huán)境造成影響，源于采掘過程中不僅會對地質(zhì)環(huán)境造成巨大的擾動，同時還會產(chǎn)生一些有害物質(zhì)或氣體，對地下水源乃至空氣造成危害。也正因如此人們開始重視“綠色開采”技術(shù)在環(huán)境保護方面所起到的重要作用，旨在減少施工擾動的同時，也進一步提升礦產(chǎn)價值，以此體現(xiàn)其全部開采效益。具體而言，“綠色開采”主要包括以下幾個方面：

（1）限厚開采。過度采掘會造成地下采空區(qū)擴張，從而影響對地表的支撐能力，以及妨礙植物從地下吸取水分，進而對環(huán)境產(chǎn)生嚴重破壞。因此在進行采掘之前可根據(jù)礦產(chǎn)分布厚度從而確定合理的采掘范圍，并只對固定高度內(nèi)的礦產(chǎn)進行開發(fā)，以此降低采掘行為對環(huán)境的負面擾動。

（2）分層開采。對于一些厚度較大的礦床實施緩斜分層開采，以此控制地表沉陷或變形，并避免地下斷層的出現(xiàn)。在施工之前需要對地下礦產(chǎn)的分布進行全面掌控，繞過礦產(chǎn)儲備不佳的區(qū)域，確保對礦產(chǎn)資源進行最大限度的開發(fā)。

（3）潔凈開采。礦物采集過程中會產(chǎn)生矸石以及大量礦物廢渣，這些物質(zhì)暴露在空氣下會產(chǎn)生氣體乃至環(huán)境污染，因此需要施工單位另外支出成本對其進行處理。潔凈開采即指采掘過程中產(chǎn)生的矸石直接充填在已經(jīng)廢棄的巷道與硐室中，既避免采空區(qū)的擴大，同時也避免對環(huán)境產(chǎn)生破壞。

4.2 同位成礦技術(shù)定位礦產(chǎn)資源

“同位成礦”是一種極為穩(wěn)定的礦產(chǎn)勘測技術(shù)，其主要應(yīng)用優(yōu)勢在于能夠精準定位地下礦脈結(jié)構(gòu)，避免在施工作業(yè)過程中對礦脈周圍非礦產(chǎn)資源地帶產(chǎn)生影響。傳統(tǒng)的人工開采模式中，由于對礦產(chǎn)資源的地下分布結(jié)構(gòu)無法做到全面了解，因此常常出現(xiàn)盲目作業(yè)的現(xiàn)象，不僅無法對礦產(chǎn)資源進行充分開采，同時還會對礦脈周邊的生態(tài)環(huán)境、河流、地下水造成污染，嚴重違背了“可持續(xù)發(fā)展”理念。因此隨著如今各項技術(shù)手段的不斷升級，以及人們對于礦產(chǎn)分布規(guī)律的深入把握，因此逐漸形成了“同位成礦”這一先進采掘技術(shù)，不僅能夠幫助人們對礦山周邊的地形、地貌做到全面了解，同時好能夠保證勘測精度與開采質(zhì)量。

具體而言，“同位成礦”即指通過地質(zhì)礦物學研究，掌握不同礦物在各類地質(zhì)結(jié)構(gòu)中的形成周期，進而綜合考慮多項地質(zhì)因素從而判斷其成礦規(guī)律，以此作為依據(jù)對特定區(qū)域內(nèi)的礦床分布結(jié)構(gòu)進行數(shù)據(jù)庫推理，從而把握礦產(chǎn)存儲的具體位置。這樣的找礦技術(shù)能夠適用于各種地質(zhì)結(jié)構(gòu)復雜礦產(chǎn)區(qū)域，對于一些大型礦床也有著極為出色的應(yīng)用優(yōu)勢，不僅能夠提高人工勘測效率，同時也避免了采掘過程中出現(xiàn)誤差，進而在浪費人力物力的同時，也對生態(tài)環(huán)境造成影響。

4.3 地磁測量辨別礦床位置

“綠色開采”技術(shù)的基本原則之一，便是要在采掘礦產(chǎn)之后能夠盡快實現(xiàn)土地復墾，避免造成不可修復的影響，導致土地植被面積減少。例如水土流失、土壤污染以及土地養(yǎng)分損失等等。但是在傳統(tǒng)技術(shù)手段當中，無論是鉆探勘測還是施工采掘，都會對現(xiàn)場原有地質(zhì)結(jié)構(gòu)造成嚴重影響，并且在此過程中還會產(chǎn)生大量的施工廢渣，以及各類機械設(shè)備排放的廢氣、水、油等等，均會對后續(xù)的土地治理造成影響，甚至個別受到極端破壞地區(qū)需要漫長修復周期才能夠還原本有生態(tài)環(huán)境。

于是針對這一現(xiàn)象，人們研發(fā)了“地磁測量”找礦技術(shù)，在實現(xiàn)精準定位礦床位置的同時，也避免了勘測行為對地質(zhì)結(jié)構(gòu)造成污染，從而出現(xiàn)不可彌補的嚴重損傷。其技術(shù)原理是根據(jù)地脈磁場會隨著時間與空間的變化而產(chǎn)生波動，而這種波動一旦受到地下礦物資源的干擾便會呈現(xiàn)出其他變化，進而人們可以以此為基礎(chǔ)對埋藏在地下深處的礦產(chǎn)資源進行定位。由于采用的是非物理勘測手段，因此在進行測量的過程中不會產(chǎn)生固態(tài)垃圾以及氣體遺留，從而在最大限度上避免了土地污染的現(xiàn)象發(fā)生。

4.4 開源節(jié)流以實現(xiàn)節(jié)能開采

在進行礦產(chǎn)采掘的過程中，由于要提高作業(yè)效率，故此不得不依賴大量重型機械來輔助施工，如此便不可避免會導致出現(xiàn)能源損耗問題。然而過度頻繁的使用機械設(shè)備，不僅會對當?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境造成污染，同時產(chǎn)生的巨大成本支出也會降低礦產(chǎn)開采的實際價值，使得施工企業(yè)無法獲得理想的預期回報值。于是針對這一現(xiàn)象，人們需要盡量避免在勘測階段使用各類耗能設(shè)備，同時盡可能提高礦脈勘測精度，以減少機械成本的無謂支出。

為此在施工作業(yè)過程中，相關(guān)技術(shù)人員需要加強對“地質(zhì)運動理論”的掌握，基于地質(zhì)體運動特點，實現(xiàn)多尺度、多方位的進行地質(zhì)找礦工作。并根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)環(huán)境特征，按照礦帶的形成時間與空間走向去分析礦床的具體范圍。以此結(jié)合實際情況來制定詳細的施工計劃，從而有效降低人工開采帶來的損耗，并實現(xiàn)節(jié)能減排工作目標。

4.5 產(chǎn)業(yè)復位改革模式以提升回采率

礦產(chǎn)是經(jīng)過漫長地質(zhì)年代才最終形成的寶貴資源，其在開采過程中往往具備不可再生的特性，因此需要不斷轉(zhuǎn)移采掘面位置來尋找新的礦脈資源，由此便導致了大量挖掘礦井、巷道、礦區(qū)、采區(qū)的形成。這一過程中不僅會產(chǎn)生大量的資源浪費以及損耗，同時還會對周邊環(huán)境造成極大負擔，最終導致耗盡地下資源，使得地區(qū)失去可二次開發(fā)的價值。因此對于施工單位來說，不能夠僅僅只是關(guān)注眼前利益，而是應(yīng)當以發(fā)展的目光看待礦產(chǎn)采掘問題，使資源不至于一次性枯竭，而是能夠循環(huán)開采、循環(huán)利用，以此形成產(chǎn)業(yè)復位改革的良好工作局面。

例如，在進行礦產(chǎn)采集的過程中，地下往往不僅存在一種可開采能源，還包括許多煤層氣、礦井水等等。若是一次性對地下礦產(chǎn)資源進行徹底采掘，那么還會導致其伴生的其他珍貴材料也一同隨之消失。故此在此進行地質(zhì)勘測的過程中，要求工作人員把握相應(yīng)的成礦規(guī)律，通過地下礦產(chǎn)的儲備類型來判斷其可能存在的伴生資源，進而制定合理的施工開采順序，避免造成資源的毀滅性枯竭。

4.6 WiFi井下通訊技術(shù)

WiFi井下通訊技術(shù)是一種采用802.11b標準的信號傳輸手段，將其應(yīng)用于礦產(chǎn)勘測工作中，可以將井下勘測設(shè)備與多臺手機或電腦終端進行對接，從而幫助工作人員實時獲取礦產(chǎn)井下作業(yè)數(shù)據(jù)，不僅能夠為礦產(chǎn)開采提供強大的后備保障，同時也能夠持續(xù)對井下作業(yè)環(huán)境進行監(jiān)測，確保能夠有效控制開采行為對生態(tài)環(huán)境帶來的擾動破壞，從而實現(xiàn)了礦產(chǎn)綠色開采的工作目標。

例如，配合GIS地理信息坐標系統(tǒng)的使用，可以建立井下作業(yè)空間的坐標模型，隨后在進行人工開采的過程中，可以通過地質(zhì)雷達等探測設(shè)備的持續(xù)定時監(jiān)測，對礦產(chǎn)的儲量情況進行全程關(guān)注，避免出現(xiàn)過度開采的現(xiàn)象造成礦產(chǎn)資源枯竭。除此之外，通過裝載不同的傳感器設(shè)備，還能夠同時對井下的空氣質(zhì)量、地下水含量等相關(guān)信息進行關(guān)注，進一步保證了礦產(chǎn)周邊的生態(tài)環(huán)境不受損害。

5 結(jié)語

綜上所述，礦產(chǎn)是人類社會發(fā)展過程中不可或缺的重要資源，然后而過度采掘或不科學的開發(fā)行為僅僅只能夠帶給人們一時利益，留下的環(huán)境隱患卻是需要付出更多的代價才能夠有效消除。為此本文基于“綠色開采”理念深入分析了礦產(chǎn)開采以及相關(guān)的采掘技術(shù)，希望能夠起到一定的參考作用，并促進礦產(chǎn)采掘效益的最大化。