浅谈采矿工程中绿色开采技术的相关应用

李治学

华电重工股份有限公司, 北京 100000

1 采矿工程中存在的环境问题

1.1 土地资源遭到严重破坏

导致土地资源遭到严重破坏的形式是多样的，如土地沙漠化、水土流失、固体废弃物的压占以及地表塌陷等等，根据对相关资料的数据统计，在我国的采矿工程中，因地表沉陷而导致了受到破坏的土地面积超过了40万公顷，每开采一万吨原煤，就会产生大概0.3公顷的土地塌陷面积，并且每年的破坏速度还是在递增的。而一般情况下，在采矿工程中，通常都会矸石，其含量约为煤炭总量的20%左右，所以我国目前矸石所要占用的土地面积也超过了1万公顷。

1.2 水资源受到破坏

开采煤矿时，地下含水层的原始径流难受都要受到破坏，所以就会产生大量的地下水，不但降低了区域含水层的水位，形成了地下水的降落漏斗，当地的地质水文条件都会受到较大的影响。采矿工程中，很多地表水体会受到影响，有一些沟泉甚至会出现干涸的情况，那么当地的植被生长情况肯定也会受到破坏，导致了严重的土地沙漠化的问题，这一问题在我国的西部地区体现的尤为明显。

1.3 大气污染的问题

在采矿的过程中，会释放出大量的有害气体，如二氧化碳和二氧化硫等，不但会污染空气，还会导致所谓的温室效应的问题出现。可见，在我国的采矿工程中，是存在着严重的环境问题的，显然这是矿区的环境容量无法承受的。而煤炭又是我国最重要的能源，在短时间内根本无法彻底的改变这一现状，所以在我国相关部门的要求和推进下，应更新煤炭的开采理念，应用绿色开采技术，最大化的降低开采煤炭活动对环境和资源带来的影响。

2 应用绿色开采技术的必要性和重要意义

2.1 资源化的再利用矿井中存在的废弃物

在矿区开采煤炭的过程中，我们应尽可能减少矸石的产生，从而避免土地资源受到破坏。从资源更加宏观的概念讨论，在矿区中所存在的煤层内瓦斯、煤矸石、地下水以及煤层周围的矿床等，我们都应将其资源化，并且在充分考虑到矿区开发对象的基础上，有效利用这些废弃物。不同于传统的概念，矿区中的有害气体并不仅仅就是指以甲烷为代表的有毒气体，实际上由于矿井瓦斯的自身特点和参数，瓦斯应被定义为情节能源。

通常情况下，所谓的矿井水文和地质类型就是指依据矿井的涌水量、防治水的难易程度、地质水文条件以及水害情况等参数来划分的类型，并且一般都是将矿井水作为水害来对待的。所以，在防治地下水的同时还可以将其作为有效的资源进行利用，这对保护环境就是十分有利的，另外矸石以及塌陷地的复垦等废弃物，也应将其作为可利用的资源加以利用。

2.2 绿色开采技术的相关理论问题

在开采煤炭的过程中，我们所面临的一系列的环境问题都是由于人为的开采活动所引起的，其与岩层的运动情况是紧密相关的，假如岩体没有被破坏，那么理论上这些环境问题也就是不会出现的。岩层的动态变化不仅会对工作面的矿山压力有较大的影响，同时还会导致岩体松动的问题出现，也就形成了所谓的“岩体裂隙场”，离层的发育情况和位置就会随之受到影响。绿色开采技术主要采用的理论基础为：开采过程对地表的影响规律；岩层控制与岩体应力场分布的规律；采动岩体“节理裂隙场”分布和离层之间的规律；气体以及液体在裂隙岩体中的渗流规律。对整个岩层的运动情况以及岩体内的裂隙场都会起到关键的限制作用的就是岩层中的关键层，所以其与绿色开采技术也是有所关联的，绿色开采技术的核心理论就应是岩层控制的关键层理论。

3 绿色开采技术的相关技术体系

3.1 煤炭与瓦斯共采技术

瓦斯属于一类温室气体，它也是一类情节能源，而有时它更是导致矿井重大安全事故的根源。所以对于瓦斯气体，我们应尽可能的将其资源化，建议采取以下几个技术对策：首先是采集之前的抽采技术，在开采煤炭之前，如果能够有效地将瓦斯气体从煤层中抽出，那么就能够充分的提升煤炭开采过程中的安全性。然而，我国采矿工程中的媒体的透气性都不高，所以采用抽采技术还是面临着一定的技术难题的；第二，就是煤炭与瓦斯共采技术，在开采煤炭完成后，围岩的压力会大大降低，因此在采空区就是释放出大量的瓦斯气体，这正是抽采瓦斯的最好时机，也就是我们所说的煤炭与瓦斯的共采技术，在关键层的控制理论中，当其断开后就会形成O形通道理论，所以在抽采瓦斯气体的过程中，还能够指导钻孔布置的施工作业；第三，在废弃的矿井中抽采瓦斯气体，在废弃矿井的煤层中是含有大量的瓦斯的，我们便可以利用岩体内裂隙场的分布情况将瓦斯气体抽出。

3.2 矸石的处理

在我国的大量的采矿工程中，每一年的矸石排出量最少都要有5亿吨，不但严重的影响的我国的地形地貌，同时由于其自燃现象的时有发生，还会导致大气污染，对我国的环境也会造成严重的影响。而假如原来就堆积的矸石又没有得到及时的处理，那么矸石的含量就会越积越多，因此，各地政府应建立相关的激励政策，而各个企业也应积极的研发新技术，从而妥善的处理矸石的堆积问题。在绿色开采技术的要求下，应尽可能的少排出矸石，所以就要优化巷道的布置，少开掘岩石巷，建议多开煤巷，而这一问题又是与煤巷的维护技术紧密相关的。随着我国采矿工程的不断深入，就会不得不多开一些掘岩石巷，所以要想处理好矸石的排放问题还是有一定难度的，并且对于成分不同的矸石还应选择不同的处理方法。

3.3 保水开采技术

保水开采技术与防止溃水技术是有着明显的区别的，防止溃水技术更注重操作的安全性，而保水开采技术则更注重开采前后的岩层的地质水文条件的变化情况。在一些地区进行完采集活动后，会形成所谓的地下漏斗，随着降雨的不断增加，下降漏斗就会慢慢消失，岩层的隔水性能是较好的；而在某一些地区开采煤炭后，会形成水洼，还可以在湖、河、海下进行开采活动，这对当地的水文地质条件的影响就不大；当然也有很多区域在进行完开采活动后，对当地的水文地质条件会造成严重的破坏，甚至还会流失大量的地下水。

4 结束语

通过以上的论述，我们对采矿工程中存在的环境问题、应用绿色开采技术的必要性和重要意义以及绿色开采技术的相关技术体系三个方面的内容进行了详细的分析。作为我国矿区绿色家园的重要技术组成，要想确保绿色开采技术的顺利实行，还需要继续的对其进行技术经济上的可行性分析。每一个矿区都应充分分析自身的实际特点，重视并加强绿色开采技术的应用工作，形成不同区域独有的采矿模式，同时还应重点的研究和探索各类矿区环保工作的模式，掌握企业成本与其经济评价体系的关系，从而为各地政府所制定的政策提供有价值的建议和对策。

[1]钱鸣高. 中国煤炭资源绿色开采研究现状与展望[J]. 采矿与安全工程学报，2009.

[2]张国桥.浅谈煤炭绿色开采技术及其应用[J].中国煤炭，2008.

[3]钱鸣高.试论资源与环境协调（绿色）开采[J].煤炭科技，2006.