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采矿工程中绿色开采技术的应用分析

时间:2020年05月26日 所属分类:科学技术论文 点击次数:

摘要:由于矿业开采作业往往建立在对原有地表进行破坏的基础上,因此采矿工程势必会引发一系列生态破坏,并造成相应的环境污染。海外发达国家经过长足的发展以及思想上的变革,投入大量资金与技术进行矿业开采过程中的生态保护工作。但我国在这方面的重视程

  摘要:由于矿业开采作业往往建立在对原有地表进行破坏的基础上,因此采矿工程势必会引发一系列生态破坏,并造成相应的环境污染。海外发达国家经过长足的发展以及思想上的变革,投入大量资金与技术进行矿业开采过程中的生态保护工作。但我国在这方面的重视程度尚显不足,由此对环境造成的负担也越来越大。为使社会的发展实现可持续发展,在采矿过程中应用绿色开采技术已经成为我国矿业开采必然的发展方向。本文将对采矿工程中绿色开采技术的应用进行分析。

  关键词:采矿工程;绿色开采;可持续发展

煤矿开采技术

  引言:矿产资源与石油资源、电力资源一并支撑起了我国社会的发展,但也是因为社会发展的速度越来越快及城市化进度的加深,当前社会对矿产资源的需求量也越来越大。从实际情况来看,我国传统采矿工程由于工艺技术落后,作业流程往往对环境造成了较高程度的破坏,这种现象有悖于可持续发展的战略目标[1]。因此,为使矿产资源行业的发展顺应时代发展的潮流,就必须大力发展绿色开采技术,构建人与自然的和谐共处。

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  传统开采方式带来的问题

  受当时技术条件及思维观念影响,传统开采方式往往会对环境产生严重破坏,主要体现在对水资源、土地资源的破坏及对大气的污染。

  1.1对水资源的危害

  由于传统开采方式使地下含水层原本的径流发生变化,致使地下水大量渗出,造成区域含水层的水位大幅下降并直接导致地下水降落漏斗形成。这种情况使得所处区域内的水文地质条件被人为更改[2]。除此之外,传统开采方式并不注重对水资源的保护,因此在开采过程中使地表水体产生了相应的变化,部分饮水或灌溉用的沟渠及泉水发生流量减小甚至干涸的情况,使流经区域的居民缺少应有的生活生产用水,造成人文因素的迁徙,严重情况下甚至形成土地沙漠化现象。

  1.2对土地资源的破坏

  采矿工程对土地资源的破坏,主要是由于采矿作业致使地表植被覆盖率下降,导致土地出现严重的水土流失现象。此外,由于传统采矿过程中将大量废弃物随意搁置在地表,也造成可利用土地资源的急剧减少。受采矿工程作业特性的影响,矿石的大量开采致使地下形成较大的空间,造成地表上覆盖层受地心引力影响,产生形变、下沉的现象,地表因此变得坑坑洼洼,而地表洼陷又使地表腐殖土流入地下,使正常耕种用地大量减少。最后,由于传统采矿工程的技术较为粗放,致使大量有毒物质或有害元素流入地下,给矿区周围土地造成了严重污染[3]。

  1.3对大气环境的污染

  传统煤矿开采作业往往会用到瓦斯,而煤矿排放的瓦斯与矸石山自燃均会产生包括CO、CO2、SO2等气体,就造成温室效应的强度而言,矿井瓦斯产生的CH4是CO2的二十余倍[4]。由于我国当前并不具备足够先进的技术,因此对瓦斯的绿色处理及利用率仅仅只能达到20%左右,而我国每年排放的瓦斯就体积而言,至少有120亿M2。因此,传统矿井开采作业排放的气体对大气造成的污染,以及由此引发的温室效应是十分严重的。

  采矿工程中绿色开采技术的应用

  2.1煤炭和瓦斯的共采技术

  开采煤矿会产生瓦斯,瓦斯本身属于温室气体,但也是一种清洁能源。尽管在矿业开采生产过程中由瓦斯导致的重大事故占了绝大多数,也无法否定瓦斯的合理利用能为社会发展带来的巨大价值。因此,在采矿工程中对瓦斯气体进行绿色处理,对于生产安全及环境保护而言均有着重大意义。因此可在对煤矿进行开采工作之前,先运用合理的技术从矿层中将瓦斯抽离出来。还可以运用煤炭瓦斯共采技术,其关键在于煤炭开采工作完成之后,于采空区会产生大量瓦斯,此时再根据瓦斯的特性进行抽取与其他气体的填充工作,就能够实现煤炭与瓦斯的共采。对瓦斯的采集在一定程度上缓解了大气污染情况的同时,也使人们多了一种可以利用的清洁能源,能在一定程度上减轻当前社会对能源需求的压力。

  2.2保水绿色开采技术的应用

  保税开采技术与防止溃水技术在本质上是不同的,防止溃水技术的侧重点是保证开采作业的安全进行,而保水开采技术则侧重于对开采区域水文特征的保护。技术重点是对岩层地质水文条件的变化进行监测。由于很多矿区在开采作业完成后会使开采区域形成地下漏斗,但地下漏斗又会随着一段时间内降雨量的增加而消失,这就说明该区域岩层具有较好的隔水性。部分区域在开采作业完成之后会出现水洼,更有甚者能在河、湖甚至海底进行开采,这就说明开采工作没有对水文条件产生较大影响。在矿业开采技术中,保水开采技术由于对开采工艺的改革及对地面灌浆工艺的运用,致使开采作业对地下水资源基本不产生影响,因此是一种环保、绿色的开采技术。

  2.3采空区充填技术

  采矿作业会挖走地表下的矿藏,这就使得原本由矿藏进行填充的空间被挖空,这片挖空的区域称作采空区。对采空区一般需要进行相应的支撑及充填技术,一是为了防止地表下陷给周围的生态环境造成不可逆的影响,二是为了保证采矿工人生产过程中的人身安全。传统煤矿采空区在进行充填时运用的技术包括水力充填、粉煤灰充填、风力充填等,这些充填方式都具备相应的缺点,比如有些会消耗大量人力资源,有些会产生二次污染,有些充填效率太差等。受绿色开采概念的影响,当前采空区充填技术多有以下几类:其一是交替胶结充填,主要方法是将河沙、工业炉渣、粉煤灰及煤研石等废料进行混合,并加水搅拌使之成为状如牙膏的浆体,将此材料即使填充后即可形成稳定的支撑。该支撑除能够有效控制地表沉降之外,在温度过高的区域还能使井下温度下降,从而避免火灾的发生;其二是采空区冒落研石空隙注浆胶结充填,该方式的特点则是对冒落带的运用,注浆时机选择在煤研石空隙被压实之前,这种方法能够使填充材料与冒落研石在短时间内胶结,从而形成由两者合力支撑的覆岩层,对充填区域的力学稳定性做出了相应的保障,同样能够有效减少地表变形。

  2.4矸石处理技术

  煤矿开采过程中排出量最大的气体是瓦斯,排出量最大的固体废弃物就是矸石。由于大量矸石的堆积会造成自燃现象,燃烧过程中产生的气体也会造成大气污染,此外,矸石的大量堆积同样会使地表环境遭到污染。目前对矸石的处理依然没有有效的方法,一般采用物理化学方法、覆盖或综合利用的方式。

  物理化学方法是根据矸石的性质,采用相应的溶剂进行处理,这种方法耗费成本过高,且具有一定的危险性,因此采用率不如另外的方法;覆盖是选择合适的覆盖物对干尸进行覆盖处理,然后再进行复垦复林等相关恢复生态环境的工作,这种方法能够有效减少矸石对周围环境造成的二次污染,但会消耗一定人力;对矸石的综合利用则表现在两方面,一是将矸石作为建筑材料,在减少污染的同时也节省了相应的建筑成本,二是提炼矸石中有一定价值的金属元素,这种方法则使得矸石的重复利用率得到一定提升。

  结语:综合上述情况来看,采矿作业对环境造成了严重的污染,也使矿区周围的生态平衡遭到破坏。因此,为了使采矿作业实现可持续发展,减少其对环境造成的负担,各矿区应重视对绿色开采技术的应用,以贯彻当今社会可持续发展的发展观念,重视对生态平衡的保护,促进人类自身与环境的共同发展。

  参考文献:

  王思芳.采矿工程中绿色开采技术的应用分析[A].工业A.2016,(28):238

  王永红,王科文.采矿工程中绿色开采技术的应用分析[A].工程技术.2016,(59):32

  王强.采矿工程中绿色开采技术的应用分析[A].门窗.2018,(1):31

  刘威.采矿工程中的绿色开采技术应用的分析[A].中文科技期刊数据库(全文版).2018,(8):209