绿色开采技术在采矿工程中的应用

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  摘要:随着市场经济水平在新世纪的到来得到不断提升,环境保护受到社会的普遍关注和日益重视,在煤矿开采工程中也面临诸如土地资源、水资源遭到一定程度的破坏及大气污染比较严重等环境问题,基于此为使这些环境问题得到妥善解决,提出绿色开采技术概念。我们对采矿工程中应用绿色开采技术的重要意义应提高重视,并积极研究探索绿色开采煤炭资源的内涵,使我国绿色开采技术体系深入发展,并对相关环境问题有效解决。本文详细地分析了采矿工程中的常见环境问题、应用绿色开采技术重要性及绿色开采技术体系等相关内容,进而对绿色开采技术在采矿工程中的应用情况进行了详细探讨。
  关键词:绿色开采技术;采矿工程;环境保护
  1. 采矿工程中的常见环境问题
  1.1 受到严重破坏的土地资源
  水土流失、土地沙漠化、压占固体废弃物及地表塌陷等多种形式都造成了土地资源遭到破坏严重,结合统计有关数据结果显示,因地表沉陷,在采矿工程中造成受破坏的土地面积不少于40万公顷,原煤每开采一万吨,将产生约0.3公顷面积土地的塌陷,破坏速度及面积逐年递增。通常情况下,在采矿工程中都存在矸石,在煤炭总量中其含量约占五分之一左右,因此,目前我国矸石占用超过1万公顷的土地。
  1.2 受到破坏的水资源
  地下含水层的原始径流在开采煤矿时都难免受到不同程度的破坏,因此产生的地下水量较大,不只是使区域含水层水位降低,地下水形成降落漏斗,也严重影响当地地质水文条件。很多地表水体受采矿工程的影响,部分沟泉甚至产生干涸状况,将破坏当地植被的生长,造成土地沙漠化严重的问题,尤其是在西部地区十分明显。
  1.3 日益严重的大气污染
  二氧化碳和二氧化硫等大量的有害气体在采矿中将不断释放,不只是对空气造成一定程度的污染,还将引发温室效应。据此可知,在采矿工程中的环境问题比较严重,显而易见,矿区环境容量难以承受。作为我国最重要能源的煤炭,这一现状在短时间内不能彻底改变,因此根据有关部门要求应对煤炭开采理念不断更新,采用绿色开采技术使煤炭开采活动最大降低对环境和资源的影响。
  2. 绿色开采技术应用的重要意义
  2.1 存在于矿井中的废弃物进行资源化再利用
  在开采矿区煤炭中,应使产生的矸石尽可能减少,进而使土地资源避免受到破坏。在宏观上讨论诸如存在于矿区中的煤层内瓦斯、煤矸石、地下水及煤层周围矿床等资源概念,应将其资源化,并基于对矿区开发对象的充分考虑,使这些废弃物得到有效利用。与传统概念不同,不只是以甲烷为代表的有毒气体属于矿区中的有害气体,在实际中根据矿井瓦斯特点和参数,瓦斯可定义为清洁能源。在一般情况下,矿井水文和地质类型的划分主要是根据水防治难易度、矿井涌水量、地质水文条件及水害等参数,通常都是将矿井水作为水害。因此,在对地下水防治时还应有效利用该资源,有利于环境保护,此外,应加以利用矸石及复垦塌陷地等废弃物资源。
  2.2 绿色开采技术的研究
  在煤炭开采中,因人为开采活动引发一系列环境问题,这与岩层运动情况具有十分密切的关系,若没有破坏岩体,在理论上也不会产生这些环境问题。动态变化的岩层不只是影响工作面的矿山压力较大,还将引发岩体松动问题即“岩体裂隙场”,随之离层发育和位置受到一定程度的影响。
  开采过程影响地表的规律;采动岩体分布的“节理裂隙场”和离层之间的规律;控制岩层与岩体应力场的分布规律;在裂隙岩体中气液体的渗流规律都是绿色开采技术的理论基础。岩层中的关键层对岩层运动及岩体内裂隙场具有十分重要的限制作用,因此与绿色开采技术也具有一定关系,岩层控制的关键层理论是绿色开采技术的核心理论。
  3. 绿色开采技术体系
  3.1 煤炭与瓦斯共采技术
  属于温室气体的瓦斯也是清洁能源,有时更容易对矿井造成重大安全事故。因此,对于瓦斯气体应将其资源化程度不断提高,建议在采集前采取抽采技术,煤炭开采前若从煤层中将瓦斯气体有效抽出,在煤炭开采中可充分提高其安全性。但在采矿工程中媒体不具有较高的透气性,因此采用抽采技术还存在一定的技术难度。在煤炭开采完成后,煤炭与瓦斯共采技术可明显降低围岩压力,所以大量瓦斯气体在采空区释放,是瓦斯抽采的良好时机,在关键层控制理论中,其断开后将形成O形通道理論,因此在瓦斯气体抽采中,还可对布置钻孔施工作业提供一定的指导作用。瓦斯气体在废弃的矿井中抽采,由于废弃矿井煤层中的瓦斯含量较大,可利用分布在岩体内的裂隙场抽出瓦斯气体。
  3.2 矸石处理
  我国采矿工程中,矸石排出量每年都不少于5亿吨,不只是对地形地貌产生严重影响,还因时有发生自燃现象,引发大气污染而严重影响环境。若原来堆积的矸石处理的额不够及时,将累积较多的矸石量。基于此,政府部门应制定激励政策,企业研发新技术,对矸石堆积问题进行妥善处理。绿色开采技术要求排出矸石量尽可能少,因此应对巷道布置进行优化,岩石巷开掘数量降低,多开一些煤巷,这与煤巷维护技术具有比较密切的关系。随着不断深入的采矿工程,将多开掘岩石巷,处理矸石排放问题的难度较大,应选择不同方法对不同成分的矸石进行处理。
  3.3 保水开采技术
  在技术方面,保水开采与防止溃水存在比较显著的差异,防止溃水技术对于操作安全性更为关注,而保水开采技术对于岩层的地质水文条件在开采前后的变化情况更为关注。在某些地区采集活动完成后,容易造成地下漏斗现象,随着不断增大的降雨量,将缓慢消失下降漏斗。岩层具有良好的隔水性能,在开采煤炭后的某些区域,容易造成水洼,在江河湖海下也可实施一些开采活动,这对水文地质条件不会产生较大的影响。而且开采活动在很多地区完成后,会严重破坏当地水文地质条件,甚至造成大量的地下水发生流失。
  4. 结语
  综上所述,在煤矿开采工程中也面临诸如土地资源、水资源遭到一定程度的破坏及大气污染比较严重等环境问题,基于此为使这些环境问题得到妥善解决,提出绿色开采技术概念。针对采矿工程中的常见环境问题、绿色开采技术应用的重要性及绿色开采相关技术体系等方面的相关内容开展较为深入地分析。作为矿区绿色家园组成部分中的一种十分重要的技术,为保证绿色开采技术实施的顺利,还应不断深入分析其技术经济可行性。结合矿区各自的实际,对应用绿色开采技术的相关工作提高重视并不断加强,形成与其它区域完全不同的采矿模式,并对各类矿区的环保工作模式进行重点研究探索,深入了解企业成本与其经济评价体系之间的关系,进而为政府部门在政策制定方面提供具有重要价值应对策略。
  参考文献:
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  [2]张国桥.浅谈煤炭绿色开采技术及其应用[J],中国煤炭,2016.10
  [3]钱鸣高.试论资源与环境协调(绿色)开采[J],煤炭科技,2015.14
  [4]武汉成.绿色开采在采矿工程中的重要应用[J],黑龙江科技信息,2015.11
  [5]缪协兴,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,2016.3
  作者简介:
  周学岩,男,黑龙江勃利人,大学本科学历,研究方向:采矿工程。
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