煤矿绿色开采技术的研究与实践
[摘 要]绿色采矿是绿色矿山建设的重要组成部分，随着采矿业的迅速发展，伴随着采矿活动对矿山环境破坏程度也日益增加，为保护矿山地质环境及生态环境，分析研究采矿过程中存在的环境破坏问题，找到绿色的采矿开采技术，是当前甚至未来面临的一个重大任务。
[关键词]采矿工程；环境保护；绿色开采
中图分类号：TD82 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）08-0005-01
引言
随着社会经济的不断发展，矿业也随之得到了较好的发展，在21世纪科学技术的推动下，矿山开采技术也获得了改进和完善，但土地、植被资源的破坏、水资源的污染、大气环境的污染等问题的出现，在环境保护越来越重视的今天，绿色采矿这一名词的提出就有着深远和重大的意义，分析矿山开采对环境的破坏原因，加强对绿色采矿技术的研究、推广使用，有效解决矿山开采中的环境问题，是国家、矿山企业及一个采矿工作者要慎重面对的问题，也是当今甚至未来一直要面临的工作任务。
1 传统采矿工程对环境的影响
1.1 采矿工程对水资源的破坏
矿床开采过程对地下水层的径流造成了破坏，大量地下水被排出地表，造成了矿区地下水水位下降，低下水文地质被破坏，形成地下水沉降下移。同时在地表开采的过程产生的地表变形使低下水体受到影响，严重情况下使河流断流、池塘、泉水干涸，居民的日常生活和农业种植因为缺水导致无法正常生活和开展农业作业。由于采矿工程对地下水以及地表水的破坏，以及对地表植被、土层的破坏，土地沙漠化现象日趋严重。
1.2 采矿工程对土地资源的破坏
矿床开采导致的地表破坏、水土流失、森林植被破坏、固体废弃物污染导致的土地资源破坏现象十分严重。由于我国矿床开采技术对土地疏于保护，导致地面沉陷和地表塌陷现象十分严重。
2 采矿工程中的绿色开采技术初探
2.1 采矿工程中的露天开采技术
2.1.1 分台阶开采技术。露天开采时，通常是把矿体划分成一定厚度的水平分层，自上而下逐层开采，并保持一定的超前关系，在开采过程中各工作水平在空间上构成了阶梯状，每个阶梯就是一个台阶或称为阶段，这种开采方式叫做台阶式开采。台阶是露天采矿场的基本构成要素之一，是进行独立剥离和采矿作业的单元体。
2.1.2 分层开采技术分层式开采是将开采设计的每个台阶都作为独立分层和独立的体系，每个分层中都包括很多平面尺寸相同但高度可以不同的网块，不同分层中网块高度可根据工程、工艺生产需求变化，但网块平面尺寸相同。
2.1.3 高台阶采矿随着露天开采设备不断更新并且在步入大型化的发展趋势，国外很多矿山开始研究、采用高台阶开采工艺。而我国相较他国对高台阶开采技术的研究起步较晚，采用高台阶开采的露天矿也很少，而且台阶高度较国外也相差甚远。不过近些年，我国大型露天采矿装备水平有显著的提高，斗容超过10m以上的大型挖掘设备逐渐增多并且得到了更多有效的运用，为高台阶开采的新工艺的发展与实施提供了有利的技术保证。
2.2 采矿工程中的连续开采技术
连续开采工艺就其本质而言是指将整个矿床作为大型的采场，通过对开采时间及空间的安排，实现整个矿床的连续开采。早在上世纪六十年代，人们已经开始了针对连续采矿技术的研发，先后在硬岩连续切割、振动放矿、带式运输等方面取得一定成绩，并应用到工程实际生产中。现阶段，非煤矿山连续开采技术研究的要点在于硬岩的连续切割采煤设备，此类设备过去因为所选用的刀盘制作成本高昂且使用周期短暂等缺陷，导致生产成本高昂，无法获得普及使用。加之设备体型偏大，限制了其在复杂矿床或薄矿床开采中的使用。除此之外，连续开采技术的应用普及还有待加强对相关配套如提升、运输等辅助系统的研发。
2.3 采矿工程中的无废开采技术
在我国非煤矿山的开采中，产生的尾矿数量极为庞大，根据不完全统计其总量可达六十亿吨以上。在这些尾矿中，除去一定比例的铜铁等金属外，多为各类非金属元素，而这些非金属元素则是其他行业所急需的生产原料。因此，加强对尾矿的综合利用成为了非煤矿山绿色开发的重点之一，在具体实施中除了要不断改良选矿回收工艺，还应增强针对尾矿的开采工艺研发，研发专用于尾矿开采的专业设备及相应的配套系统，从而提升尾矿开采利用效率。总而言之，非煤矿山开采导致的环境问题日益严重，积极拓展非煤矿山无废开采工艺，实现非煤矿山绿色开采已成为今后我国非煤矿山发展的要点之一。
2.4 采矿工程中的复杂难矿开采技术
随着多年的高强度开采，我国非煤矿山资源易采且品位高的矿床多已日益枯竭，未来矿产资源的开采必将面临越发复杂多变的赋藏环境，因此如何对复杂难采矿床进行有效地开采也就成为了未来非煤矿山开采技术发展的关键所在，这也是满足未来我国社会发展资源需求的必要措施。
2.4.1 富含水层矿体或大水层覆盖的矿体综合开采工艺。此类矿体在开采前应先对含水层状况及水系同矿体间的联系，特别是两者在采动影响下的动态关联调查清除。此外，还应增强对矿体能力聚集及消散规律的研究；增强对水压作用下岩层变形破坏规律的探究；设计适用的采场涌水监测及预警设备；分析对比不同开采工艺、开采顺序、采区布设方式等对采区稳定性的影响；设计合理的采场围岩控制技术；增强对尾矿充填脱水技术的研究；探寻价格低、效率高的尾矿浆料制作、运输、充填方式。
2.4.2 松散破碎矿体综合开采工艺。此类矿床在成型过程中遭遇了强烈的地质构造，致使矿床及周边岩体或其他矿体结构呈现严重的松散破碎状态。因此，针对此类矿体开展详实的地质勘测与研究工作，探究矿体破碎状态及其在采动影响下的进一步破坏形态及可能造成的影响；分析此类矿床开采巷道布设优化方案；探寻巷道及采场最佳支护加固形式；设计合理、配套的生产工艺与设备；研究矿床开采经济效益，寻找最优开采方案等均是未来非煤矿山技术发展的重要方向。
2.4.3 残留矿体综合开采工艺。此类资源的開采使用应进一步完善针对残留矿体开采工艺及采场布设方式的优化升级；增强针对残留矿体的勘测方法的研究；强化残留矿体开采损失贫化控制工艺；强化残留矿体开采围岩控制措施；分析境界外矿体开采对采场稳定性的影响；增强对露天矿残留矿体开采时岩层破坏变形的监测；分析露天开采残留矿体的安全性等。
3 结语
采矿是矿产资源开发过程中必需的、不可逾越的手段，如何在采矿过程中减少负效应，减少对环境的破坏，对已开发矿山所产生的负效应进行综合治理是必要的，其意义深远。所以，应进一步加强矿床开采过程中所诱发的地质环境负效应及其综合治理研究工作，推广使用采矿工程中的绿色开采技术，保护我们人类赖以生存的地球环境。
参考文献
[1] 曹阳.绿色开采在采矿工程中的重要应用[J].民营科技，2014（3）：111.
[2] 徐莹莹.煤炭绿色开采技术对环境保护的重大意义[J].黑龙江国土资源，2015（6）：40.
作者简介
张丹丹，男，1983年出生，籍贯浙江，采矿工程师，国家二级安全评价师，从事采矿设计、安全评价及现场技术服务工作。
