试析采矿工程中绿色开采技术的相关应用

时间：2024-11-06

杨磊

（中煤科工集团北京华宇工程有限公司，北京 100120）

采矿行业对于国家的能源事业发展和经济建设有着巨大作用，随着社会生产力的进步，矿产资源的消耗也在不断加速，在采矿过程中的煤矿、金属和非金属为了满足社会生产需要而被大量开采。但是落后的开采技术一方面影响着开采效率，另一方对环境也造成了严重影响，随着采矿工程的发展，绿色开采也进入了人们的视野，如何合理的、科学的进行矿产资源的开采工作，对于能源行业的发展、环境问题的治理以及可持续发展有着重要意义。

1 绿色开采技术的价值

绿色开采技术在采矿工程中有着广泛的应用，主要原因在于其推广度和覆盖面较大，绿色开采技术的应用对于提高采矿效率、促进社会发展、提高能源行业改革有着积极的作用。特别是在煤炭开采方面，绿色开采技术一方面能够降低煤矿开采对环境带来的破坏影响，另一方面能够提高煤炭采集的效率，实现绿色的可持续发展。可以看出，将绿色开采技术应用到采矿工程中，能够让煤矿资源的开采变得更有效率，同时降低造成的负面影响，对节约能源、实现可持续发展有着重要意义。因此，绿色开采技术在采矿工程中有着广泛和实际的应用价值[1-3]。

2 采矿工程引起的问题

随着我国国民经济水平的提高，能源行业在经济发展中的地位逐渐凸显，能源行业为经济建设提供了极大的推力。但是当采矿工程在开采中取得巨大资源的同时，也伴随着一系列的负面影响，而在煤炭资源的开采中，分别对土地、水资源以及空气三个方面造成了破坏，下面简单对其问题进行说明：

（1）土地资源方面的问题

在开展煤矿资源开采的过程中，对当地的地质土壤不可避免的会造成一定的破坏，其环境影响主要表现为水土流失、废弃垃圾污染土壤、土地荒漠化或者呈龟裂状，并且据调查显示目前土地荒漠化速度和污染程度还在不断提高，所以现在在开采煤矿资源的时候必须要对废弃物进行处理，但即使如此，处理这些天量的废弃物不仅要耗费大量的人力财力，还要占据大面积的土地完成处理，实际上也浪费了土地资源。

（2）水资源方面的问题

采煤活动势必会对地下水资源造成影响，使得地下水冒出地面或者水位下降。在实际采煤过程中，地表会因为地下水被破坏而使得地表土壤发展变形，影响地下水的流向和径流量，严重的还会造成某些河流流量降低甚至断流、湖泊水位下降退化为沼泽，造成严重的生态破坏，改变周围的生态系统。目前水资源受到采煤活动影响最严重的地区主要是西北内陆，由于当地本身有丰富的煤矿资源，同时气候干旱，海拔较低，开采过度等因素导致水资源受到严重的破坏。

（3）大气污染方面的问题

进行采煤作业的同时还会产生大量的有毒有害气体，其中SO2，CO以及CO2和其他氮氧化物对环境的影响最大。而CO2是造成温室效应的罪魁祸首，并且CO由于是气体与氧气混合燃烧很容易完全燃烧，生成更多的CO2，排放出更多的CO2，而SO2则是形成酸雨、腐蚀建筑物、改变土壤酸碱度的重要原因，而氮氧化物本身具有极强的毒性，对环境和人体会造成严重破坏，并且对空气的污染更甚于其他气体，直接威胁城市环境和人体呼吸系统[4,5]。

3 绿色开采技术在采煤活动中的应用

（1）保水开采技术

水资源的流向和径流量会在采煤活动中受到影响，地质结构的破坏和土壤上层的破坏会使得地下水向下流失，造成水资源的浪费和土壤的进一步软化。保水开采技术能够在采煤活动中有效保护水资源，并且还能使得矿井水和地下水资源得到充分的利用，尤其是在原本就干旱缺水的地方有着重要实用价值，而在水资源较为丰富的地方也能够确保采煤活动的顺利开展，避免水资源的污染，主要是对土壤进行重新压实确保土质密实，避免地质结构中裂缝的形成。

（2）煤与瓦斯共采技术

由于矿井中含有大量的易燃易爆气体，因此含有巨大的安全隐患，但是在采煤过程中一般只进行简单的抽放，而瓦斯气体本身是一种燃烧充分、放出热量大、燃烧后危害较小的环保能源。煤与瓦斯的共采技术的原理是利用采煤过程中对煤矿区域结构的改变，提高煤层的渗透率，从而对瓦斯进行降压，使得瓦斯的抽采变得更加容易，同时进行煤矿资源的采集和瓦斯的抽采，使得采煤效率提高，瓦斯也得到更好的应用，并且降低了安全事故发生的概率，无论是经济效益还是安全方面都是大有裨益的。

（3）充填开采技术

采煤活动中还会对开采区域的土壤和岩石结构造成破坏，开采用的巷道和矿井在开采结束后会成为巨大的空白区域，很容易发生沉降和崩塌，不仅会对采煤活动造成影响，还会带来极大的安全隐患。而通过充填开采技术能够有效防止类似现象，将采煤过程中产生的不需要的岩石用于填充采煤过程中留下的空白区，一方面防止了地面沉降和塌陷的情况，另一方面又就地取材，节约了资源，提高了工作效率，同时还对保护环境有益。

（4）煤巷支护与矸石处理技术

传统采煤产量低下的原因在于开采过程中使用的岩巷会产生许多煤矸石，煤矸石的堆积既浪费了土地资源，还污染了环境，又降低了工作效率。而煤巷支护技术完全能够代替岩巷，有效减少采煤过程中产生的煤矸石，提高采煤的效率。开采达到一定深度后必须采用更加高效的采煤方式，这就要求既能够方便处理开采过程中产生的废弃物，同时又有利于环境保护和提高产量，而煤巷支护技术完全可以满足这些要求。

（5）煤炭地下汽化技术

煤炭作为一种化石燃料和不可再生能源，在各方面都有巨大的需求，但是煤炭本身的燃烧效率不高，经常燃烧不充分造成资源浪费。而煤炭气化能够直接将煤炭转化为煤气，提高能源的使用效率。以往的采煤技术是将地下的煤炭经过开采后运送到需要的地方使用，过程中的人力物力成本，以及运输和燃烧过程中造成的环境污染问题一直得不到改善。而煤炭地下汽化技术是根据热力学原理，直接在地下对煤炭进行汽化操作，将固态的煤炭转变为煤气，不必将煤炭开挖出来。相比于传统的采煤工程，煤炭地下汽化技术对节约人力物力、降低对土地资源的占用、保护生态环境都有巨大的帮助。但是当前煤炭汽化还存在一定的不足，比如燃烧产生的有害气体、环境污染、燃烧释放的能量不高等问题还有待解决。