采矿工程中的绿色开采技术应用研究

一、引言

采矿工程作为资源开发的重要领域，在保障经济发展的同时，也给生态环境带来诸多挑战。传统开采方式引发的地表沉陷、水资源破坏、瓦斯灾害等问题日益突出。绿色开采技术以“高效、环保、安全”为核心，致力于在获取资源的同时减少对生态环境的影响，已成为采矿工程转型升级的关键路径。

二、绿色开采技术概述

（一）充填开采技术

充填开采技术通过向采空区填充材料，有效控制岩层移动，维持采场稳定性。根据充填材料特性，可分为矸石充填、膏体充填、高水材料充填等。矸石充填是将煤矿开采过程中产生的矸石破碎后直接充填至采空区，实现固体废物的井下处理；膏体充填则是将煤矸石、粉煤灰等材料与水混合制成具有良好流动性的膏体，通过管道输送至采空区，其充填体具有较高的密实度和承载能力；高水材料充填利用高水速凝材料的特性，在短时间内凝固形成高强度充填体，能快速支撑顶板。该技术可显著减少地表沉陷，在建筑物密集区或耕地下方开采时，能有效保护地面设施和农田。

（二）保水开采技术

保水开采技术以保护地下水资源为目标，通过控制开采强度和方式，减少对含水层的破坏。其核心在于保护隔水层的完整性，避免地下水大量渗漏；对于已受损的含水层，采用人工再造技术，恢复其储水和供水功能。保水开采能够有效维持矿区水文平衡，减少因地下水流失导致的地表植被枯萎、河流干涸等生态问题，保障周边居民的用水安全。

（三）煤与瓦斯共采技术

煤与瓦斯共采技术将煤炭开采与瓦斯抽采有机结合，通过地面钻井预抽、井下抽采等技术手段，提前降低煤层中的瓦斯含量。地面钻井预抽是在煤层开采前，利用定向钻井技术在地面施工钻孔，对煤层瓦斯进行长时间预抽；井下抽采则通过布置钻孔、安装抽采管路，在开采过程中持续抽采瓦斯。该技术可大幅降低瓦斯爆炸等灾害风险，保障矿山安全生产。

（四）其他绿色开采技术

煤炭地下气化技术是将地下煤炭直接进行气化，通过注入气化剂（氧气、水蒸气等），使煤炭在原位发生化学反应，生成可燃气体。该技术无需进行大规模的地面开采，可减少对地表环境的破坏，同时提高煤炭资源的利用率，尤其适用于开采条件复杂、难以进行地面开采的煤层。无害化开采技术涵盖尾矿无害化处理和废石综合利用等内容。通过物理、化学等方法对尾矿进行处理，提取其中的有价元素，降低尾矿的危害性；将废石用于建筑材料生产、路基填筑等，实现废弃物的资源化利用，减少尾矿库和废石场对环境的占用和污染。

三、绿色开采技术在采矿工程中的应用实例

（一）煤矿开采中的应用

在山西某煤矿，为保护矿区周边村庄和耕地，采用矸石充填开采技术。通过建立矸石破碎、运输和充填系统，将井下开采产生的矸石直接充填至采空区。应用该技术后，地表沉陷得到有效控制，村庄建筑物未出现明显裂缝，耕地也能正常耕种。河南某高瓦斯煤矿采用地面钻井预抽和井下抽采相结合的方式实施煤与瓦斯共采。在煤层开采前，通过地面定向钻井对煤层瓦斯进行预抽，预抽率达到 60% 以上；开采过程中，利用井下抽采系统持续抽采残余瓦斯。

（二）金属矿开采中的应用

江西某铜矿采用膏体充填开采技术，应对复杂的地压环境。将尾矿、水泥等材料混合制成膏体，通过管道输送至采空区进行充填。该技术有效控制了地压活动，保障了矿山安全生产，矿石回采率从 7 5 % 提高至 90 % ，同时减少了尾矿排放，降低了对周边环境的污染。辽宁某铅锌矿对尾矿进行无害化处理，采用浮选、磁选等工艺提取尾矿中的有价元素，回收率达到 90 % 以上。

四、绿色开采技术应用面临的问题

（一）技术层面

不同地质条件下，绿色开采技术的适用性差异显著。例如，在地质构造复杂、岩层破碎的区域，充填开采可能面临充填体难以密实、采场稳定性差等问题；保水开采在含水层结构复杂的矿区，隔水层保护和含水层再造技术难度大，实施效果难以保证。复杂地质环境对技术的精准实施提出了更高要求，制约了绿色开采技术的广泛应用。

（二）成本层面

绿色开采技术所需的专用设备和特殊充填材料成本高昂。例如，膏体充填设备的购置和安装费用高达数千万元，高水材料的价格也远高于普通充填材料。对于资金实力有限的中小企业而言，难以承担大规模应用绿色开采技术的前期投入，限制了技术的推广。绿色开采技术在运行过程中，能耗、设备维护等成本较高。

（三）管理与政策层面

部分采矿企业绿色开采技术管理流程不规范，缺乏统一的技术标准和操作规范。在技术应用过程中，各部门职责不明确，导致技术实施效果大打折扣。现有政策在激励企业采用绿色开采技术方面力度不够，缺乏针对性的补贴、税收优惠等政策措施。

五、绿色开采技术应用的发展策略

（一）加强技术研发与创新

鼓励企业、高校和科研机构建立产学研合作机制，联合开展绿色开采技术研发。整合各方资源，发挥企业的工程实践优势、高校的理论研究优势和科研机构的技术创新优势，针对技术难题开展联合攻关。例如，建立绿色开采技术研发中心，共同开展复杂地质条件下的技术适应性研究，加快新技术的研发和转化速度。

推广先进适用技术

建立绿色开采技术推广平台，定期组织技术交流和成果展示活动，促进技术的共享与应用。通过筛选和评估，向行业推广一批先进适用的绿色开采技术，如在不同地质条件下表现良好的充填开采工艺、高效的瓦斯抽采技术等。

（二）优化成本控制与管理

推动绿色开采设备的规模化生产，降低设备制造成本。鼓励企业开展国产化替代研究，减少对进口设备和材料的依赖。政府可通过补贴、税收优惠等政策，支持企业降低设备和材料采购成本。企业应通过优化工艺流程、采用智能化管理系统等措施降低运营成本。

（三）完善管理与政策体系

企业应建立完善的绿色开采技术管理体系，制定统一的技术标准和操作规范，明确各部门在技术应用过程中的职责。建立监督考核机制，将绿色开采技术应用效果纳入企业绩效考核体系，定期对技术应用情况进行评估和改进。例如，对充填开采的密实度、瓦斯抽采率等关键指标进行考核，确保技术应用达到预期效果。政府应加大对绿色开采技术研发和应用的政策扶持力度。

六、结论

绿色开采技术在采矿工程中的应用，在资源高效利用、生态环境保护和安全生产等方面取得了显著成效。通过充填开采、保水开采、煤与瓦斯共采等技术的实践，有效减少了地表沉陷、水资源破坏和瓦斯灾害，实现了经济效益与生态效益的统一。

参考文献：

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