采矿环境再造与矿业发展新路径研究

张立飞　刘可

摘要：文章对矿山工程系统特征及采矿所引起的环境负效应进行分析，研究了再造采矿环境的方法以实现资源的可持续利用。通过探究科学采矿的本质，从而从根本上打破原始的采矿方法界限，让人们在对采矿技术革新的发展上有观念性的转变，有利于对采矿工业发展思路进行探索。

关键词：矿业发展；采矿环境再造；节能减排；矿山工程；环境负效应 文献标识码：A

中图分类号：TD851 文章编号：1009-2374（2016）07-0150-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.07.076

在人类进入21世纪之初，走在科学发展最前沿的采矿业面临着机会与挑战并存的局面。一来先进智能化的科学技术的进步使采矿机器等更现代化，解放了大量劳动力，为采矿业的发展带来了进一步发展的可能，而且科技在矿业领域得到了应用，生物溶浸技术也得到了相应的应用，其推动了矿业的发展；二来随着人们日益关注生活条件和生活环境的改善，他们对于不合理开采会带来环境问题的采矿业也心存偏见，实际上无节制的采矿也确实引起了全球的生态问题和严重的环境负效应，使很多的矿产资源严重的短缺，其带来了严重的危害并且严重影响着全球经济的发展。采矿业从得到发现、发展开始就不仅担负着发展经济的责任，还兼具促进经济和生态协调发展的义务，到环境被破坏的今天，这一义务更加应该被履行。很多人都觉得矿藏的开采必然会对环境带来污染、阻碍可持续发展的进程，而不去思考开采矿藏造成这种现象的原因，这就导致很多人希望矿藏停止开发，这种想法是大错特错的，我们要研究的是如何在保护环境的基础上实现矿藏的价值，很多采矿工作者也在不断探究使矿藏开发能够更科学的方法，他们在不断推动矿藏开发向着可持续、绿色的发展方向迈进。

1 矿藏开发造成的环境后果

采矿业发展由来已久，人们也逐渐发现矿藏开采所带来的经济利益，然而采矿事业的发展，环境破坏与污染严重，土地形态、植被分布、大气环境、水体环境都遭到了不同程度的破坏，地壳上的各个系统也发生了变化，各种不良环境现象频发。

1.1 岩体环境遭到破坏

矿藏一般在地下，如果开采不合理，地下镂空现象就会发生，再加上水体变化很可能会造成人为灾害的发生，具体有地面出现裂缝、土层塌陷、地面沉陷、山体发生泥石流和滑坡等。另外，如果采矿过于不合理，后果会更严重，有可能导致地震的发生。

1.2 周遭水环境遭到破坏

（1）不合理、无科学规划的采矿行为将会使不同区域、不同质量的水相互融合，使得优质的水遭到劣质水的侵袭，受到污染；（2）被矿业丢弃的废弃物淋滤的水往往会富含有害的物质；（3）采矿将会造成矿体揭露，水中将会直接进入有害的物质；（4）采矿污染大气，会造成酸雨等危害；（5）采矿的一些附属工厂排放“三废”，使水质受到污染。

1.3 其他生态环境破坏

（1）没有经过周边环境分析、不科学的矿藏开采行为会造成矿藏周围植被受到损害，甚至消失，进而造成周围山体因此受到破坏，生态景观将会遭到破坏，垃圾与矿渣将会堆放，会使其形成一个与周围环境不同的外观；（2）矿业废弃物不利于动植物的生存，其将会使大量土地、农田被占，破坏了土壤基质和结构；（3）无论是对哪个生态环境组成部分的破坏，其都将使得矿藏开采区周边生物减少。

2 采矿环境再造内涵介绍

2.1 矿山工程系统的特征

2.1.1 开放性。各种不同的工程要素包含在一个完整的矿山工程系统中。这些要素在自身上和周围环境上进行着信息、能量和物质的传输和交换，其主要的表现形式为“流”的形式，其维持着系统和环境及系统和内部各要素之间的关系，形成了一个开放的可进行反馈的系统，具有层次、等级和动态性。另外，矿山工程系统极其复杂，涉及多种多样的子系统，是它们共同作用的成果。

2.1.2 复杂性。矿山工程系统是复杂且多变的。因为其由多种要素共同构成，且这些要素是多变的，所以其复杂性是由所涉及要素的多样性决定。在动力学的方程中，系统的变量是决定维数的重要因素，它们是正向相关的关系，一个矿山工程系统的变量多则维性高，而具有高维性特点的矿山工程系统就决定了其复杂和多变性。

我们能够充分利用一些先进的观测仪器和观测方法来对矿山工程系统进行实时的监控和分析。常规的实验室测试法主要适用于那些层次最低的系统构成部分，如用于研究单个岩块性质，这也是最易于认识的子系统。那些层次较高的子系统则没有这么容易被认识，因为影响其的地质和人为因素都不是一成不变的，它们的动态性决定了高层次子系统的复杂性。

2.1.3 非线性。非线性不但决定了矿山工程系统的复杂性，而且它也是矿山工程系统的一个最为重要的不同点。正是因为该系统的动力系统复杂性强，即使其中一个变量的细微改变都会对系统产生大的影响，所以很难具体写出某个矿山工程系统的运动方程。

2.1.4 自组织性。每个矿山工程系统都是零散部分构成的结构，它是在形成、发展的过程中逐步拥有自身运作特点的，其都具有自组织性。而且矿山工程系统在空间和时间上都有一定的自我规律，不是杂乱无章的，具有有序性，如时间上具有节律、周期等特点。同时这种矿山工程系统的有序性也表现出了其自身固有的规律性。

2.2 采矿环境再造的概念

从广义上来说，“采矿环境再造”是指对于因矿藏开采造成的矿山周边的环境遭到的破坏进行修复的过程。从狭义上来说，“采矿环境再造”是指通过对富含矿藏资源的开采环境进行保护，对开采技术进行改进提高采矿行为安全性和效率的行为。

2.3 矿业发展的新路径

2.3.1 进一步揭示采矿科学的本质属性。地下水、活动断层、地温和地应力是主要的矿体赋存环境，它们对岩体的力学性质和岩体的破坏、变形有重要的控制作用。岩体的稳定性和岩体的力学性质可以被地应力所改变。在矿体的回采过程中，采场产生变形和破坏是由于应力状态发生了改变。采取相关的支护措施能够防止矿体变形，加强采矿过程的稳定性，因为这可以减少对原始应力状态和主应力差的破坏。地应力有三带性的特性。地下水有以下的作用：（1）岩体构成的环境应力：动水和静水压力；（2）改变岩体的物理力学性质。地温在很大程度上影响着深层矿藏的开采利用。因为在开采深层矿藏时，空气的进入会使矿体赋存环境内的温度下降，这严重影响了开采效率。一个良性的采矿环节的本质就是再造采矿环境的过程，采矿的方法本质上也是再造采矿环境的方法。

2.3.2 对采矿环境的保护提起足够的重视。一味地发展经济，尤其是以破坏环境来获取经济发展的观念和模式已逐渐被现代社会所质疑和摒弃，实现生态和经济共同的可持续发展观念已经逐渐被当前的人们所认同。

因此在矿产资源的开发上要科学合理，对于以经济发展为唯一目的，不顾生态环境破坏的开发项目应制止，当然以保护环境为借口不能动的开发矿产的现象也不赞成。应该有效地调节两者之间的关系，从而让经济处于高水平的发展上，环境能力的保持也在高的水平上。在矿区的发展中具体的方法有“工业生态园”“间歇式开发”“无害化处理”“循环经济”等，其最终是为了维持生态和经济的可持续发展。近些年来，生态观念日益深入人心，采矿问题也更需要加入生态开采的观点，虽然采矿业会在一定程度上造成污染，但它也是第二产业的一个重要组成部分，不能轻易停止开采，因而促进矿藏开采的生态化，并向生态工业过渡，迫在眉睫。

2.3.3 政府加大监管力度。一些不法分子总是为了自身利益进行非法开采，不按照科学合理的方案进行开采活动，而是根据自己的想法对矿产资源乱挖乱采，这种行为不仅严重浪费了矿产资源，而且会破坏矿区环境，因此政府应该出台相关法律、法规对采矿行为进行监管，对采矿完成后矿床的处理进行监督，规范相关单位采矿行为，对不符合标准的行为者进行处罚，确保采矿环境不被破坏，矿产资源得到保护。

2.3.4 加快技术研发。传统落后的采矿技术和工具对采矿环境的破坏力度大且资源浪费严重，国家应该增加资金投入、发布相关鼓励政策，号召相关技术人员积极投身采矿技术和工具的开发，加大对采矿技术研发力度。先进技术的开发和先进工具的发明可以提高采矿效率，减少对环境的破坏。

3 再造采矿环境的重要意义

传统的无节制的破坏采矿环境是不科学的，对其再造具有积极的影响作用。它的提出有利于采矿技术的不断的发展，其在根本上打破了与传统的采矿方法之间的界限，将采矿科学的本质属性进行深刻的揭示。

资源的开采之所以向深部发展，是由于浅表的资源已经消耗殆尽。深部岩石所处的环境与浅表有所不同，可具体概括为高温度、高空隙压力、高围压，并且受时间影响较大，长时间的积累会使深层岩石的结构、特性等发生本质的改变。根据浅层矿藏的环境条件进行深部地压显现规律和地质作用特征的推断，其风险巨大，所以应该进行“非传统的采矿”，再造采矿环境能够促进采矿技术的不断发展。

4 结语

原始的无规划的采矿仅仅是为了经济效益，只是以安全、高效、经济为目标的，没有仔细考虑给社会环境带来的负效应；安全是进行采矿活动的根本保障，追求高效则是为了增加效益、降低成本。“采矿环境再造”又增加了矿业的可持续发展，其更加关注生态和社会效益，从根本上改变传统的“打洞、采石、出矿”的概念，对矿业的开发技术进行变革、检讨，对科学技术的进步影响也非常重大。

参考文献

[1] 伍祖锋.采矿环境再造与矿业发展新思路[J].技术与市场，2014，（1）.

[2] 黄爱国，柳旭光.采矿环境的再造及矿业发展思路[J].科技风，2013，（11）.

[3] 彭凤.矿山废弃地景观修复与再造的研究——以硃山采石场废弃地为例[D].华中农业大学，2008.

作者简介：张立飞（1988-），男，甘肃武威人，湖南有色金属集团有限公司康家湾矿采矿助理工程师。

（责任编辑：秦逊玉）