绿色矿山与矿业技术进步

1、目录1综述11.1 国外绿色矿山研究现状11.2 国内绿色矿山研究现状11.2.1绿色矿山内涵研究21.2.2绿色矿山建设理论研究21.2.3绿色矿山建设标准研究21.2.4绿色矿山指标体系研究32绿色矿山提出33技术进步的对策与措施43.1国内矿山开采技术43.1.1现代充填采矿法43.1.2大直径深孔采矿法43.1.3天井掘进新方法53.2 数字矿山建设53.3资源的评价与探测技术53.4 开展保护和重建矿区生态环境，建设和推广矿山生态典型示范区63.5 发展矿山循环经济，实现矿山的可持续发展64结论6参考文献：71 综述1.1国外绿色矿山研究现状美国对绿色矿山建设的研究主要体现在以下两方

2、面1：一是矿山环境治理技术，以复垦法中的复垦要求为依据进行制定，主要包括 1）遵循“原样复垦”的基本原则，要求按采矿前土地的地形、生物群体的组成和密度进行恢复。2）固体废物堆放和填埋都要进行技术处理，防止可能发生的滑坡及填埋废物对水体的污染。3）在矿产资源的勘探、开采、洗选和加工过程中产生的废水，必须经过厂矿自行对废水做出处理或将污水排入污水处理厂。在土地复垦中，对复垦所需要的填充物做出具体的规定，如对填充物的密度（根据复垦后的土地用途而定）、填充物混合的比例、填充的高度、表土覆盖等都做出了具体要求，并有专门的技术管理部门负责检查监督。二是矿山环境保护监督管理制度。矿山环境审查评价制度、环境恢

3、复保证金制度、环境许可证制度、矿山环境监督制度。监督的内容包括：1）生态环境、地质灾害、土地复垦、环境地球化学、矿山生产工艺等方面；2）矿山上交的保证金数额与土地实际被破坏的情况是否相符,矿主是否按许可证要求进行环境恢复；3)接受矿山所在地公民的申请，并在十天内进行检查，及时答复。澳大利亚则注重对矿山进行“边开采边恢复”。矿业公司依据州政府按相关程序审批的并签有协议的“开采计划与开采环境影响评价报告”，一边开采一边把开采结束的矿山进行恢复。环境恢复内容包括：1）矿山环境恢复履约保证金制度；2）酸性废水的处理；3）其他污染的治理；4）土地复垦；5）植被恢复；6）矿山环境治理的验收。验收标准为：一

4、是环境恢复后地形地貌整理的科学性；二是生物的数量以及生物的多样性；三是废石场形态和景观接近自然。1.2国内绿色矿山研究现状作为矿业大国,目前已有一万多座国有大中小型矿山,有大庆、攀枝花等178多座以矿业和矿产品加工业为支撑的矿业城市,矿产资源的开发利用己成为我国社会经济发展的重要支柱产业之一。随着矿产资源的开发利用,不可避免地要长期、大量地改变地表的地形和地貌、地下岩层的结构和构造,这既破坏了地表自然景观,也破坏了地应力的均衡、水均衡和生态环境的平衡,导致地面塌陷、山体开裂、滑坡和泥石流等地质灾害的发生。而且,大量排放的矿山废石和尾矿等副产品,不仅浪费了自然资源,而且破坏了土壤自然结构,导致水

5、土的流失、土地沙漠化和矿区生态环境的破坏。尾矿及其副产品是矿山在开发利用矿产资源过程中排出的“废弃物”,在不同的技术条件下,它又是可利用的资源,在绿色矿业经济发展条件下,可以通过循环、低碳等创新技术而有效开发利用。在绿色矿业经济与可持续发展方面,国内学者也进行了大量的研究。1.2.1绿色矿山内涵研究孙维中（2006）认为绿色矿山是融合社会可持续发展轨道中的一种崭新矿山形象，其建设应注重矿产资源开发、与周边环境协调程度等两个方面，即要严格实施科学有序的开采，又要对矿区及周边环境的扰动控制在环境可控制的范围内，并通过有效措施对必须破坏扰动的部分进行恢复治理，确保矿山的存在、发展直至终结，始终与周边

6、环境相协调2。黄敬军，倪嘉曾等（2008）从矿山可持续发展角度，认为“绿色矿山”是一种全新的矿山发展模式，其将整体预防的环境战略持续应用于生产全过程中（矿山勘探、规划与设计、开发、闭坑）、产品和服务中，以增加生态效率和减少危及环境的风险，实现生产过程的废物零排放和制造产品的绿色化3。王小娜（2008）认为绿色矿山是实现了矿产资源利用集约化、开采方式科学化、生产工艺环保化、企业管理规范化、关闭矿区生态化的矿产资源开发利用与经济社会环境相和谐的矿山4。吕新前，杨卫东（2009）认为绿色矿山是以保护生态环境、降低资源消耗、追求可循环经济为目标，将绿色生态的理念与实践贯穿于矿产资源开发利用的全过程，其

7、基本内涵为合法、低耗、环保、可循环5。1.2.2绿色矿山建设理论研究陈斌，张有乾等（2010）以煤炭开采为研究对象，提出绿色开采理论体系。绿色开采是一种以资源利用最大化，环境破坏最小化为目的，安全、高效且利于可持续发展的开采技术体系6。1.2.3绿色矿山建设标准研究孙维中（2006）认为绿色矿山建设标准包含五个方面，一是矿产资源开发利用符合国家的法律法规和产业政策，应制定矿产资源规划、地质环境保护规划；二是建设项目应按规定进行环境影响评价和地质灾害评估，并制定相应的保护方案；三是矿产资源开发利用应采用先进的生产技术和有利于生态保护的生产方式；四是矿山开采产生的废水、废气、废渣有一定的处理措施，

8、确保达到国家和省的有关标准；五是闭坑矿山应实行生态环境恢复治理和土地复垦。吉学文，曾普海等（2010）在绿色矿山建设及生产实践中提出绿色生态矿山建设包含资源开发利用“高效化”、废物循环利用“资源化”、工艺流程设置“闭路化”、生产过程控制“数字化”、生产作业环境“清洁化”、厂区生态环境“园林化”、生产生活环境“人性化”等6个方面7。1.2.4绿色矿山指标体系研究绿色矿山建设考评指标体系构建方面，2005年浙江省国土资源厅提出具体的绿色矿山创建标准和考评标准，其指标体系包括资源利用、开采方式、生产工艺、企业管理、闭坑矿区等五个方面。江苏省地质调查研究院和金坛市国土资源局联合进行“绿色矿山建设考评指

9、标研究”，该研究在分析江苏省典型矿山的基础上，提出绿色矿山建设的基本条件、标准和考评指标体系。该体系包括资源能源利用、采选矿现代化、矿山清洁生产、矿山规范管理、矿山生产安全、生态环境重建等6个方面，资源消耗、能源消耗、采选技术、装备先进、环保管理、清洁能源、规范管理、动态管理、安全管理、安全保障、监管保障、重建控制等12项指标。该指标体系的建立以国家级绿色矿山建设的基本条件为指导，以江苏省典型矿山为基础，陈斌，张有乾等以绿色矿山开采理论体系为依据，提出矿山生态环境建设需从三方面进行，一是推行现代立体农业和生态农业，二是结合绿色开采多元化发展，三是可行性研究与稳定性论证。张德明，贾晓晴等（201

10、0）以层次分析法为基础，将指标体系分为总体层、系统层、评价指标层3个等级。系统层包含社会经济衡量、矿产资源开发利用效益、科技资源投入、环境效益四个方面，评价指标层包含24项具体指标8。2绿色矿山提出2007年中国国际矿业大会上国土资源部首次提出“坚持科学发展，推进绿色矿业”的口号。中国矿业联合会颁布的绿色矿业公约规定绿色矿山建设的10项要求。一是坚持科学发展观，建设绿色矿业；二是坚持依法办矿；三是坚持科学规划与管理；四是坚持科技进步与创新；五是加强综合利用，实施循环经济；六是确保矿区环境达标，建设新的矿区生态环境；七是加强土地复垦；八是加强企业文化，确保安全生产；九是承担社会责任，建设和谐矿区

11、；十是坚持以人为本与文明建设。全国矿产资源规划（20082015年）提出发展绿色矿业的明确要求，确定 2020年基本建立绿色矿山格局的战略目标。2009 年，为全面落实全国矿产资源规划，做好绿色矿山建设工作，推动矿业可持续健康发展，国土资源部门将从积极推进绿色矿山建设试点和建立标准体系、研究出台相关鼓励支持政策两大方面、七项措施重点推进绿色矿山建设工作。2010年8月国土资源部发布关于贯彻落实全国矿产资源规划发展绿色矿业建设绿色矿山工作的指导意见提出，到2020年，全国绿色矿山格局基本形成，大中型矿山基本达到绿色矿山标准，小型矿山企业按照绿色矿山条件严格规范管理。2011年确定的首批国家级绿色

12、矿山试点单位共有37家，其中煤炭行业5家、黑色金属行业5家、有色金属行业5家、黄金行业6家、化工行业7家、建材行业3家。2012 年确定的第二批国家级绿色矿山试点单位共有183家。3技术进步的对策与措施3.1国内矿山开采技术3.1.1现代充填采矿法充填采矿法是一种古老的地下采矿方法, 直到50年代, 仍保持着繁重的体力劳动和低的生产水平, 濒临淘汰的边缘。但对一些高品位、贵金属和地表不允许陷落的矿山,以充填法效果最佳。从60年代起, 凡口铅锌矿、金川龙首矿等, 就致力于机械化充填采矿法的试验研究。从充填料的制备、输送到采矿方法结构、回采工艺和设备进行了广泛的研究, 随着以铲运机为中心的无轨采掘

13、设备的引进、研制和应用, 开发了高浓度全尾砂胶结充填新工艺, 从上向水平分层胶结充填到下向进路胶结充填, 发展了机械化盘区开采、高进路和分段充填、阶段充填等高效率回采方法, 形成了现代充填法开采的完整体系, 并能从工艺和设备加以配套。例如, 金川全尾砂下向胶结充填及技术设备的研究,省掉了沿用多年的棒磨砂充填料制备系统,使90 %的尾砂得以利用；凡口铅锌矿的高浓度全尾砂胶结充填新工艺和装备的研究,使输送的尾砂浓度达72 %-77 %, 充填能力达49.9 m3 / h。金川、凡口采用的高浓度、全尾砂充填工艺, 无论是尾砂的利用、高浓度料浆的管道输送,还是充填能力, 都达到了国内外同类矿山的先进水

14、平。3.1.2大直径深孔采矿法这是70年代发展起来的一种新采矿方法。这种以大直径深孔凿岩设备和球状药包爆破技术为特征的采矿方法, 具有采场结构简单、生产能力高、作业安全等特点。凡口铅锌矿与科研院所合作,通过对引进设备的消化, 研制成功高风压地下潜孔钻机、高风压增压器和压风机、地下牙轮钻机等设备,为大直径深孔采矿法的推广应用创造了条件。目前我国已有凡口、金川、大厂、铜陵狮子山和凤凰山、金厂峪等十余个矿山采用这种方法, 均获得了较好的技术经济效益。如凡口铅锌矿采用大直径深孔采矿法, 其采场日综合生产能力达300 t,为原用水平分层充填和盘区开采的3-4倍, 成本降低30 % -50 %,紧接着又进

15、行了高阶段台阶崩矿采矿方法试验, 采场日生产能力达40-50 t, 比原来的大直径深孔采矿法提高25 %；金川二矿区围岩不稳固的大直径深孔采矿法, 采用出矿巷道注浆加固、长锚索加固围岩等技术,其综合生产能力达每日250 t, 比原分层胶结充填提高19.2 %,采矿直接成本降低50 %。3.1.3天井掘进新方法继吊罐法掘天井之后, 一种新的天井掘进新设备研制成功。这种天井钻机, 采用下钻上扩的天井掘进新工艺, 部分取代了传统的凿岩爆破法。这种天井掘进方法, 不需打眼放炮, 成井速度快、质量好, 作业安全。已经开发的天井钻机, 可以钻扩直径0.52 m的各种天井, 已有50余台在金属、非金属和煤炭

16、系统的矿山使用, 其小时综合成井速度达0.4 0.6 m。上述天井钻机必需在上下中段有巷道联通的条件下使用。为了解决没有上下中段联通的天井掘进问题, 钻扩直径为1.2 m的盲天井钻机(天井倾角6090),已经研制成功,可以提供生产应用。3.2数字矿山建设我国矿山企业对实现矿山规划和矿业开发手段的数字化、现代化有着强烈的要求,德兴铜矿、首钢矿业公司等企业走在了前头。国家“十一五”已将数字矿山建设纳人“863”计划, 计划通过开发和集成, 形成具有自主知识产权的数字矿山软件。关于数字矿山建设, 包括四个模块: 矿山数字地质、矿床模型, 包括数字地质模型子系统和数字矿床模型子系统；虚拟条件下矿山模拟

17、开采技术；矿山生产过程管控一体化, 包括GPS露天采场生产调度监控系统、地下矿生产调度监控系统、井下无线通讯与人员定位技术、矿山安全监测与预警系统；经营决策系统, 包括物资采购管理、人事管理、信息管理等。在开发和研究数字矿山建设的基础上, 着眼探索智能化矿山技术。3.3资源的评价与探测技术资源短缺、浅部资源已趋枯竭,矿产资源勘查难度加大,需要开展探测技术与信息技术的研究。为寻找矿产资源提供先进的技术体系,在“铁矿山资源评价与探测新技术研究”9课题研究中,针对当前的矿产资源探查技术手段:地质勘查、地球物理、地球化学和遥感技术的局限性,提出采用高密度电阻率探测系统(DUK)和大地导电率连续成像系统

18、(EH-4,探测深度可达1200m)对深部矿产资源和地质构造进行探测与评价,以我国矿产资源评价的地质科学理论为基础,将地质地球化学、地球物理、计算机技术、信息技术相结合,建立矿产资源评价的信息识别、提取和集成的方法技术,取得了显著效果,为资源探测与评价提供了高精度的技术方法。所采用的高密度电阻率和导电率连续成像系统对资源的探测与评价,整个过程均有计算机技术与信息技术支持,所编制的软件均可在通用软件平台上运行,有良好的通用性。应用这种方法对弓长岭矿业公司深部资源进行了探测和评价。评价了6904万t铁矿石, 划分出磁铁矿石4535万t。反应了地下地质构造特征和矿体变化规律,不仅为生产优化提供了依据

19、, 也为矿山的发展提供了深部资源保障。该项目的研究突破了单一探查方法的局限性,突破了物探方法对未知目标多解性的弱点,突破了阶段性地质资料的片面性。3.4开展保护和重建矿区生态环境，建设和推广矿山生态典型示范区针对矿山开采所引发的生态环境问题, 如侵占土地、地表形态破坏、植被破坏、原始生态破坏、水土流失、粉尘污染、采场滑坡、排土场泥石流、尾矿库溃坝等, 制订生态环境综合整治规划, 比如, 按土地利用功能区划, 矿产资源可持续性开发利用规划、矿山固废资源综合利用规划、水循环利用规划、清洁生产与环境控制规划、矿区可持续发展能力建设规划和矿区生态建设规划等, 创建生态环境保护和重建示范区, 竖立样板,

20、 加以逐步推广。研究和推广无(低)废开采技术, 最大限度地降低采矿废料对环境的影响。研究和推广无(低) 废采矿工艺, 尽量减少采出废石或在原地回收有用组分; 综合利用采矿废料, 如用作建材、筑路、充填采空区等；将采矿选矿废料堆置在井下或露天采空区, 供将来利用。马钢集团公司姑山矿业公司、鄂钢矿业公司、南京栖霞山铅锌矿、铜陵有色狮子山铜矿都有着成功的经验, 一经推广就会取得非常显著的经济效益和社会效益。3.5发展矿山循环经济，实现矿山的可持续发展发展循环经济已成为我国国民经济发展的一项基本国策。作为国民经济发展基础原料的矿产资源不仅严重短缺, 而且矿山开发引起的环境污染、固体废弃物等问题突出。矿

21、产资源开发发展循环经济是我国发展循环经济重要的一个方面。循环经济从金属矿产资源开发行业来讲, 是以最有效利用资源和保护环境为基础的经济形式。因此, 矿山企业必须改变过去重开采轻加工、重生产轻利用、重经营轻环保的做法。矿产资源开发循环经济具体内容包括: 研究提高可开采资源的回采、回收率, 回收表外矿、境界外矿、边角矿；研究难采矿、难选矿的采选方法, 提高可供给资源量；研究尾矿、废石中资源的回收技术和尾矿、废石循环利用技术；研究高效、节能采、选技术和装备, 节约资源消耗；研究矿山开采安全与预警预报技术；研究矿山污染防治与矿山生态保护和重建技术, 实现矿产资源开发与环境的协调发展。4 结论建设绿色矿山，发展绿色矿业，是人类科学进步与经济社会高度发展的必然，是我国社会主义现代化建设和全面实现建设小康社会的需要，具有十分重要的现实意义和战略意义。在当今社会形势下，传统的矿产资源开发利用模式，以牺牲环境为