地质矿产勘查及绿色开采技术创新.pdf

世界有色金属2023年6月上94地质勘探Geological prospecting地质矿产勘查及绿色开采技术创新吴锋（山东省第五地质矿产勘查院，山东 泰安 2 7 1 0 0 0）摘 要：矿产资源的开采对于当前经济起到了较好地推动作用，可是常常由于开采力度和开采过程的不合理，不仅导致矿产资源的日渐枯竭，而且导致开采区域的生态环境遭到严重的破坏。为了较好地满足现阶段对于地质矿产勘查技术的要求，确保矿产开采的可持续发展，对地质矿产勘查进行技术改革创新非常有必要。本文结合我国现有的地质矿产勘查技术进行分析，从而在其基础上进行了一系列的提绿色开采措施的优化工作，对于矿产资源的绿色开采具有一定的参考价值。关键词：地质矿产勘查；环境破坏；绿色开采；矿产开采中图分类号：P 6 2 4 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 2-5 0 6 5（2 0 2 3）1 1-0 0 9 4-3Innovation in geological and mineral exploration and green mining technologyWUFeng(S h a n d o n g F i f t h I n s t i t u t e Of G e o l o g y A n d Mi n e r a l E x p l o r a t i o n,T a i a n 2 7 1 0 0 0,C h i n a)Abstract:T h e mi n i n g o f mi n e r a l r e s o u r c e s h a s p l a y e d a g o o d r o l e i n p r o mo t i n g t h e c u r r e n t e c o n o my,b u t o f t e n d u e t o t h e u n r e a s o n a b l e mi n i n g i n t e n s i t y a n d p r o c e s s,i t n o t o n l y l e a d s t o t h e g r a d u a l d e p l e t i o n o f mi n e r a l r e s o u r c e s,b u t a l s o c a u s e s s e r i o u s d a ma g e t o t h e e c o l o g i c a l e n v i r o n me n t o f t h e mi n i n g a r e a.I n o r d e r t o b e t t e r me e t t h e c u r r e n t r e q u i r e me n t s f o r g e o l o g i c a l a n d mi n e r a l e x p l o r a t i o n t e c h n o l o g y a n d e n s u r e t h e s u s t a i n a b l e d e v e l o p me n t o f mi n e r a l mi n i n g,i t i s n e c e s s a r y t o c a r r y o u t t e c h n o l o g i c a l r e f o r m a n d i n n o v a t i o n i n g e o l o g i c a l a n d mi n e r a l e x p l o r a t i o n.T h i s a r t i c l e a n a l y z e s t h e e x i s t i n g g e o l o g i c a l a n d mi n e r a l e x p l o r a t i o n t e c h n o l o g i e s i n C h i n a,a n d b a s e d o n t h e m,c a r r i e s o u t a s e r i e s o f o p t i mi z a t i o n w o r k o n g r e e n mi n i n g me a s u r e s,w h i c h h a s c e r t a i n r e f e r e n c e v a l u e f o r t h e g r e e n mi n i n g o f mi n e r a l r e s o u r c e s.Keywords:G e o l o g i c a l a n d mi n e r a l e x p l o r a t i o n;E n v i r o n me n t a l d a ma g e;G r e e n mi n i n g;Mi n e r a l mi n i n g收稿日期：2 0 2 3-0 3作者简介：吴锋，男，生于1 9 8 7 年，汉族，济南莱芜人，大学，中级工程师，研究方向：地质调查与矿产勘查。我国的矿产资源非常丰富，不仅矿产种类多样，而且储藏量也较大，但是其分布存在较大的差异，不同的地区时常会分布着多种矿产，由于其矿产分布的不均性，进一步加大了矿产开采的难度，导致其对于矿产开采的技术要求较高。在这样的开采背景下，如何进行矿产资源的绿色开采变得越来越被大众所关注，由于传统的矿产开采过程会对周围环境造成严重的污染，而且相比之下传统的勘查方式更加的落后，对于矿产资源的可持续开采非常的不利，所以进行矿产开采模式的转变迫在眉睫1。通过采用绿色开采模式不仅较好地实现了矿产资源开采的可持续发展，而且较好地减少了对于生态环境的破坏。1 我国地质矿产以及勘查现状（1）缺乏资金支持。建国时期对于矿产资源的开采处于黄金时期，在我国的“城乡一体化”“一带一路”等政策的扶持下，我国大力发展重工业，对于矿产资源的开采逐渐呈现着增长的趋势。其中，为了确保矿产勘探和开采过程的顺利有序的进行，保证合理充足的资金投入对于工作的落实非常的重要2。充分做好矿产开采之前各个流程成本的规划，能够较好地避免由于资金短缺而导致的矿产勘查和开采工作质量的下降，能够有效的保证矿产开采过程的可持续发展。（2）缺乏科技创新。传统的矿产开采过程广泛采用人工勘探，其勘查过程的工作效率相对较低，而且人工勘查的范围较小。另外，采用这种人工方法不仅开采难度较大，而且对于开采环境的破坏较为严重，因此进行矿产勘查和开采技术刻不容缓，能够较好地提高矿产勘查和开采的工作效率。2 矿产勘探工作的相关原则（1）统筹规划。通常地质勘查是一件危险性和复杂性的工作，因此常常在矿产勘查前就必须做好详细的规划，那样就能避免实际工作过程中发生相关的事故。在进行矿产资源的勘查时，一定要充分确保勘查信息的完整性，而且还需要保证勘查过程的安全措施，避免造成严重的安全事故。通过对多年的勘查经验的研究发现，不仅自然因素会引发事故的发生，而且对于矿产勘探工作的管理制度不完善也会引发严重的事故，或是由于勘测技术的应用不合理，又或是作业人员的实际操作存在着不规范所造成。通常，在实际的矿产勘探和开采过程中，往往集中注意力去克服一些自然因素，而忽略了对于一些人为因素的考虑3。因此，在进行地质勘查和采矿作业时，一定要进行严格的前期工作的规划，尽一切努力排除所存在的安全隐患，充分确保工作人员的自身安全，例如：可以通过采用先进的卫星遥感技术进行矿产资源的勘查，可以较好地避免专业勘查人员进山进行勘探；不断提升整体勘查队伍的专业素质能力，选择一批优秀的专业技术人员；采购一批先进的辅助仪器设备等等。（2）科学勘查。由于我国的矿场资源种类复杂、分布不均，而且还具有多变性的特点，所以，在进行矿产勘查和开采过程时要严格遵守科学的勘查和开采原则。在进行地质矿产勘查工作时，一定要充分结合矿场的实际情况，严格按照要求做好每一项勘查任务，确保达到理想的经济效益。如果仅仅凭借个人工作经验进行主观的判断，而忽视了对于矿场实际情况的考虑，会严重影响到矿产勘查的精确性。所以，在进行矿场勘查工作时，勘查人员一定要提前进行相应的科2023年6月上 世界有色金属95地质勘探Geological prospecting学部署，不断加强对于矿场情况的观察与研究，充分保证勘查信息的准确性。（3）合理评估。由于我国的矿产资源种类繁多，而不同的矿产资源的市场价格存在着较大差别，所以，在进行矿产资源勘查时，需要对矿产价值进行合理评估，衡量其开采价值，从而决定是否进行开采。同时，勘查过程中有时会存在着一些较为特殊的矿区，有些矿区存在价值非常高的矿产，可是往往由于存储量少、开采难度大的特点，不建议对这类矿区进行开采4。因此，在决定进行开采前，需要结合实际的勘查情况做好相应的评估工作，充分实现最大的矿产开采价值。3 地质矿产勘查的关键工艺（1）磁法勘探。由于矿产勘探工作一般处于户外环境，因为矿产与岩石之间会产生一定的磁化反应，会导致勘探结果容易受到地磁场的影响。特别是在一些特定工况环境下，矿石会受到磁场的而使其自身带有一定的磁性，而当磁性和地磁环境发生反应，会导致磁性出现异常的情况。因此，勘查人员可以通过采取检测的形式，通过比较磁性变化与矿石的内在关联，然后结合相关的理论知识，可以较好地梳理出矿石的分布情况和其地质结构特点。例如，在进行铁矿的勘查过程中，可以通过应用磁法勘探的方法对比不同地方矿石的磁性强度，然后较好地判断出其铁矿的分规律。磁法勘查方法能够较好地适用于多种勘探任务之中，同时还能够较好地确保矿石探测工作的全面性。磁法勘查的相关规范和操作需求如表1所示。表1磁法勘查的区域比例规范、磁测操作要求勘探比例尺勘探任务勘探功能1 100万矿石构造绘制地质矿产的全貌资料，研究矿产分布特点1 20万地质填图绘制岩层相图，划分矿区类型1 5万矿石勘探推断成矿过程，预测未来矿床结构（2）电法勘探。电法勘探法的原理较为复杂，主要是根据岩石内部的各类电子化反应、电化学属性，然后按照一定顺序进行勘测工作。使用这种工艺能够较好地将“电子化”“电化学”这两种差异较好地表现出来，通过结合天然电磁场的内在特点，然后参照具体地空间情况，从而能够有效地探寻出多种不同类型的矿产资源。由于不同类型的矿体、岩层结构层在导电、导磁能力方面存在着一定的差异性，可以通过对岩层、矿体的物化属性展开一定的研究，从而可以较好地分别出不同类型的矿体属性，充分掌握矿体的具体分布情况，然后制定出一套合理的找矿方案。（3）X射线荧光。X射线荧光进行矿产勘查时，通过X射线进行土层、岩层处元素类型的勘测，然后采取定量、定向的分析方法，能够较好地搜查出矿区所处的位置情况。应用X射线进行矿产探查，其具有较好的适用性，可以较好地用于金属矿产资源的勘查，不仅较好地降低了找矿地难度，而且还具有较高的勘测精确度。使用X射线荧光技术可以发射出“原级”“1级”“2级”三个等级，而向对应的产出“1级”“2级”“3级”的荧光，荧光的发射采用的是非持续性发射。（4）GPS感应。GPS感应技术是利用定位技术进行矿产资源的勘查，通过将实际所测得得信息回传到接收站，然后结合实际的区域实况、矿产方位进行找矿分析，能够大大的降低找矿工作的难度。例如，通过使用手持的GPS设备，然后能够精确的测定出矿产的具体位置，接着结合测点位置进行参数的校准，整个过程大概只需要5min左右。通过对比实际矿区的定位测点和GPS所获得到的定位的测点，然后展开参数的优化处理，能够将手持GPS设备的定位精确性提高至少5m左右，能够较好地适用于“1 2000”、“1 10000”等高比例规格的矿产测量工作，充分确保了矿产定位信息的精确性。如图1所示，是GPS感应技术的原理框架图。图1GPS感应技术原理框架图（5）地球化学。地球化学技术通过借助先进科技，能够全面地进行地质勘测信息进行分析，利于所采集得到的有效资料，然后进行相应的数据分析工作，能够将一些有用的信息筛选出来，增强勘测资料的准确性。在应用地球化学进行矿产勘测时，勘测人员通过借助先进的工艺能够较好地测定出区域范围内的矿物资源，接着结合探测资料进行矿体信息的追寻，可以较好地找到可溶性的物质，其能够较好地作为地球化学的探测结果。由于使用地球化学技术所测定的信息级别相对较高，因此将“纳米尺寸”引入到了其中，实现了能够对1nm到100nm的矿物进行探测。例如图2所示，是利用地球化学技术对金属矿石进行扫描所得到的图像。图2地球化学扫描金属矿石的图像4 绿色开采技术的应用（1）综合机械化采矿技术。综合机械化采矿技术的应用具有较好的系统性，而且对于环境的保护和开采效率上具有较大的优势，这种技术可以充分发挥出矿区整体的经济效益，并且实现矿产资源开采的可持续发展。使用该种技术可以有效地结合目标矿产的厚度作为参考范围展开合理的选择，从而能够较好地保证矿产开采过程的规律性和可行性。可是，使用这种技术一定程度上也存在着局限性，对于前期的矿产勘查工作的精度要求非常高，需要对矿区的地质情况和周围环境情况进行全方面的勘查5。由于勘查过程中，会应用到一系列的电气设备、机械设备，因此要求技术人要相当熟悉采矿器械的基本操作。（2）矸石处理技术。在进行矿产的开采过程中，会产生一定数量的矸石，如果没能较好地进行清理，大量的堆积可能会引起发生自燃，同时会排出的气体会严重污染空气。另世界有色金属2023年6月上96地质勘探Geological prospecting外，如果矸石的大量堆积不仅会严重侵占土地，而且还会严重污染表层的土质。目前，对于矸石的处理主要有三种方法，第一种方法是采用物理和化学的综合处理方式，通过将矸石与适当的溶解剂进行混合，能够较好地使其溶解。第二种方法时采用覆盖的方式处理，通过将一层有机土壤覆盖在其上部，然后可以在上面种植一些合适的植被，能够对周围的生态环境进行一定的修复。第三种方法是进行综合利用，通过将矸石进行提炼，从而能够获取到金矿，同时还可以将其作为建筑材料，不仅能够较好地节约建筑成本，而且还能减少矸石给周围环境造成的污染。（3）共采技术。在进行矿产开采过程中，由于矿区内部所存储的气体不仅会污染周围的环境，而且还能严重威胁到采矿人员人身安全。为了能够充分利用矿区内的资源，在进行采矿的过程也应该对井下气体展开开采。如果采矿过程中对于井下的气体不做处理，其会严重的污染周围环境，同时还会造成资源的浪费影，从而大大地降低了矿产开采的经济效益。因此，为了实现矿产资源的绿色开采，需要将井下的气体和矿产资源进行共采。在实际的矿产开采过程中，由于开采过程会导致周围的围岩压力降低，这个过程中会产生大量的有害气体，因此需要采用先进的技术充分将这些气体进行抽取，确保井下气体与矿产资源的共采。另外，还可以在进行矿产开采之前，使用特殊的技术将一些有害气体提前抽取出来，然后再将这些气体进行充分的利用，从而有效地提高矿产开采过程的经济效益。（4）保水开采技术。在进行矿产开采时，对于水资源的保护显得非常的重要，如果开采过程中水资源遭到破坏，那将会导致后期的治理难度非常的大，严重时会导致周围的生态环境的平衡性被打破，会严重影响到周围水生物和植被的生长。现阶段，应用保水开采技术能够较好地保障矿场周围的水资源不受到影响，该方法的原理是充分结合矿区周围的实际环境情况，考虑到水资源的具体分布情况，然后制定出一套科学合理的开采方案，最后结合实际开采过程中对地质和水层所产生的影响展开综合的评定，然后根据评估结果对开采过程进行相应的调整。如果矿产开采过程中，对于范围没有采取相应的保水措施，将会导致隔离可能出现坍塌现象的洗面和含水层。在进行隔水层设置时，通过设置水煤岩柱能够较好地降低对于地下水的影响，从而保证开采过程不会对水资源造成严重的破坏。（5）采用填充技术。在进行矿产资源的开采过程中，如果开采完工后没有对矿坑进行及时的填充，长期以往随着地质环境的变化和雨水的侵蚀，将会导致地表发生塌陷，从而造成严重的地质灾害。由于传统的矿坑填充技术不仅不能达到工程建设的要求，甚至还会导致人力和财力的浪费。因此，需要采用新型的填充技术，例如：使用工业废料、粉煤灰和砂石等混合后进行填充，不仅在价格上的成本更低，而且还具有较好填充效果。5 绿色开采技术的创新（1）树立绿色环保理念。矿产资源的勘查和开采过程中，要充分确保施工过程中绿色环保理念的贯彻，从地质矿产勘查过程到开采施工过程都需要加强对于生态环境的保护。同时，施工单位要加强科技创新力度，不断改善和优化传统矿产勘查和开采过程中所存在不足，通过引进一些先进的技术和设备，不断提高绿色开采的水平。例如，在施工过程中，加大对于周围水资源、微生物和各种水生生物和野生动植物的保护。此外，施工单位要加强对于污染物排放的严格控制，例如，严格控制废渣、废液、废气等污染物的排放。同时，有必要建立一套矿产开采过程中的污染物排放的管理机制，不断提高对于废弃物场地的整理和修复。在充分符合矿产勘查的前提下，通过使用先进的技术和设备，将地质矿产勘查及绿色技术贯彻到各个环节之中，加强对于周围生态环境的保护和工作人员自身安全的管理。（2）加强绿色施工培训。国家要加大对于绿色施工理念的大力宣传，并将其落实到矿产施工的每个环节之中，不断加大员工的环保意识。在日常工作中，要全面地对员工进行综合素质的培养，不断提高对于周围生态环境的保护力度，小到周围环境中的一草一木。地质矿产勘查技术人员乃至施工单位管理人员真正做到从自我做起，从小事做起。除此之外，在进行地质矿产勘查施工过程中应制定绿色施工作业指导书，以环保教育为主体，积极开展主题培训，为了确保绿色施工作业指导书有效落实，应建立健全监管制度，施工单位应就环保教育进行定性考核审查工作，建立奖励机制，对业绩突出的个人，应当及时给予相应补贴，实行科学的补偿机制。此外，定期举行现场实地演习，也可以对加强绿色施工培训起到一定的积极推动作用。（3）健全组织设计。为了充分贯彻健康环保安全绿色理念，地质矿产勘查施工单位应在勘查开发前立足于生命周期角度对地质矿产勘查方案进行设计。其设计的主要内容包括了矿产勘查过程中对于环境的保护方案、矿产勘查过程中所产生的污染物的恢复和治理、勘查开采过程会存在的安全风险和防控措施等等。施工单位应积极健全组织设计，明确勘探活动各环节的绿色勘探业务技术安排，充分结合相关的内容制定一套合理有效的技术管理方案。施工单位在选择地质矿产勘查技术时，应该优先考虑选择绿色勘探新方法、新技术和新装备。切实保障绿色勘探工作的组织管理工作以及预防控制和恢复治理的技术措施的有效落实，对于野外施工可能造成的环境问题应积极建立有效的应急预案。6 结语综上所述，为了降低矿产勘查和开采过程中对周围环境的污染，需要重复将绿色开采理念全面贯彻到矿产勘查和施工的每一个环节之中，从而建立一套新型的绿色开采工艺体系，不仅能够较好地降低采矿过程中对周围环境所造成的污染，而且还能较好地提高矿产资源的经济效益，从而实现矿产资源开采过程的可持续发展。1王燕,刘林.地质矿产勘查及绿色勘查技术创新研究J.世界有色金属,2022(19):100-102.2付莹莹,石建华.地质矿产勘查及绿色开采技术分析J.世界有色金属,2022(14):51-53.3杨旭.从绿色开采角度谈地质矿产勘查与找矿技术J.世界有色金属,2022(14):211-213.4何小明.阐述地质矿产勘查及绿色开采技术创新J.世界有色金属,2022(03):85-87.5胡艳春.地质矿产勘查及绿色开采技术创新J.中国金属通报,2021(06):37-38.