三道莊露天礦綠色礦山地質(zhì)工作的方法與實(shí)踐

何亞清，秦予輝，陳鳳群，張新光，黃 超

（洛陽欒川鉬業(yè)集團(tuán)股份有限公司， 河南 洛陽市 471500）

1 礦山簡介

1.1 礦區(qū)地質(zhì)

三道莊礦床是一個(gè)典型的鉬鎢共生礦床，位于東秦嶺—大別山鉬成礦帶的中部，該成礦帶鉬資源豐富［1］。出露地層主要為震旦亞界薊縣系欒川群一套淺海相的碎屑巖、火山噴發(fā)巖及碳酸鹽類沉積變質(zhì)巖系，受接觸變質(zhì)作用形成廣泛分布的各種角巖和矽卡巖。區(qū)內(nèi)斷裂構(gòu)造發(fā)育，巖漿活動(dòng)頻繁，主要有前加里東侵入的變細(xì)晶正長巖、變輝長巖及燕山中期侵入的酸性小巖體［2］，與鉬鎢礦化有關(guān)的為南泥湖斑狀二長花崗巖體。鉬鎢礦體主要賦存于欒川群三川組上段的矽卡巖、鈣硅酸角巖內(nèi)，分布范圍、產(chǎn)狀與矽卡巖及鈣硅酸角巖基本一致。礦石金屬礦物以輝鉬礦、白鎢礦、黃鐵礦、磁黃鐵礦為主，次為磁鐵礦、褐鐵礦、赤鐵礦、黃銅礦、方鉛礦、閃鋅礦、鈦鐵礦、斑銅礦。主要有益組分為Mo、W，此外還有S、Re可綜合利用、回收。

1.2 礦山開采歷史

三道莊礦區(qū)的開發(fā)始于1969年8月。原冶金部于1972年4月在冷水鎮(zhèn)投資建成一座采選50 t／d的小型實(shí)驗(yàn)廠，同年5月正式投產(chǎn)，稱“698”礦。該礦于1979年由河南省冶金建材廳管理，1980年更名為“河南省欒川鉬礦”，1985年該礦山采選能力達(dá)1200t／d。1988年7月與欒川縣鉬業(yè)公司合并成立“洛陽欒川鉬業(yè)公司”。1990年10月，河南省計(jì)委批準(zhǔn)洛陽欒川鉬業(yè)公司建設(shè)5000t／d的露天開采工程，1997年底建成投產(chǎn)。1998年10月又建成一座與露天開采配套的馬圈3000t／d的選礦廠。1999年“洛陽欒川鉬業(yè)公司”與“欒川縣冶化公司”合并成立“洛陽欒川鉬業(yè)集團(tuán)有限責(zé)任公司”。2000年10月進(jìn)行露采擴(kuò)幫建設(shè)，2005年底達(dá)到25000 t／d的規(guī)模。2006年3月達(dá)到30000t／d采礦能力。

1.3 礦山開采現(xiàn)狀

三道莊礦區(qū)的開采已有40多年的歷史，1970～1980年代初期，面臨亂采濫挖、大礦小開、一礦多開的困境，國營企業(yè)先以小規(guī)模地下開采，1980年代中期，集體和個(gè)體相繼也進(jìn)入該礦區(qū)掠奪式開采。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，進(jìn)入礦區(qū)開采的企業(yè)達(dá)96家，坑口200多個(gè)，從而形成了大量的規(guī)則、不規(guī)則的地下采空區(qū)，主要集中在標(biāo)高為1140，1180，1200，1235，1250，1270，1290，1315，1330，1345，1370，1400，1430，1450m，共計(jì)14個(gè)中段［3］。

三道莊露天礦目前生產(chǎn)能力為30000t／d。采用公路運(yùn)輸開拓方式、組合臺(tái)階采礦法。主要生產(chǎn)設(shè)備：4m3和10m3電鏟（WK－4A）及各種型號(hào)的液壓挖掘機(jī)、牙輪鉆（KY－250A，KY－250B）、潛孔鉆（CLQ－10履帶式）、推土機(jī)（T220、T150）、1200 mm旋回圓錐破碎機(jī)、45t自卸汽車等。

2 建設(shè)綠色礦山的戰(zhàn)略意義

2.1 欒川地區(qū)地質(zhì)生態(tài)環(huán)境問題

欒川地區(qū)礦產(chǎn)資源豐富，種類繁多，主要是有色金屬和貴金屬，共有礦山企業(yè)171家，絕大多數(shù)是小型礦山，但由于不合理開采，綜合利用率低，未形成有效的環(huán)境保護(hù)機(jī)制，植被破壞、水土流失和地面沉降塌陷現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，恢復(fù)治理與土地復(fù)墾率低，造成礦山生態(tài)環(huán)境惡化，尤其是1980～1990年代，廢碴任意堆放、廢水任意排放，造成礦山周圍河溪魚蝦絕跡，河水人畜不能飲用。當(dāng)生態(tài)環(huán)境破壞后，再去治理，所花的人力、財(cái)力有可能超過礦產(chǎn)品本身的價(jià)值。因此，采、選、冶及加工企業(yè)只有在綠色環(huán)保的基礎(chǔ)上，才能夠?qū)崿F(xiàn)真正的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

2.2 三道莊露天礦綠色礦山建設(shè)的意義

由上述可知，過去“開發(fā)—破壞—治理—恢復(fù)”的思想一定要拋棄，必須引進(jìn)生態(tài)文明和礦業(yè)經(jīng)濟(jì)發(fā)展相統(tǒng)一的科學(xué)發(fā)展觀，才能適應(yīng)文明社會(huì)的進(jìn)步和需要［4］。綠色礦山是以保護(hù)生態(tài)環(huán)境、降低資源消耗、追求可循環(huán)經(jīng)濟(jì)為目標(biāo)，將綠色生態(tài)的理念與實(shí)踐貫穿于礦產(chǎn)資源開發(fā)利用的全過程，它著力于科學(xué)、低耗和高效合理開發(fā)利用礦產(chǎn)資源，實(shí)現(xiàn)資源效能的最佳化［5］。傳統(tǒng)意義上以單純消耗礦產(chǎn)資源、犧牲生態(tài)環(huán)境為代價(jià)的粗放式經(jīng)營發(fā)展礦業(yè)經(jīng)濟(jì)的老路，已經(jīng)不適應(yīng)新的要求。建設(shè)“綠色礦山”能夠?qū)崿F(xiàn)合理開發(fā)利用資源、節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境的目標(biāo)，是礦業(yè)發(fā)展模式的必然選擇。

三道莊露天礦是洛陽欒川鉬業(yè)集團(tuán)股份有限公司6個(gè)鉬選廠的供礦礦山，是河南省規(guī)模最大的采礦企業(yè)，因此，三道莊露天礦綠色礦山的建設(shè)，對欒川地區(qū)的依法辦礦、規(guī)范管理、環(huán)境保護(hù)、和諧社會(huì)的建設(shè)等必將起到積極的帶動(dòng)作用，對加速推動(dòng)三道莊綠色企業(yè)的建設(shè)具有重要的戰(zhàn)略意義。

3 綠色理念在露天礦地質(zhì)工作中的應(yīng)用

國土資源部發(fā)布的《國家級(jí)綠色礦山基本條件》規(guī)定，綠色礦山有9個(gè)基本條件，其中4項(xiàng)主要是管理方面，另外5項(xiàng)即綜合利用、技術(shù)創(chuàng)新、節(jié)能減排、環(huán)境保護(hù)、土地復(fù)墾與地質(zhì)技術(shù)工作緊密相關(guān)［4］，三道莊露天礦在綠色礦山建設(shè)中主要采用了以下地質(zhì)工作方法與實(shí)踐。

3.1 礦山Surpac工程軟件

Surpac軟件是符合我國礦山實(shí)際情況，有三維可視性效果，集成地質(zhì)勘探信息管理、礦體資源模型建立、礦山生產(chǎn)規(guī)劃及設(shè)計(jì)、礦山測量及工程量驗(yàn)算、生產(chǎn)進(jìn)度計(jì)劃編制等功能的大型三維數(shù)字化礦山軟件。其可以實(shí)現(xiàn)地質(zhì)、采礦、測量和生產(chǎn)管理信息共享，兼容多種流行的數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)格式；并具有建立地質(zhì)數(shù)據(jù)庫、礦體及構(gòu)造模型、儲(chǔ)量資源量估算、自動(dòng)生成地質(zhì)圖件等功能?？筛鶕?jù)不同邊界品位快速進(jìn)行地質(zhì)儲(chǔ)量估算和任意切割礦體平、剖面圖，從而可直觀地了解礦體的空間分布形態(tài)，在礦山生產(chǎn)過程中易于控制臺(tái)階出礦品位和進(jìn)行礦產(chǎn)儲(chǔ)量的動(dòng)態(tài)管理，實(shí)行礦山數(shù)字化管理。2005年，三道莊露天礦就引進(jìn)了Surpac軟件和GPS測量儀器，經(jīng)過近幾年的不斷改進(jìn)和開發(fā)，完全實(shí)現(xiàn)了礦山地質(zhì)工作的數(shù)字化。

3.2 地質(zhì)災(zāi)害防治

三道莊礦區(qū)是一個(gè)由地采轉(zhuǎn)露采的老礦山，由于長期的無序開采，在礦區(qū)內(nèi)存在著大量跨度較大、雜亂無序、大小不一、形狀極不規(guī)則的采空區(qū)，對生產(chǎn)安全構(gòu)成了極大的威脅。地質(zhì)與采礦協(xié)同研發(fā)出的集空區(qū)探測、地壓監(jiān)測、災(zāi)害預(yù)警、空區(qū)處理為一體的一系列復(fù)雜空區(qū)處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了礦柱殘礦回收和露天礦安全持續(xù)開采。截至2012年底，通過運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)，累計(jì)處理空區(qū)264次，處理空區(qū)面積73.19萬m2、空區(qū)體積926.24萬m3，回收殘礦資源量5637萬t，既保證了露天開采的安全，防止了地質(zhì)災(zāi)害事故的發(fā)生，又最大限度地利用了礦產(chǎn)資源，帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，為綠色礦山的建設(shè)起到了保障作用，并被國土資源部授予“全國地質(zhì)災(zāi)害群測群防突出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)”。

3.3 鉬鎢一體化工業(yè)指標(biāo)

三道莊礦區(qū)低品位礦資源占總資源量的比例較大，而與鉬伴生的白鎢一直沒有得到有效開發(fā)利用。為充分利用寶貴的礦產(chǎn)資源，地質(zhì)工作中引進(jìn)國外多金屬礦山工業(yè)指標(biāo)當(dāng)量一體化理念，通過鉬鎢一體化工業(yè)指標(biāo)優(yōu)化創(chuàng)新，使可采礦石量增加3.2億t，鉬鎢總金屬量增加30.778萬t，既使原來沒有利用價(jià)值的低品位鉬礦和鎢礦得到充分利用，又使礦山服務(wù)年限延長32a，發(fā)展了循環(huán)經(jīng)濟(jì)，這是地質(zhì)技術(shù)創(chuàng)新在綠色礦山建設(shè)中的突出貢獻(xiàn)。

3.4 鉬鎢綜合配礦

三道莊礦區(qū)是一個(gè)典型的鉬鎢共生礦山［3］。地質(zhì)工作中引進(jìn)基GIS／GPS／GPRS的露天配礦動(dòng)態(tài)系統(tǒng)，實(shí)行數(shù)字化地質(zhì)配礦，通過鉬鎢綜合配礦或與高品位富礦搭配，使一些原沒有利用價(jià)值的低品位貧礦重新具有了利用價(jià)值，既綜合利用了礦產(chǎn)資源，又起到了節(jié)能減排的效果。

3.5 改進(jìn)鉆探技術(shù)

露天探礦工程主要是鉆探工程，三道莊礦區(qū)是典型的難鉆進(jìn)、難成孔、難取樣的復(fù)雜地層［6］，在探礦中應(yīng)用貫通式潛孔錘反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)解決了復(fù)雜地層探礦問題，提高了成孔率，降低了探礦成本，并采用濕式鉆進(jìn)，減少了粉塵污染環(huán)境，起到了節(jié)能減排的效果。

3.6 探采結(jié)合

三道莊礦區(qū)礦體中部厚大連續(xù)，而邊部礦體分枝尖滅現(xiàn)象顯著，形態(tài)復(fù)雜，這就需要加密探礦。鉆探時(shí)產(chǎn)生的粉塵既污染環(huán)境，又會(huì)傷害作業(yè)人員的健康，不利于清潔生產(chǎn)。因此地質(zhì)人員很注重探采結(jié)合，充分利用剝離、塹溝、采礦平臺(tái)和爆破孔的探礦作用。如通過剝離，重點(diǎn)查明礦體在平面上的四周邊界和礦體的夾石分布；通過塹溝，掌握礦體上、下盤具體界線；利用平臺(tái)與探槽的資料編制平臺(tái)實(shí)測地質(zhì)平面圖，利用巖心鉆及爆破孔揭露的資料編制地質(zhì)剖面圖，同時(shí)根據(jù)爆破孔孔底取樣資料，編制下一臺(tái)階預(yù)測平臺(tái)地質(zhì)平面圖，以便指導(dǎo)采礦工作。如此既能探明礦體，又能起到節(jié)能減排的作用。

3.7 礦體二次圈定

由于種種原因，如原勘查的控制程度不夠，深邊部礦體往往空間結(jié)構(gòu)復(fù)雜、形態(tài)多變，礦體的連接方法存在差異等，造成礦體的實(shí)際空間形態(tài)與地勘圈定的存在差異，甚至儲(chǔ)量產(chǎn)生很大變化，特別是經(jīng)過生產(chǎn)勘探網(wǎng)度加密和采礦工程揭露后，礦體界線往往發(fā)生較大變化，原來的采礦設(shè)計(jì)明顯不適應(yīng)。若不重視二次圈定，貧化損失就難以控制，實(shí)踐證明，二次圈定是降低貧化損失的有效方法。

3.8 礦山環(huán)境地質(zhì)

影響露天礦山環(huán)境的地質(zhì)因素主要是采礦時(shí)的廢碴，其數(shù)量以萬噸計(jì)，隨著露采坑的增大，數(shù)量越來越多，有形成人為泥石流的可能，對此，三道莊礦區(qū)是邊生產(chǎn)邊治理，對一期排渣場和永久邊坡進(jìn)行了系統(tǒng)治理，目前已累計(jì)恢復(fù)植被面積153萬m2，起到了礦山環(huán)境治理和生態(tài)保護(hù)的作用。

4 結(jié) 論

（1）企業(yè)應(yīng)牢固樹立環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展的思想［7］，綠色礦山的建設(shè)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，關(guān)系到各個(gè)方面。地質(zhì)人員從源頭開始就注意節(jié)能減排與技術(shù)創(chuàng)新，在探礦階段，應(yīng)用貫通式潛孔錘反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)解決了復(fù)雜地層“三難”問題，提高了成孔率，在開采階段利用鉬鎢一體化工業(yè)指標(biāo)、鉬鎢綜合配礦、探采結(jié)合、二次圈定、地質(zhì)災(zāi)害防治結(jié)合Surpac工程軟件實(shí)現(xiàn)礦山地質(zhì)工作的數(shù)字化，達(dá)到綜合利用礦產(chǎn)資源的目的，并加強(qiáng)礦山環(huán)境地質(zhì)調(diào)查，采用邊生產(chǎn)邊治理的工作思路。實(shí)踐證明，這些地質(zhì)方法是三道莊露天礦建設(shè)綠色礦山的基礎(chǔ)保障，也是行之有效的方法。

（2）欒川礦產(chǎn)資源豐富、礦山企業(yè)多，特別是小礦山為數(shù)不少，三道莊露天礦綠色礦山的建成，必將綠色理念輻射到欒川地區(qū)的礦產(chǎn)行業(yè)，對該地區(qū)綠色礦山的建設(shè)，必將起到積極的推動(dòng)作用。

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