銅坑礦礦區(qū)環(huán)境治理、生態(tài)恢復(fù)實(shí)踐

何曉武，韋建宏

(1.廣西大學(xué)資源與冶金學(xué)院， 廣西 南寧 530004；2. 廣西華錫集團(tuán)股份有限公司銅坑礦， 廣西 南丹縣 547207)

0 引 言

銅坑礦是華錫集團(tuán)的主體礦山，主要開采對象從上到下為細(xì)脈帶、91#、92#三大礦體[1]。銅坑礦在生產(chǎn)過程中主要的污染、危害因素為采礦廢水、地表塌陷坑、細(xì)脈帶開采過程中因礦石自燃而產(chǎn)生的SO2廢氣等。礦山通過消除井下燃燒源、密閉、堿中和等措施；實(shí)施礦坑污水深度處理和循環(huán)利用工程；對地表巖移范圍面積內(nèi)的區(qū)域采取以撒播草籽、種植喬木、灌木、藤本植物等方法，有效的控制了污染源、恢復(fù)了生態(tài)，達(dá)到對礦區(qū)環(huán)境綜合治理的目的。

1 礦區(qū)環(huán)境概況

礦山開發(fā)對生態(tài)環(huán)境的影響包括直接影響和間接影響。直接影響主要是礦山建設(shè)直接占地對生態(tài)環(huán)境的影響；間接影響主要是礦山開發(fā)所誘發(fā)的二次破壞和污染[2]。銅坑礦區(qū)環(huán)境問題主要有3類：即資源破壞、礦山災(zāi)害及環(huán)境破壞。其中由于含硫量高，礦巖發(fā)生自燃現(xiàn)象形成火區(qū)，不僅嚴(yán)重影響礦山的正常安全開采，其產(chǎn)生的SO2氣體對環(huán)境也造成很大的污染，威脅著井下工人與附近居民的健康；地面崩塌也造成地面區(qū)域植被受到嚴(yán)重破壞，水土流失，地表生態(tài)環(huán)境受到影響。

1.1 水環(huán)境概況

銅坑礦礦井廢水主要由井下涌水及生產(chǎn)用水構(gòu)成，廢水在井下水倉沉淀后，通過提升泵從2#豎井排入地表1#、2#壩沉淀池進(jìn)行沉淀。大部分水回用到井下生產(chǎn)，少部分水進(jìn)入黑水溝沉淀池繼續(xù)沉淀處理。金屬離子處理方式主要是通過在井下、地面各級沉淀倉、水壩入口處加入堿進(jìn)行中和、沉淀處理，監(jiān)測達(dá)到國家要求的標(biāo)準(zhǔn)后排放。

1.2 地表塌陷區(qū)概況

銅坑礦現(xiàn)主要采用崩落法開采，部分采空區(qū)采用人工誘導(dǎo)方式崩落，少量空區(qū)頂板自然冒落，局部采場，如T105-106、T110-92#礦柱群、T202-203、R盤區(qū)等區(qū)域已垮通地表，在地表形成塌陷坑。山體、自然植被遭到破壞，改變了地表景觀。

1.3 SO2煙氣概況

由于細(xì)脈帶礦體含硫量高達(dá)10.16%以上，在通風(fēng)條件好的情況下易引起自燃[3]。 自1976年礦巖崩落帶發(fā)生礦巖自燃以來，自燃產(chǎn)生的高溫以及SO2等有毒氣體，對井下生產(chǎn)及地面環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響。

2 環(huán)境治理措施

2.1 水環(huán)境治理

礦井廢水主要污染因子為懸浮物、重金屬離子，銅坑礦根據(jù)廢水特點(diǎn)，選擇采用井下廢水循環(huán)利用、富余水量通過混凝沉淀+活性炭吸附+離子交換的深度處理工藝進(jìn)行凈化。

(1) 井下廢水處理回用工藝。利用井下305、355、505水平現(xiàn)有的井下水倉，在各倉口建設(shè)投藥室，對廢水加堿及混凝劑，然后進(jìn)入水倉沉淀，處理后的水用做對應(yīng)區(qū)域下中段的生產(chǎn)用水，富余的水通過水泵抽至地面沉淀池。井下水循環(huán)利用工藝流程見圖1。

圖1 井下水循環(huán)利用流程

(2) 外排水深度處理工藝。礦井廢水除回用于井下生產(chǎn)外，部分廢水經(jīng)地表1#、2#壩沉淀池進(jìn)行沉淀處理后排入黑水溝水庫沉淀。在黑水溝水庫附近建設(shè)污水站，采用強(qiáng)化混凝沉淀+活性炭吸附+離子交換的工藝對污水進(jìn)行深度處理。污水處理工藝流程見圖2。

圖2 污水處理站工藝流程

2.2 地表塌陷坑治理

地表塌陷坑覆蓋治理工程包括崩落覆蓋與機(jī)械取土填坊覆蓋。

銅坑礦通過綜合研究地表的地形、地質(zhì)條件以及對應(yīng)的井下開采現(xiàn)狀，采用硐室爆破覆蓋技術(shù)方案[3]，將表土崩至塌陷區(qū)內(nèi)實(shí)現(xiàn)塌陷區(qū)回填。

塌陷坑周邊形成有大量裂縫，部分塌陷坑無法采用大規(guī)模硐室爆破，因此采用機(jī)械鏟裝、汽車轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)行覆蓋。

2.3 SO2煙氣治理

銅坑礦采用束狀大孔區(qū)域整體崩落法[4]，分區(qū)消除細(xì)脈帶空區(qū)，逐步降低火區(qū)礦巖燃燒程度；在地表噴淋石灰水；采用混凝土墻密閉井下相關(guān)通道[5]；拋擲爆破覆蓋地表塌陷坑，隔斷供氧通道；在細(xì)脈帶2#風(fēng)井出風(fēng)口安設(shè)一套噴淋裝置，采取噴灑堿液對含SO2煙氣的污風(fēng)進(jìn)行中和治理。2#回風(fēng)井口堿吸收工藝見圖3。

圖3 2#回風(fēng)井廢氣堿吸收工藝流程

3 生態(tài)恢復(fù)及配套保障措施

3.1 生態(tài)恢復(fù)措施

銅坑礦區(qū)地處山區(qū)，溝谷縱橫，土地利用率較低，破壞耕地面積較小，大部分用作生產(chǎn)廠房、生產(chǎn)設(shè)施、工業(yè)廣場和用職工生活住房、公共場所、設(shè)施等用地，其余為未開發(fā)山地。礦區(qū)內(nèi)永久性建設(shè)用地復(fù)墾服務(wù)期滿后將繼續(xù)使用，或轉(zhuǎn)為其他用途。生態(tài)恢復(fù)范圍主要是礦界內(nèi)塌陷區(qū)和礦區(qū)邊坡治理。

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查分析，對地表巖移范圍面積內(nèi)的區(qū)域進(jìn)行土地平整、表面覆土，回填土壤厚度10 cm。以撒播草籽方法為主進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)，對其中的80%區(qū)域面積撒播草籽，10%種植喬木，10%種植灌木，并種植500株藤本植物，利用攀爬植物的攀爬性對塌陷區(qū)坡面進(jìn)行綠化。對塌陷區(qū)外部的區(qū)域，根據(jù)土壤性質(zhì)，在礦區(qū)周邊種植生命力較強(qiáng)、附加經(jīng)濟(jì)效益較高同時又不吸收土壤中重金屬的核桃樹為主,達(dá)到既能恢復(fù)生態(tài)、保持水土涵養(yǎng)水源，又能增收的目的。

3.2 配套保障措施

(1) 建立地表巖移監(jiān)測系統(tǒng)。在礦區(qū)范圍內(nèi)關(guān)鍵部位布設(shè)巖層移動觀測網(wǎng)，利用和完善現(xiàn)有設(shè)備對地表沉降和塌陷區(qū)及井下采動影響范圍進(jìn)行監(jiān)測。通過對地表塌陷區(qū)域巖層移動的監(jiān)控，分析井下開采的影響，預(yù)計裂隙區(qū)影響范圍。

(2)監(jiān)測區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量。為掌握銅坑礦地表塌陷區(qū)廢氣治理效果，在地表塌陷坑四周布置環(huán)境監(jiān)測點(diǎn)，重點(diǎn)監(jiān)測塌陷坑附近，銅坑礦生產(chǎn)區(qū)、生活區(qū)，長坡礦生產(chǎn)區(qū)、生活區(qū)。采樣方法：甲醛溶液吸收法。分析方法：甲醛副玫瑰苯胺比色法。監(jiān)測周期：每周進(jìn)行一次監(jiān)測，出一份監(jiān)測報告。

(3) 設(shè)立外排水在線自動監(jiān)測系統(tǒng)。為確保外排水質(zhì)量達(dá)標(biāo)，建立了外排水在線自動監(jiān)測系統(tǒng)，對水中Cu、cld、Zn等含量進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，確保排放指標(biāo)符合國家標(biāo)準(zhǔn)。

4 結(jié) 論

(1) 經(jīng)室內(nèi)試驗(yàn)，采用強(qiáng)化混凝沉淀+活性炭吸附+離子交換的工藝處理銅坑廢水進(jìn)行治理，可使外排水達(dá)到國家地表水Ⅲ類水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。

(2) 截止目前，銅坑礦已進(jìn)行了11次硐室爆破回填工作，效果理想。采用拋擲爆破崩落表土對塌陷坑進(jìn)行回填是高效可行的。

(3) 經(jīng)監(jiān)測,礦區(qū)周邊空氣質(zhì)量合格。實(shí)踐證明，采用噴淋堿液吸收法對SO2煙氣進(jìn)行治理可有效減少污染。

(4) 通過表土回填，根據(jù)土壤性質(zhì)選擇合適的草本、灌木等植物進(jìn)行生態(tài)恢復(fù)是可行的。

參考文獻(xiàn)：

[1]文衍瑜, 劉湘平, 羅一忠. 大廠銅坑礦地壓監(jiān)測預(yù)報與控制技術(shù)[J].采礦技術(shù)，2008，8(5)：38-40.

[2]祝怡斌，周連碧，林 海. 礦山生態(tài)修復(fù)及考核指標(biāo)[J].金屬礦山，2008(8)：109-112.

[3]羅先偉. 銅坑礦地表塌陷坑廢氣綜合治理[J].中國礦業(yè)，2010，19(10)：71-73.

[4]姚根華, 羅先偉, 孫忠銘. 束狀大孔區(qū)域整體崩落法在銅坑礦的應(yīng)用研究[J].礦業(yè)研究與開發(fā)，2008，28(3)：3-5.

[5]吳桂才. 銅坑礦火區(qū)下細(xì)脈帶礦體開采環(huán)境控制[J].有色金屬，2003(55)：36-38.