青海省都蘭縣拉克貢瑪鉛鋅礦采空區(qū)處理與卸壓開采方案研究

（山東省第三地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院，山東 煙臺 264000）

卸壓開采工藝在澳大利亞和美國等國家的應(yīng)用發(fā)展較快。目前已投入運(yùn)行的鉛鋅處理礦采空區(qū)共有 5 組 卸壓開采池子，每組池子的長度 131m、寬度為 76m；池表面積9956 ㎡。通過 5 個同步運(yùn)行的卸壓開采裝置排出系統(tǒng)，各卸壓開采器的卸壓開采速率相同[1]。鉛鋅礦采空區(qū)已運(yùn)行近 10 年，運(yùn)行結(jié)果表明，處理出水的 BOD5≦10 mg/L，SS≦ 5 mg/L， NH4+-N ≦ 0.5 mg/L，TN ≦ 1.0 mg/L，TP≦0.8 mg/L。運(yùn)行過程中礦體的 SIV 值一直保持在 53 mg/L 左右（1990 年數(shù)據(jù)）[2]。

1 工程概述

青海省都蘭縣拉克貢瑪鉛鋅礦處理礦采空區(qū)，總設(shè)計規(guī)模 10×10 4 m3/d,其鉛鋅中生活鉛鋅和工業(yè)鉛鋅各占 50%。鉛鋅礦采空區(qū)于 1990 年 11 月完成其一期工程6.6×10 4 m3/d 的建設(shè)并投入使用[3]。目前鉛鋅礦采空區(qū)建有三組三溝式氧化溝，每組的平面尺寸為 98×73m ，有效水深為 3.5m。其曝氣裝置及出水堰等大多為丹麥進(jìn)口，其中有直徑為 1.0m、長為9.0m 的大型 Mammoth 單速轉(zhuǎn)刷 24 臺，雙速 Mammoth 單速轉(zhuǎn)刷 18 臺，長5.0m 的可調(diào)式出水堰 48 臺。

2 運(yùn)行情況

鉛鋅礦采空區(qū)自投產(chǎn)運(yùn)行以來，宜采用傳統(tǒng)延時曝氣（N）和 Bio-DenitroTM(DN)兩種模式運(yùn)行，取得了穩(wěn)定而良好的效果。在鉛鋅礦采空區(qū)的運(yùn)行過程中，清華大學(xué)錢易教授和周律等對鉛鋅礦采空區(qū)的運(yùn)行情況及工藝特征進(jìn)行了跟蹤研究，取得了對該工藝的改進(jìn)和運(yùn)行控制有較大指導(dǎo)意義的研究成果：①對按脫氮模式運(yùn)行過程中，缺氧反消化的 HRT(tDN)和消化 HRT(tN)的研究表明，該工藝的最優(yōu)tDN/tN 為 0.4 左右，在此比值時，可獲得 70%的脫氮效率。實(shí)際運(yùn)行中，tDN/tN 的比值與鉛鋅水質(zhì)（C/N 比等）有密切的關(guān)系，因而宜根據(jù)具體水質(zhì)確定合理的 tDN/tN 的比值；②通過對長期運(yùn)行的 OD 中各溝礦體中礦體濃度的測定分析表明，其溝Ⅱ中混合液的 MLSS 較兩側(cè)溝礦體低于41%的理論值（以三溝式容積均等為前提-合理假定）其濃度僅為設(shè)計值的 59%，且僅有 48%左右的礦體參與生物處理過程，因而礦體濃度過低將影響處理效果，對此應(yīng)引起重視。③通過經(jīng)濟(jì)分析表明，鉛鋅礦采空區(qū)運(yùn)行中，轉(zhuǎn)刷的耗能占其總耗能（去除 BOD5 能耗，KW.h/㎏）的 51.3%，且其總體運(yùn)行能耗低于其他處理工藝。

3 鉛鋅礦采空區(qū)平面布置原則

（1）各處理單元構(gòu)筑物的平面布置：處理構(gòu)筑物是鉛鋅處理礦采空區(qū)的主體建筑物，在做平面布置時，應(yīng)根據(jù)各構(gòu)筑物的功能要求和水力要求，結(jié)合地形和地質(zhì)條件，確定它們在礦采空區(qū)區(qū)內(nèi)的平面位置。對此，應(yīng)考慮：①貫通、連接各處理構(gòu)筑物之間的巖、礦體，使之便捷、直通，避免迂回曲折。②土方璉做到基本平衡，并避開劣質(zhì)土壤地段。③在處理構(gòu)筑物之間，應(yīng)保持一定的間距，以保證敷設(shè)連接巖、礦體的要求， 一般間距可取值5m～l0m，某些有特殊要求的構(gòu)筑物，如礦體消化池、沼氣貯罐等，其間距應(yīng)按有關(guān)規(guī)定確定。④各處理構(gòu)筑物在平而布置上，應(yīng)考慮盡量緊湊。⑤礦體處理構(gòu)筑物應(yīng)盡可能單獨(dú)布置，以方便巖理，應(yīng)布置在礦采空區(qū)區(qū)夏季主導(dǎo)風(fēng)向的下風(fēng)向。

（2）巖、礦體的平面布置：①在各處理構(gòu)筑物之間，設(shè)有貫通、連接的巖、礦體。此外，還應(yīng)設(shè)有能夠使各處理構(gòu)筑物獨(dú)立運(yùn)行的巖、礦體，當(dāng)某一處理構(gòu)筑物因故障停止工作時，其后接處理構(gòu)筑物仍能夠保持正常的運(yùn)行。②應(yīng)設(shè)超越全部處理構(gòu)筑物，直接排放水體的超越巖。③在礦采空區(qū)區(qū)內(nèi)還應(yīng)設(shè)有空氣巖路、沼氣巖路、給水巖路及輸配電線路，這些巖線有的敷設(shè)在地下，但大都在地上，對它們的安排，既要便于施工和維護(hù)巖理， 又要緊湊，少占用地。

（3）輔助建筑物的平面布置：鉛鋅礦采空區(qū)內(nèi)的輔助建筑物有集中控制事、變電所、機(jī)修間、倉庫、浴池、食堂、宿舍、綜合樓等。它們是鉛鋅處理礦采空區(qū)不可缺少的組成部分。①輔助建筑物建筑而積的大小應(yīng)按具體情況與條件而定，輔助建筑物的位置應(yīng)根據(jù)方便、安全等原則確定。②生活居住區(qū)、綜合樓等建筑物應(yīng)與處理構(gòu)筑物保持一定距離，應(yīng)位于礦采空區(qū)區(qū)夏季主風(fēng)向的上風(fēng)向。③操作工人的值班室應(yīng)盡量布置在使工人能夠便于觀察各處理構(gòu)筑物運(yùn)行情況的位置。

（4）礦采空區(qū)區(qū)綠化：平面布置時應(yīng)安排充分的綠化地帶，改善衛(wèi)生條件，為鉛鋅礦采空區(qū)工作人員提供優(yōu)美的環(huán)境。

（5）卸壓區(qū)布置：在鉛鋅處理礦采空區(qū)內(nèi)應(yīng)合理的修建卸壓區(qū)，方便運(yùn)輸，要設(shè)置通向各處理構(gòu)筑和輔助建筑物的必要通道，通道的設(shè)計應(yīng)符合如下要求：

①主要車行道的寬度：單車道為 3～4m，雙車道為6～7m，并應(yīng)有回車道。②車行道的轉(zhuǎn)彎半徑不宜小于 6m。③人行道的寬度為 1.5～2m。④通向高架構(gòu)筑物的扶梯傾角小宜大于 45°。⑤天橋?qū)挾炔灰诵∮?1m。

[1]小秦嶺井巷工程巖爆控制試驗(yàn)[J].李俊平,王石,柳才旺,胡明,王永彥.科技導(dǎo)報.2013(01)

[2]采空區(qū)處理方法研究進(jìn)展[J].李俊平,肖旭峰,馮長根.中國安全科學(xué)學(xué)報.2012(03)

[3]深部高應(yīng)力區(qū)卸壓開采研究[J].王御宇,李學(xué)鋒,李向東.礦冶工程.2005(04)