露天廢棄礦山綜合治理若干技術(shù)問題研究

雷 雨

(中國(guó)電建集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江 杭州 311122)

0 引言

2016年7月，原國(guó)土資源部等5部委聯(lián)合下發(fā)《關(guān)于加強(qiáng)礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)和綜合治理的指導(dǎo)意見》，提出加快歷史遺留問題的解決，鼓勵(lì)社會(huì)資金參與，按照“誰(shuí)治理、誰(shuí)受益”的原則，充分發(fā)揮財(cái)政資金的引導(dǎo)帶動(dòng)作用，大力探索構(gòu)建“政府主導(dǎo)、政策扶持、社會(huì)參與、開發(fā)式治理、市場(chǎng)化運(yùn)作”的礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)和綜合治理新模式。這是國(guó)家從政策層面明確地給出了“開發(fā)式治理”的解決方案，目前很多省份已經(jīng)探索出了一條“以礦治礦”的治理路徑，有效破解了過(guò)去在廢棄礦山地質(zhì)環(huán)境綜合治理中，政府財(cái)政“心有余而力不足”、社會(huì)資本積極性不高的難題，極大地推進(jìn)了廢棄礦山地質(zhì)環(huán)境綜合治理工作。然而解決了政策問題，廢棄礦山的綜合治理工作還要面臨采場(chǎng)靠幫邊坡高陡、平臺(tái)狹窄、開采困難、運(yùn)輸條件惡劣、土地復(fù)墾難度大等一系列工程技術(shù)問題，本文對(duì)常見的若干技術(shù)問題進(jìn)行了研究闡述。

1 露天廢棄礦山現(xiàn)狀

浙江省某建筑石料礦區(qū)原包含多家采礦場(chǎng)(礦權(quán)現(xiàn)均已滅失)，礦區(qū)內(nèi)現(xiàn)狀多殘山殘脊、滿目瘡痍，地形坑坑洼洼，采坑與殘山分布凌亂；殘留的廢渣就地堆積，廢棄設(shè)備隨處可見，礦坑局部被垃圾覆蓋；采場(chǎng)邊坡高陡、坡面也不規(guī)整，局部坡面已發(fā)生多處崩塌。

2 開采削坡

廢棄礦山的綜合治理首先要解決的就是開采削坡，這既給土地復(fù)墾準(zhǔn)備了必要條件，同時(shí)削坡開采出來(lái)的殘留礦石可以產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)“以礦治礦”的雙贏目標(biāo)。然而廢棄礦山的開采不同于一般的新建礦山，其開采工藝的選擇必須要結(jié)合其礦山現(xiàn)狀和復(fù)墾目標(biāo)來(lái)綜合考慮。

2.1 開采技術(shù)參數(shù)

為滿足國(guó)家礦山開采規(guī)范及安全生產(chǎn)規(guī)程要求，廢棄礦山的開采必須遵循自上而下的開采順序、分臺(tái)階開采，并堅(jiān)持“采剝并舉、剝離先行”的原則。

露天礦臺(tái)階高度是重要的技術(shù)參數(shù)，直接影響到穿爆、鏟裝、運(yùn)輸工序的作業(yè)效率和成本。根據(jù)本礦山開采削坡規(guī)模以及擬選用的穿孔鏟裝設(shè)備，生產(chǎn)臺(tái)階高度選定為15 m。

為了創(chuàng)造復(fù)綠工程的施工條件，同時(shí)盡可能使最終邊坡與周邊地形的自然融合，生產(chǎn)臺(tái)階坡面角取60°，生產(chǎn)臺(tái)階不并段；為滿足復(fù)墾工程設(shè)備運(yùn)輸作業(yè)條件，安全平臺(tái)及清掃平臺(tái)寬度均取10 m；為保證削坡工作鏟運(yùn)設(shè)備的作業(yè)空間，保障設(shè)備安全，削坡條帶最小寬度應(yīng)大于50 m。削坡開采參數(shù)見圖1。

2.2 工作線布置及推進(jìn)方向

廢棄礦山的開采削坡與露天礦擴(kuò)幫工程相似，各區(qū)域擴(kuò)幫條帶寬度不一致，而且條帶比較狹窄。工作線宜橫向布置、縱向推進(jìn)，見圖2。

2.3 開采工藝

開采主要工藝流程為：高風(fēng)壓潛孔鉆機(jī)鑿巖(配套移動(dòng)式空壓機(jī))→中深孔微差爆破→液壓挖掘機(jī)鏟裝→汽車運(yùn)輸、卸礦→重板喂料→破碎機(jī)破碎→篩分分級(jí)→帶式輸送機(jī)運(yùn)輸至料倉(cāng)。

為滿足礦山削坡開采規(guī)模1 000萬(wàn)t/年，選用6臺(tái)KQG150潛孔鉆機(jī)，6臺(tái)CE1250-7型液壓挖掘機(jī)(斗容6 m3)，34臺(tái)額定載重45 t自卸汽車。另外，配置足夠數(shù)量的輔助作業(yè)設(shè)備。

3 控制爆破

3.1 中深孔微差爆破

微差爆破可實(shí)現(xiàn)多排孔爆破，擴(kuò)大一次爆破的礦巖量，滿足中大型露天礦的生產(chǎn)要求；同時(shí)可提高爆破質(zhì)量，降低爆破成本，破碎的塊度均勻，大塊率低，爆堆集中，有利于提高裝載設(shè)備的效率；也可減輕爆破地震波作用，防止對(duì)附近建筑物和采場(chǎng)邊坡的危害。本次設(shè)計(jì)中深孔爆破采用分段延時(shí)微差爆破(見表1)。

表1 中深孔爆破參數(shù)

3.2 臨近邊坡預(yù)裂爆破

為了保證露天采場(chǎng)最終邊幫的平整和提高邊幫的安全穩(wěn)定性，在臨近采場(chǎng)終了邊坡處采用預(yù)裂爆破。預(yù)裂爆破即在終了邊坡開挖線鉆一排較密集的預(yù)裂孔，采用不耦合裝藥形式，裝入少量炸藥，并且預(yù)先起爆或先于主爆孔起爆[2]。預(yù)裂孔爆炸后，沿孔間形成預(yù)裂面，阻止了對(duì)終了邊坡巖體的破壞。

預(yù)裂爆破參數(shù)如下：

1)鉆孔直徑D=80 mm；

2)臺(tái)階高度H=15 m;

3)炮孔超深h=1.2 m;

4)孔距a預(yù)=(8～12)d=10×0.08=0.8 m。

臨近邊坡預(yù)裂爆破是一項(xiàng)對(duì)安全要求較高的爆破技術(shù)，在具體實(shí)施過(guò)程中應(yīng)重點(diǎn)做好以下幾點(diǎn)：1)必須進(jìn)行科學(xué)的爆破技術(shù)設(shè)計(jì)，確定合理的爆破參數(shù)；2)必須高度重視爆破工藝設(shè)計(jì)，如鉆孔工藝、裝藥工藝、網(wǎng)絡(luò)工藝以及邊坡穩(wěn)定性地質(zhì)分析；3)在預(yù)裂爆破和主爆破同時(shí)實(shí)施的作業(yè)中，必須絕對(duì)確保預(yù)裂孔準(zhǔn)爆，同時(shí)主爆區(qū)也不允許出現(xiàn)成片的拒爆，否則不但效果極差，邊坡嚴(yán)重受損傷，并且處理起來(lái)非常困難;4)網(wǎng)路作業(yè)時(shí)必須十分謹(jǐn)慎，嚴(yán)格按規(guī)范作業(yè)，主爆區(qū)盡量采用復(fù)式起爆網(wǎng)路。

4 土地復(fù)墾

4.1 坡面復(fù)墾工程

為防止水土流失和坡面巖石裸露風(fēng)化，進(jìn)而引發(fā)落石、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，采用厚層基材掛網(wǎng)噴播工藝，恢復(fù)植被生長(zhǎng)的土壤條件，依靠植被自我繁衍生長(zhǎng)的能力，恢復(fù)為灌木林地。

1)人工清坡。

人工清坡主要清理因爆破松動(dòng)造成坡面危石、活石、浮石和松動(dòng)巖層，防止巖石松動(dòng)造成漲網(wǎng)脫落、基材層滑塌等現(xiàn)象。對(duì)坡面較深凹坑采用裝土生態(tài)袋返填錨固，確保坡面平整。

2)坡面加糙。

臺(tái)階坡面角60°，因坡度較大，噴播基材極易重力下滑和脫落剝蝕，需要用生態(tài)棒對(duì)坡面沿等高線進(jìn)行分割加糙，布置間距2 m，生態(tài)棒直徑10 cm，內(nèi)填充植生基材，錨釘錨固。

3)張網(wǎng)錨固。

坡面布設(shè)15 kN雙向土工格柵，起到加筋固持基材作用，網(wǎng)片采用鉚釘錨固，網(wǎng)片搭接不少于10 cm，坡頂外延不少于100 cm。

4)基材噴播。

將配置好的植生基材(含混合植物種子)噴射到坡面上，厚度12 cm，網(wǎng)片位于基材層表面以下6 cm～8 cm處，達(dá)到固持基材的效果。因邊坡角度較大，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況調(diào)整粘合劑用量和噴播壓力，粘合劑用量30 g/m2～40 g/m2。

5)噴灌布設(shè)。

噴播結(jié)束后，在坡面上按照簡(jiǎn)易噴灌設(shè)施，噴播作業(yè)結(jié)束就要及時(shí)安排初期養(yǎng)護(hù)，確保植物正常發(fā)芽出苗。

6)后期養(yǎng)護(hù)。

根據(jù)噴播進(jìn)度和完成工作量，制定初期養(yǎng)護(hù)制度，安排專職養(yǎng)護(hù)人員，加強(qiáng)初期養(yǎng)護(hù)。

4.2 平臺(tái)復(fù)墾工程

1)場(chǎng)地平整。

清理平臺(tái)上落石，確保平臺(tái)平整，便于后期機(jī)械覆土、水溝圍設(shè)置，提高栽植苗木的成活率。清理到臺(tái)階下開采工作平臺(tái)，并注意清理安全。

2)平臺(tái)覆土。

采用小型機(jī)械將剝離腐殖表土轉(zhuǎn)運(yùn)到平臺(tái)，預(yù)留平臺(tái)外延及坡腳生態(tài)袋布設(shè)空間，確保富土厚度60 cm，自然沉降后達(dá)到50 cm。生態(tài)袋圍堰后，人工清平整理覆土。

3)生態(tài)袋圍堰。

平臺(tái)外沿和坡腳圍設(shè)生態(tài)袋圍堰，坡腳預(yù)留30 cm寬水溝距離，生態(tài)袋圍堰與坡面形成平臺(tái)排水溝，平臺(tái)外沿預(yù)留30 cm安全距離。生態(tài)袋錯(cuò)縫堆疊，堆疊高度不小于45 cm，共計(jì)4層。生態(tài)袋內(nèi)裝填平臺(tái)覆土包縫機(jī)封口。

4)苗木栽植。

平臺(tái)外側(cè)栽植灌木、內(nèi)側(cè)栽植喬木。栽植行距1.5 m，灌木株距1 m，喬木株距4 m。喬木需要加地面支撐固定苗木。

5)撒播草種。

苗木栽植結(jié)束后，撒播草本灌木種子，人工平整表層土覆蓋草本灌木種。

6)養(yǎng)護(hù)管理。

苗木栽植完成后，同邊坡植被養(yǎng)護(hù)設(shè)施和內(nèi)容一并納入養(yǎng)護(hù)管理。確保苗木成活，及時(shí)巡查補(bǔ)栽，扶正固定風(fēng)倒苗木。

5 結(jié)語(yǔ)

結(jié)合實(shí)際廢棄礦山實(shí)例，本文分項(xiàng)闡述了針對(duì)廢棄礦山特點(diǎn)的開采工藝及技術(shù)參數(shù)、控制爆破參數(shù)設(shè)計(jì)，以及具體的土地復(fù)墾解決方案，對(duì)今后類似露天廢棄礦山開發(fā)治理有著一定的實(shí)際指導(dǎo)與借鑒意義。