石灰石礦山開采對生態(tài)環(huán)境的影響及防治對策
——以箬帽山—戴家店礦區(qū)開采為例

楊海艦 王廣成 廖紹華3

（1.蕪湖海螺水泥有限公司；2.馬鋼礦業(yè)資源集團(tuán)南山礦業(yè)公司）

長期以來，礦產(chǎn)資源的開發(fā)一直是生態(tài)環(huán)境惡化的主要原因，開采活動所引發(fā)的水污染、大氣污染、固體廢棄物污染以及土壤污染事件頻頻發(fā)生，對礦區(qū)周邊居民的生產(chǎn)、生活以及人身財產(chǎn)安全帶來極大的威脅。

目前，我國在生態(tài)治理和礦產(chǎn)資源開發(fā)利用方面與國外先進(jìn)水平仍有較大差異［1］。十八大以來，黨中央高度重視生態(tài)文明建設(shè)，積極倡導(dǎo)“綠水青山就是金山銀山”、“綠色礦山”等環(huán)保理念。國內(nèi)學(xué)者圍繞礦山生態(tài)修復(fù)技術(shù)［2-3］、綠色開采［4-6］、生態(tài)環(huán)境損害評價［7-9］等方面開展了深入的研究，并取得了一系列積極成果，對礦山生態(tài)建設(shè)具有重要的指導(dǎo)意義。這些研究成果多以高屋建瓴的形式作出了宏觀指導(dǎo)，并提出了理論架構(gòu)和方法體系，但缺乏對特定礦山生態(tài)建設(shè)和污染防控案例的介紹，在工程實踐指導(dǎo)上存在一定的不足，國內(nèi)礦山修復(fù)的成功經(jīng)驗也不能照搬照抄，需充分考慮礦山需求和當(dāng)?shù)貙嵡檫M(jìn)行綜合整治。

為此，本文基于合理開發(fā)、注重保護(hù)、統(tǒng)籌兼顧的礦山生態(tài)修復(fù)理念，結(jié)合蕪湖海螺水泥有限公司箬帽山—戴家店礦區(qū)實際情況，開展了礦山開采對生態(tài)環(huán)境影響分析，對癥下藥制定污染防控對策，建立健全有效的生態(tài)保護(hù)和管理措施，對礦山生態(tài)環(huán)境修復(fù)治理模式的推廣具有一定的意義。

1 箬帽山—戴家店礦山開采方案

1.1 礦區(qū)概況

箬帽山—戴家店礦區(qū)地處江南，屬低山丘陵地區(qū)。區(qū)內(nèi)地貌由數(shù)座連綿相接的低山構(gòu)成，地勢總體上中部高，四周低。區(qū)內(nèi)最高海拔標(biāo)高+246.70 m，最低海拔標(biāo)高+10.80 m，最大相對高差235.90 m。礦區(qū)內(nèi)地形坡度中等，植被發(fā)育良好，無大水系。根據(jù)《安徽省繁昌縣箬帽山—戴家店礦區(qū)水泥用石灰?guī)r礦2019年度礦山儲量年報》，截至2018年12月31日，礦區(qū)內(nèi)保有122b+333類礦石量為23 556.99萬t，平均CaO含量51.89%，MgO含量0.72%。

1.2 開采工藝及主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)

箬帽山—戴家店礦區(qū)水泥用石灰?guī)r礦分官山和箬帽山2個采區(qū)，設(shè)計生產(chǎn)規(guī)模為1 800萬t/a，2個采區(qū)均采用自上而下水平分層開采，其中箬帽山礦區(qū)臺階為15 m。采區(qū)內(nèi)采用自卸式礦車運輸方式，破碎口至廠區(qū)采用膠帶運輸。礦山開采過程中實行“邊開采，邊治理”的原則，采用開采—生態(tài)修復(fù)一體化技術(shù)，嚴(yán)格按照礦山環(huán)境保護(hù)與綜合治理方案（含土地復(fù)墾和植被重建方案）落實礦山生態(tài)修復(fù)，對礦區(qū)范圍內(nèi)的邊坡及時回采處理、對終了邊坡和平臺進(jìn)行覆土復(fù)綠，同時對周邊環(huán)境破壞區(qū)域積極進(jìn)行恢復(fù)治理。

現(xiàn)場主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)如下：

（l）穿孔爆破系統(tǒng)。箬帽山礦區(qū)主力生產(chǎn)鉆機為阿特拉斯·科普柯DM45型、DM30型，孔口直徑分別是210 mm和170 mm。采用中深孔微差爆破技術(shù)。

（2）鏟裝系統(tǒng)。鏟裝系統(tǒng)是指石灰石的采選和裝載，這是石灰石開采過程的中心環(huán)節(jié)。礦區(qū)主要鏟裝設(shè)備為日本小松PC2000型正鏟、PC2000型反鏟、WA900型裝載機。

（3）開拓運輸系統(tǒng)。礦區(qū)采用公路開拓運輸方式，運礦道路以水穩(wěn)道路和碎石道路相結(jié)合的方式建設(shè)。礦區(qū)運輸設(shè)備為北汽重工TR50型和TR100型礦車。

（4）廢石處理系統(tǒng)。箬帽山礦區(qū)夾石及覆蓋層全部綜合利用，不作廢石處理。

（5）破碎和輸送系統(tǒng)。破碎車間緊靠礦山主采區(qū)，破碎機出料后通過皮帶機運送至石灰石預(yù)均化堆場。石灰石破碎機采用TKPC20D22型雙轉(zhuǎn)子錘式破碎機。

2 礦山開采對生態(tài)環(huán)境的影響

礦山采掘?qū)⒂谰酶淖兊V區(qū)原有的地形地貌，造成礦山固有的自然生態(tài)功能喪失，生態(tài)結(jié)構(gòu)也相應(yīng)變化。礦山開采活動對生態(tài)環(huán)境的影響主要包括粉塵污染的影響、礦區(qū)“三廢”排放的影響、噪聲影響、水土流失的影響等。

2.1 粉塵污染

粉塵是大氣污染的重要組成部分，根據(jù)《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB16297—2012）的定義，可分為有組織和無組織2種排放方式。有組織排放是指大氣污染物經(jīng)過排氣筒等有規(guī)則排放，無組織排放則是指污染物無規(guī)則排放。露天礦山各生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)塵絕大部分為無組織排放，粉塵主要來源有：

（1）穿孔爆破作業(yè)。在露天石灰石礦山的生產(chǎn)中，穿孔和爆破作業(yè)過程會產(chǎn)生大量的粉塵［10］。中深孔爆破后粉塵將大量拋擲于大氣中，若不及時采取防治措施極易隨風(fēng)飄散。

（2）礦石鏟裝運輸過程。礦區(qū)采用公路開拓運輸方式，礦用自卸式載重汽車在采石場裝載礦石及礦車運輸過程中會產(chǎn)生揚塵［11］。

（3）礦石破碎和皮帶運輸過程。箬帽山礦段在礦區(qū)西側(cè)的山腳下設(shè)有3個石灰石破碎系統(tǒng)，破碎的礦石經(jīng)長470 m的皮帶運輸至廠區(qū)預(yù)均化堆場。石灰石經(jīng)破碎再由皮帶機運送堆場各環(huán)節(jié)均會產(chǎn)生大量的揚塵。

2.2 “三廢”污染

礦區(qū)“三廢”是指礦山開采過程中所產(chǎn)生并排放出來的廢氣、廢水、廢土石污染。其中，廢氣主要來源于穿孔爆破作業(yè)產(chǎn)生的氣體和運輸車輛排放的尾氣，主要有害氣體為一氧化碳和氮氧化物；廢水主要來源于礦區(qū)生活污水、選礦廠及礦車維修廠的廢水、汽車清洗平臺污水；廢土石為礦區(qū)剝離物，主要為第四系覆蓋物與夾層，經(jīng)地質(zhì)取樣分析，剝離物中均不含放射性和其他對環(huán)境有害的物質(zhì)。

礦山開采過程中始終伴隨著廢氣、廢水、廢土石的排放，這些排放物具有排放量大，持續(xù)時間長、成分復(fù)雜且污染范圍廣的特點，若不經(jīng)過科學(xué)處理，長期累積將引發(fā)嚴(yán)重的大氣污染、水體污染，且大量占用土地資源，造成礦區(qū)生態(tài)環(huán)境惡化，給居民生活和礦區(qū)生產(chǎn)帶來嚴(yán)重危害。

2.3 噪聲污染

礦山噪聲主要來自爆破、礦石破碎、穿孔、壓氣、礦石采掘運輸?shù)拳h(huán)節(jié)，爆破和穿孔作業(yè)還會產(chǎn)生一定的震動。雖然礦區(qū)大多遠(yuǎn)離人口聚居的區(qū)域，但對礦區(qū)內(nèi)作業(yè)的工人以及礦區(qū)附近居民的身心健康會造成一定的傷害。

2.4 水土流失

礦山開采過程中的水土流失主要是由于礦山開采剝離了地表植被，破壞了地表土層結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致礦山水土資源損失。植被作為維持生態(tài)平衡的基礎(chǔ)，其主要作用在于保持水土。在石灰石礦山開發(fā)建設(shè)及開采過程中，改變了原有的地形地貌，不可避免地造成植被破壞，使原有地表的抗蝕力降低，加之因開采活動形成了大量的大角度坡面，如果不加以處理，勢必導(dǎo)致水土流失，進(jìn)而導(dǎo)致地表陷落和山體崩塌［12］。

3 生態(tài)防治措施

箬帽山礦區(qū)根據(jù)環(huán)境影響評價報告書的批復(fù)和安徽省非煤礦山管理條例相關(guān)要求，貫徹落實環(huán)境保護(hù)措施，嚴(yán)格確保相關(guān)設(shè)施有效運轉(zhuǎn)。每季度礦區(qū)相關(guān)工段使用直讀式粉塵測量儀、聲量計，對運行的工藝設(shè)備粉塵濃度、噪音分貝實施檢測。綜合礦山生產(chǎn)實際，委托有資質(zhì)的單位定期對礦山地表水、土壤環(huán)境以及粉塵、噪聲等環(huán)境影響進(jìn)行監(jiān)測，并對監(jiān)測結(jié)果進(jìn)行公示。

3.1 粉塵防治措施

為減少礦山開采粉塵污染，箬帽山礦區(qū)通過分析塵源產(chǎn)生的機制，加大投資研發(fā)力度，因地制宜制定一系列防塵抑塵治理辦法，具體防塵措施如下：

（1）各鉆機工作點均布置收塵裝置進(jìn)行灑水抑塵工作。針對DM30型鉆機捕塵罩偏小、捕塵效果差的問題，箬帽山礦區(qū)投入3萬元對原捕塵罩進(jìn)行升級改裝，顯著提高了捕塵效果。

（2）爆破作業(yè)采用微差逐孔中深孔爆破空氣柱間隔裝藥技術(shù)，使用澳瑞凱抗水毫秒導(dǎo)爆管雷管，預(yù)爆區(qū)提前灑水淋濕，合理布置炮孔網(wǎng)度，不斷優(yōu)化爆破設(shè)計，有效提高了爆破質(zhì)量，降低了爆破工作的產(chǎn)塵量。

（3）鏟裝點應(yīng)用干霧抑塵技術(shù)，鏟裝前通過水槍、灑水器提前潤濕巖體，在礦車頭部安裝水箱，裝車作業(yè)時，預(yù)先在車廂內(nèi)噴灑一層水來降低鏟裝過程中的揚塵。

（4）廠內(nèi)道路和露天礦山道路均完成了路面硬化，硬質(zhì)化達(dá)100%。礦區(qū)于2019年3月開始修建水穩(wěn)道路，最終完成4.5 km。水穩(wěn)道路相較于普通泥結(jié)碎石道路，其道路平整性、抗車轍能力均有大幅提高，有效降低了道路灰塵和因道路顛簸所造成的揚塵。另外在運礦道路一側(cè)設(shè)置了道路自動噴淋裝置，大大降低了生產(chǎn)運輸車輛行駛過程中的產(chǎn)塵量。

（5）在破碎機下料口位置均采用彩鋼瓦及軟皮簾對下料口進(jìn)行了封閉，設(shè)置噴霧除塵裝置。下料口使用干霧抑塵技術(shù)，將一定壓力的空氣送入噴頭的文式管腔體，通過高壓空氣噴頭進(jìn)行壓縮，噴出干霧，以降低礦車倒料過程中形成的揚塵，并采用袋收塵裝置以進(jìn)一步控制揚塵排放。

（6）針對皮帶機運輸系統(tǒng)的揚塵治理，礦區(qū)通過皮帶機外加玻璃鋼膠帶機罩和建設(shè)廊道進(jìn)行密封，在各轉(zhuǎn)運點均設(shè)置集塵設(shè)備以降低揚塵。

（7）采場作業(yè)區(qū)采用灑水車灑水抑塵、向爆區(qū)灑水（除塵效率70%）及使用噴霧風(fēng)機等措施降低爆破工作的產(chǎn)塵量。礦山道路配有TR50W型礦用灑水車2臺、25 t常規(guī)灑水車2臺，全天無間斷在采區(qū)內(nèi)灑水，見圖1。同時在礦區(qū)內(nèi)設(shè)有洗車平臺，定期對礦車進(jìn)行清洗。

經(jīng)專業(yè)設(shè)備檢測，礦區(qū)鉆機粉塵、破碎粉塵、運輸系統(tǒng)粉塵總體排放濃度低于20 mg/m3，滿足《水泥工業(yè)大氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB4915—2013）要求。以上措施有效地降低了粉塵對礦區(qū)生產(chǎn)以及生態(tài)環(huán)境的影響，顯著效果。

3.2 “三廢”污染防治措施

3.2.1 廢氣

現(xiàn)場廢氣排放防治措施如下：

（1）箬帽山礦區(qū)爆破采用銨油、乳化、水膠炸藥相結(jié)合，具體如何組合，則根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)條件和天氣而定。爆區(qū)內(nèi)設(shè)有多處環(huán)境空氣質(zhì)量監(jiān)測點，監(jiān)測結(jié)果表明，總懸浮顆粒物濃度滿足排放限值要求。

（2）對礦山現(xiàn)有采礦設(shè)備（挖掘機、裝載機和運輸車輛等）的尾氣進(jìn)行過濾處理，排放的尾氣均符合國家環(huán)保排放標(biāo)準(zhǔn)。

（3）2017年3—5月，礦區(qū)投入4萬元對加油車及油庫油罐加裝柴油過濾器，提高燃油的質(zhì)量，降低廢氣的排放。

3.2.2 廢水

對現(xiàn)場的生產(chǎn)廢水和生活污水進(jìn)行分開收集、處理，處理率達(dá)100%，具體措施如下：

（1）生產(chǎn)廢水經(jīng)沉淀后循環(huán)使用。

（2）生活污水經(jīng)過凈化處理，達(dá)標(biāo)后排入廠區(qū)人工湖再利用。

3.2.3 廢土石

箬帽山礦區(qū)的廢土石經(jīng)過充分搭配后，完全用于水泥生產(chǎn)，以避免棄土、石、渣的亂堆亂放，盡量減少對生態(tài)環(huán)境的破壞。礦區(qū)固體廢棄物處置率高達(dá)100%，具體防治措施如下：

（1）礦山堅持“覆土（含邊坡）和礦石搭配、夾石和礦石搭配”的質(zhì)量控制原則，實行無剝離搭配下料，強化邊坡開采控制。廢石和礦石的搭配，在滿足水泥生產(chǎn)材料要求的同時，達(dá)到充分利用低品位礦，最大限度地回收礦產(chǎn)資源，做到礦山零排廢生產(chǎn)的目標(biāo)。

（2）根據(jù)礦山開采的實際情況，夾石及覆蓋層全部綜合利用，不作廢石處理。當(dāng)夾石或覆蓋層較集中，難以全部均衡搭配生產(chǎn)時，則將暫時搭配不了的夾石或覆蓋層臨時堆存于工作面作為車擋，留待與質(zhì)量較好的礦石搭配，部分表土則用于終了邊坡平臺復(fù)綠。

3.3 噪聲污染防治措施

礦區(qū)根據(jù)具體情況，從設(shè)計、工藝等方面采取切實可行的措施，有效地降低了生產(chǎn)現(xiàn)場的噪聲危害，具體措施如下：

（1）目前礦區(qū)采用的為大型礦山設(shè)備，所有產(chǎn)生噪聲的設(shè)備均配有基礎(chǔ)減震措施，并加裝消聲器。

（2）穿孔等主要設(shè)備自帶空壓機，空壓機排氣口安裝有消音器，噪聲得到有效的控制。

（3）礦石破碎卸料口實現(xiàn)無人操作和遠(yuǎn)程控制，以消除噪聲對操作人員的影響。

據(jù)測定，在距離箬帽山爆破源20 m處，爆破時產(chǎn)生的噪聲為80～90 dB，居民區(qū)噪聲則衰減至50 dB以下，爆破噪聲對礦區(qū)周邊環(huán)境及居民影響不大。

3.4 水土流失防治措施及礦區(qū)生態(tài)重建

在礦山開采過程中做到挖填平衡，防止造成崩塌、滑坡等現(xiàn)象。施工機械、土石、其他材料等統(tǒng)一管理，不亂停亂放侵占土地，防止植被破壞，加劇水土流失。文獻(xiàn)［3］中提出了礦區(qū)“地貌重塑、土壤重構(gòu)、植被重建、景觀重現(xiàn)、生物多樣性重組與保護(hù)的恢復(fù)重建“五階段”，如圖2所示。礦區(qū)在礦建道路施工結(jié)束后及時完成了生態(tài)修復(fù)，選擇喬灌草復(fù)綠模式，樹種為鄉(xiāng)土樹種刺槐，鋪設(shè)草皮、播撒的草籽均為狗牙根。針對采場靠幫邊坡的復(fù)綠，礦山根據(jù)邊坡的穩(wěn)定性和植被立地條件，先對邊坡及平臺進(jìn)行危巖清理，覆土沉實，穩(wěn)定后再進(jìn)行植被復(fù)綠。

箬帽山礦區(qū)將礦山劃分為5個不同類別的區(qū)域，采用邊開采邊治理模式，加固邊坡，敷設(shè)植被，實現(xiàn)工程措施和植物措施相結(jié)合。礦區(qū)為防治水土流失采取的各項措施見表1。

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箬帽山礦區(qū)自2017年以來在南三邊坡、南二邊坡、脊嶺等覆土綠化區(qū)域鋪設(shè)遮陽網(wǎng)5萬m2，總復(fù)墾面積超過10萬m2，總復(fù)綠面積達(dá)5.5萬m2。種植香樟、冬青、刺槐、紅葉石楠等樹木25 000余顆，播撒草籽約3 000 kg，其中南三竹籬笆治理面積近7萬m2，成活率90%以上，現(xiàn)已達(dá)到初步綠化效果。

4 結(jié)語

（1）礦山開采污染防治是保證礦山可持續(xù)發(fā)展的前提，是建設(shè)綠色礦山的必由之路。項目投產(chǎn)以來，礦山嚴(yán)格落實各項污染防治措施。粉塵污染方面，礦區(qū)重點監(jiān)測區(qū)域粉塵排放濃度低于20 mg/m3；廢氣污染方面，經(jīng)過尾氣過濾處理，排放濃度有效降低；生產(chǎn)、生活廢水污染方面，通過分開處理，處理率高達(dá)100%；廢土石方面，通過實施搭配使用方式，處置率達(dá)100%；噪聲污染和水土保持均控制在良好水平。污染排放均滿足相應(yīng)要求，同時注重礦區(qū)生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)重建，并取得了顯著效果。

（2）生態(tài)治理工作涉及礦區(qū)生產(chǎn)的方方面面，空間范圍大，環(huán)節(jié)復(fù)雜、繁多。因此，生態(tài)保護(hù)工作在思想上和技術(shù)上要做到雙管齊下，側(cè)重于污染源頭的治理，對重點區(qū)域和關(guān)鍵環(huán)節(jié)加強控制，因害設(shè)防，對癥下藥。