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某铅锌矿山地质环境治理实践及探索
2014-10-28
本矿床位于陕西凤太矿田西南部,成矿区划上属于秦岭泥盆系层控多金属成矿带中部,为海水喷流沉积形成的层控改造型矿床,主矿体埋深500~700m,属于地下深部难采矿床,矿山采用平硐—盲斜井开拓运输方案,设计生产能力6.6万吨/年,当鞍部矿体厚度小于5m时,可采用房柱法,厚度大于5m时,采用底盘漏斗分段空场法;两翼矿体当厚度小于5m时采用浅孔留矿法,厚度大于5m时采用普通分段空场法。
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本矿床位于陕西凤太矿田西南部,成矿区划上属于秦岭泥盆系层控多金属成矿带中部,为海水喷流沉积形成的层控改造型矿床,主矿体埋深500~700m,属于地下深部难采矿床,矿山采用平硐—盲斜井开拓运输方案,设计生产能力6.6万吨/年,当鞍部矿体厚度小于5m时,可采用房柱法,厚度大于5m时,采用底盘漏斗分段空场法;两翼矿体当厚度小于5m时采用浅孔留矿法,厚度大于5m时采用普通分段空场法。我矿自建矿以来,通过收集资料和野外调查,评估了矿山建设和生产可能对矿山地质环境造成的影响,包括地形地貌、气象水文、地层岩性、地质构造、水文、工程地质、不良地质作用等;查明了产生矿山的地质环境背景、地质灾害类型、分布特征、发育现状及可能造成的危害;分析研究了主要地质环境问题的分布规律、形成机理及影响因素;分析预测了可能引起或加剧的地质环境问题及其危害。我矿在上述前提下,依据矿山地质环境保护与恢复治理方案,采用了目前较为成熟的理论、方法和技术,对矿山的地质环境进行了综合治理,有效改善了矿区和周边的生态环境,实现了环境、经济和社会效益的统一。

1  矿山主要的地质环境隐患

1.1尾矿库东侧滑坡和废水:

在尾矿库东侧坡面上有一处大型古滑坡体,滑坡带为碎石残坡积物,节理裂隙发育,坡顶覆盖有厚约0.5m的残坡积层,坡脚堆积少量崩落的碎块石,直接威胁尾矿库坝体安全;在紧靠尾矿库西侧,因筑坝、修路等形成有4处崩塌,ph值为11的尾矿废水和采矿废水。

尾矿库东侧古滑坡体

尾矿库东侧古滑坡体

尾矿库西侧崩塌

尾矿库西侧崩塌

1.2采区废渣场和其它工业场地的滑坡型泥石流:

采区废渣场位于主平硐南侧,拦石坝(底部为混凝土坝,上部为浆砌石)由于底部残坡积物较厚,基础未建立在原岩上,坝体较易变形开裂和蠕动,诱发形成滑坡型泥石流;另外宿办楼后和爆破器材库旁有多处山坡崩塌。

采区废渣场滑坡型泥石流隐患

采区废渣场滑坡型泥石流隐患

采区宿办楼后山坡滑泥石流隐患

采区宿办楼后山坡滑泥石流隐患

1.3井巷工程软弱岩石和采空区的塌陷:

现最大采矿深度430m,开拓工程(主平硐、盲斜井、主通风井等)全部在千枚岩中,矿岩破碎、强度小,稳定性差,极易于冒顶片帮。

开拓工程软弱岩石破碎地段

开拓工程软弱岩石破碎地段

开采鞍部厚大矿体(一般厚10m以上,宽度20~50m)形成的采空区较大,且由于矿体埋深500m以下,受压力和重力作用,保安矿柱极易变形开裂,在1110m中段的64~64.5线,大多矿柱已开裂或变形,而2008年的汶川地震又造成个别矿柱的裂缝加大,目前在采空区上方已发现2800m2的地面塌陷,在地表出现下沉的同时,已出现地面积水和地裂缝等现象。

1110中段鞍部采空区矿柱裂缝变形

1110中段鞍部采空区矿柱裂缝变形

采矿范围地面塌陷变形

采矿范围地面塌陷变形

2          矿山地质环境治理实践和效果

针对上述矿山地质环境隐患,我矿坚持以科技为先导,使治理工程的设计、施工和管理科学化,通过技术创新,力求以最小的投资达到最佳的治理效果,制订了分步实施的矿山近期和中长规划,并将治理与预防相结合,资源开发与环境保护并重,促进矿山地质环境的协调发展,最大限度减少资源开发活动对矿区和周边地区生态环境的影响和破坏,着力推进矿区的土地复垦,建立生态环境建设的长效机制,使矿山环境得到有效治理,在防止地表植被破坏,恢复土壤的生态平衡,减少水土流失,保护农田等方面效果显著,提升了矿山生态环境的保护水平,形成了环境优美、生产稳定的良好局面。

2.1尾矿库东侧古滑坡体治理:

根据对古滑坡体【400m(长)×1200m(宽)×5~15m(厚)】的滑体厚度、结构、运移方式、主滑方向、成因属性、稳定程度、形成年代和规模等因素,进行了相应的物理力学试验,计算了滑体的天然容重、饱和容重、滑带土的峰值、残余抗剪强度、滑床地基承载等参数,并结合反演法和类比法,得出了合理的设计施工参数。具体做法是:沿滑坡体舌端修筑了体积12000m3、1200m(长)×2.0m(厚)×5.0m(高)的浆砌石护坡坝,在滑坡体的上部及两侧修筑了1200m混凝土结构排水沟,且经按4m间距依次从上部、中部和下部,分排埋设了400根10.0m(长)×1.0m(宽)×1.3m(高)抗滑桩、若干微型桩和短锚杆,人工切坡角及基础挖掘土石方6360m3。在尾矿库周围4处滑塌部位下方处修筑了体积1200m3、200m(长)×1.5m(高)×4.0m(高)、的浆砌石护坡(挖掘土石方300m3),在护坡下方及两侧修筑了230m混凝土结构排水沟,并在尾矿库周围和滑坡体表面裸露地段覆土30cm厚,恢复植被,植树种草。随着尾矿库坝面干滩逐级上移,在尾矿堆积面顶部形成了以紫花苜蓿为主的绿化面积已达15亩。

尾矿库浆砌石护坡

尾矿库浆砌石护坡

坝体四周混凝土加固图

坝体四周混凝土加固图

坝面覆土实际效果图

坝面覆土实际效果图

2.2尾矿废水循环利用:

在尾矿库初期坝排洪斜槽下游修建了的混凝土结构消力池【4m(长)×4m(宽)×3.0m(高)】和回水泵池【2m(长)×2.5m(宽)×2.0m(高),回水管选用d133×5mm无缝钢管,埋于地下0.5m,沿尾矿库西侧斜坡铺设,线路全长1000m】;在回水泵下游修建了2个沉淀池【4m(长)×4.5m(宽)×2.5m(高)】和防止废水突发外泄的混凝土结构事故池【400m3】。尾矿废水经过沉淀池澄清后进入回水池,通过回水管线抽至浮选车间循环使用,实现了生产废水的循环利用和零排放,年均节水170余万吨,节约水电费70余万和百万左右的排污费。

尾矿废水进入回水池尾矿回水输送

尾矿废水进入回水池                           尾矿回水输送

尾矿回水循环使用

尾矿回水循环使用

 2.3采矿废水回收:

矿区的采矿废水主要源于湿式凿岩、喷雾洒水,根据矿区的水文地质特征,经计算修建了集水仓【50m(长)×3m(宽)×3m(高)】,通过将井下各中段废水集中抽至主平硐(斜井口)集水仓,经沉淀池澄清后,输入井下供水系统(铺设回水管线600m),供各个采矿工作面使用,实现了采矿废水的循环利用,每天可减少200吨、年可节约6万吨新鲜用水,节约水电费约10余万元。

2.4废渣场和其它工业场地隐患治理:

根据相关参数的计算,我们沿废渣场下方修建了体积4800m3、400m(长)×2.0m(厚)×6.0m(高)的浆砌石护坡【挖掘土石方1200m3】,并在废渣场及地表靠山坡处修筑了长500m的排洪沟【混凝土结构】,设动态位移观测桩5个,且覆土整平复垦;宿办楼后泥石流及滑塌部位修筑了浆砌石护坡【100m(长)×2.0m(厚)×6.0m(高)】和混凝土结构排洪沟【120m长】;爆破器材库及通风井滑塌部位也修筑了浆砌石护坡【100m(长)×2.0m(厚)×5.0m(高)】,部分还进行了喷浆加固【10000m2】。

2.5井巷工程软弱岩石和地面塌陷治理:

矿体上盘为千枚岩,属于中等稳固岩石,对井巷工程软弱岩层段采取了锚杆挂钢网加固,对已出现裂缝或比较破碎地段进行三心拱结构的钢筋混凝土支护;采空区则进行了废石非胶结充填矿工程,通过斜井提升运输,就近直接回填于上一中段采空区进行充填(充填块度一般为100-300mm),采空区每年累计充填废石13.12万m3,并在地面塌陷区建立了一套完善的电子观测系统(观测点30个,累计600m的观测槽5条和累计2000m的1/2000地质剖面线5条。),定期观测塌陷区的移动和变化情况。

文本框: 废石充填文本框: 软弱岩石混凝土支护

3结论

多年来我矿已累计投入资金逾千万,通过综合治理,工业用水重复率、万元产值取水量递减量、企业用水设施损失率均优于行业标准,固体废弃物综合利用率达到了较先进的水平,有效的遏制了矿区地质环境的恶化,保障了矿区及嘉陵江上游流域的自然生态环境,达到了较好的效果,促进了矿山的生产建设和区域经济,确保了下游人民群众安居乐业和社会稳定,实现了环境效益、经济效益和社会效益的统一,矿山连续五年荣获环境保护先进单位,新近荣获省级绿色示范企业称号和市级节水型企业。

我国有着丰富的矿产资源,在开发利用矿产资源的同时,一定要解决好矿山开采与生态环境之间的矛盾,提升矿山地质环境保护和综合治理的水平,实现矿山企业开采方式的科学化,资源利用的高效化,企业管理的规范化,生产工艺的环保化,矿山环境的生态化。全面贯彻建设“生态文明、美丽中国”的总体要求,将矿产资源开发利用造成的环境破坏限制在最低限度,给子孙后代留下天蓝、地绿、水净的美好家园,把矿山建设成为环保型和无公害型的绿色矿山,开创安全、高效、可持续的矿业发展新模式,这应该是我国矿山企业未来发展的必由之路。

笔者试图通过叙述我矿所实施的上述矿山地质环境综合治理方法和产生的环境、经济和社会效益,希望能起到一点的借鉴和参考作用。

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