河北省超貧磁鐵礦與礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理初探

■劉　蓓　朱黨生　陳衛(wèi)東　張　倩（河北省保定地質(zhì)工程勘查院河北保定0705;河北省地礦局第五地質(zhì)大隊河北唐山063000）

河北省超貧磁鐵礦與礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理初探

■劉蓓1朱黨生1陳衛(wèi)東1張倩2
（1河北省保定地質(zhì)工程勘查院河北保定071051;2河北省地礦局第五地質(zhì)大隊河北唐山063000）

文章概述了河北省超貧磁鐵礦的基本概念、資源儲量、成因類型與分布，闡述了超貧磁鐵礦的礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)與治理堅持"誰開發(fā),誰保護(hù),誰破壞,誰治理"和"在開發(fā)中保護(hù),在保護(hù)中開發(fā)"的方針,重點(diǎn)說明了采場邊坡的治理、采礦平臺的綠化治理、干選尾砂渣堆的治理、工業(yè)場地的拆除與治理、尾礦庫的治理措施。

超貧磁鐵礦礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)與治理

1　超貧磁鐵礦的基本概念

（1）超貧磁鐵礦為達(dá)不到現(xiàn)行鐵礦地質(zhì)勘查規(guī)范邊界品位要求，在當(dāng)前技術(shù)經(jīng)濟(jì)條件下可以進(jìn)行開發(fā)利用的含鐵巖石的統(tǒng)稱。

（2）超貧磁鐵礦的界定：依據(jù)國家現(xiàn)行的《鐵、錳鉻礦地質(zhì)勘查規(guī)范》,需選鐵礦石分為兩個亞類:一類是礦石品位TFe>50%,因礦石含多種有用組分和有害雜質(zhì),需要分離以后方可用于工業(yè)的一般富礦；另一類是礦石品位TFe50%～20%,需通過選礦工藝使其人為富集成為富礦后才能利用的貧礦。超貧磁鐵礦則屬于礦石品位TFe<20%,需通過選礦工藝使其人為富集成為富礦后才能利用的貧礦,屬于需選礦石亞類中的一種。

（3）河北省超貧磁鐵礦的主要成因類型有三種：超基性巖型超貧磁鐵礦、基性巖型超貧磁鐵礦和沉積變質(zhì)巖型超貧磁鐵礦。

（4）礦床工業(yè)指標(biāo)：邊界品位要求mFe含量≥6%，最低工業(yè)品位要求mFe含量≥8%。

（5）礦床開采技術(shù)指標(biāo)：可采厚度≥4m，夾石剔除厚度≥4m，露天平均剝采比≤0.5:1，采場最終邊坡角≤60°，最低開采標(biāo)高一般為當(dāng)?shù)刈畹颓治g基準(zhǔn)面，地形低緩的礦區(qū)凹陷深度一般不超過50m。

2　河北省超貧磁鐵礦概述

（1）河北省超貧磁鐵礦資源豐富,目前已發(fā)現(xiàn)和正在開發(fā)的超貧磁鐵礦預(yù)測資源量為70億噸～100億噸。其中承德50億噸，張家口10億噸，太行山地區(qū)約10億噸～30億噸，秦皇島市2億噸。

在承德市、張家口市、秦皇島市已發(fā)現(xiàn)和正在開發(fā)利用的超貧磁鐵礦，主要為超基性巖型超貧磁鐵礦。其礦體產(chǎn)于海西期緯向構(gòu)造帶及次一級呈北東向展布的構(gòu)造帶中呈超基性雜巖體中，礦石品位TFe14%-18%，mFe6%-12%。該類型礦床成礦母巖為輝石角閃巖或角閃輝石巖，規(guī)模一般較大,礦床規(guī)模亦較大。

在承德市承德縣、灤平縣一帶及石家莊市元氏-贊皇一帶已發(fā)現(xiàn)和正在開發(fā)利用的超貧磁鐵礦，主要為基性巖型超貧磁鐵礦。其礦體產(chǎn)于海西期緯向構(gòu)造帶及次一級呈北東向展布的構(gòu)造帶中呈超基性雜巖體中，一般礦石品位TFe12%～20%，mFe5%-12%。成礦母巖為輝長巖和蘇長巖，規(guī)模一般較大,礦床規(guī)模亦較大。

在張家口的崇禮縣，保定的淶源縣、阜平縣，石家莊的靈壽縣、行唐縣、平山縣、贊皇縣，邢臺的臨城縣和邢臺縣，已發(fā)現(xiàn)和已開發(fā)利用的超貧磁鐵礦，主要為沉積變質(zhì)巖型超貧磁鐵礦。廣泛分布在太行山地區(qū)和燕山地區(qū)古老的變質(zhì)巖系地層中,一般礦石品位TFe13%左右，mFe≥6%。該類型超貧磁鐵礦一是分布在太古界桑干群或阜平群（贊皇群）上部呈磁鐵角閃片麻巖分布的不穩(wěn)定夾層，二是分布于早元古界甘淘河群下部的含磁鐵變粒巖夾層。該類型的超貧磁鐵礦一般開采技術(shù)條件不好，礦床規(guī)模較小，大部分為小型礦床。

（2）隨著中國鋼鐵工業(yè)的快速發(fā)展，對鐵礦產(chǎn)品需求量的日益增加，鐵礦產(chǎn)品的價格也大幅度提高，在經(jīng)濟(jì)利益的驅(qū)動下，2000年以后河北開始大規(guī)模開發(fā)超貧磁鐵礦。開發(fā)之初，由于缺乏規(guī)則，帶有很大的自發(fā)性、盲目性、隨意性，各地不同程度出現(xiàn)大規(guī)模無證群采、盜采現(xiàn)象。為適宜這種新的變化，規(guī)范對超貧鐵礦的管理，2005年11月，河北省發(fā)布了《超貧磁鐵礦勘查技術(shù)規(guī)程（暫行）》，制定了礦床工業(yè)指標(biāo)，明確了超貧磁鐵礦的最低工業(yè)品位，統(tǒng)一了對超貧磁鐵礦的認(rèn)識，也為全面規(guī)范超貧磁鐵礦管理提供了技術(shù)和政策支持。截止到2008年，河北省已辦理超貧鐵礦探礦權(quán)170個，采礦權(quán)69個。超貧磁鐵礦由于是露天進(jìn)行“剝山皮”、“剃光頭”式開采，且一般十幾噸礦石才能選出一噸礦砂，致使地表植被、地形地貌等地質(zhì)環(huán)境破壞嚴(yán)重，同時產(chǎn)生大量的廢碴，對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境破壞非常嚴(yán)重，對社會自然生態(tài)環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境也帶來一定的負(fù)面效應(yīng)。隨著人們對環(huán)境保護(hù)意識的提高，2008年后，河北省逐步關(guān)停、整合了一批規(guī)模小、生產(chǎn)技能低的小礦山。

（3）2010年，隨著石家莊市、邢臺市、承德市、保定市、唐山市等市的《礦產(chǎn)資源總體規(guī)劃（2011—2015年）》的發(fā)布，超貧磁鐵礦被列入限制勘查、限制開采的礦種，只有在有效進(jìn)行生態(tài)環(huán)境恢復(fù)的前提下，才能合理、有序地開發(fā)超貧磁鐵礦資源。

（4）2014年4月18日，河北省召開了全省大氣污染防治礦山環(huán)境治理攻堅行動電視電話會議，制定了《河北省大氣污染防治礦山環(huán)境治理攻堅行動方案》，具體做到：“關(guān)閉一批”：對距離鐵路、高速公路和城鎮(zhèn)周邊300米以內(nèi)的有證礦山，在2014年年底前徹底關(guān)閉；“治理整頓一批”：對距離鐵路、高速公路和城鎮(zhèn)周邊300米以外環(huán)保不達(dá)標(biāo)的有證礦山停產(chǎn)整頓，驗收達(dá)標(biāo)后方可恢復(fù)生產(chǎn)；“治理一批”：對鐵路、高速公路兩側(cè)和城鎮(zhèn)周邊等地責(zé)任主體滅失礦山，在2015年底前完成治理任務(wù)；“打擊一批”：對非法礦山發(fā)現(xiàn)一處，取締一處，尤其對非法開采露天小建材礦和非法開采超貧磁鐵礦的，依法從嚴(yán)查處；“卡死一批”：今后不再新設(shè)高硫煤、超貧磁鐵礦探礦權(quán)；“提升一批”：通過聯(lián)合改造、收購重組、優(yōu)勢企業(yè)兼并等方式，對影響環(huán)境的露采小礦山進(jìn)行全面整合，新設(shè)礦山必須達(dá)到綠色礦山標(biāo)準(zhǔn)，全面提高礦山生態(tài)建設(shè)水平。

3　礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)與治理

（1）河北省的超貧磁鐵礦經(jīng)過十年的開采，尤其是初期的大規(guī)模無序群采、盜采，礦山地質(zhì)環(huán)境遭到嚴(yán)重破壞，主要表現(xiàn)為：地形地貌景觀的破壞；地表植被的破壞；占壓破壞林地或草地；占壓破壞荒山地或未開發(fā)利用地；采場的高陡邊坡及選礦后的廢渣，在暴雨或持續(xù)降雨作用下，易產(chǎn)生崩塌、滑坡、泥石流等地質(zhì)災(zāi)害。其他的環(huán)境問題還包括產(chǎn)生大量粉塵和廢氣、廢水、廢渣，嚴(yán)重污染周邊空氣、水體和土壤，特別是露天礦產(chǎn)生的揚(yáng)塵已成為大氣污染的重要因素。

（2）超貧磁鐵礦的礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)與治理堅持“誰開發(fā),誰保護(hù),誰破壞,誰治理”和“在開發(fā)中保護(hù),在保護(hù)中開發(fā)”的方針,主要是對采場邊坡的治理、采礦平臺的綠化治理、干選尾砂渣堆的治理、工業(yè)場地的拆除與治理、尾礦庫的治理。

①采場邊坡的治理措施

采場的邊坡（掌子面）治理主要包括削坡和綠化工程。

當(dāng)邊坡高度小于十米時，可對邊坡直接進(jìn)行削坡或清除浮石，邊坡角控制在不大于75°，然后在坡腳開挖種植槽，槽內(nèi)覆土（按比例添加肥料、保水劑等），覆土厚度0.4-0.6米，種植攀緣類植物（如爬山虎等），種植間距0.2—0.3米。

當(dāng)邊坡高度大于十米時，應(yīng)對邊坡采取臺階式的處理方式，臺階高度不大于十米，臺階寬度一般3-5米，坡面角不大于75°，然后在臺階上修筑種植槽，槽內(nèi)覆土（按比例添加肥料、保水劑等），覆土厚度0.4-0.6米，種植攀緣類植物（如爬山虎等），種植間距0.2-0.3米。

采場邊坡和采礦平臺治理效果圖

②采礦平臺的綠化治理措施

根據(jù)實(shí)際情況，首先對平臺土壤進(jìn)行熟化，培肥保水，之后對采礦平臺進(jìn)行綜合群落綠化，種植適宜當(dāng)?shù)厣L的喬灌木，恢復(fù)植被環(huán)境。喬木的種植間距一般3-5米，灌木的種植間距一般1-3米。

③干選尾砂渣堆的治理措施

河北省超貧磁鐵礦采選生產(chǎn)能力達(dá)5000萬～6000萬t/年,選礦比基本上為1∶10,巖礦的松散系數(shù)為1.5,即1m3原礦可產(chǎn)生

1.5m3尾沙,年產(chǎn)生的尾礦量接近3×107m3。大量的尾礦排放于山間谷地，壓覆山間植被甚至農(nóng)田，當(dāng)遇到暴雨或持續(xù)降雨時，有可能產(chǎn)生泥石流地質(zhì)災(zāi)害，改變了當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境和自然環(huán)境。

重力式擋土墻效果圖

對干選尾礦渣堆的治理措施主要包括：擋墻防護(hù)工程、排水工程、防沖刷工程、坡面整治工程、綠化工程等。

擋墻防護(hù)工程：主要布置在渣堆前緣，包括重力式擋土墻、干砌石擋墻、漿砌石擋墻、石籠擋墻等，目的是防治尾砂向下游轉(zhuǎn)移，侵害下游的農(nóng)田、村莊等人民生命的財產(chǎn)和安全。

排水工程：在渣堆外圍5-10米，修筑截排水渠（溝），天然地基（巖石），漿砌石結(jié)構(gòu)，漿砌毛石，采用U30塊石，為防止不均勻沉降，每間隔20米設(shè)置以沉降縫，寬3cm，木條填充，瀝青灌縫。水泥砂漿強(qiáng)度M10，外墻面采用凸勾縫，頂部、底部內(nèi)壁兩側(cè)水泥砂漿抹面，厚度1cm。平面段地形截排水溝坡底設(shè)計斜率不小于3°，坡面段地形截排水溝溝底斜率采用自然坡度，3°-10°時可不設(shè)置擋水坎，當(dāng)?shù)匦慰v坡度大于10°時設(shè)置消能設(shè)施，可將溝底開挖呈鋸齒狀用以減緩水流流速，彎曲段的彎曲半徑不小于35m。截排水渠（溝）的作用是防大量雨水的匯入而產(chǎn)生泥石流地質(zhì)災(zāi)害，其設(shè)計應(yīng)滿足20年或50年一遇的校核計算。

防沖刷工程：在干選尾礦渣堆斜坡區(qū)的坡肩1-3米修筑擋水埂，防治雨水對坡面沖刷。擋水埂可采用細(xì)顆粒的尾礦砂或粘性土夯實(shí)而筑，高度一般為0.5-1.0米，截面一般呈梯形，底寬1米左右，頂寬0.5米左右。

坡面整治工程：當(dāng)渣堆高度小于十米時，可進(jìn)行削坡處理，坡角控制在32°左右；當(dāng)渣堆高度大于十米時，按不大于十米的要求，在中部修筑馬道，馬道寬2-3米，每一級坡角控制在32°左右。為下一步綠化工作打下基礎(chǔ)。

綠化工程：在坡面上開挖魚鱗坑，種植紫穗槐、沙棘等灌木，種植間距1-2米；在坡面整治效果圖

渣堆平臺種植適宜當(dāng)?shù)厣L的喬灌木，恢復(fù)植被環(huán)境。喬木的種植間距一般3-5米，灌木的種植間距一般1-3米。

④工業(yè)場地的拆除與治理措施

對工業(yè)廣場內(nèi)已有建筑物進(jìn)行拆除、平整、覆土和綠化，恢復(fù)植被環(huán)境。

⑤尾礦庫的治理措施

部分生產(chǎn)規(guī)模較大的礦山，選礦產(chǎn)生的大量尾礦,存放于礦山附近的尾礦庫。尾礦庫壩體的穩(wěn)定與否，直接關(guān)系到礦山的安全生產(chǎn)和尾礦壩下游人民和財產(chǎn)的安全。嚴(yán)格尾礦庫壩體設(shè)計和嚴(yán)格按設(shè)計建設(shè)和管理好尾礦壩是開發(fā)利用超貧磁鐵礦的前提和必要條件。

對閉庫尾礦庫應(yīng)進(jìn)行覆土造田和覆土綠化,有效保護(hù)環(huán)境和控制人為地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

⑥灌溉養(yǎng)護(hù)工程

為植被成活生長的必要設(shè)施，并提供后期維護(hù)養(yǎng)護(hù)安排。

⑦治理成效監(jiān)測

實(shí)施跟蹤監(jiān)測，掌握治理工程的實(shí)施進(jìn)度及施工質(zhì)量，直接反映治理成效，為治理過程中出現(xiàn)的問題及時提出有效建議。

4　結(jié)論

文章概述了河北省超貧磁鐵礦的基本概念、資源儲量、成因類型與分布，闡述了超貧磁鐵礦的礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)與治理的基本方法,主要是對采場邊坡的治理、采礦平臺的綠化治理、干選尾砂渣堆的治理、工業(yè)場地的拆除與治理、尾礦庫的治理。

[1]《超貧磁鐵礦勘查技術(shù)規(guī)程（暫行）》（河北省國土資源廳2005年）.

[2]朱黨生等《河北省阜平縣某超貧磁鐵礦礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)與治理施工圖設(shè)計》2015年.

[3]河北省靈壽縣賈峪超貧磁鐵礦礦山地質(zhì)環(huán)境恢復(fù)治理項目，靈壽縣國土資源局，2012年.

[4]河北冀宇工程建設(shè)服務(wù)有限公司，承德某礦山治理方案.

[5]河北省超貧磁鐵礦的開發(fā)與利用，百度文庫.

X8[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-1-293-2

劉蓓（1989～），女，本科，研究方向為地質(zhì)災(zāi)害治理、礦山環(huán)境治理。