綠色開采理念在和尚橋鐵礦的實(shí)踐

李 帥，袁英杰

(馬鋼(集團(tuán))控股有限公司南山礦業(yè)公司， 安徽 馬鞍山市 243000)

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，有效利用資源、減少環(huán)境污染、防止突發(fā)環(huán)境事件，確保生命安全的重要性日益凸顯。在礦產(chǎn)資源的開發(fā)過(guò)程中，需要更加注重保持礦區(qū)的原生態(tài)，盡量使礦山工程與生態(tài)環(huán)境融為一體?！熬G色開采”是一種綜合考慮資源效率與環(huán)境影響的現(xiàn)代開采模式，其目標(biāo)是礦山開采過(guò)程中資源開發(fā)效率最高，對(duì)生態(tài)影響最小，并使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益與社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益協(xié)調(diào)優(yōu)化?！熬G色開采”的內(nèi)涵是努力遵循循環(huán)經(jīng)濟(jì)中綠色工業(yè)的原則，實(shí)現(xiàn)資源開發(fā)與生態(tài)環(huán)境的協(xié)調(diào)一致，提高礦山廢物的資源化利用水平，努力做到“低開采、高利用、低排放”的開采技術(shù)。

1 礦山概況

和尚橋鐵礦位于安徽省馬鞍山市，緊鄰市區(qū)，是一座新建的大型露天礦，采場(chǎng)地表封閉圈為+24 m，目前采場(chǎng)開采最低標(biāo)高為-60 m。和尚橋鐵礦礦床規(guī)模較大，由馬塘和大尾山兩個(gè)礦體組成，馬塘礦段設(shè)計(jì)最低開采標(biāo)高-72 m，大尾山礦段設(shè)計(jì)最低開采標(biāo)高-96 m，臺(tái)階高度均為12 m，其中設(shè)計(jì)大尾山礦段開采至最終境界后，將作為內(nèi)排土場(chǎng)用于巖土內(nèi)排，以減少固體廢物的占地面積。從建礦之初，該礦就十分重視環(huán)境保護(hù)工作，堅(jiān)持以綠色開采理念為指引，致力于建設(shè)成為一座環(huán)保生態(tài)型綠色礦山。

2 綠色開采理念的實(shí)踐

2.1 生態(tài)隔離堤的建設(shè)

由于緊鄰市區(qū)，為了將礦區(qū)工業(yè)環(huán)境與市區(qū)生活環(huán)境進(jìn)行有效隔離，最大限度地降低礦山開采對(duì)城市的影響，和尚橋鐵礦征用周邊農(nóng)村土地30多公頃用于建設(shè)生態(tài)隔離堤，以此作為一項(xiàng)重要的環(huán)保措施工程。生態(tài)隔離堤占地總面積約33.8公頃，設(shè)計(jì)總體積約410萬(wàn)m3，堤體的堆筑原料依照就近原則取自采場(chǎng)內(nèi)生產(chǎn)剝離的巖土，這樣既可以縮短運(yùn)輸距離，又可以減輕采場(chǎng)巖土的外排壓力。

在施工過(guò)程中，采用3個(gè)區(qū)域同步、24 h作業(yè)制，以50～60萬(wàn)m3/月的進(jìn)度進(jìn)行堆筑。采用分區(qū)施工的方法大大提升了堆筑速度，而且施工靈活便于調(diào)整，每一段完成后都能及時(shí)進(jìn)行綠化。隔離堤的堤體堆筑在原始地形上分4層(+19，+24，+29，+34 m)進(jìn)行堆排，堆排方式及技術(shù)要求是：第一步，底部采用粗料墊底，以5 m為一個(gè)段高,實(shí)施全境鋪開。靠近采場(chǎng)內(nèi)部的坡底線與采場(chǎng)境界預(yù)留距離20 m安全平臺(tái)，靠近外部距征遷界預(yù)留10 m，用于外環(huán)道路和排水系統(tǒng)；第二步，以5 m段高實(shí)施臺(tái)階堆筑，同步修理邊坡和安全平臺(tái)，安全平臺(tái)寬度初定5 m；第三步，隨著第一二步的完成，緊隨進(jìn)行綠化施工，生態(tài)隔離堤的施工斷面如圖1所示。

圖1 生態(tài)隔離堤的施工斷面

整個(gè)工程歷時(shí)近一年，最終在露天采場(chǎng)最終境界的西部和南部堆筑了一條長(zhǎng)約1620 m、寬約180 m、高約20 m的生態(tài)隔離堤，其范圍如圖2所示。

圖2 生態(tài)隔離堤的堆筑范圍

在隔離堤上通過(guò)植樹種草進(jìn)行綠化作業(yè)，形成一條綠色屏障，實(shí)現(xiàn)了礦區(qū)環(huán)境的原態(tài)化，降低了采場(chǎng)對(duì)市區(qū)的空氣污染、噪聲污染及爆破振動(dòng)等影響。同時(shí)，整個(gè)隔離堤的堆筑消化了采場(chǎng)410萬(wàn)m3巖土的剝離外運(yùn)，為固體廢物的排放確定了合理位置，也減輕了采場(chǎng)的排土壓力。

2.2 采場(chǎng)排水沉淀池的建設(shè)

礦區(qū)位于采石河匯水區(qū)內(nèi)，經(jīng)水質(zhì)化驗(yàn)分析，和尚橋鐵礦床含水的pH值在7～8之間，總礦化度為368～1631 mg/L，水質(zhì)類型為HCO3SO4-CaMg型，礦山地表徑流水質(zhì)指標(biāo)pH值為中性，懸浮物為700 mg/L。因此，礦坑地下涌水及采場(chǎng)地表徑流水通過(guò)沉淀凈化后直接進(jìn)入和尚橋鐵礦南側(cè)的2#供水泵房取水點(diǎn)，可用于大生產(chǎn)用水。

采場(chǎng)內(nèi)的排水主要采用各臺(tái)階分段接力排水及截洪措施，總出水口位于采場(chǎng)南部，采場(chǎng)東南部截排水系統(tǒng)如圖3所示。

圖3 和尚橋采場(chǎng)東南部截排水系統(tǒng)

采場(chǎng)地下水在正常生產(chǎn)期間懸浮物含量較小，但在雨季和下部臺(tái)階生產(chǎn)時(shí)，由于受地表徑流和采運(yùn)設(shè)備運(yùn)行的影響，采場(chǎng)地下水的外排水質(zhì)難以達(dá)標(biāo)，渾濁度較大，懸浮物濃度達(dá)到了700 mg/L，按照環(huán)保要求，外排水pH值需要保持在6～9之間，懸浮物小于300 mg/L。因此，礦坑地下涌水及采場(chǎng)地表徑流水需要經(jīng)過(guò)處理后才能外排。

為了使外排水的水質(zhì)符合環(huán)保要求，決定利用水的流向進(jìn)行自然沉淀，在采場(chǎng)南部修建了一條排水明渠和一座沉淀池，明渠長(zhǎng)約610 m、寬約2 m、深約1.5 m，沉淀池長(zhǎng)約20 m、寬約10 m、深約3 m，同時(shí)在地表排水泵站設(shè)置了一座長(zhǎng)約25 m、寬約25 m、深約2.5 m的泵池，形成了采場(chǎng)地下水兩級(jí)沉淀系統(tǒng)，并在地表排水泵站留有水質(zhì)酸堿中和的空間，這樣采場(chǎng)內(nèi)的排水從總出水口流出后，在排水明渠和沉淀池中進(jìn)行兩級(jí)沉淀，通過(guò)固定排水泵房?jī)?nèi)的排水泵輸送到2#供水泵房循環(huán)水池，最后從2#供水泵房循環(huán)水池輸送到選礦廠作為工業(yè)用水進(jìn)行利用，融入了大生產(chǎn)用水系統(tǒng)，從而避免了水資源的浪費(fèi)，為工業(yè)生產(chǎn)提供了穩(wěn)定的水源。采場(chǎng)外排水兩級(jí)沉淀系統(tǒng)如圖4所示。

圖4 采場(chǎng)外排水兩級(jí)沉淀系統(tǒng)

2.3 采場(chǎng)噴淋系統(tǒng)的建設(shè)

和尚橋采場(chǎng)基建期在采場(chǎng)北部設(shè)置了臨時(shí)排土場(chǎng)，東南部設(shè)置了電鏟臨時(shí)轉(zhuǎn)載臺(tái)和兩套振動(dòng)放巖系統(tǒng)，粗破碎平臺(tái)下方為低洼地帶，受地形的影響，雨季臨時(shí)排土場(chǎng)及東南大部分區(qū)域的積水，流入粗破碎平臺(tái)下方，影響采場(chǎng)雨季正常生產(chǎn)，同時(shí)汽車在采場(chǎng)內(nèi)行駛時(shí)容易產(chǎn)生大量揚(yáng)塵，對(duì)生態(tài)環(huán)境造成不利影響。為解決這些問(wèn)題，經(jīng)查看地形地貌，確定在粗破碎平臺(tái)(-5 m)下方設(shè)置一截洪泵站，截洪泵站由泵房和水泵池組成，泵池長(zhǎng)、寬、深分別為15， 10， 5 m，主要用于收集臨時(shí)排土場(chǎng)和采場(chǎng)東南部匯入的雨水，利用該泵池，加裝一臺(tái)加壓泵，為修建在采場(chǎng)運(yùn)輸?shù)缆吠鈧?cè)的噴淋系統(tǒng)提供水源，噴淋管線總長(zhǎng)約1200 m，由Φ100 mm的無(wú)縫鋼管焊接而成，每隔40 m設(shè)置一個(gè)旋轉(zhuǎn)噴頭，定時(shí)對(duì)運(yùn)輸?shù)缆愤M(jìn)行灑水降塵。噴淋除塵設(shè)施每小時(shí)工作5 min，除雨水天氣外，每天工作8次。該噴淋管線系統(tǒng)取代了以前的汽車灑水，不僅降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度和灑水成本，而且很好地改善了采場(chǎng)內(nèi)的工作環(huán)境，緩解了灰塵污染，同時(shí)充分利用了匯集在粗破碎平臺(tái)下方的雨水，保證了雨季采場(chǎng)的正常生產(chǎn)。采場(chǎng)噴淋系統(tǒng)如圖5所示。

2.4 采場(chǎng)固體廢物的開發(fā)利用

和尚橋鐵礦作為一座極貧礦資源回收利用基地，其采場(chǎng)內(nèi)存在大量的低品位礦石，為了對(duì)礦山開采過(guò)程中產(chǎn)生的固體廢物進(jìn)行開發(fā)利用，該礦建設(shè)了兩座鐵礦石干選廠和購(gòu)置了一臺(tái)移動(dòng)式鐵礦石干選機(jī)，將采場(chǎng)內(nèi)品位在12%～15%的鐵礦石先通過(guò)顎式破碎機(jī)進(jìn)行反復(fù)破碎，待礦石破碎到5 cm左右后，由磁選機(jī)進(jìn)行干選，能夠生產(chǎn)出品位在18%以上的干選礦，通過(guò)膠帶運(yùn)輸系統(tǒng)運(yùn)送到選礦廠加工成鐵精礦，而經(jīng)過(guò)干選產(chǎn)生的碴子可以用作建筑材料進(jìn)行出售，這樣，每年能夠?qū)?30萬(wàn)t固體廢物變廢為寶，生產(chǎn)出了110萬(wàn)t的干選礦和120萬(wàn)t的干選碴子。

3 取得的成效

為了檢測(cè)以上措施取得的效果，和尚橋鐵礦采購(gòu)了3臺(tái)LGH-01B型顆粒物監(jiān)控儀(射線法揚(yáng)塵在線監(jiān)測(cè)儀)，對(duì)采場(chǎng)周圍粉塵顆粒物進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，3個(gè)粉塵監(jiān)測(cè)點(diǎn)分別設(shè)置在生態(tài)隔離堤的北部、中部以及和尚橋鐵礦辦公樓前，采用監(jiān)測(cè)點(diǎn)直通控制室，光纖總使用長(zhǎng)度達(dá)6500 m，通過(guò)對(duì)大氣中PM10濃度進(jìn)行為期3個(gè)月的監(jiān)測(cè)和分析，PM10顆粒物的平均濃度為65 ug/m3左右。對(duì)采場(chǎng)外排出水口的水質(zhì)進(jìn)行兩個(gè)月的跟蹤取樣化驗(yàn)，水質(zhì)指標(biāo)pH值為6.3～6.7之間，渾濁度平均為69 mg/L，完全符合環(huán)保要求。另外，通過(guò)礦石干選系統(tǒng)的實(shí)施，采場(chǎng)每年能夠利用230萬(wàn)t的固體廢物變廢，減少了固體廢物的堆存占地面積。在礦山的開采中，和尚橋鐵礦通過(guò)樹立綠色理念和采用綠色開采技術(shù)，實(shí)施一系列的環(huán)保舉措，實(shí)現(xiàn)了環(huán)境保護(hù)原態(tài)化和資源利用最大化。

4 結(jié)束語(yǔ)

堅(jiān)持綠色開采理念，不僅可以做好礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的恢復(fù)工作，有效避免礦區(qū)災(zāi)害的發(fā)生，保障礦山的安全開采，還能以最小的廢物排放量和對(duì)生態(tài)環(huán)境最低的破壞量，獲取最大的資源量和企業(yè)效益。礦山開采方法的主要發(fā)展方向?qū)?huì)是安全綠色高效開采技術(shù)，其發(fā)展空間必然會(huì)很大。礦產(chǎn)是一種不可再生資源，在當(dāng)今儲(chǔ)量越來(lái)越低、環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重、生產(chǎn)利用成本越來(lái)越大的情況下，對(duì)礦產(chǎn)資源進(jìn)行安全綠色高效開采，對(duì)于保護(hù)生態(tài)環(huán)境、降低生態(tài)恢復(fù)成本以及確保礦山的安全生產(chǎn)意義重大。

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