河南省水泥灰巖礦資源開發利用設計要點的探討

彭建謀

河南建筑材料研究設計院有限責任公司（45000 2）

河南省石灰巖資源較為豐富，總量預測遠景資源達1 526.5億噸，其中水泥用灰巖447.2億噸，水泥用大理巖119.4億噸，熔劑用灰巖952.2億噸，化工用灰巖7.7億噸。省內分布，除豫東覆蓋區外，京廣鐵路以西和本省南部山區達55個市縣和25個地層層位，均有石灰巖分布，尤其是下古生界石灰巖礦層厚度大、質量優，是本省勘查、開發的主要對象。

水泥工業是資源型工業,一般80%是水泥灰巖,其余為鐵粉、砂巖、粉煤灰（或粘土）。河南省現有水泥生產企業中，除少數幾家沒有自備灰巖礦山外，95%以上都有自備礦山。企業采礦權新設、延續或變更,都必須編制水泥灰巖礦資源開發利用方案。資源開發利用方案編制的優與劣，不但影響資源的合理利用，而且關系到安全、環保、水土保持、土地復墾、地質環境治理等多個方面。筆者就編制資源開發利用方案過程中和評審其它報告中發現的問題，進行探討。

1 辦理采礦權證的要求

目前河南省國土資源廳辦理采礦權，依據《礦產資源開采登記管理辦法》（國務院令第241號）、《國土資源部關于礦產資源勘查登記、開采登記有關規定的通知》（國土資發【1998】7 號）、《國土資源部關于規范勘查許可證采礦許可證權限有關問題的通知》（國土資發【2005】200 號）、《關于進一步規范礦業權出讓管理的通知》（國土資發【2006】12號）、《國土資源部關于進一步完善采礦登記管理有關問題的通知》（國土資發【2011】14 號），要求申請人應提交相應的資料[1]，詳見表1。

從表1可以看出，資源開發利用方案不但是取得采礦許可證的基本要件,而且是安全預評價報告、環境影響評價報告、礦山地質環境保護與治理恢復方案、礦山土地復墾方案、采礦權價值評估報告的主要依據之一。

表1 申請人應提交的資料匯總表

編制資源開發利用方案應注意:設計利用儲量和可采儲量的確定、安全距離的確定、資源的綜合利用、廢石場的確定。

2 設計利用儲量和可采儲量的確定

資源儲量一般由地質勘查報告提供，經礦產資源儲量評審中心評審通過，河南省國土資源廳備案。資源儲量級別可分為儲量、基礎儲量、資源量三大類十六種類型[2]。水泥灰巖礦山最常用的有（111b）、（331）、（332）、（333）、（334）。

根據評審通過的估算資源量，減去不能利用的資源量，得出可利用的資源量。不能利用的資源量包括占壓和安全原因留設的不能開采的資源量。占壓類型有鐵路、公路、輸電線路、村莊、設施占據的地下資源量，安全原因是按規程規范要求，保證設施、設備安全留設的安全距離，而不能開采的儲量。

河南省資源開發利用方案評審要求，不能利用的資源量必須有詳細計算，必要時附剖面圖。

可利用的資源量乘以可靠性系數為設計利用儲量，水泥灰巖礦礦床為沉積礦床，（111b）、（331）、（332）可靠性系數為 1.0，（333）可靠性系數為 0.8，（334）不能作為設計利用儲量。

3 安全距離的確定

首先敘述礦山周邊環境,以開采境界為參照物，詳細敘述四周需要保護的設施名稱，距開采境界的距離。特別要關注鐵路、公路、輸電線路、住戶。采礦區內是否存在地下采空區和老硐，也應了解清楚。

依據《爆破安全規程》（GB6722-2011），爆破地點與人員和其他保護對象之間的安全允許距離，應按各種爆破有害效應（地震波、沖擊波、個別飛散物等）分別核定[3]。根據多個礦山計算，個別飛散物的距離最大。深孔臺階爆破時最小安全距離不小于200 m；沿山坡爆破時，下坡方向的個別飛散物安全允許距離應增大50%，即300 m。

由于要保護的設施或住戶留設安全距離，損失儲量較大，為了充分利用資源，應進行經濟比較，確定是否搬遷。

4 資源的綜合利用

4.1 表土層的利用

以前礦山基建期將表土與廢石一同剝離，排棄在廢石場，礦山復墾期需要表土時無法取回，造成很大的浪費。地表土是寶貴資源，作為復墾時的覆土土源，也是復墾種植植被的關鍵所在，應首先剝離，單獨堆放。

對于地表建設需要占用土地的采礦工業場地、廢石堆場、運礦道路、露天采場等用地單元，地面建設前須首先進行表土剝離，剝離的表土堆存起來用于復墾時表土覆蓋。表土剝離厚度根據原土壤表土層厚度、復墾土地利用方向及土方需要量等確定。在礦山開采時，針對不同的開采時段，對露采區地表土進行剝離。將剝離的表土堆放在表土排土場，待土地復墾時利用。

表土堆場禁止放牧、機器和車輛的進入，防止粉塵、鹽堿的覆蓋；不在計劃中受施工損毀的地段，避免水蝕、風蝕和各種人為損毀。

土壤含水過量時極易被壓緊,為保持土壤結構,避免土壤板結，盡量避免雨季剝離、搬運，土堆高度不宜超過5 m。堆存場地四周按需要情況設置擋土墻，防止土壤被雨水沖刷。為避免土壤長時間堆存造成土壤中微生物停止活動、土壤板結、土壤性質惡化、雨水淋溶后有機質含量下降等，應盡快在土堆上播撒草籽，有效保存土壤中的肥力。

4.2 利用廢石加工建筑用骨料

據中國砂石協會統計，隨著我國基礎建設的快速發展，砂石骨料的用量不斷增加，從1981年的不足5億噸到2012年的100多億噸,砂石的年產銷量增長了20多倍。

水泥灰巖礦山覆蓋層主要為白云質灰巖，加工成石子質量一般較好。可以建設砂石骨料生產線，根據市場需要生產各種規格的骨料。

4.3 利用頂板蓋層加工石材

有些礦山頂板蓋層，抗壓強度高，通過實驗，白云質灰巖作為石材，效果較好。

4.4 夾層搭配利用

根據礦床夾層賦存情況,計算出夾層總量，經配料計算，按一定比例混入，可滿足水泥生產的要求。一般礦山夾層CaO偏低，MgO或K2O+Na2O偏高。影響搭配的主要因素因夾層化學成分的不同而不同。一般臺階高度為15 m,計算出在一個臺階中夾層厚度在多少米以下時，可直接開采。當大于多少米時應與其他采掘面協調，搭配開采。水泥灰巖礦山一般礦山同時開采工作面大于2個，可以實現搭配開采。當夾層過于集中，部分無法完全實行開采的搭配，可用于加工骨料。

5 廢石場的確定

采礦排棄的大量廢石，若堆存不合理或缺少相應的安全設施，當堆存的廢石達到一定數量及高度時，在水力侵潤等外界因素的作用下，自然安息角降低，流動性增大，容易發生泥石流事故，嚴重危及下游設施和居民生命的安全。

廢石場位置的選擇，應遵守以下原則:1）保證排棄土巖時不致因滾石、滑坡、塌方等威脅采礦場、工業場地(廠區)、居民點、鐵路、道路、輸電網線和通訊干線、耕種區、水域、隧道涵洞、旅游景區、固定標志及永久性建筑等的安全；其安全距離在設計中規定。2）依據的工程地質資料可靠；不宜設在工程地質或水文地質條件不良的地帶；若因地基不良而影響安全，應采取有效措施。3）依山而建的排土場，坡度大于1:5且山坡有植被或第四系軟弱層時，最終境界100 m內的植被或第四系軟弱層應全部清除，將地基削成階梯狀。4）避免排土場成為礦山泥石流重大危險源，必要時，采取有效控制措施。5）排土場位置要符合相應的環保要求；排土場場址不應設在居民區或工業建筑主導風向的上風側和生活水源的上游，含有污染物的廢石要按照GBl8599的要求進行堆放、處置[4]。

根據下面公式設計排土場容積計算:

式中:V—需要的排土場容積；V1—計劃在排土場排棄的剝離量,單位為萬立方米;K1—富余系數,一般 K1=1.02～1.05；K2—巖土松散系數, 取 1.3;K3—巖土下沉系數，土石取0.1。

為了防止破壞生態環境，設計采取如下措施:1）為了疏導排土場內的雨水，在排土場的底部先以大塊廢石墊底，以利滲透。若場地內有樹木，應將樹木砍掉運走，以免將樹木掩埋使之易分解腐爛而引起地面塌落或陡坡地段滑動。2）排土方法為水平堆積法。3）在排土場周邊設置截水溝，以消除雨水對排土場的影響。

6 結語

1）資源開發利用方案不但是取得采礦許可證的基本要件，而且是安全預評價報告、環境影響評價報告、礦山地質環境保護與治理恢復方案、礦山土地復墾方案、采礦權價值評估報告的重要依據,應引起高度重視。

2）通過對設計利用儲量的確定、安全距離的確定、資源的綜合利用、廢石場的確定的探討，對提高資源開發利用的質量有較大作用。

[1]河南省國土資源廳.辦事指南[S].

[2]GB/T17766-1999,固體礦產資源/儲量分類[S].

[3]GB16423-2006,金屬非金屬礦山安全規程[S].

[4]河南建筑材料研究設計院有限責任公司.寶豐縣永順鋁土有限公司水泥灰巖土地復墾方案報告書[R].2012.