銅坑礦礦區環境治理、生態恢復實踐

何曉武，韋建宏

(1.廣西大學資源與冶金學院， 廣西 南寧 530004；2. 廣西華錫集團股份有限公司銅坑礦， 廣西 南丹縣 547207)

0 引 言

銅坑礦是華錫集團的主體礦山，主要開采對象從上到下為細脈帶、91#、92#三大礦體[1]。銅坑礦在生產過程中主要的污染、危害因素為采礦廢水、地表塌陷坑、細脈帶開采過程中因礦石自燃而產生的SO2廢氣等。礦山通過消除井下燃燒源、密閉、堿中和等措施；實施礦坑污水深度處理和循環利用工程；對地表巖移范圍面積內的區域采取以撒播草籽、種植喬木、灌木、藤本植物等方法，有效的控制了污染源、恢復了生態，達到對礦區環境綜合治理的目的。

1 礦區環境概況

礦山開發對生態環境的影響包括直接影響和間接影響。直接影響主要是礦山建設直接占地對生態環境的影響；間接影響主要是礦山開發所誘發的二次破壞和污染[2]。銅坑礦區環境問題主要有3類：即資源破壞、礦山災害及環境破壞。其中由于含硫量高，礦巖發生自燃現象形成火區，不僅嚴重影響礦山的正常安全開采，其產生的SO2氣體對環境也造成很大的污染，威脅著井下工人與附近居民的健康；地面崩塌也造成地面區域植被受到嚴重破壞，水土流失，地表生態環境受到影響。

1.1 水環境概況

銅坑礦礦井廢水主要由井下涌水及生產用水構成，廢水在井下水倉沉淀后，通過提升泵從2#豎井排入地表1#、2#壩沉淀池進行沉淀。大部分水回用到井下生產，少部分水進入黑水溝沉淀池繼續沉淀處理。金屬離子處理方式主要是通過在井下、地面各級沉淀倉、水壩入口處加入堿進行中和、沉淀處理，監測達到國家要求的標準后排放。

1.2 地表塌陷區概況

銅坑礦現主要采用崩落法開采，部分采空區采用人工誘導方式崩落，少量空區頂板自然冒落，局部采場，如T105-106、T110-92#礦柱群、T202-203、R盤區等區域已垮通地表，在地表形成塌陷坑。山體、自然植被遭到破壞，改變了地表景觀。

1.3 SO2煙氣概況

由于細脈帶礦體含硫量高達10.16%以上，在通風條件好的情況下易引起自燃[3]。 自1976年礦巖崩落帶發生礦巖自燃以來，自燃產生的高溫以及SO2等有毒氣體，對井下生產及地面環境造成了嚴重的影響。

2 環境治理措施

2.1 水環境治理

礦井廢水主要污染因子為懸浮物、重金屬離子，銅坑礦根據廢水特點，選擇采用井下廢水循環利用、富余水量通過混凝沉淀+活性炭吸附+離子交換的深度處理工藝進行凈化。

(1) 井下廢水處理回用工藝。利用井下305、355、505水平現有的井下水倉，在各倉口建設投藥室，對廢水加堿及混凝劑，然后進入水倉沉淀，處理后的水用做對應區域下中段的生產用水，富余的水通過水泵抽至地面沉淀池。井下水循環利用工藝流程見圖1。

圖1 井下水循環利用流程

(2) 外排水深度處理工藝。礦井廢水除回用于井下生產外，部分廢水經地表1#、2#壩沉淀池進行沉淀處理后排入黑水溝水庫沉淀。在黑水溝水庫附近建設污水站，采用強化混凝沉淀+活性炭吸附+離子交換的工藝對污水進行深度處理。污水處理工藝流程見圖2。

圖2 污水處理站工藝流程

2.2 地表塌陷坑治理

地表塌陷坑覆蓋治理工程包括崩落覆蓋與機械取土填坊覆蓋。

銅坑礦通過綜合研究地表的地形、地質條件以及對應的井下開采現狀，采用硐室爆破覆蓋技術方案[3]，將表土崩至塌陷區內實現塌陷區回填。

塌陷坑周邊形成有大量裂縫，部分塌陷坑無法采用大規模硐室爆破，因此采用機械鏟裝、汽車轉運進行覆蓋。

2.3 SO2煙氣治理

銅坑礦采用束狀大孔區域整體崩落法[4]，分區消除細脈帶空區，逐步降低火區礦巖燃燒程度；在地表噴淋石灰水；采用混凝土墻密閉井下相關通道[5]；拋擲爆破覆蓋地表塌陷坑，隔斷供氧通道；在細脈帶2#風井出風口安設一套噴淋裝置，采取噴灑堿液對含SO2煙氣的污風進行中和治理。2#回風井口堿吸收工藝見圖3。

圖3 2#回風井廢氣堿吸收工藝流程

3 生態恢復及配套保障措施

3.1 生態恢復措施

銅坑礦區地處山區，溝谷縱橫，土地利用率較低，破壞耕地面積較小，大部分用作生產廠房、生產設施、工業廣場和用職工生活住房、公共場所、設施等用地，其余為未開發山地。礦區內永久性建設用地復墾服務期滿后將繼續使用，或轉為其他用途。生態恢復范圍主要是礦界內塌陷區和礦區邊坡治理。

根據現場調查分析，對地表巖移范圍面積內的區域進行土地平整、表面覆土，回填土壤厚度10 cm。以撒播草籽方法為主進行生態恢復，對其中的80%區域面積撒播草籽，10%種植喬木，10%種植灌木，并種植500株藤本植物，利用攀爬植物的攀爬性對塌陷區坡面進行綠化。對塌陷區外部的區域，根據土壤性質，在礦區周邊種植生命力較強、附加經濟效益較高同時又不吸收土壤中重金屬的核桃樹為主,達到既能恢復生態、保持水土涵養水源，又能增收的目的。

3.2 配套保障措施

(1) 建立地表巖移監測系統。在礦區范圍內關鍵部位布設巖層移動觀測網，利用和完善現有設備對地表沉降和塌陷區及井下采動影響范圍進行監測。通過對地表塌陷區域巖層移動的監控，分析井下開采的影響，預計裂隙區影響范圍。

(2)監測區域環境空氣質量。為掌握銅坑礦地表塌陷區廢氣治理效果，在地表塌陷坑四周布置環境監測點，重點監測塌陷坑附近，銅坑礦生產區、生活區，長坡礦生產區、生活區。采樣方法：甲醛溶液吸收法。分析方法：甲醛副玫瑰苯胺比色法。監測周期：每周進行一次監測，出一份監測報告。

(3) 設立外排水在線自動監測系統。為確保外排水質量達標，建立了外排水在線自動監測系統，對水中Cu、cld、Zn等含量進行實時監測，確保排放指標符合國家標準。

4 結 論

(1) 經室內試驗，采用強化混凝沉淀+活性炭吸附+離子交換的工藝處理銅坑廢水進行治理，可使外排水達到國家地表水Ⅲ類水質標準。

(2) 截止目前，銅坑礦已進行了11次硐室爆破回填工作，效果理想。采用拋擲爆破崩落表土對塌陷坑進行回填是高效可行的。

(3) 經監測,礦區周邊空氣質量合格。實踐證明，采用噴淋堿液吸收法對SO2煙氣進行治理可有效減少污染。

(4) 通過表土回填，根據土壤性質選擇合適的草本、灌木等植物進行生態恢復是可行的。

參考文獻：

[1]文衍瑜, 劉湘平, 羅一忠. 大廠銅坑礦地壓監測預報與控制技術[J].采礦技術，2008，8(5)：38-40.

[2]祝怡斌，周連碧，林 海. 礦山生態修復及考核指標[J].金屬礦山，2008(8)：109-112.

[3]羅先偉. 銅坑礦地表塌陷坑廢氣綜合治理[J].中國礦業，2010，19(10)：71-73.

[4]姚根華, 羅先偉, 孫忠銘. 束狀大孔區域整體崩落法在銅坑礦的應用研究[J].礦業研究與開發，2008，28(3)：3-5.

[5]吳桂才. 銅坑礦火區下細脈帶礦體開采環境控制[J].有色金屬，2003(55)：36-38.