淺析綠色采礦模式與充填技術

摘 要 傳統采礦模式下，礦產資源開發過程中產生的廢石、尾砂和冶煉渣等占我國工業固體廢料排放量的 85 %左右。大量礦山固體廢料堆放地表易造成嚴重污染，誘發泥石流、尾礦潰壩事故。根據現代采礦理念，固體廢料充填工藝是解決礦山廢尾排放的最有效途徑，是綠色采礦的主體支撐技術。充填采礦技術具有消除采動引起的地表下沉和改善采礦應力環境功能，具有低貧損開采、提高資源綜合利用率功能和“采富保貧”遠景資源保護功能，具有降低廢石尾砂等固體廢料排放、甚至根本消除采礦末端處理達到無廢開采的功能，具有適應各種復雜難采礦床開采的功能。

關鍵詞 采礦模式 采礦理念 綠色采礦 充填采礦

一、綠色采礦模式與充填技術

根據綠色采礦的基本內涵，不難發現，現時期下符合科學發展觀的綠色采礦應基本滿足資源綜合利用效率高、廢料排放最小、地表不受破壞三要素。勿庸置疑， 礦山固體廢料充填采礦工藝是綠色采礦的主體支撐技術。 充填采礦技術具有消除采動引起的地表下沉和改善采礦應力環境功能， 具有低貧損開采、提高資源綜合利用率功能和“采富保貧”遠景資源保護功能，具有降低廢石尾砂等固體廢料排放、甚至根本消除采礦末端處理達到無廢開采的功能，具有適應各種復雜難采礦床開采的功能。

二、充填采礦技術的降排功能

目前，充填采礦方法將得到越來越多的應用，促使充填工藝技術進步速度加快。實際上，充填采礦的作用和意義已經遠遠超出了礦山開采的范疇。 因為利用工業廢料大量深埋地下改善環境保護， 以及礦產資源充分、合理的綜合利用，也是我國國民經濟可持續發展戰略的基本要求。建立“無廢礦山”，實現“綠色礦業”是完全可以做到的。在世界上已經出現了少數典型的無廢料排棄的礦山。例如德國格隆德鉛鋅礦利用浮選后的全尾砂和重選碎石制備膏體充填料回填下向充填進路， 不再有尾礦排棄到尾礦庫。又如德國瓦爾什姆煤礦產出的煤炭送到地表洗煤廠，洗出的精煤運至旁邊的坑口電站發電， 而將電站的粉媒灰和洗煤廠的煤泥返回到井口充填制備站，混合拌成膏體后再泵送到井下采空區進行充填。又如在一些風景名勝區、自然保護區內采礦，例如奧地利的布萊堡鉛鋅礦， 我國南京棲霞山鉛鋅銀礦這樣的風景名勝區等。勿庸置疑，這類礦山開采的首先條件是能否將大量工業固體廢物回填到地下。大量處理工業固體廢料將是礦山今后設計優先考慮的重要任務，是解決礦區環境污染問題的最好方法。

三、充填采礦技術的消除地表下沉與改善采礦應力環境功能

（1）利用充填技術快速、有效地充填采空區 ，可以及時支撐采空區圍巖， 阻止和抵抗圍巖進一步變形，防止大幅度的位移發生。（2）充填體可以明顯改善采空區周圍二次應力分布狀況，提高礦柱圍巖自身的穩固性。（3）通過充填可以快速形成新的工作面，為后續作業創造條件，縮短采充循環周期，實現強化開采，提高采礦綜合生產能力。（4）充填體可以減緩地壓能量的釋放速度，避免或減輕深部沖擊地壓的發生。

四、充填采礦技術的低貧損開采功能和遠景資源保護功能

（1）膠結充填采礦技術可以應用到水平礦體、緩傾斜礦體、急傾斜礦體、分枝復合礦體等各種角度、各種厚薄、各種復雜多變的礦體，特別是厚大礦體，將大幅度提高礦柱回收率和出礦品位， 因此可以最大限度地回收礦石。（2）充填采礦技術為開采復雜難采礦床（松破礦巖、形態復雜、高地應力、大水礦床等）提供了最有力的技術支撐。（3）充填采礦技術可以對某些需要優先開采下部或底盤富礦的礦山實現“采富保貧”而不會造成礦產資源的破壞和損失。

五、實現綠色采礦的原則與技術保障

（一）指導方針和技術原則

欲實現綠色采礦的目標，應貫徹“污染防治與生態環境保護并重， 生態環境保護與生態環境建設并舉；以及預防為主、防治結合、過程控制、綜合治理”的指導方針。 應推行循環經濟的“污染物減量、資源再利用和循環利用”的技術原則，具體包括：發展綠色開采技術，實現礦區生態環境無損或受損最小；發展無廢或少廢的工藝技術， 最大限度地減少廢棄物的產生；礦山廢物按照先提取有價金屬、組分或利用能源，再選擇用于建材或其它用途，最后進行無害化處理處置的技術原則。政府主管部門應建立和完善礦山生態環境保護與污染防治的考核指標體系， 將下述指標納入考核指標體系：采礦回采率、貧化率、選礦回收率、綜合利用率等礦產資源綜合開發利用指標； 固體廢物綜合利用率、水重復利用率等廢物資源化利用指標；土地復墾率、 礦山次生地質災害治理率等生態環境修復指標。

（二）開采設計方面

礦產資源開發企業應制定礦產資源綜合開發規劃與設計，并應進行環境影響評價，規劃內容包括資源開發利用、生態環境保護、地質災害防治、水土保持、廢棄地復墾等。應優先選擇廢物產生量少、水重復利用率高，對礦區生態環境影響小的采、選礦生產工藝與技術。 對于露天開采的礦山， 宜推廣剝離—排土—造地—復墾一體化技術； 推廣應用充填采礦工藝技術，提倡廢石不出井，利用尾砂、廢石充填采空區；推廣減輕地表沉陷的開采技術，如條帶開采、分層間隙開采等技術。礦井水、選礦水和礦山其它外排水應統籌規劃、分類管理、綜合利用。選礦廠設計時，應考慮最大限度地提高礦產資源的回收利用率，并同時考慮共、伴生資源的綜合利用。礦山生產過程中應采取種植植物和覆蓋等復墾措施，對露天坑、廢石場、尾礦庫、矸石山等永久性坡面進行穩定化處理，防止水土流失和滑坡。鼓勵采用生物工程進行廢棄地復墾時，宜對土壤重構、地形、景觀進行優化設計，對物種選擇、配置及種植方式進行優化。

（作者單位：黑龍江科技大學礦業工程學院）