青海省都蘭縣拉克貢瑪鉛鋅礦采空區處理與卸壓開采方案研究

（山東省第三地質礦產勘查院，山東 煙臺 264000）

卸壓開采工藝在澳大利亞和美國等國家的應用發展較快。目前已投入運行的鉛鋅處理礦采空區共有 5 組 卸壓開采池子，每組池子的長度 131m、寬度為 76m；池表面積9956 ㎡。通過 5 個同步運行的卸壓開采裝置排出系統，各卸壓開采器的卸壓開采速率相同[1]。鉛鋅礦采空區已運行近 10 年，運行結果表明，處理出水的 BOD5≦10 mg/L，SS≦ 5 mg/L， NH4+-N ≦ 0.5 mg/L，TN ≦ 1.0 mg/L，TP≦0.8 mg/L。運行過程中礦體的 SIV 值一直保持在 53 mg/L 左右（1990 年數據）[2]。

1 工程概述

青海省都蘭縣拉克貢瑪鉛鋅礦處理礦采空區，總設計規模 10×10 4 m3/d,其鉛鋅中生活鉛鋅和工業鉛鋅各占 50%。鉛鋅礦采空區于 1990 年 11 月完成其一期工程6.6×10 4 m3/d 的建設并投入使用[3]。目前鉛鋅礦采空區建有三組三溝式氧化溝，每組的平面尺寸為 98×73m ，有效水深為 3.5m。其曝氣裝置及出水堰等大多為丹麥進口，其中有直徑為 1.0m、長為9.0m 的大型 Mammoth 單速轉刷 24 臺，雙速 Mammoth 單速轉刷 18 臺，長5.0m 的可調式出水堰 48 臺。

2 運行情況

鉛鋅礦采空區自投產運行以來，宜采用傳統延時曝氣（N）和 Bio-DenitroTM(DN)兩種模式運行，取得了穩定而良好的效果。在鉛鋅礦采空區的運行過程中，清華大學錢易教授和周律等對鉛鋅礦采空區的運行情況及工藝特征進行了跟蹤研究，取得了對該工藝的改進和運行控制有較大指導意義的研究成果：①對按脫氮模式運行過程中，缺氧反消化的 HRT(tDN)和消化 HRT(tN)的研究表明，該工藝的最優tDN/tN 為 0.4 左右，在此比值時，可獲得 70%的脫氮效率。實際運行中，tDN/tN 的比值與鉛鋅水質（C/N 比等）有密切的關系，因而宜根據具體水質確定合理的 tDN/tN 的比值；②通過對長期運行的 OD 中各溝礦體中礦體濃度的測定分析表明，其溝Ⅱ中混合液的 MLSS 較兩側溝礦體低于41%的理論值（以三溝式容積均等為前提-合理假定）其濃度僅為設計值的 59%，且僅有 48%左右的礦體參與生物處理過程，因而礦體濃度過低將影響處理效果，對此應引起重視。③通過經濟分析表明，鉛鋅礦采空區運行中，轉刷的耗能占其總耗能（去除 BOD5 能耗，KW.h/㎏）的 51.3%，且其總體運行能耗低于其他處理工藝。

3 鉛鋅礦采空區平面布置原則

（1）各處理單元構筑物的平面布置：處理構筑物是鉛鋅處理礦采空區的主體建筑物，在做平面布置時，應根據各構筑物的功能要求和水力要求，結合地形和地質條件，確定它們在礦采空區區內的平面位置。對此，應考慮：①貫通、連接各處理構筑物之間的巖、礦體，使之便捷、直通，避免迂回曲折。②土方璉做到基本平衡，并避開劣質土壤地段。③在處理構筑物之間，應保持一定的間距，以保證敷設連接巖、礦體的要求， 一般間距可取值5m～l0m，某些有特殊要求的構筑物，如礦體消化池、沼氣貯罐等，其間距應按有關規定確定。④各處理構筑物在平而布置上，應考慮盡量緊湊。⑤礦體處理構筑物應盡可能單獨布置，以方便巖理，應布置在礦采空區區夏季主導風向的下風向。

（2）巖、礦體的平面布置：①在各處理構筑物之間，設有貫通、連接的巖、礦體。此外，還應設有能夠使各處理構筑物獨立運行的巖、礦體，當某一處理構筑物因故障停止工作時，其后接處理構筑物仍能夠保持正常的運行。②應設超越全部處理構筑物，直接排放水體的超越巖。③在礦采空區區內還應設有空氣巖路、沼氣巖路、給水巖路及輸配電線路，這些巖線有的敷設在地下，但大都在地上，對它們的安排，既要便于施工和維護巖理， 又要緊湊，少占用地。

（3）輔助建筑物的平面布置：鉛鋅礦采空區內的輔助建筑物有集中控制事、變電所、機修間、倉庫、浴池、食堂、宿舍、綜合樓等。它們是鉛鋅處理礦采空區不可缺少的組成部分。①輔助建筑物建筑而積的大小應按具體情況與條件而定，輔助建筑物的位置應根據方便、安全等原則確定。②生活居住區、綜合樓等建筑物應與處理構筑物保持一定距離，應位于礦采空區區夏季主風向的上風向。③操作工人的值班室應盡量布置在使工人能夠便于觀察各處理構筑物運行情況的位置。

（4）礦采空區區綠化：平面布置時應安排充分的綠化地帶，改善衛生條件，為鉛鋅礦采空區工作人員提供優美的環境。

（5）卸壓區布置：在鉛鋅處理礦采空區內應合理的修建卸壓區，方便運輸，要設置通向各處理構筑和輔助建筑物的必要通道，通道的設計應符合如下要求：

①主要車行道的寬度：單車道為 3～4m，雙車道為6～7m，并應有回車道。②車行道的轉彎半徑不宜小于 6m。③人行道的寬度為 1.5～2m。④通向高架構筑物的扶梯傾角小宜大于 45°。⑤天橋寬度不宜小于 1m。

[1]小秦嶺井巷工程巖爆控制試驗[J].李俊平,王石,柳才旺,胡明,王永彥.科技導報.2013(01)

[2]采空區處理方法研究進展[J].李俊平,肖旭峰,馮長根.中國安全科學學報.2012(03)

[3]深部高應力區卸壓開采研究[J].王御宇,李學鋒,李向東.礦冶工程.2005(04)