錫林浩特市某地下螢石礦采空區治理措施淺析

郭江龍 閆志謀 鄭更

摘要：錫林浩特礦藏資源十分豐富，是東北、華北地區重要的資源接續地和能源后備區。螢石礦作為一種重要的戰略資源，廣泛用于航天、制冷、醫藥、防腐、滅火、電子、機械和原子能等領域。目前錫林浩特市內主要螢石礦為井工方式開采，礦區閉坑后形成的地下采空區，由于上方巖層在重力作用下發生彎曲、離層乃至冒落形成地面塌陷坑。通過分析其產生的原因，提出可行可操作的治理措施，對后期區域采空區治理具有指導作用。

關鍵詞：錫林浩特市;螢石礦;開采;治理。

內蒙古錫林郭勒草原國家級自然保護區于1985年經內蒙古自治區人民政府批準建立，是我國首個草地類自然保護區，也是世界生物圈保護區網絡成員，1997年晉升為國家級自然保護區。該地下采空區位于自然保護區實驗區之內，為了有效保護自然環境和自然資源，急需對其進行治理。使自然保護區生態環境得到明顯改善，促進本地區經濟與生態環境的協調發展。

1地理位置

錫林浩特市地處內蒙古自治區中部，首都北京的正上方，是錫林郭勒盟盟府所在地。地理坐標為東經115°58′10″～116°42′11″，北緯43°41′38″～43°47′13″，有207國道和303國道穿過錫林浩特市，其中207國道向西南方可到張家口市，303國道則通往東南方向的克什克騰旗。。

2 地形、地貌

該區位于內蒙古高原中北部，地貌類型屬低山丘陵區，海拔高程為1060m～1102m，地表巖性主要以第四系上更新統沖洪積細砂、粗砂及少量礫石組成，植被較發育。

受氣候、地形、植被等因素影響，該區內主要分布土壤類型為栗鈣土和風沙土。栗鈣土是在廣闊的半干旱氣候條件下發育形成的最普通、最典型的一種草原土壤。主要分布在坡腳及低洼地帶，腐殖層厚25～45cm，呈栗色或灰棕色，有機質含量l.5～4.5%，結構為細粒狀、團塊狀和粉末狀。鈣積層一般出現在30～50cm之間，深度達70～80cm，其厚度多在20～60cm，碳酸鈣含量在10～30%或更高。風沙土主要分布在山坡地帶，是一種發育在砂質母質上不穩定的幼年土壤，由于沙土具有顆粒粗、松散性和較大的流動性，長期處于不穩定階段。土壤厚度極不均勻，且有大塊礫石分布。

3 螢石礦采空區調查情況

通過對該螢石礦采空區的調查，本次調查發現，四條豎井，兩個塌陷坑。

豎井SJ1-SJ4井口截面均為矩形2m×3m，深300m（見圖片1-3）。豎井SJ2東側分布1處塌陷坑（見圖片4），該塌陷坑長約17m，寬約12m，深約4m，塌陷坑在剖面上呈錐形。豎井SJ2南側分布1處塌陷坑T2，該塌陷坑長約35m，寬約24m，深約20m，塌陷坑在剖面上呈錐形。具體采空區體積統計見表（表3-1）經過現場踏勘，該采空區對當地牧民及牲畜帶來極大的安全隱患，采空區治理迫在眉睫，亟待新一輪的規劃和治理。

4 地下采空區充填簡易系統

利用企業產生的尾礦對各采區井下采空區進行充填。膠凝材料選用普通硅酸鹽水泥。本次采用簡易充填系統（見圖4-1）。

5 采空區充填機制及治理措施

對采區井下采空區進行充填，采用全尾砂膠結充填，膠凝材料為普通硅酸鹽水泥。制備好的料漿自流入豎井管道，進入各分段充填管，從采場頂部斗穿流入采場。每次充填厚度1.5m-2.0m，過高不利于濾水，等濾水結束后，再進行下一次充填作業。如此循環完成采場充填。相鄰采場交替充填，保證充填工作連續性。

充填前封閉斗穿，在封閉墻中預埋塑料排水管，在中間斗穿中預埋波紋濾水管，外包土工布或麻袋片，鐵絲捆扎。天井中采場聯絡道用袋裝尾砂封堵。波紋濾水管和尾砂擋墻隨充填逐層加高。

充填濾水流經水匯集，流到水倉，經井下水泵房排到地表，收集排出水，作為充填料漿制備水源，循環使用。

充填用水來自于尾礦底砂含水，如需補充部分尾礦制充填料漿用水，則可由泵脫硫廢水及部分尾礦廢水補充。

皮帶輸送機將干尾砂送至雙軸攪拌機端部入口，同時加水。水泥經螺旋給料機從雙軸攪拌機另一入口加入。雙軸攪拌機在運行過程中，將干尾砂、水泥、水進行混合攪拌制成料漿，從出口流出，進入充填管道。

制備好的充填料漿經下料斗自流入充填管道，流入中段管道、進入充填采場。充填管道選用超高分子復合管，外套直徑121×4.5的鋼管，內襯壁厚10mm承壓4-5Mpa，每根6m，法蘭連接。

6 預期效益分析

6.1 預期社會效益

（1）通過對地下采空區治理措施的實施，起到美化環境、恢復草地的作用，為發展生態旅游業、自然保護區的提升奠定了基礎。

（2）通過治理措施的實施，消除了區內危害人民生命財產安全的地質災害及其隱患，使當地居民人心穩定，社會安定，積極促進當地的社會穩定和地方經濟的發展，對和諧社會的構建具有積極的意義，促進社會和諧發展。

6.2 預期環境效益

治理措施的實施可以改變該區較差的生產與生活環境，使該區的地質環境狀況有明顯的改善，該區生態環境明顯好轉，具體體現在以下方面：

（1）治理恢復區景觀的變化：可以改變治理恢復區較差的生產與生活環境，使廢棄土地恢復成草地，從而提高了治理恢復區的植被覆蓋率，有利于生態良性循環，可以明顯改善治理區內視覺環境和生態環境，項目區呈現一片綠色，使該地區的地質環境從根本上得到好轉，使土地資源利用和環境建設協調發展，有利于治理區內生態的良性循環，其環境效益是十分明顯的，從而創造一個較好的人類生活環境;

（2）防風固沙，減少了水土流失：經過治理與草地恢復，地表風蝕沙化得到根本控制;

（3）涵養水源，改良土壤：經過治理后，地面土壤結構被改善，提高了土地抗沖、抗蝕能力。

6.3 預期經濟效益

本方案實施后，恢復植項目區植被，不但徹底消除了地質災害隱患，而且提高了該區植被復蓋率，有效地改良土壤，防止水地流失，增加了草場面積，提高了草場質量，促進了畜牧業的發展，具有較大的經濟效益。