露天廢棄礦山綜合治理若干技術問題研究

雷 雨

(中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司，浙江 杭州 311122)

0 引言

2016年7月，原國土資源部等5部委聯合下發《關于加強礦山地質環境恢復和綜合治理的指導意見》，提出加快歷史遺留問題的解決，鼓勵社會資金參與，按照“誰治理、誰受益”的原則，充分發揮財政資金的引導帶動作用，大力探索構建“政府主導、政策扶持、社會參與、開發式治理、市場化運作”的礦山地質環境恢復和綜合治理新模式。這是國家從政策層面明確地給出了“開發式治理”的解決方案，目前很多省份已經探索出了一條“以礦治礦”的治理路徑，有效破解了過去在廢棄礦山地質環境綜合治理中，政府財政“心有余而力不足”、社會資本積極性不高的難題，極大地推進了廢棄礦山地質環境綜合治理工作。然而解決了政策問題，廢棄礦山的綜合治理工作還要面臨采場靠幫邊坡高陡、平臺狹窄、開采困難、運輸條件惡劣、土地復墾難度大等一系列工程技術問題，本文對常見的若干技術問題進行了研究闡述。

1 露天廢棄礦山現狀

浙江省某建筑石料礦區原包含多家采礦場(礦權現均已滅失)，礦區內現狀多殘山殘脊、滿目瘡痍，地形坑坑洼洼，采坑與殘山分布凌亂；殘留的廢渣就地堆積，廢棄設備隨處可見，礦坑局部被垃圾覆蓋；采場邊坡高陡、坡面也不規整，局部坡面已發生多處崩塌。

2 開采削坡

廢棄礦山的綜合治理首先要解決的就是開采削坡，這既給土地復墾準備了必要條件，同時削坡開采出來的殘留礦石可以產生經濟效益，實現“以礦治礦”的雙贏目標。然而廢棄礦山的開采不同于一般的新建礦山，其開采工藝的選擇必須要結合其礦山現狀和復墾目標來綜合考慮。

2.1 開采技術參數

為滿足國家礦山開采規范及安全生產規程要求，廢棄礦山的開采必須遵循自上而下的開采順序、分臺階開采，并堅持“采剝并舉、剝離先行”的原則。

露天礦臺階高度是重要的技術參數，直接影響到穿爆、鏟裝、運輸工序的作業效率和成本。根據本礦山開采削坡規模以及擬選用的穿孔鏟裝設備，生產臺階高度選定為15 m。

為了創造復綠工程的施工條件，同時盡可能使最終邊坡與周邊地形的自然融合，生產臺階坡面角取60°，生產臺階不并段；為滿足復墾工程設備運輸作業條件，安全平臺及清掃平臺寬度均取10 m；為保證削坡工作鏟運設備的作業空間，保障設備安全，削坡條帶最小寬度應大于50 m。削坡開采參數見圖1。

2.2 工作線布置及推進方向

廢棄礦山的開采削坡與露天礦擴幫工程相似，各區域擴幫條帶寬度不一致，而且條帶比較狹窄。工作線宜橫向布置、縱向推進，見圖2。

2.3 開采工藝

開采主要工藝流程為：高風壓潛孔鉆機鑿巖(配套移動式空壓機)→中深孔微差爆破→液壓挖掘機鏟裝→汽車運輸、卸礦→重板喂料→破碎機破碎→篩分分級→帶式輸送機運輸至料倉。

為滿足礦山削坡開采規模1 000萬t/年，選用6臺KQG150潛孔鉆機，6臺CE1250-7型液壓挖掘機(斗容6 m3)，34臺額定載重45 t自卸汽車。另外，配置足夠數量的輔助作業設備。

3 控制爆破

3.1 中深孔微差爆破

微差爆破可實現多排孔爆破，擴大一次爆破的礦巖量，滿足中大型露天礦的生產要求；同時可提高爆破質量，降低爆破成本，破碎的塊度均勻，大塊率低，爆堆集中，有利于提高裝載設備的效率；也可減輕爆破地震波作用，防止對附近建筑物和采場邊坡的危害。本次設計中深孔爆破采用分段延時微差爆破(見表1)。

表1 中深孔爆破參數

3.2 臨近邊坡預裂爆破

為了保證露天采場最終邊幫的平整和提高邊幫的安全穩定性，在臨近采場終了邊坡處采用預裂爆破。預裂爆破即在終了邊坡開挖線鉆一排較密集的預裂孔，采用不耦合裝藥形式，裝入少量炸藥，并且預先起爆或先于主爆孔起爆[2]。預裂孔爆炸后，沿孔間形成預裂面，阻止了對終了邊坡巖體的破壞。

預裂爆破參數如下：

1)鉆孔直徑D=80 mm；

2)臺階高度H=15 m;

3)炮孔超深h=1.2 m;

4)孔距a預=(8～12)d=10×0.08=0.8 m。

臨近邊坡預裂爆破是一項對安全要求較高的爆破技術，在具體實施過程中應重點做好以下幾點：1)必須進行科學的爆破技術設計，確定合理的爆破參數；2)必須高度重視爆破工藝設計，如鉆孔工藝、裝藥工藝、網絡工藝以及邊坡穩定性地質分析；3)在預裂爆破和主爆破同時實施的作業中，必須絕對確保預裂孔準爆，同時主爆區也不允許出現成片的拒爆，否則不但效果極差，邊坡嚴重受損傷，并且處理起來非常困難;4)網路作業時必須十分謹慎，嚴格按規范作業，主爆區盡量采用復式起爆網路。

4 土地復墾

4.1 坡面復墾工程

為防止水土流失和坡面巖石裸露風化，進而引發落石、崩塌等地質災害，采用厚層基材掛網噴播工藝，恢復植被生長的土壤條件，依靠植被自我繁衍生長的能力，恢復為灌木林地。

1)人工清坡。

人工清坡主要清理因爆破松動造成坡面危石、活石、浮石和松動巖層，防止巖石松動造成漲網脫落、基材層滑塌等現象。對坡面較深凹坑采用裝土生態袋返填錨固，確保坡面平整。

2)坡面加糙。

臺階坡面角60°，因坡度較大，噴播基材極易重力下滑和脫落剝蝕，需要用生態棒對坡面沿等高線進行分割加糙，布置間距2 m，生態棒直徑10 cm，內填充植生基材，錨釘錨固。

3)張網錨固。

坡面布設15 kN雙向土工格柵，起到加筋固持基材作用，網片采用鉚釘錨固，網片搭接不少于10 cm，坡頂外延不少于100 cm。

4)基材噴播。

將配置好的植生基材(含混合植物種子)噴射到坡面上，厚度12 cm，網片位于基材層表面以下6 cm～8 cm處，達到固持基材的效果。因邊坡角度較大，要根據現場情況調整粘合劑用量和噴播壓力，粘合劑用量30 g/m2～40 g/m2。

5)噴灌布設。

噴播結束后，在坡面上按照簡易噴灌設施，噴播作業結束就要及時安排初期養護，確保植物正常發芽出苗。

6)后期養護。

根據噴播進度和完成工作量，制定初期養護制度，安排專職養護人員，加強初期養護。

4.2 平臺復墾工程

1)場地平整。

清理平臺上落石，確保平臺平整，便于后期機械覆土、水溝圍設置，提高栽植苗木的成活率。清理到臺階下開采工作平臺，并注意清理安全。

2)平臺覆土。

采用小型機械將剝離腐殖表土轉運到平臺，預留平臺外延及坡腳生態袋布設空間，確保富土厚度60 cm，自然沉降后達到50 cm。生態袋圍堰后，人工清平整理覆土。

3)生態袋圍堰。

平臺外沿和坡腳圍設生態袋圍堰，坡腳預留30 cm寬水溝距離，生態袋圍堰與坡面形成平臺排水溝，平臺外沿預留30 cm安全距離。生態袋錯縫堆疊，堆疊高度不小于45 cm，共計4層。生態袋內裝填平臺覆土包縫機封口。

4)苗木栽植。

平臺外側栽植灌木、內側栽植喬木。栽植行距1.5 m，灌木株距1 m，喬木株距4 m。喬木需要加地面支撐固定苗木。

5)撒播草種。

苗木栽植結束后，撒播草本灌木種子，人工平整表層土覆蓋草本灌木種。

6)養護管理。

苗木栽植完成后，同邊坡植被養護設施和內容一并納入養護管理。確保苗木成活，及時巡查補栽，扶正固定風倒苗木。

5 結語

結合實際廢棄礦山實例，本文分項闡述了針對廢棄礦山特點的開采工藝及技術參數、控制爆破參數設計，以及具體的土地復墾解決方案，對今后類似露天廢棄礦山開發治理有著一定的實際指導與借鑒意義。