商福成，楊富廷

（萊蕪鋼鐵集團有限公司能源環(huán)保部，山東萊蕪 271104）

生產(chǎn)技術(shù)

依靠科技進步建設(shè)生態(tài)文明礦山的實踐

商福成，楊富廷

（萊蕪鋼鐵集團有限公司能源環(huán)保部，山東萊蕪 271104）

以萊鋼兩個礦山為實例，闡述了萊鋼生態(tài)文明礦山建設(shè)的實踐。萊蕪礦業(yè)應(yīng)用坑內(nèi)礦體近頂板灰?guī)r注漿堵水不疏干采礦技術(shù)，輔以全尾膠結(jié)充填采礦方法，實現(xiàn)了無廢開采、保護采礦場生態(tài)環(huán)境的目標(biāo)；塌陷區(qū)治理、尾礦復(fù)墾及生態(tài)化工程的實施，提高了礦山生態(tài)文明水平。魯南礦業(yè)實施鐵素資源的回收利用和中礦再選工程，提高了礦山資源的利用效率。

礦山建設(shè)；無廢開采；尾礦庫復(fù)墾；中礦再選；生態(tài)化

1 前言

十八大提出的生態(tài)文明建設(shè)的重大戰(zhàn)略舉措為今后礦產(chǎn)資源的開發(fā)利用提出了更高目標(biāo)，礦山企業(yè)如何在當(dāng)前微利生產(chǎn)的形勢下，做好生態(tài)文明礦山建設(shè)面臨著嚴(yán)重挑戰(zhàn)。萊鋼集團所轄萊蕪礦業(yè)有限公司（簡稱萊蕪礦業(yè)）、魯南礦業(yè)有限公司（簡稱魯南礦業(yè)）適應(yīng)科學(xué)發(fā)展、綠色發(fā)展、清潔發(fā)展的新形勢，加快礦山科技進步和創(chuàng)新，采用先進技術(shù)工藝，淘汰落后產(chǎn)能，加快礦山機械化、自動化、信息化建設(shè)，提高市場競爭力和企業(yè)的生存能力，保持了礦山的持續(xù)繁榮發(fā)展。2012年，萊蕪礦業(yè)被國土資源部授予“生態(tài)文明試點礦山”稱號。

2 生態(tài)文明礦山建設(shè)實踐

2.1 依靠科技進步建設(shè)無公害礦山

萊蕪礦業(yè)是萊鋼的控股子公司，前身為萊蕪鐵礦（始建于1958年6月），現(xiàn)有馬莊鐵礦、業(yè)莊鐵礦和谷家臺鐵礦3個主體礦山。長期以來，采礦業(yè)是沿著“大量采掘—過度消耗—大量廢棄”的方式發(fā)展的，給生態(tài)環(huán)境帶來的危害日益嚴(yán)重。為根本改變傳統(tǒng)的礦業(yè)發(fā)展模式，萊蕪礦業(yè)自20世紀(jì)90年代確立了無公害采礦的理念。依靠科技進步，在保護地下水資源與工業(yè)廢渣再利用資源化等方面取得了重大突破。

1）應(yīng)用坑下近頂板灰?guī)r帷幕注漿堵水新技術(shù)，較好地解決了大水礦山的防治水問題。無公害采礦的實質(zhì)，就是實現(xiàn)不撓動地下水環(huán)境和無固體廢棄物排放。在保護地下水資源方面，根本措施就是對井下導(dǎo)水通道進行封堵，形成人工隔水層，在不疏水的條件下，實現(xiàn)不撓動地下水環(huán)境。業(yè)莊鐵礦和谷家臺鐵礦是兩個全國知名的大水礦山，晝夜涌水量最高達18萬m3。按照“不疏水、不塌陷、不改河、不搬遷、不還水”的治水理念，1997年萊蕪礦業(yè)與長沙礦山研究院合作，探索了一套“上盤注漿堵水”新技術(shù)。在探明導(dǎo)水構(gòu)造的前提下，對可能出水的部位，縮小注漿孔密度，在完成10 m×10 m網(wǎng)度鉆探注漿基礎(chǔ)上，再施工90°交叉鉆注孔，形成檢查與復(fù)注加固工程，加大對井下水的控制封閉力度。實踐證明，萊蕪礦業(yè)的注漿堵水技術(shù)是成功的。在不疏水的條件下，業(yè)莊鐵礦的晝夜涌水量現(xiàn)在已下降到2 000 m3左右。為進一步完善井下水害的防治技術(shù)，萊蕪礦業(yè)利用物理探測等探水手段，對礦體地質(zhì)條件進行研究分析，建立起“坑內(nèi)外導(dǎo)水構(gòu)造”網(wǎng)絡(luò)體系，確立了“探采結(jié)合，先探后采”的工藝紀(jì)律，制定了以水害治理措施為主的考核辦法，從技術(shù)、工藝、管理等方面為水害防治奠定了良好的基礎(chǔ)。為控制水害風(fēng)險，萊礦編制了《礦井防水應(yīng)急預(yù)案》，其指導(dǎo)方針就是將突水時的泄水通道與人行通道相互隔離，在井下各采區(qū)形成暢通的人員逃生系統(tǒng)。萊蕪礦業(yè)防治水技術(shù)不僅根治了自身的水患威脅，也為其他大水礦山的隔水采礦探索出了一條新路?！白{堵水采礦”的成功實施，每年節(jié)約了大量排水費用，有力地保護了當(dāng)?shù)氐牡叵滤Y源，為萊蕪的生態(tài)建設(shè)做出了巨大貢獻。

2）實施全尾膠結(jié)充填采礦法，實現(xiàn)了無廢開采。推行無公害采礦的關(guān)鍵，就是最終實現(xiàn)無固體廢棄物排放。其根本措施就是將選礦尾砂和采掘廢石全部返回井下，形成新的充填體，達到地表無廢棄物、井下無采空區(qū)并消除地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能。按照這一思路，萊礦與長沙礦山研究院合作，探索了一套全尾膠結(jié)充填采礦法，先后在3個主體礦山推廣，取代了沿用多年的分段崩落采礦法。充填所用的膠固粉是自主開發(fā)的新型膠凝材料。2000年以來，萊礦先后建設(shè)了膠固粉和尾礦壓濾濃縮項目。以濃縮壓濾后的尾礦砂作為充填骨料，膠固粉與尾礦結(jié)合形成的充填料漿，由充填站系統(tǒng)的流態(tài)化砂倉經(jīng)專用管道輸送到采空區(qū)，其濃度易于控制，凝固速度快，采場接頂效果好。井下廢石可通過合理安排采掘工序，直接轉(zhuǎn)移到采空區(qū)用作充填材料。不論采礦過程還是選礦過程，除有用元素提取送到冶煉生產(chǎn)外，其他廢料全部返回井下采空區(qū)，使采選產(chǎn)業(yè)鏈形成閉環(huán)發(fā)展。萊蕪礦業(yè)膠結(jié)充填采礦法的實施，使礦石回采率由65%提高到90%，不僅使井下廢石和尾礦實現(xiàn)了零排放，保護了生態(tài)環(huán)境，而且徹底解決了傳統(tǒng)采礦法帶來的地表塌陷問題。地處萊蕪市區(qū)的馬莊鐵礦，自20世紀(jì)70年代以來，隨著開采深度的增加和圍巖強度的變化，在地表形成了213 333 m2（約320畝）的塌陷區(qū)。應(yīng)用充填法采礦后，新采區(qū)以充填體支撐采場頂板，使馬莊鐵礦的地表塌陷邊界和錯動邊界不再向外擴大，保證了城區(qū)地表安全，保護了土地資源［1］。

3）選礦廢水循環(huán)利用零排放。選礦工序是礦山的耗水大戶。萊蕪礦業(yè)選礦廠始建于20世紀(jì)70年代，選礦生產(chǎn)需要大量的水，也就產(chǎn)生了大量的工業(yè)廢水，如果排放出去，不僅會造成大量的水資源浪費，而且會嚴(yán)重污染環(huán)境。萊蕪礦業(yè)實施選礦廢水回用工程改造，對原有的污水排放體系進行改造。采用優(yōu)化絮凝劑、新建濃縮機、改造沉淀池、優(yōu)化回水工藝等措施，廢水經(jīng)處理后達到中水回用標(biāo)準(zhǔn)，全部返回車間循環(huán)利用，水處理產(chǎn)生的尾礦直接打到充填塔，進入井下充填流程，實現(xiàn)了污水、尾礦零排放。

4）尾礦和廢石進入充填流程，實現(xiàn)資源綜合利用。在馬莊選廠入選礦石中，脈石礦物含量較大。經(jīng)流程考查及分析論證，萊蕪礦業(yè)采取了球磨給礦前拋棄細粒級廢石的方法，提高入磨品位，從而提高磨礦有效處理量的改造方案。當(dāng)破碎粒度降至10 mm以下時，可以將細粒級巖石、品位較低的連生體、磁性弱的赤鐵礦等利用濕式預(yù)選提前拋尾，不進入球磨選別工藝流程，減少給入磨機的廢石量，增加礦石的入磨量，從而減少磨礦的電耗，提高鐵精粉產(chǎn)量，節(jié)省磨礦成本。

濕選后的尾礦經(jīng)直線振動篩水洗分級后，1 mm以上的被傳送帶傳輸?shù)降V區(qū)磚廠，作為井下封堵砌墻用空心磚的主要材料，供礦內(nèi)使用。還可以用來制造植被磚、建筑場院圍墻、房屋圍墻、地下暖氣溝通道和建筑基礎(chǔ)等，美觀實惠，另外，這些小石子粒度均勻，而且硬度大，是極好的修路材料，目前礦區(qū)的多條路都是利用這些石子修筑，效果良好。篩下的為直徑＜1 mm的廢石泥砂顆粒，先由備用水沖至Φ18 m濃縮池，等其沉淀后供壓濾充填之用。變廢為寶，經(jīng)濟效益和社會效益顯著。

萊蕪礦業(yè)探索應(yīng)用“尾礦濃縮和壓濾充填技術(shù)”，更好地解決了尾礦的排放問題，減少了耕地占用和環(huán)境污染。目前，萊礦的尾礦庫已全部閉庫，尾礦全部用于井下充填，實現(xiàn)了廢石零排放。尾礦和廢石的有效利用，解決了充填的原料問題，大大降低了充填材料成本。

通過實施無公害采礦，萊蕪礦業(yè)在保障安全生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，各項經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo)不斷刷新歷史紀(jì)錄，經(jīng)濟效益不斷提高。使一個一直虧損的老礦山企業(yè)，快速發(fā)展為一個產(chǎn)業(yè)規(guī)模較大、市場競爭力較強、具有可持續(xù)發(fā)展能力的無公害礦山企業(yè)。

2.2 實施尾礦回收利用和中礦再選工程

魯南礦業(yè)采用露天開采，2009年開始部分轉(zhuǎn)井下開采。為充分回收利用礦產(chǎn)資源，魯南礦業(yè)大力開展礦產(chǎn)資源回收利用工作，取得了積極成效。

1）回收掛幫礦，優(yōu)化采掘技術(shù)條件，提高礦產(chǎn)資源利用率。魯南礦業(yè)對礦區(qū)具有一定回收利用價值的邊角、掛幫礦進行回收。采取縱采、橫采相結(jié)合的采礦方法，不斷加強對提高礦石回采率的研究，降低礦石損失率。根據(jù)礦巖互層多的特點，降低采場的采出品位，從而減少了采礦過程中的資源損失和浪費，最大限度地回收和利用礦產(chǎn)資源。

2）實施尾礦回收利用工程。2004年開始合作研究尾礦資源回收利用項目——從尾礦中回收低品位鐵精礦（中礦）應(yīng)用技術(shù)研究與開發(fā)，并在技術(shù)上取得了新的突破，該項目投資20余萬元，設(shè)計能力9萬t/a。2005年6月，又投資195萬元實施了尾礦回收工程技術(shù)改造，即尾礦回收二期工程。同年10月竣工并成立選礦車間尾礦回收工段，負責(zé)在尾礦中選別低品位鐵精礦，實現(xiàn)了鐵礦石資源的充分利用。在運行過程中，不斷加強技術(shù)改造和技術(shù)創(chuàng)新力度，使中礦產(chǎn)量不斷提高。

3）實施中礦再選工程。2008年，魯南礦業(yè)開展聯(lián)合技術(shù)攻關(guān)，投資實施了中礦再選工程。項目投產(chǎn)后，年處理浮尾和磁尾粗選中礦共計20萬t（按干量計算），平均年產(chǎn)鐵品位＞63%的鐵精粉4萬t。中礦再選產(chǎn)品通過了山東省尾礦資源綜合利用產(chǎn)品認證，不僅減少了尾礦堆放量，而且提高了球團原料自供能力，還提供了50多人的就業(yè)機會，具有一定的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益。

4）淘汰高耗能、低效率設(shè)備。魯南礦業(yè)先后淘汰和更新了耗能大、技術(shù)性能落后的變壓器、4L-20/ 8固定式壓風(fēng)機、YQ150A潛孔鉆；將3臺MQG 2700×2100球磨機的滑動軸承改為滾動軸承；推廣使用“德瑞克”高頻振篩，有效地提高了鐵礦石的磨礦效率，使噸精礦電力單耗平均下降12%；對尾礦輸送系統(tǒng)進行了技術(shù)改造，使用高揚程輸送裝置，將原來5級輸送泵站，減少為2級，輸送功率減少了190 kW，年節(jié)電120萬kW·h；陸續(xù)淘汰了耗油高、效率低的運輸車和自卸車，更新為節(jié)油效果較好的車輛，共計32輛。

2.3 采空區(qū)綜合治理及生態(tài)化

萊蕪礦業(yè)馬莊鐵礦位于萊蕪市區(qū)內(nèi)，自1958年建設(shè)開始，到1999年轉(zhuǎn)入-50 m階段開采改用充填采礦為止，對0 m水平以上礦床的開采一直使用崩落法采礦。礦床開采后上覆巖石隨之崩落，在地表形成了寬80～150 m、長約2 000 m的塌陷區(qū)和100～150 m寬、長約2 000 m的錯動區(qū)，總體積125萬m3的塌陷坑，同時井下若干礦房的頂柱沒有隨采礦而垮落，在地下存在若干個體積155萬m3的采空區(qū)。萊蕪礦業(yè)按照《山東省地質(zhì)環(huán)境保護條例》中礦山“應(yīng)對地質(zhì)災(zāi)害的危險性作業(yè)全面詳細的評估，并制定相應(yīng)的礦山地質(zhì)環(huán)境保護和治理方案”的要求，提出了馬莊鐵礦0 m以上采空區(qū)塌陷區(qū)綜合治理技術(shù)方案，立項后由山東省冶金設(shè)計院編制了《萊鋼集團萊蕪礦業(yè)有限公司馬莊鐵礦采空區(qū)塌陷區(qū)危害治理工程方案設(shè)計》，預(yù)算投資3 990.24萬元。馬莊采空區(qū)塌陷區(qū)治理的技術(shù)路線為：采用物探方法探測地下采空區(qū)—地表鉆探形成連通地表和采空區(qū)的充填通道—井下進行采空區(qū)通道密閉封堵—全尾砂膠結(jié)充填工藝充填井下采空區(qū)—物探驗證充填效果—地表塌陷區(qū)回填綠化。治理工程自2006年10月底開始試運行，項目治理后達到了預(yù)期效果：1）井下采空區(qū)得到治理，消除塌陷災(zāi)害威脅；2）被塌陷區(qū)隔斷和受采空區(qū)威脅的市內(nèi)道路汶源西大街和北坦北路具備建設(shè)條件；3）塌陷區(qū)充填綠化形成綠化帶［2］。

2.4 尾礦庫復(fù)墾及生態(tài)化

萊蕪礦業(yè)馬莊鐵礦尾礦庫是萊蕪鐵礦建礦以來使用的第1座尾礦庫，尾礦庫南北長度約250 m，東西長度約400 m，占地10萬m2。庫底最深處標(biāo)高203.2 m，溢洪塔排洪管中心標(biāo)高210 m，塔頂標(biāo)高223.7 m，尾礦壩頂標(biāo)高224.6 m，尾礦庫最深21.4 m。尾礦庫的使用時間為1971—1988年，按每年的尾礦產(chǎn)量17萬t計，尾礦庫儲量大約300萬t。

萊蕪礦業(yè)實施采空區(qū)充填和塌陷區(qū)治理工程，馬莊鐵礦尾礦庫尾礦經(jīng)干采后直接運到充填再選場儲存；當(dāng)干采法不能進行時，利用挖沙船挖沙的方式進行采尾，自造一艘拖船，在上面安裝調(diào)漿系統(tǒng)和渣漿泵，挖沙船挖出的尾礦直接倒入拖船上的調(diào)漿系統(tǒng)，然后用渣漿泵輸送到充填制漿站。項目實施后，尾礦庫尾礦全部得到利用；同時，再造耕地面積34 ha，土地已全部復(fù)墾變成了綠洲，美化了環(huán)境，造福了后代；尾礦再選年產(chǎn)1.72萬t、品位55%的鐵精粉，充分利用了資源。目前，萊蕪礦業(yè)產(chǎn)生的尾礦經(jīng)壓濾后進入攪拌制漿系統(tǒng)，充填到井下新采空區(qū)，實現(xiàn)選礦廠的無尾礦排放，消除了尾礦排放的危害。

2007年，萊蕪礦業(yè)被國土資源部評為“首屆全國礦產(chǎn)資源開發(fā)先進礦山和全國地質(zhì)災(zāi)害群防群治先進單位”榮譽稱號。

3 結(jié)束語

1）科技進步是創(chuàng)建生態(tài)文明礦山的技術(shù)支撐。在無公害采礦的探索和實踐中，萊蕪礦業(yè)應(yīng)用“坑內(nèi)礦體近頂板灰?guī)r注漿堵水不疏干采礦”這一核心技術(shù)，輔以“全尾膠結(jié)充填采礦”方法，實現(xiàn)了礦床開采過程中不擾動地下水系、不干擾周邊生態(tài)環(huán)境，礦山開采結(jié)束后，地表無固體廢棄物、地下不存在可能引發(fā)地質(zhì)災(zāi)害的采空區(qū)；封閉井口，可以恢復(fù)采礦場的生態(tài)環(huán)境的目標(biāo)。

2）鐵素資源回收和尾礦綜合利用，是生態(tài)文明礦山建設(shè)的重要內(nèi)容。魯南礦業(yè)充分回收和利用礦石資源，減少尾礦的排泄量，最大限度地保護環(huán)境，防治污染，實現(xiàn)了企業(yè)可持續(xù)發(fā)展；萊蕪礦業(yè)在充分回收礦石中鐵素資源的同時，利用采礦碎石和尾礦進行井下充填，并利用燒結(jié)脫硫石膏和高爐礦渣研制價格較低的井下充填膠凝材料替代水泥，降低了成本，減少了對天然資源的開采，具有很高的社會效益。

3）采空區(qū)塌陷綜合治理和尾礦復(fù)墾及其生態(tài)化，是生態(tài)文明礦山建設(shè)的基本要求。利用尾礦進行地下采空區(qū)充填和回填地面塌陷區(qū)，已經(jīng)許多礦山的實際應(yīng)用證明是一條變害為利、變廢為寶、綜合利用、可有效控制和消除地壓危害、保證礦山安全生產(chǎn)、改善地質(zhì)環(huán)境和生態(tài)環(huán)境的有效途徑［3］。萊蕪鐵礦采空區(qū)和尾礦治理工程的實施，不僅使采空區(qū)塌陷和尾礦得到有效治理，同時再造耕地，美化環(huán)境，社會效益、環(huán)境效益顯著。

［1］中國資源綜合利用協(xié)會.2010—2011年度大宗工業(yè)固體廢物綜合利用發(fā)展報告［M］.北京：中國輕工業(yè)出版社，2013.

［2］邊同民，孫立杰，王琳，等.馬莊鐵礦采空區(qū)及尾礦庫綜合治理研究與實踐［J］.礦業(yè)快報，2008（2）：43-45.

［3］徐燾，劉昌鳳，顧明明，等.中國礦業(yè)發(fā)展對策研究［M］.北京：中國輕工業(yè)出版社，2013.

Practiceof Constructing Ecological Civilization MineDepended on Scientific and Technological Progress

SHANG Fucheng,YANG Futing

（The Energy Resource and Environment Protection Department of Laiwu Iron and Steel Group Corporation,Laiwu 271104,China）

Taking the two mines of Laiwu Steel Group as examples,this article expounds the practice of ecological civilization mine construction.In Laiwu Mining Co.,Ltd.of Laiwu Steel Group,no waste mining and mine ecological environment protection were achieved by adopting the technology of pit orebody near roof limestone grouting sealing water no drainage mining and full tailings cemented filling mining.Meanwhile the implementations of subsidence area governance and tailings reclamation and ecologicalization engineering improved the ecological civilization level of the mine.In Lunan Mining Co.,Ltd.of Laiwu Steel Group, the implementations of ferrite resources recycling and middlings re-separating engineering effectively increased the usage efficiency of ore resources.

mine construction;no waste mining;tailing depot reclamation;middlings re-separating;ecologicalization

TD85

：B

：1004-4620（2014）01-0001-03

2014-01-03

商福成，男，1963年生，1983年畢業(yè)于山東冶金工業(yè)學(xué)院冶金機械專業(yè)。現(xiàn)為萊鋼能源環(huán)保部部長，高級工程師，從事能源環(huán)保技術(shù)與管理工作。