铜坑矿矿区环境治理、生态恢复实践

何晓武，韦建宏

(1.广西大学资源与冶金学院， 广西 南宁 530004；2. 广西华锡集团股份有限公司铜坑矿， 广西 南丹县 547207)

0 引 言

铜坑矿是华锡集团的主体矿山，主要开采对象从上到下为细脉带、91#、92#三大矿体[1]。铜坑矿在生产过程中主要的污染、危害因素为采矿废水、地表塌陷坑、细脉带开采过程中因矿石自燃而产生的SO2废气等。矿山通过消除井下燃烧源、密闭、碱中和等措施；实施矿坑污水深度处理和循环利用工程；对地表岩移范围面积内的区域采取以撒播草籽、种植乔木、灌木、藤本植物等方法，有效的控制了污染源、恢复了生态，达到对矿区环境综合治理的目的。

1 矿区环境概况

矿山开发对生态环境的影响包括直接影响和间接影响。直接影响主要是矿山建设直接占地对生态环境的影响；间接影响主要是矿山开发所诱发的二次破坏和污染[2]。铜坑矿区环境问题主要有3类：即资源破坏、矿山灾害及环境破坏。其中由于含硫量高，矿岩发生自燃现象形成火区，不仅严重影响矿山的正常安全开采，其产生的SO2气体对环境也造成很大的污染，威胁着井下工人与附近居民的健康；地面崩塌也造成地面区域植被受到严重破坏，水土流失，地表生态环境受到影响。

1.1 水环境概况

铜坑矿矿井废水主要由井下涌水及生产用水构成，废水在井下水仓沉淀后，通过提升泵从2#竖井排入地表1#、2#坝沉淀池进行沉淀。大部分水回用到井下生产，少部分水进入黑水沟沉淀池继续沉淀处理。金属离子处理方式主要是通过在井下、地面各级沉淀仓、水坝入口处加入碱进行中和、沉淀处理，监测达到国家要求的标准后排放。

1.2 地表塌陷区概况

铜坑矿现主要采用崩落法开采，部分采空区采用人工诱导方式崩落，少量空区顶板自然冒落，局部采场，如T105-106、T110-92#矿柱群、T202-203、R盘区等区域已垮通地表，在地表形成塌陷坑。山体、自然植被遭到破坏，改变了地表景观。

1.3 SO2烟气概况

由于细脉带矿体含硫量高达10.16%以上，在通风条件好的情况下易引起自燃[3]。 自1976年矿岩崩落带发生矿岩自燃以来，自燃产生的高温以及SO2等有毒气体，对井下生产及地面环境造成了严重的影响。

2 环境治理措施

2.1 水环境治理

矿井废水主要污染因子为悬浮物、重金属离子，铜坑矿根据废水特点，选择采用井下废水循环利用、富余水量通过混凝沉淀+活性炭吸附+离子交换的深度处理工艺进行净化。

(1) 井下废水处理回用工艺。利用井下305、355、505水平现有的井下水仓，在各仓口建设投药室，对废水加碱及混凝剂，然后进入水仓沉淀，处理后的水用做对应区域下中段的生产用水，富余的水通过水泵抽至地面沉淀池。井下水循环利用工艺流程见图1。

图1 井下水循环利用流程

(2) 外排水深度处理工艺。矿井废水除回用于井下生产外，部分废水经地表1#、2#坝沉淀池进行沉淀处理后排入黑水沟水库沉淀。在黑水沟水库附近建设污水站，采用强化混凝沉淀+活性炭吸附+离子交换的工艺对污水进行深度处理。污水处理工艺流程见图2。

图2 污水处理站工艺流程

2.2 地表塌陷坑治理

地表塌陷坑覆盖治理工程包括崩落覆盖与机械取土填坊覆盖。

铜坑矿通过综合研究地表的地形、地质条件以及对应的井下开采现状，采用硐室爆破覆盖技术方案[3]，将表土崩至塌陷区内实现塌陷区回填。

塌陷坑周边形成有大量裂缝，部分塌陷坑无法采用大规模硐室爆破，因此采用机械铲装、汽车转运进行覆盖。

2.3 SO2烟气治理

铜坑矿采用束状大孔区域整体崩落法[4]，分区消除细脉带空区，逐步降低火区矿岩燃烧程度；在地表喷淋石灰水；采用混凝土墙密闭井下相关通道[5]；抛掷爆破覆盖地表塌陷坑，隔断供氧通道；在细脉带2#风井出风口安设一套喷淋装置，采取喷洒碱液对含SO2烟气的污风进行中和治理。2#回风井口碱吸收工艺见图3。

图3 2#回风井废气碱吸收工艺流程

3 生态恢复及配套保障措施

3.1 生态恢复措施

铜坑矿区地处山区，沟谷纵横，土地利用率较低，破坏耕地面积较小，大部分用作生产厂房、生产设施、工业广场和用职工生活住房、公共场所、设施等用地，其余为未开发山地。矿区内永久性建设用地复垦服务期满后将继续使用，或转为其他用途。生态恢复范围主要是矿界内塌陷区和矿区边坡治理。

根据现场调查分析，对地表岩移范围面积内的区域进行土地平整、表面覆土，回填土壤厚度10 cm。以撒播草籽方法为主进行生态恢复，对其中的80%区域面积撒播草籽，10%种植乔木，10%种植灌木，并种植500株藤本植物，利用攀爬植物的攀爬性对塌陷区坡面进行绿化。对塌陷区外部的区域，根据土壤性质，在矿区周边种植生命力较强、附加经济效益较高同时又不吸收土壤中重金属的核桃树为主,达到既能恢复生态、保持水土涵养水源，又能增收的目的。

3.2 配套保障措施

(1) 建立地表岩移监测系统。在矿区范围内关键部位布设岩层移动观测网，利用和完善现有设备对地表沉降和塌陷区及井下采动影响范围进行监测。通过对地表塌陷区域岩层移动的监控，分析井下开采的影响，预计裂隙区影响范围。

(2)监测区域环境空气质量。为掌握铜坑矿地表塌陷区废气治理效果，在地表塌陷坑四周布置环境监测点，重点监测塌陷坑附近，铜坑矿生产区、生活区，长坡矿生产区、生活区。采样方法：甲醛溶液吸收法。分析方法：甲醛副玫瑰苯胺比色法。监测周期：每周进行一次监测，出一份监测报告。

(3) 设立外排水在线自动监测系统。为确保外排水质量达标，建立了外排水在线自动监测系统，对水中Cu、cld、Zn等含量进行实时监测，确保排放指标符合国家标准。

4 结 论

(1) 经室内试验，采用强化混凝沉淀+活性炭吸附+离子交换的工艺处理铜坑废水进行治理，可使外排水达到国家地表水Ⅲ类水质标准。

(2) 截止目前，铜坑矿已进行了11次硐室爆破回填工作，效果理想。采用抛掷爆破崩落表土对塌陷坑进行回填是高效可行的。

(3) 经监测,矿区周边空气质量合格。实践证明，采用喷淋碱液吸收法对SO2烟气进行治理可有效减少污染。

(4) 通过表土回填，根据土壤性质选择合适的草本、灌木等植物进行生态恢复是可行的。

参考文献：

[1]文衍瑜, 刘湘平, 罗一忠. 大厂铜坑矿地压监测预报与控制技术[J].采矿技术，2008，8(5)：38-40.

[2]祝怡斌，周连碧，林 海. 矿山生态修复及考核指标[J].金属矿山，2008(8)：109-112.

[3]罗先伟. 铜坑矿地表塌陷坑废气综合治理[J].中国矿业，2010，19(10)：71-73.

[4]姚根华, 罗先伟, 孙忠铭. 束状大孔区域整体崩落法在铜坑矿的应用研究[J].矿业研究与开发，2008，28(3)：3-5.

[5]吴桂才. 铜坑矿火区下细脉带矿体开采环境控制[J].有色金属，2003(55)：36-38.