基于矿石二次污染的原因及应对措施研究

徐卫强

（欧米亚（上海）投资有限公司，上海 200125）

1 位置交通

矿山位于浙江省长兴县李家巷镇，矿区距长兴县直线距离17公里，距湖州市区18公里。矿区交通位置见图1。

2 矿山概况

该矿山始建于80年代，建矿初期为国有矿山，开采硅灰石为主，随着硅灰石资源的枯竭，矿山转为开采钙粉用大理岩资源。2009年，该矿山被一外资集团收购，作为其在长兴县投资兴建的重质碳酸钙加工厂的配套原材料基地。

3 矿山地质

研究区大理岩矿属于接触变质型矿床，矿体赋存于石炭系黄龙组地层，由区内花岗岩体侵入过程中对厚层状石灰岩加热重结晶而成，矿体走向北东，倾向北西，倾角13-25度。为一缓倾斜厚层状矿体。大理岩矿体顶板为灰黑色石灰岩，底板为硅灰石层及白云质大理岩。矿区范围内构造发育，其中两条近东西走向的断层横切矿体，为区内主要断层。

4 大理岩矿体特征

矿区内矿体主要为纯白色中粒结晶，糖状大理岩，矿石松散。近顶板处见少量细粒灰白色方解石条带，靠近底板硅灰石条带有约40cm厚巨粒结晶灰白-浅灰色方解石层。矿体平均厚度59m，总体走向北东，倾向北西，倾角13°～25°，工程控制海拔标高+34m至-330m。

5 矿山开采现状

目前矿山采用井下轨道运输+斜井提升，设计年生产能力为25万吨，实际产能15万吨。矿山采用房柱法开采。

6 矿石等级划分

根据客户生产需要，矿山企业将矿石品级分为四类：即A级，B级，C级和副产品。

A级：原矿在磨至200目时白度大于等于92，黄度小于等于2.5。

B级：原矿在磨至200目时白度大于等于92，黄度大于2.5。

C级：原矿在磨至200目时白度大于等于91.5，小于92，黄度不作要求。

副产品：原矿在磨至200目时白度低于91.5的均视为副产品。

7 生产中所遇到问题及从中引发的思考

依据探矿资料，矿山开采区域已探明各品级矿石比例为A：B：C：副产品=25：35：30：10，但是，2020年3到9月份矿石产出数据的统计结果显示，实际产出不同品级矿石的比例约为A：B：C：副产品=12:47:33:8，即使在探明A级矿块区域内产出矿量也比预期大幅减少。

为了对当前开采区矿石品级做出进一步评估，我们分别对现有矿房和工作面刻槽取样；同时也对每个工作面所产出矿石从爆破后至运到工厂料场期间的每一个关键环节各采集一个样品，以便进行质量控制追踪。经过一周的连续跟踪取样，并对样品测试结果进行对比，我们发现运至工厂的矿石白度总体变化不大，但是黄度有明显上升；而且有相当一部分B级矿石出自A级矿开采区。

鉴于矿石从开采到运至工厂，期间经过多个环节，我们怀疑矿石黄度增加的主要是由于某一个或多个环节的二次污染造成的。

8 监测措施及应对办法

对于同一个采矿工作面产出的矿石，我们从头至尾在每个关键环节安排取样，对所取每组样品第一时间送检，待测试结果全部出来后，通过对比分析，判定二次污染所在环节，进而研究如何采取有效措施来避免或降低二次污染的发生。

矿石生产、运输流程：井下作业面爆破---＞将爆破后的矿石（砂）铲装并运输至矿井下装车平台倾倒---＞井下装车平台二次装车---＞提升至地表并倾倒堆积---＞1天到数天后将堆积起来的矿砂用卡车运输至10公里之外的加工厂---＞工厂堆场卸货并堆积。

取样安排：考虑到矿石从爆破后到运输，装卸各个环节都有可能混入杂质使得矿石黄度增加，从工作面爆破到矿砂运至加工厂库房，我们对四个采矿作业面分两批次取样8组。

井下作业面爆破后（采集S1号样）---＞将爆破后的矿石装到井下运矿车上后（采集S2号样）---＞矿石运至井下装车平台倾倒后（采集S3号样）---＞将装车平台矿石装至提升矿车后（采集S4号样）---＞矿石提升至地表并倾倒（采集S5号样）---＞矿石运至客户工厂卸货（采集S6号样）。

9 样品化验结果及数据统计对比

本次研究区域位于开采区4个不同的工作面，一共采集2个批次样品8组，每批次样品化验结果见表1，2，数据统计图见图2，3，4，5，6，7，8，9。

表2 第二批次矿石样品测试结果表

图2 矿石样品第一组检测结果

图3 矿石样品第二组检测结果

图4 矿石样品第三组检测结果

图5 矿石样品第四组检测结果

图6 矿石样品第五组检测结果

图7 矿石样品第六组检测结果

图8 矿石样品第七组检测结果

图9 矿石样品第八组检测结果

通过以上数据统计对比，我们得出以下几个结论：

（1）爆破后矿石白度最高，黄度最低，但是在之后的装载、运输环节中，随着各环节次数的增加矿石白度有所下降，黄度明显升高；

（2）从总体来看，各组样品中S2黄度增加幅度最大，S4黄度增幅紧随其后。即矿石从爆破后到装载上车这一过程中二次污染最为严重；从井下装矿平台堆放到再次装载，此过程二次污染幅度次之。

10 二次污染原因分析

10.1 主要原因

经过多次现场观察，矿山所在地年降雨量充沛，矿区范围内及周边大型断裂及溶洞发育。由于该矿山工作面位于水平面以下，每当雨季来临，地表积水将沿着裂隙及溶洞等导水通道流入矿井内。矿区地表第四纪黄土普遍发育，粘土颗粒即随着地表积水一同渗流至矿井内，造成矿井内底板积水。而井下工作面附近并无导水通道，造成积水在工作面附近聚集，见图10。由于白象矿矿石结构松散、易碎，爆破后，矿石及矿砂在装载机铲运时与携带有大量粘土颗粒的积水大面积接触，粘土颗粒将附着于矿石/矿砂表面，造成黄度大幅提高。

图10 采场底板积水图

10.2 其他原因

矿石在装载完低品级矿石后，铲斗未经清洗便直接开始高品级矿石铲装，造成轻度二次污染；矿石在运输高品级矿石前，车斗未进行彻底清理，造成轻度污染；

矿砂在库房堆积过程中，作业装载机械在铲运过低品级矿石后，未经清洗直接铲运高品级矿石，造成一定程度污染。

由于在同承包商结算时，针对产出矿石都是按照同样的单价进行结算，以至于在矿石铲装运输时，承包商在矿石分选方面缺乏积极主动性，造成高品级矿石和低品级矿石混在一起，矿石整体质量降低，见图11。

图11 不同品级矿石混合堆放

11 应对措施建议

（1）矿井地面主断层附近和溶洞发育的地方，开凿排水设施，在雨季期间，保障地表水的疏通速度，尽可能减少下渗到矿井的水量。

（2）矿井下设置水沟，并定时维护清理，及时将断层和溶洞的泥水清理干净，保障工作面附近区域、矿房内部底板无积水，地下储矿平台无积水。

（3）新增装矿平台一个，从而将A级矿石单独堆放，在该堆放平台安排专人监管并及时清理，保证该平台的清洁。

（4）对铲车车斗和运矿车辆内部和轮胎及时清洗，运矿卡车车斗设置斗篷覆盖。

（5）因此在今后工作中应该加强对承包商的管理，将产出不同品级矿石实施差价承包，高品级矿石结算单价适当提高，低品级矿石单价相对调低，以此调动承包商参与现场质量控制的积极主动性。